Pengetahuan dasar kelistrikan (Gaya Fisika)

PENGETAHUAN DASAR KELISTRIKAN
Pengertian listrik
Di dalam kelistrikan akan dihasilkan listrik statis yang dibangkitkan dengan menggosokkan sebatang gelas, anggaplah ia sebagai barang ajaib dari benda kemudian banyak teori yang tumbuh dan sekarang teori itu diterima dan disebut ”teori elektron” yang timbul sekitar tahun 1900. Diakhir abad kedelapan belas ketika pertama kali sumber listrik ditemukan oleh Volta Galvani sehingga mungkin untuk dipelajari efek kelistrikannya diatur oleh hukum tertentu sehingga mungkin untuk dihitung efeknya.
Arus listrik dapat disamakan dengan cairan di dalam sebuah pipa bila disambungkan sebuah penghantar ke pole-pole sumber arus. Arus listrik berarti arus dari listrik yang mengalir melalui penghantar dan konsumer-konsumer pada suatu rangkaian tertutup. Arus listrik menimbulkan efek di dalam penghantar dan pada konsumer.
Arah arus listrik
Arah arus listrik mengalir dari pole-pole positif melalui rangkain listrik ke pole negatif. Arah arus listrik bertentangan dengan arus elektron sesuai dengan teori gerak elektron dari pole negatif melalui rangkaian listrik ke pole positif. Yang perlu diketahui bahwa bila arus listrik mengalir di dalam satu arah maka bersamaan dengan itu arus elektron berlawanan arahnya.


