All post

Kelas IX | Accumulator

Accumulator sering disebut aki. Elektrode accumulator baik anode dan katode terbuat dari timbal (Cu) berpori. Bagian utama akumulator, yaitu 
1. kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2), 
2. kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb), 
3.larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan kepekatan 30%. 

Lempeng timbal dioksida dan timbal murni disusun saling bersisipan akan membentuk satu pasang sel akumulator yang saling berdekatan dan dipisahkan oleh bahan penyekat berupa isolator. Beda potensial yang dihasilkan setiap satu sel akumulator 2 volt. Dalam kehidupan sehari-hari, ada akumulator 12 volt yang digunakan untuk menghidupkan starter mobil atau untuk menghidupkan lampu sein depan dan belakang mobil. Akumulator 12 volt tersusun dari 6 pasang sel akumulator yang disusun seri. Kemampuan akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut kapasitas akumulator yang dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). Kapasitas akumulator 50 AH artinya akumulator mampu mengalirkan arus listrik 1 ampere yang dapat bertahan selama 50 jam tanpa pengisian kembali. 

Proses Pengosongan Accumulator 
Pada saat accumulator digunakan, terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik dan terjadi perubahan anode, katode dan elektrolitnya. Pada anode terjadi perubahan yaitu timbal dioksida (PbO2) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Perubahan yang terjadi pada katode adalah timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Adapun pada larutan elektrolit terjadi perubahan, yaitu asam sulfat pekat menjadi encer, karena pada pengosongan accumulator terbentuk air (H2O). Susunan akumulator adalah sebagai berikut. 
Kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2).
Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb).
Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan kepekatan 30%.

Ketika accumulator digunakan, terjadi reaksi antara larutan elektrolit dengan timbal dioksida dan timbal murni sehingga menghasilkan elektron dan air. Reaksi kimia pada accumulator yang dikosongkan adalah sebagai berikut. 
Pada elektrolit : H2SO4→2H+ + SO42– 
Pada anode: PbO2 + 2H+ + 2e + H2SO4 →PbSO4+2H2O 
Pada katode : Pb + SO42–→ PbSO4 

Pada saat accumulator digunakan, baik anode maupun katode perlahan-lahan akan berubah menjadi timbal sulfat (PbSO4). Jika hal itu terjadi, maka kedua kutubnya memiliki potensial sama dan arus listrik berhenti mengalir. Terbentuknya air pada reaksi kimia menyebabkan kepekatan asam sulfat berkurang, sehingga mengurangi massa jenisnya. Keadaan ini dikatakan accumulator kosong (habis). 

Proses Pengisian Accumulator 
Accumulator termasuk elemen sekunder, sehingga setelah habis dapat diisi kembali. Pengisian accumulator sering disebut penyetruman accumulator. Pada saat penyetruman accumulator terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Perubahan yang terjadi pada anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal dioksida (PbO2). Perubahan pada anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal murni (Pb). Kepekatan asam sulfat akan berubah dari encer menjadi pekat, karena ketika akumulator disetrum terjadi penguapan air. Bagaimanakah cara menyetrum akumulator? 

Untuk menyetrum accumulator diperlukan sumber tegangan DC lain yang memiliki beda potensial yang lebih besar. Misalnya akumulator 6 volt kosong harus disetrum dengan sumber arus yang tegangannya lebih dari 6 volt. Kutub-kutub akumulator dihubungkan dengan kutub sumber tegangan. Kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub positif akumulator. Adapun, kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub negatif akumulator. Rangkaian ini menyebabkan aliran elektron sumber tegangan DC berlawanan dengan arah aliran elektron accumulator. 

Elektron-elektron pada accumulator dipaksa kembali ke elektrode accumulator semula, sehingga dapat membalik reaksi kimia pada kedua elektrodenya. Agar hasil penyetruman accumulator lebih baik, maka arus yang digunakan untuk mengisi kecil dan waktu pengisian lama. Besarnya arus listrik diatur dengan rheostat. Pada saat pengisian terjadi penguapan asam sulfat, sehingga menambah kepekatan asam sulfat dan permukaan asam sulfat turun. Oleh sebab itu, perlu ditambah air accumulator kembali. Susunan accumulator yang akan disetrum (diisi) dalam keadaan masih kosong, yaitu 
Kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbSO4),
Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (PbSO4),
Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) encer.

