Listrik

Listrik

Karya: Rizki Siddiq Nugraha

Listrik merupakan salah satu energi yang sangat berpengaruh dalam kehidupan manusia. Energi listrik dimanfaatkan untuk menggerakkan berbagai alat elektronik yang berfungsi mempermudah pekerjaan manusia.

Listrik diartikan sebagai suatu daya yang muncul akibat terjadinya suatu gesekan atau dikarenakan sebab lain seperti proses kimia. Oleh karena itu, listrik dapat terbentuk melalui dua proses, yakni (1) karena adanya gesekan antara dua benda atau lebih, dan (2) proses kimia yang mampu menghasilkan listrik.

Aliran muatan listrik pada rangkaian tertutup yang mengalir dari tempat yang berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial rendah disebut dengan arus listrik. Tempat yang berpotensial tinggi disebut kutub positif dan tempat berpotensial rendah disebut kutub negatif. Satuan arus listrik adalah ampere yang dapat diukur menggunakan alat bernama amperemeter.

Perbedaan potensial antara kutub negatif dan kutub positif disebut tegangan listrik atau potensial listrik, yang sering kali dijadikan ukuran kuat atau lemahnya suatu listrik. Satuan tegangan listrik adalah volt yang diukur menggunakan alat bernama voltmeter.

Suatu hubungan sumber listrik dengan alat-alat listrik lainnya yang mempunyai fungsi-fungsi tertentu disebut rangkaian listrik. Contoh alat-alat listrik yang sering digunakan dalam rangkaian listrik sederhana adalah sakelar dan lampu. Sakelar adalah alat listrik yang berfungsi menghubungkan atau memutuskan arus listrik.

Berdasarkan susunan hubungan alat-alat listrik, rangkaian listrik terbagi atas tiga cara, yaitu:

1. Rangkaian seri

Rangkaian seri adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun secara berurutan tanpa memiliki cabang.

Adapun kelebihan dari penggunaan rangkaian seri, antara lain:

a. Rangkaian listrik yang disusun secara seri akan membutuhkan jumlah kabel penghantar yang lebih sedikit dibandingkan dengan rangkaian listrik yang disusun secara paralel.

b. Karena jumlah kabel yang digunakan lebih sedikit sehingga biaya  yang digunakan untuk membuat rangkaian seri akan lebih murah dibandingkan dengan rangkaian paralel.

c. Apabila beban listrik disusun secara seri, maka arus yang mengalir pada tiap-tiap beban akan sama besar, walaupun tahanan masing-masing beban listrik tidak sama besar.

d. Apabila sumber listrik dirangkai secara seri, maka tegangan total yang dihasilkan oleh masing-masing sumber energi listrik tersebut merupakan hasil penjumlahan dari masing-masing tegangan pada sumber tenaga listrik. Misalnya, dua buah baterai dengan tegangan 12 volt dan arus 30 ampere disusun secara seri, maka tegangan total rangkaian baterai tersebut adalah 24 volt sedangkan arus total yang dikeluarkan rangkaian baterai tersebut tetap sama, yakni 30 ampere.

Sedangkan kekurangan dari penggunaan rangkaian seri, di antaranya:

a. Apabila beban listrik dirangkai secara seri, misalnya beban listrik tersebut adalah lampu, maka apabila ada satu lampu putus akan membuat lampu yang lain ikut padam.

b. Lampu yang dirangkai secara seri tidak akan menyala sama terang.

2. Rangkaian paralel

Rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang dihubungkan secara berjajar dengan satu atau beberapa cabang. Alat listrik yang dapat dirangkai secara paralel adalah lampu dan baterai.

Adapun kelebihan dari penggunaan rangkaian paralel, antara lain:

a. Apabila sumber tenaga listrik, misalnya baterai disusun secara paralel, maka kapasitas arus pada rangkaian baterai tersebut akan meningkat. Kapasitas arus total yang dihasilkan pada rangkaian baterai tersebut sama dengan penjumlahan dari masing-masing arus yang tersimpan di dalam masing-masing baterai. Misalnya ada dua baterai yang masing-masing memiliki arus 35 ampere dan tegangan 12 volt. Maka jumlah arus total yang dikeluarkan rangkaian baterai tersebut adalah 70 ampere dengan besar tegangan tetap 12 volt.

b. Jika beban listrik, misalnya lampu dirangkai secara paralel, maka apabila salah satu lampu putus, lampu yang lain akan tetap menyala.

c. Jika beban listrik dirangkai secara paralel, maka tegangan listrik yang menuju ke masing-masing beban adalah sama besar dengan tegangan sumber energi listrik, sehingga apabila beberapa lampu dengan daya yang sama dirangkai secara paralel terhadap sumber tegangan, maka lampu-lampu tersebut akan menyala sama terang.

Sedangkan kekurangan dari penggunaan rangkaian paralel, di antaranya:

a. Apabila beban listrik disusun secara paralel memiliki tahanan yang berbeda, maka arus listrik yang mengalir ke masing-masing beban kelistrikan menjadi tidak sama besar.

b. Rangkaian listrik yang disusun secara paralel akan membutuhkan jumlah kabel penghantar yang lebih banyak dibandingkan rangkaian listrik yang disusun secara seri.

c. Karena jumlah kabel penghantar yang digunakan lebih banyak, maka biaya pembuatan rangkaian paralel lebih mahal, jika dibandingkan dengan biaya pembuatan rangkaian seri.

3. Rangkaian campuran

Rangkaian campuran adalah rangkaian perpaduan antara rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangkaian campuran ini berfungsi untuk melengkapi masing-masing kekurangan yang dimiliki oleh rangkaian seri dan paralel.

