IPA · Bab 6 Kelistrikan

Nur Kuswanti

24/08/2021 13:44:31

SMP 9 K 13

Daftar Isi

Bab 1 Sistem Ekskresi Bab 2 Sistem Reproduksi Manusia Bab 3 Sistem Koordinasi, Regulasi, dan Indera Manusia Bab 4 Kelangsungan Hidup Organisme Bab 5 Bioteknologi Bab 6 Kelistrikan Bab 7 Kemagnetan Bab 8 Tata Surya

Halaman

Bab 6

Kelistrikan

131

Kelistrikan

BAB 6

A. Listrik Statis

B. Listrik Dinamis

C. Rangkaian Listrik

D. Sumber Arus Listrik

E. Daya dan Energi Listrik

132

IPA SMP

Kelas IX

Listrik Statis

Peta Konsep

Peta Konsep Listrik Statis

merupakan kumpulan

Muatan di dalam bahan

jenisnya dapat diketahui menggunakan

Elektroskop

Muatan Positif

Muatan Negatif

Medan Listrik

dikenal

menghasilkan

menimbulkan

Gaya Coulumb

Bab 6

Kelistrikan

133

Peta Konsep Listrik Dinamis

Peta Konsep

Listrik Dinamis

merupakan aliran

Elektron

menghasilkan

Arus Listrik

Hukum Ohm

V=I.R

Gaya Gerak Listrik

Konduktor dengan hambatan

disebabkan adanya

hubungan ketiganya

dapat di susun secara

Paralel

1/Rr = 1/R1+1/R2+..

Seri

Rr=R1+R2+......

didalam

dinyatakan oleh

134

IPA SMP

Kelas IX

Kelistrikan

Sumber: Dok. Penulis

Pada saat hujan turun, pernahkah kamu melihat petir? Petir adalah peristiwa alam yang

sangat berbahaya dan ditakuti semua orang, karena petir menimbulkan kilatan cahaya yang

diikuti dengan suara dahsyat di udara. Apabila seseorang tersambar petir, maka tubuh orang

tersebut akan terbakar. Akibat berbahayanya petir, maka gedung-gedung bertingkat yang

cukup tinggi dilengkapi dengan penangkal petir. Apa yang menyebabkan terjadinya petir?

Mengapa tubuh orang yang tersambar petir terbakar? Mengapa gedung-gedung bertingkat

yang tinggi dilengkapi dengan penangkal petir?

Petir merupakan gejala alam yang timbul karena berkumpulnya sejumlah besar elek-

tron yang disebut listrik statis. Kita akan mempelajari dan mendiskusikan bagaimana cara

memperoleh listrik statis secara sederhana dan cara pengosongannya sebagaimana petir dan

manfaat penangkal petir.

1. Buatlah potongan-potongan kecil kertas

t i s u

atau kertas tipis di atas mejamu.

2. Gosokkan sebuah sisir plastik atau

penggaris plastik pada rambutmu

untuk memberikan muatan listrik.

3. Dekatkan sisir itu pada potongan kertas

tisu. Catat pengamatanmu terhadap

perilaku kertas tisu tersebut.

Dapatkah kamu menggerakkan suatu benda tanpa harus

menyentuhnya?

Sifat Zat

Kegiatan Penyelidikan

Dalam buku catatanmu, tulis satu paragraf yang me-

maparkan bagaimana sisir itu mempengaruhi kertas tisu

pada langkah 3 di atas. Cobalah lakukan langkah yang sama

dengan menggunakan benda lain, selain sisir, rambut, atau

kertas tisu.

BAB

Bab 6

Kelistrikan

135

Mengapa pada kegiatan penyelidikan dengan sisir

dan kertas tisu yang telah kamu lakukan di atas, kamu

mengamati potongan kertas tisu itu tertarik dan menempel

pada sisir. Apa yang menyebabkan potongan kertas tisu itu

menempel pada sisir?