Reaksi kimia saat accumulator diisi, yaitu 
Pada elektrolit : H2SO4 →2H+ + SO42– 
Pada anode : PbSO4 + SO42– + 2H2O→ PbO2 + 2H2SO4 
Pada katode: PbSO4 + 2H+ → Pb + H2SO4 
Jadi, saat penyetruman accumulator pada prinsipnya mengubah anode dan katode yang berupa timbal sulfat (PbSO4) menjadi timbal dioksida (PbO2) dan timbal murni (Pb). 

Kelas IX | Sifat Muatan Listrik

Kita ketahui bahwa benda yang bermuatan listrik, baik positif atau negatif, dapat menarik serpihan kertas kecil. Bagaimanakah jika benda-benda yang bermuatan saling didekatkan? Untuk menjawab persoalan tersebut terlebih dahulu harus mengetahui sifat-sifat suatu muatan listrik.

Pada percobaan dengan cara menggosok batang kaca dengan kain wol, lalu menggantungnya pada statif. Kemudian mendekatkan batang kaca yang sudah dipakai menyisir rambut, diperoleh bahwa batang kaca yang didekati sisir plastik akan tarik-menarik. Hal ini terjadi akibat gosokan dengan kain wol batang kaca bermuatan positif dan sisir plastik akan bermuatan negatif. Dengan demikian, muatan yang tidak sama (positif – negatif) apabila berdekatan akan saling menarik, seperti gambar berikut ini.
Perbedaan terjadi pada ebonit dan sisir plastik. Ebonit yang didekati sisir plastik akan tolak-menolak. Hal ini disebabkan jenis muatan listrik yang dihasilkan akibat gosokan antara ebonit dan sisir plastik sama, yaitu muatan negatif. Jadi, muatan yang sejenis (negatif – negatif) jika berdekatan akan tolak-menolak, seperti gambar di bawah ini.
Percobaan seperti kedua gambar di atas menunjukkan adanya gaya tarik-menarik dan gaya tolak-menolak antara muatan dari benda yang berbeda, yaitu kaca dengan sisir plastik dan ebonit dengan sisir plastik. Dapatkah gaya tarik-menarik dan gaya tolak-menolak terjadi pada benda yang sama?
 
Gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antarmuatan dapat terjadi pada benda yang sama, misalnya dua batang kaca. Jika kedua batang kaca digosok dengan kain sutra dan didekatkan, akan tolak-menolak, karena kedua benda bermuatan sejenis. Hal yang sama dapat terjadi pada dua penggaris plastik yang digosok dengan kain wol. 
 

Kelas IX | Gaya Coulomb

Charles Augustin de Coulomb, seorang fisikawan berkebangsaan Perancis, pada tahun 1785 pertama kali yang meneliti hubungan gaya listrik dengan dua muatan dan jarak antara keduanya dengan menggunakan sebuah neraca puntir. Untuk mengenang jasa Charles A. de Coulomb, namanya digunakan untuk satuan internasional muatan listrik, yaitu coulomb (C). Gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara dua muatan listrik disebut gaya Coulomb (Fc). Apabila dua muatan yang berdekatan jenis muatannya sama, maka gaya Coulombnya berupa gaya tolak-menolak. 
Sebaliknya, dua muatan yang berdekatan jenis muatannya tak senama, maka gaya Coulombnya berupa gaya tarik-menarik.
Besar gaya Coulomb bergantung pada:
1. besar masing-masing muatan (Q1 dan Q2 ),
2. kuadrat jarak antara dua muatan (r2).

Hukum Coulomb berbunyi: besar gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda bermuatan. Secara matematis Hukum Coulomb dirumuskan:
Dengan:
Fc = gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik (N)
Q1 = besar muatan pertama (C)
Q2 = besar muatan kedua (C)
r = jarak antara dua benda bermuatan (m) k = konstanta pembanding besarnya 9 × 109 Nm2/C2

Kelas IX | Energi Listrik

Energi listrik dapat berubah menjadi bentuk energi lain. Untuk mengubah energi listrik menjadi energi lain diperlukan alat listrik. Setrika merupakan alat listrik yang memiliki hambatan, jika digunakan memerlukan tegangan, arus listrik, dan waktu penggunaan. Hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu itulah yang memengaruhi besar energi listrik. Bagaimanakah merumuskan hubungan energi listrik dengan hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu?