Benda yang dapat menghantarkan listrik dengan baik disebut konduktor listrik. Benda ini umumnya terbuat dari logam, seperti tembaga, besi, alumunium, seng, dan sebagainya. Sedangkan benda-benda penghantar arus listrik yang buruk disebut isolator. Benda ini umumnya terbuat dari bahan bukan logam, seperti plastik, kayu, udara, kertas, karet, dan sebagainya.

Alat listrik yang dapat menghasilkan arus listrik atau energi listrik disebut sumber energi listrik. Sejumlah sumber energi listrik yang sering digunakan, antara lain:

1. Batu baterai

Batu baterai atau baterai kering terdiri atas wadah seng yang berisi campuran selmiak, serbuk arang, batu kiwi, dan batang karbon. Zat-zat kimia tersebut bereaksi sehingga wadah seng menjadi kutub negatif dan batang karbon menjadi kutub positif. Perbedaan tegangan antara kutub positif dan kutub negatif pada baterai jenis A2 (baterai ukuran paling standar) sebanyak 1,5 volt.

Jika baterai kering dipakai, kekuatan listriknya akan semakin melemah yang akhirnya akan habis. Baterai ini tidak dapat digunakan lagi. Pada saat baterai kering digunakan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.

2. Accumulator (aki)

Accumulator (aki) atau baterai basah terdiri atas lempengan logam timbal dan timbal peroksida yang dicelupkan ke dalam larutan asam sulfat. Di dalam accumulator, logam timbal dan timbal peroksida bereaksi dengan asam sulfat, sehingga hasil dari reaksi kimia itu lempengan logam timbal menjadi kutub negatif dan lempengan logam peroksida menjadi kutub positif. Perbedaan antara kutub positif dan kutub negatif pada accumulator, di antaranya 2 volt, 4 volt, 6 volt, 8 volt, 10 volt, 12 volt, dan sebagainya.

Setelah accumulator digunakan beberapa lama, kemampuannya menghasilkan energi listrik semakin berkurang dan akhirnya habis. Kemampuannya dapat diperbaharui kembali dengan cara melakukan penyetruman. Caranya, kutub positif accumulator dihubungkan dengan kutub positif dan kutub negatif accumulator dihubungkan dengan kutub negatif sumber listrik searah lainnya. Pada saat accumulator digunakan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik, sedangkan pada saat penyetruman terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia.

3. Dinamo

Dinamo terdiri atas kumparan yang ditempatkan di tengah medan magnet berbentuk U. Ketika kepala dinamo berputar, kumparan akan turut berputar. Perputaran kumparan di dalam medan magnet menghasilkan energi listrik. Jadi, dinamo mengubah energi gerak menjadi energi listrik.

4. Generator

Sumber listrik lainnya yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik adalah generator. Untuk menghasilkan energi listrik yang lebih besar digunakan generator yang besar. Generator besar digerakkan oleh kincir besar atau turbin.

Turbin diputar dengan memanfaatkan tenaga air dari bendungan/dam. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sangat tinggi, yaitu sekitar 10.000-20.000 volt. Ketika dialirkan ke rumah-rumah, tegangannya diturunkan menggunakan transformator atau trafo menjadi 110-220 volt. Transformator atau trafo adalah alat listrik yang dapat menaikkan dan menurunkan tegangan listrik. Trafo yang dapat menaikkan tegangan listrik disebut trafo step up. Sedangkan trafo yang dapat menurunkan tegangan listrik disebut trafo step down.

Adapun manfaat energi listrik, di antaranya:

1. Energi listik berubah menjadi energi kalor/panas, contohnya setrika listrik. Setrika listrik lebih mudah dipakai dibandingkan dengan setrika konvensional yang menggunakan arang yang dibakar.

2. Energi listrik berubah menjadi energi cahaya, contohnya bola lampu atau lampu neon. Bandingkan betapa rumitnya, jika kita menggunakan lampu petromak atau lampu miyak yang menggunakan bahan bakar minyak tanah. Pada lampu petromak terjadi perubahan energi kimia menjadi energi cahaya.

3. Energi listrik menjadi energi gerak, contohnya kipas angin. Bandingkan jika kita menggunakan kipas, maka tenaga yang dibutuhkan lebih banyak.

Sedangkan kerugian yang paling besar dari listrik adalah hubungan singkat atau konsleting yang dapat mengakibatkan kebakaran. Pada saat konsleting, arus listrik tidak mengalir melalui alat-alat listrik sehingga energi listrik diubah menjadi energi panas oleh kawat penghantar. Jika energi panas itu sangat besar, maka kabel/kawat akan berpijar yang akhirnya menimbulkan kebakaran. Untuk mencegah bahaya kebakaran atau kerusakan karena konsleting maka digunakan sekering. Sekering terdiri atas seutas kawat logam timah hitam yang dibungkus dengan porselen atau kaca sebagai isolator.

Listrik ini sangat terbatas jumlahnya sehingga gerakan penghematan listrik harus terus digalakkan demi terjaganya kelangsungan hidup manusia di seluruh dunia. Adapun cara menghemat listrik, di antaranya:

1. Menggunakan listrik seperlunya, misalnya pada saat menghidupkan televisi atau radio, kita tidak boleh membiarkan televisi atau radio tetap hidup sementara kita sudah tidak menonton televisi atau mendengarkan radio tersebut.

2. Menggunakan lampu dengan daya yang rendah sesuai dengan kebutuhan.

3. Tidak terlalu sering menghidupkan dan mematikan alat listrik dengan daya tinggi, misalnya setrika.

4. Tidak lupa mematikan lampu pada saat bangun pagi.