Pada saat kamu menyisir rambut kering, rambutmu

tertarik oleh sisir (

Gambar 6.1

). Mengapa rambut menem-

pel di sisir? Hal ini dijelaskan dalam

Gambar 6.2

. Seperti

ditunjukkan pada

Gambar 6.2a

, pada mulanya rambut dan

sisir bersifat netral. Suatu atom bersifat netral, karena jumlah

proton dan elektron sama. Pada saat kamu menggosokkan

sisir pada rambutmu, sejumlah atom di dalam rambutmu

terganggu, sejumlah elektron di dalam rambutmu terlepas

dan berpindah ke sisirmu. Akibatnya, sisirmu memperoleh

tambahan elektron, dan sisirmu itu tidak lagi netral, tetapi

memiliki

muatan negatif.

Rambutmu kehilangan elektron,

sehingga rambutmu itu

bermuatan positif

(

Gambar 6.2b

Peristiwa ini merupakan contoh mendapatkan listrik statis

dengan cara menggosok.

Listrik statis

adalah berkumpul-

nya muatan listrik pada suatu benda. Pikirkan contoh-contoh

lain tentang listrik statis.

Listrik Statis

Sebelum menyisir, rambut

Gambar 6.1

Pada saat kamu menyisir rambut kering, rambutmu tertarik oleh sisir.

Kata Kunci IPA

Listrik statis

Muatan positif

Muatan negatif

Elektroskop

Sumber: Dok. Penulis

Gambar 6.2a

sisir

(a)

proton

elektron

(b)

Setelah menyisir, elektron

berpindah dari rambut ke

sisir.

Gambar 6.2b

136

IPA SMP

Kelas IX

Memberi muatan listrik dengan cara

menggosok

Apa yang Kamu Butuhkan

1 buah sisir, kertas tisu, rambut

Apa yang kamu lakukan?

1. Letakkan potongan-potongan kertas tisu di atas meja.

2. Gosoklah sebuah sisir dengan rambutmu, dekatkan sisir tersebut pada kertas tisu. Tuliskan

apa yang kamu amati.

3. Biarkan kertas tisu itu menempel pada sisir selama beberapa detik. Tulis apa yang kamu

amati setelah beberapa detik berlalu.

Analisis

1. Jenis muatan apakah yang dimiliki sisir dan rambut tersebut sebelum saling

digosokkan?

2. Jenis muatan apakah yang dimiliki sisir dan rambut setelah saling digosokkan?

3. Pada saat sisir tersebut didekatkan pada tisu, mengapa tisu ini tertarik oleh sisir?

4. Setelah beberapa saat tisu itu menempel pada sisir, mengapa tisu itu lepas lagi?

Sekarang Jawablah!

1. Bagaimana kamu membuat elektron pindah dari satu benda menuju benda lain dalam

kegiatan ini?

2. Apa yang terjadi pada suatu benda yang tidak bermuatan listrik, jika benda itu

mendapatkan atau kehilangan elektron?

Kegiatan 6.1

Bab 6

Kelistrikan

137

Pengosongan Muatan Listrik

Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan

listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini

disebut pengosongan listrik statis. Petir merupakan

salah satu contoh proses pengosongan. Pengosongan itu

ditunjukkan oleh sambaran petir pada

Gambar 6.3.

Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan

bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu benda

bermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrik

statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan

atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu lazim

juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering

dikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah.

Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi

sangat besar sehingga menimbulkan suara dahsyat

yang kita sebut petir. Proses terjadinya petir dijelaskan

dalam

Gambar 6.4a, 6.4b, dan 6.4c.

Bacalah keterangan

ketiga gambar tersebut.

Gambar 6.3

Petir adalah contoh loncatan muatan

listrik statis yang besar

138

IPA SMP

Kelas IX

Awan netral Awan dengan

Terjadi

muatan terpisah

sambaran petir

Gambar 6.4

Proses terjadinya petir

Sebelum terjadi

petir, muatan

listrik terbentuk

di dalam awan

ketika butiran-

butiran air saling

menggosok satu

sama lain.

Kemudian terjadi

pemisahan muatan

di dalam awan.

Bagian bawah awan

menjadi bermuatan

lebih negatif, menye-

babkan muatan-

muatan positif ter-

induksi ke permuka-

an tanah .

erjadi sambaran

petir dari awan ke

tanah ketika muatan

negatif (elektron)

meloncat dari awan

bagian bawah ke

titik tertinggi di atas

tanah yang bermuatan

positif.