Besar energi listrik dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut.
W = V . I . t
Dengan:
W= besar energi listrik (joule)
V = besar tegangan listrik (volt)
I = besar kuat arus listrik (ampere)
t = selang waktu (sekon)

Berdasarkan rumus di atas dapat dikatakan bahwa besar energi listrik bergantung oleh tegangan listrik, kuat arus listrik, dan waktu listrik mengalir. Energi listrik akan makin besar, jika tegangan dan kuat arus makin besar serta selang waktu makin lama. 

Karena menurut Hukum Ohm V = IR, maka persamaan tersebut dapat diturunkan menjadi persamaan berikut.
Satuan energi listrik dalam SI adalah joule (J). Adapun, satuan energi listrik yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah kWh (kilowatt hour atau kilowatt jam). Dalam hal ini
1 kWh = 1 kilo × 1 watt × 1 jam
1 kWh = 1.000 × 1 watt × 3.600 sekon
1 kWh = 3.600.000 watt sekon
1 kWh = 3,6 × 106 joule 

Selain itu dalam kehidupan sehari-hari, energi listrik sering dimanfaatkan sebagai pemanas (misalnya setrika, solder, atau heater).

Kelas IX | Daya Listrik

Masih ingatkah kamu konsep daya saat belajar di kelas VIII? Pengertian daya pada mekanika menjadi dasar penurunan daya pada listrik dinamik. Pada mekanika, yang dimaksud dengan daya adalah kecepatan melakukan usaha. Adapun, pada listrik dinamik, daya listrik adalah jumlah energi listrik yang digunakan tiap detik. Besar daya listrik dirumuskan sebagai berikut.
P =W / t
Karena W = V.I.t, maka persamaan daya listrik dapat ditulis sebagai berikut.
P = V . I
Adapun, menurut Hukum Ohm V = IR sehingga persamaan daya juga dapat ditulis sebagai berikut.
Dengan:
P = daya listrik satuannya watt (W)
V = tegangan listrik satuannya volt (V)
I = kuat arus listrik satuannya ampere (A)
R = hambatan listrik satuannya ohm ( Ω ) 

Satuan daya listrik dalam SI adalah watt (W). Untuk daya listrik yang besar menggunakan satuan kilowatt (kW) atau megawatt (MW), dimana
1 kW = 1.000 watt = 103 watt
1 MW= 1.000.000 watt = 106 watt 

Daya Listrik pada Suatu Alat Listrik
Alat listrik yang dijual di toko biasanya sudah tercantum daya dan tegangan yang dibutuhkan alat itu. Misalnya, lampu bertuliskan 60 W/220 V, setrika bertuliskan 300W/220 V, dan pompa air bertuliskan 125 W/220 V. Lampu bertuliskan 60 W/220 V artinya lampu akan menyala dengan baik, jika dipasang pada tegangan 220 volt dan selama 1 detik banyaknya energi listrik yang diubah menjadi energi cahaya 60 joule. 

Jika lampu dipasang pada tegangan lebih besar dari 220 V maka lampu akan rusak. Sebaliknya, jika dipasang pada tegangan kurang dari 220 V, lampu menyala kurang terang. Ada kalanya alat-alat listrik tidak mencantumkan daya listriknya, tetapi tertulis tegangan dan kuat arus. Misalnya, motor listrik bertuliskan 220 V- 0,5 A. Artinya motor akan bekerja dengan baik jika dipasang pada tegangan 220 volt dan akan mengalir arus listrik 0,5 ampere. 

Penggunaan Satuan kWh (kilowatt jam)
Alat untuk mengukur energi listrik yang digunakan dalam rumah tanggga disebut kWh-meter (meteran listrik). Alat itu terdiri atas sebuah motor yang kecepatan berputarnya bergantung daya alat listrik yang digunakan dan waktu penggunaan. Angka yang ditunjukkan merupakan integrasi besaran daya kali waktu atau energi listrik. Pernahkah kamu membayar rekening listrik rumahmu ke PLN? Pada dasarnya pelanggan PLN menggunakan energi listrik setiap bulannya. Besar kecil penggunaan energi itulah yang digunakan sebagai dasar untuk membayar rekening listrik. Banyaknya energi listrik (dalam satuan kWh) yang digunakan dapat dibaca pada meteran listrik. Adapun, harga per kWh ditentukan oleh PLN.