Akibat listrik
1. Efek panas
Suatu kawat bila dilalui arus akan menjadi panas. Pada teknologi kendaran bermotor efek panas ini digunakan misalnya pada busi pijar untuk motor diesel, pemanas listrik jendela belakang kendaran, kumparan pemanas rokok dan di dalam lampu pijar dimana filamen dipanaskan sampai satu temperatur yang tinggi sehingga dapat mengeluarkan cahaya terang.
2. Efek magnet listrik
Arus listrik yang mengalir melalui suatu konduktor menimbulkan lapangan magnet di sekeliling konduktor, kejadian ini dimanfatkan pada komponen kendaraan, misalnya : regulator, relai stater, koil penyalaan dan sebaginya.
3. Efek kimia listrik
Arus listrik menyebabkan reaksi bila mengalir melalui suatu elektrolit, misalnya cairan zat asam atau garam. Baterai pada kendaraan adalah suatu komponen dikarenakan oleh efek kimia listrik, pada baterai arus listrik disebabkan oleh reaksi kimia.
Arus searah (DC) dan arus bolak balik (AC)
Arus searah (DC) adalah sejenis arus yang selalu mempunyai arah arus yang sama melalui rangkaian listrik, itu adalah keadaan dimana sumber listrik dalam rangkaian itu mempunyai kutub yang tak berubah yaitu menghasilkan voltase searah (DC). Arus bolak-balik (AC) adalah sejenis arus yang mempunyai arah bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik (voltase alternating). Sistem kelistrikan pada kendaraan bermotor menggunakan arus searah, listriknya berasal dari arus bolak-balik dengan menggunakan ”inverter”. Pada kendaraan bermotor yang memakai generator AC (alternator) memerlukan perubahan arus bolak-balik itu jika alternator sesuai digunakan pada kendaraan bermotor tersebut.
Kemagnetan
Kemagnetan adalah sifat dari magnet dan arus listrik dapat menghasilkan suatu lapangan gaya, sifat magnet ialah dapat menarik benda (besi), kemagnetan diperlukan untuk generator starter dan komponen lain.
1. Magnet Permanen (Tetap)
Semua magnet mempunyai kutub utara dan selatan, lapangan gaya magnet terdiri dari garis-garis gaya magnet yang ad diantara kutub-kutub garis gaya magnet, bertolak dari kutub utara magnet kepada kutub selatan magnet. Jarum kompas menunjukkan arah dari garis-garis gaya. Diantara kutub-kutub magnet U lapangan gaya lebih konsentrasi karena jarak antara kutub lebih pendek. Makin sempit jarak antara kutub magnet dikonsentrasikan lapangan gaya magnet.
2. Elektromagnet
Suatu penghantar yang mengalirkan arus dikelilingi oleh lapangan magnet dengan garis-garis gaya beraturan mengelilingi sepanjang penghantar. Penghantar itu tidak mempunyai kutub utara dan selatan. Garis-garis gaya bekerja ke sudut kanan penghantar digunakan misalnya untuk pengukuran arus pada kabel starter, suatu ammeter yang sederhana, indikator arus starter ditempatkan diluar kabel dan lapangan magnet menggerakkan instrumen itu. Arah gerakan garis-garis gaya disekeliling penghantar dapat ditentukan dengan menggunakan berbagai ketentuan (aturan). Salah satu ialah aturan jalan spiral yaitu arh dan lapangan gaya bersaman dengan arah putarn kanan dari arah arus di dalam penghantar.
3. Pengaruh-pengaruh Magnet
Bila dua megnet permanen ditempatkan berlawanan kutub, magnet iotu akan menarik sesamanya. Jika magnet itu dilepaskan dengan kutub-kutub sesama magnet akan menolak satu dengan yang lainnya (terpisah). Kutub yang berlawanan tarik menarik, kutub yang senama tolak menolak.
4. Pengaruh Gaya-gaya dari Arus didalam Penghantar
Bila arus mengalir berlawanan arah pada dua kawat sejajar, maka garis-garis gaya mengarah ke tempat yang sam diantar penghantar dan lapngan magnet akan menjadi tegang, lapangan magnet menolak penghantar-penghantar itu.
Gejala ini digunakan pada seluruh motor listrik, penghantar yang berada pada lapangan magnet diantara dua kutub dan diberikan arus maka penghantar itu akan bergerak. Beberapa penghantar yang sejajar membawa arus dalam satu arah, membuat suatu lapangan magnet yang umum, seperti banyak dalam komponen-komponen. Seperti contoh misalnya kumparan pada suatu koil pengapian, kumparan sepatu pada generator DC, kumparan pembangkit pada suatu alternator.
5. Lapangan Magnet disekitar Kumparan
Lapangan magnet akan dihasilkan disekitar kumparan melalui gulungan-gulungan arus, kumparan itu mempunyai kutub utara dan selatan seperti batang magnet permanen, kutub-kutub kumparan itu (koil) bergantung pada arah arus dan dapat ditentukan dengan menggunakan dalil tangan kanan. Peganglah kumparan dengan tangan kanan, jari-jari menunjukkan arah arus dan ibu jari menunjukkan kutub utara. Jika sepotong besi lunak digunakan sebagai inti kunparan itu kuat lapangan magnet bertambah beberapa ratus kali, sebab inti besi penghantar yang baik untuk garis-garis gaya magnet, sedangkan udara adalah penghantar yang tidak baik. Kekuatan lapangan magnet listrik bergantung pada jumlah lilitan pada kumparan dan jumlah arus melalui kumparan itu.
Instrumen Kelistrikan
Disini ada tiga jenis instrumen, yakni
1. Moving coil instrument
2. Moving iron instrument
3. Moving magnet instrument
Penjelasan lebih lanjut adalah sebagai berikut :
a) Moving coil instrument
Moving coil instrument adalah koil persegi panjang yang ditempatkan pada suatu sumbu dengan bantalan sehingga dapat berputar pada antara kutub-kutub magnet, jarum penunjuk dilekatkan pada sumbu dan bila tidak ada voltase kepada instrumen jarum penunjuk berada pada posisi 0 (nol) disebabkan oleh pegas gulung (coil spring).
Arus dari kutub positif ke moving coil melalui pegas gulung bawah. Lapangan magnet yang dihasilkan sekitar moving coil berhubungan dengan gaya lapangan magnet diantara kutub-kutub magnet sehingga menyebabkan moving coil bergerak. Instrumen seperti ini banyak digunakan pada alat tes kendaraan. Moving coil instrument sebagi voltmeter, instrumen itu dilengkapi dengan resistor yang dihubungkan seri yang tahanannya dihitung dalam hubungannya dengan tahanan moving coil.
b) Moving Iron instrument
Moving iron instrument mempunyai coil yang efek lapangan megnetnya kepada sebuah vane dari besi lunak, vane itu diletakkan pada sumbu jarum dan ditarik lebih jauh kecil bila arus bertambah besar, skala tidak beraturan karena keadaan magnetnya. Bagian pertama dari skala dengan jarak pembagian yang pendek, instrumen ini cocok untuk arus DC dan AC.
c) Moving Magnet instrument
Sebuah vane dari besi lunak dilekatkan pada sumbu jarum dan ditempatkan di antara kutub-kutub magnet kuku kuda. Posisi armature itu ditentukan oleh lapangan dari gaya magnet itu dan yang mana lapangan magnet itu dihasilkan oleh arus yang melalui koil. Bila arus mengalir melalui koil vane itu akan berputar dan menyimpang arus. Instrumen itu digunakan sebagi amperemeter pada sistem listrik, ia menunjukkan charge (mengisi) atau tidak charge tetapi instrumen itu tidak presisi.
Ini sebuah bacaan bagi teman-teman yang ingin tau tentang sedikit mengenai kelistrikan. semoga sukses.

Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, bahkan manusia sangat sulit melepaskan diri dari kebutuhan dengan energi listrik. Semakin lama tidak ada satupun alat kebutuhan manusia yang tidak membutuhkan listrik. Karena semua ini manusia tiap hari selalu berfikir bagaimana menciptakan dan menggunakan energi listrik secara efektif dan efesien.