(a)

Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas

atap rumah bertingkat atau di atas bangunan tinggi, dan

dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penang-

kal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebut

dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir.

Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, me-

lalui pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke

dalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain.

Pernahkah kamu melihat bangunan tinggi yang dilengkapi

dengan penangkal petir seperti

Gambar 6.5.

Penangkal petir

itu merupakan contoh pengosongan muatan listrik statis

yang tidak menimbulkan kerusakan.

Pengosongan

tanpa Menimbulkan Kerusakan

Gambar 6.5

Pada saat terjadi petir, pengoson-

gan listrik statis dari bagian bawah

awan yang bermuatan ke Bumi akan

melewati batang penangkal petir

ini. Muatan listrik akan mengalir ke

bawah dengan aman melalui kabel

logam tersebut, dan masuk ke dalam

tanah.

Bab 6

Kelistrikan

139

Elektroskop

adalah suatu piranti yang dapat diguna-

kan untuk mendeteksi muatan. Sebagaimana diperlihatkan

Gambar 6.6,

di dalam sebuah peti kaca terdapat dua buah

daun elektroskop yang dapat bergerak (kadang-kadang

yang dapat bergerak hanya satu daun saja), biasanya dibuat

dari emas. Daun-daun elektroskop ini dihubungkan ke

sebuah bola logam yang berada di luar peti kaca melalui

suatu konduktor yang terisolasi dari peti. Apabila benda

yang bermuatan positif didekatkan ke bola logam, maka

pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elek-

tron ditarik naik menuju bola, sehingga kedua daun elek-

troskop bermuatan positif dan saling menolak (

Gambar

6.7a

)

Proses demikian disebut memuati dengan cara

in-

duksi.

Sedangkan, jika bola dimuati dengan cara konduksi,

maka bola logam konduktor, dan kedua daun elektroskop

memperoleh muatan positif karena ditinggalkan elektron-

elektron yang bergerak menuju benda bermuatan positif

tersebut, sebagaimana ditunjukkan oleh

Gambar 6.7b.

Pada setiap kasus, makin besar muatan, maka makin lebar

pemisahan daun-daun elektroskop.

Perlu dicatat bahwa dengan cara ini, kamu tidak

dapat menentukan tanda muatan, karena dalam setiap

kasus, kedua daun elektroskop saling menolak satu

dengan yang lain. Meskipun demikian, suatu elektroskop

dapat digunakan untuk menentukan “tanda muatan”

jika pertama-tama pemisahan muatan dilakukan dengan

cara konduksi, misalnya elektroskop bermuatan negatif,

sebagaimana ditunjukkan pada

Gambar 6.8a.

Jika benda

bermuatan negatif didekatkan, sebagaimana ditunjukkan

pada

Gambar 6.8b,

maka

lebih banyak elektron diinduksi

untuk bergerak ke bawah menuju daun-daun elektroskop

sehingga kedua daun ini terpisah lebih lebar. Di sisi lain,

jika muatan positif didekatkan, maka elektron-elektron akan

diinduksi untuk bergerak ke atas, sehingga menjadi lebih

negatif dan jarak pisah kedua daun ini menjadi berkurang

(menjadi lebih sempit), seperti pada

Gambar 6.8c.

Gambar 6.7

Elektroskop dimuati (a) dengan cara induksi,

(b) dengan cara konduksi.

Sumber: Jatmiko, 2004

Gambar 6.6

Elektroskop

Gambar 6.8

Elektroskop yang pertama-tama dimuati

dapat digunakan untuk menentukan tanda

dari suatu muatan yang diberikan.

140

IPA SMP

Kelas IX

Saling Pengaruh antara Benda-benda Bermuatan Lis-

trik

Apakah yang menyebabkan benda-benda bermuatan

listrik positif atau negatif?