Kelas IX | Alat Ukur Listrik

1. Amperemeter
Amperemeter (ammeter): adalah alat ukur kuat arus listrik. Untuk mengukur arus yang mengalir melalui resistor pada rangkaian, amperemeter dipasang secara seri dengan resistor itu.
Simbol amperemeter dalam rangkaian adalah;
Dengan demikian, pada amperemeter dan resistor akan mengalir arus yang sama. Idealnya, amperemeter memiliki hambatan yang sangat kecil sehingga hanya sedikit perubahan yang terjadi pada arus yang diukur. Amperemeter memiliki skala penuh atau batas ukur maksimum, sedangkan kuat arus listrik yang akan diukur mungkin melebihi batas ukur maksimum amperemeter. Galvanometer adalah komponen utama yang menyusun amperemeter analog. Agar amperemeter dapat digunakan, maka dipasang suatu hambatan yang paralel dengan galvanometer sehingga kelebihan arus akan mengalir ke hambatan paralel (hambatan shunt) atau Rsh
Arus maksimum yang melalui galvanometer adalah Im, sehingga arus yang melalui Rsh adalah I-Im. Resistor RG dan Rsh dipasang secara pararel, maka beda potensial antara a dan b sama besar. Dengan demikian,berlaku
Dengan RG resistor galvanometer dan

2. Voltmeter
Voltmeter adalah alat pengukur beda potensial (tegangan) antara dua titik. Untuk mengukur beda potensial pada ujung-ujung resistor maka voltmeter dipasang pararel dengan resistor itu.
Voltmeter juga memiliki resistansi sehingga pemasangan voltmeter akan mengurangi hambatan antara titik a dan b. Akibatnya, arus yang mengalir pada rangkaian meningkat dan mempengaruhi tegangan pada titik a-b. Idealnya, voltmeter mempunyai hambatan yang sangat besar sehingga efeknya pada rangkaian menjadi minimal.
Agar voltmeter dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar maka batas ukur maksimum voltmeter dapat diperbesar dengan menambah hambatan yang dipasang seri dengan galvanometer penyusun voltmeter itu. 
 
Untuk menghitung besar Rs maka tegangan sebesar V dibagi menjadi dua, yaitu tegangan pada galvanometer Vm dan tegangan pada ujung-ujung resistor Rs yaitu Vs. Jadi, V = Vm + Vs. Resistor Rs dan RG disusun seri sehingga diperoleh resistor ekivalen R = Rs + RG. Untuk resistor susunan seri, berlaku
Dengan RG adalah resistor galvanometer dan n = V / Vm menunjukkan perbandingan antara tegangan skala penuh dan tegangan skala penuh galvanometer.
 
3. Ohmmeter
Ohmmeter adalah alat pengukur hambatan atau resistansi resistor. Untuk membuat ohmmeter, galvanometer dihubungkan seri dengan baterai dan resistor Rs.
Ketika terminal-terminal x dan y dihubungkan ke resistor R yang tidak diketahui, arus I yang mengalir melalui galvanometer adalah

4. Pembacaan alat ukur listrik dalam rangkaian listrik
Pada dasarnya pembacaan alat ukur baik itu amperemeter dan voltmeter adalah sama. Yang perlu diperhatikan adalah batas ukur yang digunakan. Batas ukur adalah batas nilai maksimal yang bisa diukur oleh suatu alat ukur. 

Cara untuk membaca hasil pengkuran adalah:
Amperemeter ada yang mempunyai batas ukur dan skala terbatas. Misalnya sebuah amperemeter batas ukurnya 5A dengan skala 1–10. Jika saat digunakan jarum menunjukkan angka 4 pada skala, besar kuat arus listrik yang terukur adalah sebagai berikut.
Dengan demikian, arus listrik yang terukur sebesar 2 A.

Kelas IX | Hambatan Kawat Penghantar

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa hambatan kawat penghantar R berbanding lurus dengan panjang kawat lurus l dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat A. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.
Besaran ρ dikenal sebagai hambatan jenis atau resistivitas yang nilainya bergantung pada jenis bahan penghantar.
Dalam suatu batas perubahan suhu tertentu, perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu (Δt),
Karena hambatan R berbanding lurus dengan hambatan jenis ρ, maka perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan,
Sehingga,

Dengan:
Rt = hambatan pada suhu t0C,
R0 = hambatan mula-mula,
α = Koefisien suhu hambatan jenis (per 0C)
Δt = perubahan suhu (0C) 

Koefisien suhu hambatan jenis (α) tergantung pada jenis bahan. Meskipun hambatan jenis sebagian besar logam bertambah akibat kenaikan suhu, namun bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Hal ini terjadi pada bahan semikonduktor yaitu, karbon, grafit, germanium, dan silikon.
 
Langganan: Postingan (Atom)