ENERGI LISTRIK
Masih ingatkah kamu dengan pengertian energi?. Di kelas tujuh dahulu telah kita pelajari bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Maka pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Energi listrik dilambangkan dengan W.
Sedangkan perumusan yang digunakan untuk menentukan besar energi listrik adalah :


W = Q.V

keterangan :
W = Energi listrik ( Joule)
Q = Muatan listrik ( Coulomb)
V = Beda potensial ( Volt )

Karena I = Q/t maka diperoleh perumusan

W = (I.t).V
W = V.I.t

Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hukum Ohm ( V = I.R) maka diperoleh perumusan

W = I.R.I.t

Satuan energi listrik lain yang sering digunakan adalah kalori, dimana 1 kalori sama dengan 0,24 Joule selain itu juga menggunakan satuan kWh (kilowatt jam).

HUBUNGAN ENERGI LISTRIK DENGAN ENERGI KALOR
Waktu kelas 7 materi kalor telah diberikan dan dibahas dengan komplit. Persamaan yang digunakan dalam menghitung energi kalor adalah

Q = m.c. (t2 - t1)

sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan :

W = Q
I.R.I.t = m.c.(t2 - t1)

keterangan :
I = kuat arus listrik (A)
R = Hambatan (ohm)
t = waktu yang dibutuhkan (sekon)
m = massa (kg)
c = kalor jenis (J/ kg C)
t1 = suhu mula - mula (C)
t2 = suhu akhir (C)

PEMANFAATAN ENERGI LISTRIK
Energi listrik dapat diubah-ubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain.
Energi listrik menjadi energi kalor, alat yang digunakan yaitu setrika listrik, ceret listrik, kompor listrik , dll
Energi listrik menjadi energi cahaya, alat yang digunakan yaitu lampu pijar, lampu neon, dll
Energi listrik menjadi energi gerak, alat yang digunakan yaitu kipas angin, penghisap debu, dll dan masih banyak lagi penggunaan energi listrik.
Fungsi & Pengertian Amperemeter, Voltmeter, Ohmmeter Alat Ukur Listrik - Ilmu Fisika
Seorang teknisi elektronik biasanya memiliki alat pengukur wajib yang mereka gunakan untuk berbagai keperluan teknis yaitu avometer yang merupakan gabungan dari fungsi alat ukur amperemeter untuk mengukur ampere (kuat arus listrik), voltmeter untuk mengukur volt (besar tegangan listrik) dan ohmmeter untuk mengukur ohm (hambatan listrik).
Mari kita lihat arti definisi dan fungsi masing-masing alat :
A. Amperemeter / Ampere Meter
Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter.
Amper meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang besar ditambhan dengan hambatan shunt.
Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya.
B. Voltmeter / Volt Meter
Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran alat voltmeter berkali-kali lipat.
Gaya magnetik akan timbul dari interaksi antar medan magnet dan kuat arus. Gaya magnetic tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Semakin besar arus listrik yang mengelir maka semakin besar penyimpangan jarum yang terjadi.
C. Ohmmeter / Ohm Meter
Ohm meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur hambatan listrik yang merupakan suatu daya yang mampu menahan aliran listrik pada konduktor. Alat tersebut menggunakan galvanometer untuk melihat besarnya arus listrik yang kemudian dikalibrasi ke satuan ohm.
Cara Hemat Listrik PLN Menghemat Energi, Air PAM & Sumur Menjaga Kelestarian Lingkungan

Menghemat listrik adalah suatu kegiatan yang dapat membuat konsumsi energi listrik menjadi berkurang dengan berbagai cara. Selain listrik, kita perlu juga berhemat air yang kita dapat dengan cara membayar (PAM) maupun yang kita raih dengan cara gratis (sumur bor).
Dampak dari pemborosan energi listrik, air dan sumber daya lainnya umumnya bersifat negatif serta akan memberikan kerugian bagi kita semua di masa yang akan datang. Listrik yang terbatas sebagian dibangkitkan dari PLTU atau pembangkit listrik tenaga uap dan pembangkit listrik lainnya yang menimbulkan polusi bagi lingkungan hidup.
Air bawah tanah yang secara beramai-ramai dan tidak terkendali kita sedot dapat habis. Menurunnya debit air tanah mampu mempercepat intrusi air laut ke darat serta dapat menurunkan atau merembeskan tanah ke bawah sehingga lama kelamaan akan tenggelam oleh air laut.
Melihat dari dampak yang ditimbulkan dari penggunaan listrik dan air yang berlebih, maka ada baiknya kita melakukan beberapa hal di bawah ini untuk membantu menjaga kelestarian alam dari kerusakan yang serius
A. Tips Hemat Listrik PLN
1. Matikan lampu jika kita tidak menggunakannya.
2. Gunakan lampu hemat energi yang terang (bukan bohlam lampu pijar)
3. Cabut steker listrik barang elektronik yang tidak kita gunakan. Bisa juga menggunakan stop kontak untuk mematikannya.
4. Gunakan alat penghemat listrik yang bagus.
5. Matikan lampu, tv, radio, dll saat tidur.
6. Pilih barang elektronik yang hemat listrik.
7. Ajari anak dan keluarga untuk hemat energi listrik.
8. Cabut charger ponsel saat indikator energi hp sudah penuh.
9. Gunakan energi gas lpg untuk memasak.
10. Gunakan energi matahari untuk memanaskan air, dll.
B. Tips Hemat Air PAM
1. Gunakan toilet yang bisa mengatur besar kecil pengeluaran air.
2. Cuci kendaraan seperti mobil dan motor di tempat cuci yang menggunakan air pam atau air bawah tanah yang membayar pajak.
3. Mandi dengan pancuran air.
4. Memakai mesin cuci pakaian otomatis yang hemat air.
5. Minum dari air kemasan yang higienis.
6. Mengawasi jalur pipa air jangan sampai bocor.
7. Menggunakan air bekas mandi dan cuci untuk menyiram tanaman di pagi dan sore hari (gunakan sabun yang ramah lingkungan).
8. Matikan keran air ketika sedang sabunan, mencuci piring, dsb.
9. Buat sumur resapan air pada tempat tinggal kita untuk mengganti air yang kita konsumsi.
10. Tidak membuang-buang air seenaknya.
Semoga tagihan listrik anda berkurang di bulan berikutnya.........^_^
Tips hemat Listrik untuk AC
1. Pilih AC dengan teknologi hemat listrik Invenrter
2. Set temperatur pada 25 derajat celsius
3. Bersihkan saringan udara sekali 2 minggu
4. Bersihkan evaporator dan kondensor sekali 3 bulan
5. Jangan ada penghalang aliran udara unit indoor maupun outdoor
Pemanfaatan energi geothermal sebagai penggerak mekanis untuk pembangkit listrik dilakukan oleh Prince Piero Ginori Conti tahun 1904. Perocaan yg dilakukan di Larderello ini merupakan awal pemanfaatan uap panas (steam). Kesuksesan awal yg dimulai di Itali ini dimulai dengan membangkitkan energi listrik sebesar 127,650 kWe pada tahun 1942.
Pemanfaatan energi panasbumi yang paling banyak diketahui di Indonesia adalah untuk pembankit energi listrik. Namun energi panasnya sendiri dapat dimanfaatkansecara langsung untuk berbagai keperluan. Diantaranya sebagai pengeringan bahan. Selain itu energi panas ini dapat dimanfaatkan juga sebagai pemanas air. Pemanfaatan panasbumi ini sangat tergantung dari seberapa tinggi suhu (panas) yg diperlukan.
Di Indonesia pemanfaatan langsung panasbumi ini kurang diminati dan kurang berkembang karena kondisi geografis Indonesia di Katulistiwa yg sudah melimpah ruah dengan panas energi matahari. Namun pemanfaatan langsung panasbumi utk daerah pegunungan yg dingin tentunya akan menjadi daya tarik tersendiri seperti kolam airpanas.
James Watt, orang Skotlandia yang sering dihubungkan dengan penemu mesin uap, adalah tokoh kunci Revolusi Industri.
Sebenarnya, Watt bukanlah orang pertama yang membikin mesin uap. Rancangan serupa disusun pula oleh Hero dari Iskandariah pada awal tahun Masehi. Di tahun 1686 Thomas Savery membikin paten sebuah mesin uap yang digunakan untuk memompa air, dan di tahun 1712, seorang Inggris Thomas Newcomen, membikin pula paten barang serupa dengan versi yang lebih sempurna, namun mesin ciptaan Newcomen masih bermutu rendah dan kurang efisien, hanya bisa digunakan untuk pompa air dari tambang batubara.
Watt menjadi tertarik dengan ihwal mesin uap di tahun 1764 tatkala dia sedang membetulkan mesin ciptaan Newcomen. Meskipun Watt cuma peroleh pendidikan setahun sebagai tukang pembuat perkakas, tetapi dia punya bakat pencipta yang besar. Penyempurnaan-penyempurnaan yang dilakukannya terhadap mesin bikinan Newcomen begitu penting, sehingga layaklah menganggap sesungguhnya Wattlah pencipta pertama mesin uap yang praktis.
Keberhasilan Watt pertama yang dipatenkannya di tahun 1769 adalah penambahan ruang terpisah yang diperkokoh. Dia juga membikin isolasi pemisah untuk mencegah menghilangnya panas pada silinder uap, dan di tahun 1782 dia menemukan mesin ganda. Dengan beberapa perbaikan kecil, pembaruan ini menghasilan peningkatan efisiensi mesin uap dengan empat kali lipat atau lebih. Dalam praktek, peningkatan efisiensi ini memang merupakan hasil dari suatu kecerdasan namun tidaklah begitu merupakan peralatan yang bermanfaat dan bukan pula punya kegunaan luar biasa ditilik dari sudut industri.
Watt juga menemukan (di tahun 1781) seperangkat gerigi untuk mengubah gerak balik mesin sehingga menjadi gerak berputar. Alat ini meningkatkan secara besar-besaran penggunaan mesin uap. Watt juga berhasil menciptakan pengontrol gaya gerak melingkar otomatis (tahun 1788), yang menyebabkan kecepatan mesin dapat secara otomatis diawasi. Juga menciptakan alat pengukur bertekanan (tahun 1790), alat penghitung kecepatan, alat petunjuk dan alat pengontrol uap sebagai tambahan perbaikan lain-lain peralatan.
Watt sendiri tidak punya bakat bisnis. Tetapi, di tahun 1775 dia melakukan persekutuan dengan Matthew Boulton, seorang insinyur, dan seorang pengusaha yang cekatan. Selama dua puluh lima tahun sesudah itu, perusahaan Watt dan Boulton memproduksi sejumlah besar mesin uap dan keduanya menjadi kaya raya.
Mesin uap bekerja ganda penemuan Watt tahun 1769
Memang sulit melebih-lebihkan arti penting mesin uap. Sebab, memang banyak penemuan-penemuan lain yang memegang peranan penting mendorong berkembangnya Revolusi Industri. Misalnya, perkembangan dunia tambang, metalurgi, dan macam-macam peralatan mesin. Sekoci yang meluncur bolak-balik dalam mesin tenun (penemuan John Kay tahun 1733), atau alat pintal (penemuan James Hargreaves tahun 1764) semuanya terjadi mendahului kreasi Watt. Sebagian terbesar dari penemuan-penemuan itu hanyalah merupakan penyempurnaan yang kurang berarti dan tak satu pun punya arti vital dalam kaitan dengan bermulanya Revolusi Industri. Lain halnya dengan penemuan mesin uap yang memainkan peranan penting dalam Revolusi Industri, yang tampaknya keadaan akan mengalami bentuk lain. Sebelumnya, meskipun tenaga uap digunakan untuk kincir angin dan putaran air, sumber pokok tenaga mesin terletak pada tenaga manusia. Faktor ini amat membatasi kapasitas produksi industri. Berkat penemuan mesin uap, keterbatasan ini tersingkirkan. Sejumlah besar energi kini dapat disalurkan untuk hal-hal yang produktif yang menanjak dengan teramat derasnya. Embargo minyak tahun 1973 membuat kita sadar betapa sengsaranya jika bahan energi berkurang dan mampu melumpuhkan industri. Pengalaman ini, pada tingkat tertentu, mendorong kita membayangkan arti penting Revolusi Industri berkat penemuan James Watt.
Di samping manfaat tenaga untuk pabrik, mesin uap juga punya guna besar di bidang-bidang lain. Di tahun 1783, Marquis de Jouffroy di Abbans berhasil menggunakan mesin uap untuk penggerak kapal. Di tahun 1804, Richard Trevithick menciptakan lokomotif uap pertama. Tak satu pun dari model-model pemula itu berhasil secara komersial. Dalam tempo beberapa puluh tahun, barulah baik kapal maupun kereta api menghasilkan revolusi baik di bidang pengangkutan darat maupun laut.
Revolusi Industri berlangsung hampir berbarengan dengan Revolusi Amerika maupun Perancis. Meskipun waktu itu tampaknya sepele, kini tampak jelas betapa Revolusi Industri itu seakan digariskan mempunyai makna jauh lebih penting untuk peri kehidupan manusia ketimbang arti penting revolusi politik. James Watt, oleh sebab itu tergolong salah seorang yang punya pengaruh penting dalam sejarah.


Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif menuju ke muatan positif. Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi.
Petir adalah hasil pelepasan muatan listrik di awan. Energi dari pelepasan itu begitu besarnya sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas, dan bunyi yang sangat kuat yaitu geluduk, guntur, atau halilintar. Geluduk, guntur, atau halilintar ini dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia, dan memusnahkan pohon. Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar. Di lain kesempatan, ketika akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut telah membesar dan stabil, lompatan listrik (eletric discharge) yang terjadi pun akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah Bumi. Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter.

Perpindahan Muatan Listrik Statis
Tunol adalah seorang anak berumur 7 tahun, anak seorang pedagan kain wool. Dirumahnya banyak sekali potongan-potongan kain wol yang tidak terpakai, sehingga itu sering menjadi mainan Tunol, suatu ketika ibu Tunol membelikan Tunol penggaris plastik yang elastis, begitu senangnya dengan penggaris itu, Tunol selalu membawa penggaris plastiknya itu kemanapun dia pergi, bahkan saat bermain -main dengan potongan-potongan kain wol. Suatu ketika Tunol menggosok-gosokan penggaris plastiknya ke kain potongan kain wol tersebut, lalu waktu penggaris itu di dekatkan dengan potongan-potongan kertas, ternyata hal menarik terjadi, potongan - potongan kertas tadi tertarik ke penggaris seperti magnet.Tunol hera, dan menunjukkan ini kepada teman-teman sebayanya sebagai sebuah sulap. Teman-teman tunol sangat kagum dengan apa yang dilakukan tunol. dan menyangka bahwa tunol merupakan seorang pesulap cilik.
Mungkin cerita tentang tunol tadi pernah kita alami waktu kita masih kecil, kita sering heran, mengapa semua ini terjadi? Bahkan sampai sekarangpun ada dari beberapa pembaca yang belum mengerti.
Menurut fisika, fenomena diatas tak lain hanyalah merupakan perpindahan muatan-muatan negatif dari suatu benda ke benda lain. Tidak ada muatan yang diciptakan disini. Pada kasus tunol tersebut, saat penggaris plastik digesekkan dengan kain wol maka sebenarnya telah terjadi perpindahan muatan-muatan negatif (elektron) dari kain wol menuju penggaris plastik, ini mengakibatkan penggaris plastik tersebut dimuati oleh muatan negatif sedangkan kain wol tersebut telah kehilangan muatan negatif (elektron) dalam jumlah sama seperti muatan negatif yang diberikan pada penggaris plastik tersebut. Sehingga jumlah muatan negatif yang meninggalkan kain wol adalah sama dengan jumlah muatan negatif yang diterima batang penggaris plastik. Inilah yang disebut hukum kekekalan muatan, dimana tidak ada muatan yang diciptakan, namun hanya ada perpindahan elektron dari satu medium ke medium yang lain
Itulah yang menyebabkan penggaris plastik tersebut mampu menarik potongan-potongan kertas seperti magnet menarik logam-logam di sekitarnya. Anda tidak percaya? silahkan anda mencobanya





Massa, Berat-Gaya Gravitasi dan Gaya Normal
Pengantar
Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan istilah massa dan berat. Ketika mengukur badan kita dengan timbangan, kita selalu menyatakannya dengan berat. Jika ditinjau dari ilmu fisika, yang kita maksudkan sebenarnya massa, bukan berat. Pengertian massa dan berat yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari sangat berbeda maknanya dalam ilmu fisika. Pada kesempatan ini kita akan belajar tentang massa dan berat. Pembahasan ini diselipkan di awal pembahasan hukum Newton, karena Hukum Newton selalu menggunakan konsep massa dan berat. Oleh karena itu sangat disarankan agar anda mempelajari pembahasan ini terlebih dahulu sebelum mempelajari Hukum Newton. Akhirnya, gurumuda mengucapkan selamat belajar… Semoga setelah mempelajari topik ini anda dapat membedakan pengertian massa dan berat dengan baik dan benar, sehingga membantu anda memahami Hukum Newton dengan mudah.
PENGERTIAN MASSA
Apa yang anda ketahui tentang massa ?
Hukum Newton yang akan kita pelajari nanti menggunakan konsep massa. Eyang Newton menggunakan konsep massa sebagai sinonim jumlah zat. Pandangan mengenai massa benda seperti ini tidak terlalu tepat karena ?jumlah zat’ tidak terdefinisi dengan baik. Dengan kata lain tidak ada cara praktis untuk menghitung partikel-partkel tersebut. Lebih tepatnya, massa merupakan ukuran inersia/kelembaman suatu benda (kemampuan mempertahankan keadaan suatu gerak). Makin besar massa suatu benda, makin sulit mengubah keadaan gerak benda tersebut. Semakin besar massa benda, semakin sulit menggerakannya dari keadaan diam, atau menghentikannya ketika sedang bergerak atau merubah gerakannya keluar dari lintasannya yang lurus. Kita dapat mengatakan bahwa semakin besar massa benda, semakin besar hambatan benda tersebut untuk dipercepat. Konsep ini dengan mudah dapat kita kaitkan dengan kehidupan sehari-hari. Jika kita memukul bola tenis meja dan bola basket dengan gaya yang sama maka tentu saja bola basket akan bergerak lebih lambat/bola basket memiliki percepatan yang lebih kecil dibandingkan denga bola tenis. Demikian juga sebuah truk gandeng yang sedang bergerak lebih sulit dihentikan dibandingkan dengan sebuah taxi. Jika sebuah gaya menghasilkan percepatan yang besar, maka massa benda kecil; jika gaya yang sama menyebabkan percepatan kecil, maka massa benda besar.
Satuan Sistem Internasional untuk massa adalah Kilogram (kg). Lambang massa adalah m, yang merupakan inisial dari kata mass (kata massa dalam bahasa inggris). Lambang ini merupakan ketetapan yang dibuat untuk penyeragaman. Bayangkanlah seandainya setelah menamatkan SMA di Indonesia dan anda melanjutkan belajar pada perguruan tinggi di luar negeri maka anda harus menyesuaikan lagi ilmu fisika yang pernah dipelajari di Indonesia, seandainya kita menggunakan lambang lain. Massa merupakan besaran skalar, yakni besaran yang hanya mempunyai nilai/besar saja.
PENGERTIAN BERAT
yang Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan istilah massa dan berat secara keliru. Oleh karena itu kita perlu membedakan pengertian massa dan berat secara benar. Massa adalah sifat dari benda itu sendiri, yakni ukuran kelembaman benda tersebut atau “jumlah zat’-nya. Sedangkan berat adalah gaya, gaya gravitasi bekerja pada sebuah benda. Untuk melihat perbedaannya, misalnya kita membawa sebuah benda ke bulan. Jika kita tidak akan pernah ke bulan, benda tersebut kita titipkan saja lewat para astronout ketika berada di bulan, berat benda tersebut hanya seperenam dari beratnya di bumi karena gaya gravitasi di bulan enam kali lebih kecil dibandingkan dengan gaya gravitasi di bumi. Tetapi massa benda tersebut tetap sama. Benda tersebut tetap memiliki jumlah zat yang sama dan inersia alias kelembamannya juga sama. Sebuah batu ketika dibawa ke bulan, tetap menjadi batu dengan ukuran yang sama. Yang berbeda adalah berat-nya alias gaya gravitasi yang bekerja pada batu tersebut.
Secara matematis, berat di tulis sebagai berikut :
w = m g
w adalah inisial dari weight (kata berat dalam bahasa Inggris). m adalah lambang massa dan g adalah lambang gaya gravitasi. Jadi secara matematis, w adalah hasil kali antara massa dan gravitasi. massa adalah besaran skalar, sedangkan gravitasi adalah besaran vektor. Perkalian antara skalar (massa) dengan vektor (gravitasi), menghasilkan besaran vektor (Berat). Jika anda kebingungan, silahkan pelajari kembali pembahasan mengenai perkalian antara besaran vektor dan skalar. Dengan demikian Berat termasuk besaran vektor (besaran vektor adalah besaran yang memiliki besar dan arah). Arah Berat sama dengan arah gravitasi, yakni menuju ke pusat bumi alias tegak lurus ke bawah (permukaan tanah).
Vektor berat benda selalu digambarkan berarah tegak lurus ke bawah, di manapun posisi benda diletakan, baik pada bidang horisontal, bidang miring, atau pada bidang tegak. Perhatikan gambar di bawah.
satuan Berat adalah kg m/s2. Dari manakah asal satuan ini ? tolong ingat kembali pelajaran mengenai dimensi besaran. Itu fungsinya kita belajar dimensi (besaran dan satuan) di awal pelajaran fisika. Nama lain satuan Berat adalah Newton. Newton adalah satuan Gaya, dengan demikian secara matematis kita sudah menunjukan bahwa Berat juga termasuk Gaya..
GRAVITASI
Percepatan gravitasi di permukaan bumi secara rata-rata bernilai 9,8 m/s2. kenyataannya, nilai gravitasi (g) sedikit berubah dari satu titik ke titik lain di permukaan bumi, dari kira-kira 9, 78 m/s2 sampai 9,82 m/s2. beberapa faktor yang mempengaruhi hal tersebut antara lain : pertama, bumi kita tidak benar-benar bulat, percepatan gravitasi bergantung pada jaraknya dari pusat bumi (planet); kedua, percepatan gravitasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan bumi. Semakin tinggi sebuah benda dari permukaan bumi, semakin kecil percepatan gravitasi; ketiga, percepatan gravitasi bergantung pada planet tempat benda berada, di mana setiap planet, satelit atau benda angkasa lainnya memiliki gravitasi yang berbeda.
Mengapa Gravitasi di permukaan bumi berbeda-beda ? mengapa percepatan gravitasi di setiap planet berbeda ? untuk mengetahui hal ini, anda perlu mengetahui apa sebenarnya gravitasi atau apa yang membuat bumi dan benda angkasa lainnya, termasuk bulan memiliki gravitasi. Mengenai hal ini selengkapnya akan kita pelajari pada pokok bahasan teori relativitas umum eyang Einstein. Pada kesempatan ini Gurumuda ingin menjawab rasa penasaran anda, seandainya anda ingin mengetahui apa itu gravitasi sesungguhnya sehingga setiap benda selalu jatuh ke permukaan bumi.
Untuk memudahkan pemahaman anda mengenai gravitasi, bayangkanlah anda dan teman dekat atau pacar anda yang cantik+ merentangkan sebuah kain (sebaiknya kain tersebut terbuat dari karet). Sekarang, letakan sebuah benda, dari ukuran terkecil hingga ukuran besar di atas kain atau lembaran karet tersebut. Apa yang anda amati ? jika yang anda letakan adalah sebuah kelereng, maka lekukan yang terbentuk kecil, tetapi jika anda meletakan sebongkah batu yang berukuran besar maka lekukan pada kain atau lembaran karet tersebut sangat besar. nah, sekarang, letakan sebuah kerikil atau batu kecil pada pinggir kain tersebut. Apa yang anda amati ? kerikil atau batu kecil tersebut akan terperosok alias jatuh menuju pusat lekukan, di mana batu besar yang anda letakan pada kain berada. Setiap benda angkasa yang bermassa (termasuk bumi) selalu membuat lekukan dalam ruang waktu. hal ini yang menyebabkan setiap benda seolah-olah ditarik bumi atau benda angkasa lainnya. Sebenarnya ini disebabkan oleh efek lekukan, sebagaimana ilustrasi kain karet dan batu di atas. Selengkapnya anda pelajari pada pembahasan mengenai Teori Relativitas Umum (kelas XII).
Pada pembahasan mengenai Gerak Jatuh Bebas, kita telah belajar bahwa benda-benda yang dijatuhkan dekat permukaan bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama, g (percepatan gravitasi), seandainya hambatan udara diabaikan. Gaya yang menyebabkan percepatan ini disebut gaya gravitasi. Gaya gravitasi bekerja pada sebuah benda ketika benda tersebut jatuh.
Kita terapkan hukum II Newton untuk gaya gravitasi dan untuk percepatan a, kita ganti dengan percepatan gravitasi (g). ingat kembali pelajaran Gerak Jatuh Bebas. Benda yang jatuh hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Dengan demikian Gaya Gravitasi yang pada sebuah benda, FG, yang besarnya disebut berat, dapat ditulis sebagai :
FG = mg
Arah gaya ini ke bawah, menuju ke pusat bumi. Persamaan ini sama dengan w = mg, seperti yang sudah kita pelajari di atas, karena berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah benda.
Ketika benda berada dalam keadaan diam di permukaan bumi, gaya gravitasi yang ada pada benda tersebut tidak hilang. Untuk membuktikaan hal ini, kita bisa mengukur benda tersebut dengan neraca pegas dan membandingkannya dengan hasil perhitungan kita (FG = m g atau w = mg). Lalu mengapa benda tidak bergerak ? Dari hukum II Newton, gaya total untuk benda yang diam adalah nol. Jika demikian, pasti ada gaya lain yang bekerja pada benda tersebut, untuk mengimbangi gaya gravitasi. Gaya apakah itu ?
GAYA NORMAL
Ketika kita meletakan sebuah kotak di atas meja, berat kotak tersebut menekan meja ke bawah dan sebaliknya meja membalas dengan memberikan gaya ke atas (lihat gambar di bawah). Gaya yang diberikan oleh meja bisa disebut gaya kontak, karena gaya tersebut terjadi karena adanya sentuhan antara kotak dan meja. Sebuah gaya kontak yang tegak lurus terhadap permukaan kontak disebut Gaya Normal (normal berarti tegak lurus), dan mempunyai Lambang FN atau bisa ditulis N

Kedua gaya yang ditunjukkan pada gambar diatas bekerja pada kotak sehingga kotak tetap diam. Selisih kedua gaya tersebut (gaya total) pasti nol, sehinga kotak tersebut diam/tidak jatuh ke tanah. FG atau w dan N pasti memiliki besar yang sama dan memiliki arah yang berlawanan, sehingga gaya total atau selisih kedua gaya tersebut nol. Gaya-gaya tersebut bukan gaya aksi reaksi yang dijelaskan pada Hukum III Newton. Ingat bahwa gaya aksi reaksi bekerja pada benda yang berbeda, sedangkan kedua gaya di atas (Gaya berat dan Gaya Normal) bekerja pada benda yang sama, yakni kotak. Perhatikan gambar di atas secara saksama. Gaya berat benda yang menekan meja digambarkan pada titik pusat kotak alias berada di tengah-tengah kotak. Sedangkan Gaya Normal digambarkan pada permukaan sentuh antara kotak dan meja.
Lalu apa gaya reaksinya ? gaya ke atas yang diberikan oleh meja terhadap kotak adalah N, disebut gaya aksi. Gaya reaksi diberikan oleh kotak kepada meja, yakni N’, sebagaimana diperlihatkan pada gambar di bawah. Perhatikan baik-baik posisi tanda panah pada gambar. Tanda panah yang mewakili N’ digambarkan pada meja, bukan pada kotak. Panjang tanda panah sama, hal ini menunjukkan bahwa besarnya gaya sama, hanya berlawanan arah (aksi = - reaksi). Mengenai aksi-reaksi selengkapnya dipelajari pada Pokok Bahasan Hukum III Newton.