Sebelum kamu menggosok sisir dengan rambut pada

Kegiatan 6.1

di atas muatan listrik sisir itu netral. Atom-

atom sisir tersebut memiliki jumlah proton dan elektron

yang sama. Pada saat kamu menggosok sisir tersebut dengan

rambut, gosokan itu menyebabkan elektron-elektron pindah

dari rambut ke sisir. Dengan membuat lebih banyak elektron

terkumpul pada sisir, kamu memberikan muatan listrik

negatif pada sisir tersebut. Sisir itu bermuatan negatif, dan

rambut tersebut bermuatan positif.

Benda-benda seperti sisir tersebut mendapatkan tam-

bahan elektron, sedangkan rambut kehilangan elektron.

Kita mengatakan kedua benda itu dimuati dengan listrik

statis

Dengan kata lain,

listrik statis

adalah terkumpulnya

muatan-muatan listrik pada suatu benda.

Jadi, benda-benda memperoleh muatan listrik statis

akibat kontak atau persentuhan satu sama lain, seperti

pada saat kamu menggosok sisir dengan kain atau rambut.

Benda-benda bermuatan sejenis akan tolak menolak (

Gam-

bar 6.9a)

, sedangkan benda-benda yang bermuatan tidak

sejenis akan tarik menarik (

Gambar 6.9b

). Dengan kata lain

ada gaya yang bekerja antara dua atau lebih benda yang

bermuatan.

(a) Kedua penggaris

plastik bermuatan

saling menolak

(b) Batang dan penggaris

plastik bermuatan sal-

ing menarik

Gambar 6.9

Intreakski kelistrikan antara benda sejenis

dan tidak sejenis

Bab 6

Kelistrikan

141

Hukum Coulomb

Kamu telah melihat bahwa muatan tak

sejenis tarik menarik dan muatan sejenis

tolak menolak. Besar gaya ini bergantung

pada besar muatan dan jarak antara muatan

tersebut. Pada tahun 1785 seorang ahli

sika

bangsa Perancis yang bernama Charles Cou-

lomb (1736-1806) telah menyelidiki hubungan

antara besaran-besaran tersebut di atas. Jenis

peralatan yang digunakan oleh Coulomb tam-

pak pada

Gambar 6.10

. Batang yang diisolasi

dengan bola-bola konduktor kecil A dan A’,

digantungkan melalui kawat tipis. Bola yang

sama yaitu B, ditempatkan di dekat bola A. Ke-

tika bola A dan bola B bersama-sama disentuh

dengan benda yang bermuatan, maka muatan

menyebar ke kedua bola (bola A dan B) secara

merata. Karena kedua bola A dan B memiliki

ukuran yang sama, maka kedua bola tersebut

menerima muatan dengan jumlah yang sama.

Simbol untuk muatan adalah q. Oleh karena

itu, besarnya muatan pada bola-bola A dan

B dapat disimbolkan dengan notasi q

dan

Coulomb menemukan bagaimana gaya

antara kedua bola yang bermuatan, A dan B

tergantung pada jarak tertentu. Pertama ia

dengan hati-hati mengukur besarnya gaya

yang diperlukan untuk memutar kawat yang

digantung melalui sudut yang diberikan. Dia

kemudian menempatkan muatan yang sama

pada bola A dan B serta mengubah jarak

antara keduanya

. Gaya menggerakkan A

dari posisi diamnya, memutar kawat yang

digantung. Dengan mengukur pembelokan

A, Coulomb dapat menghitung gaya peno-

lakan. Colomb menunjukkan bahwa gaya

F berbanding terbalik dengan kuadrat jarak

antara kedua pusat bola.

Lab Mini 6.1

Bagaimanakah interaksi antar benda-

benda bermuatan?

Pada bagian di depan kalian telah

mempelajari interaksi kelistrikan antara

dua bahan yang bermuatan listrik. Untuk

lebih memahami interaksi kelistrikan antara

dua bahan berbeda cobalah kegiatan di

bawah ini.

Apa yang kamu lakukan

1. Gantungkan salah satu penggaris

plastik melalui seutas benang, kemudian

gosoklah salah satu ujung penggaris

tersebut keras-keras dengan kain wol.

2. Sesaat kemudian, gosoklah penggaris

yang lain pada salah satu ujungnya

secara keras dengan kain wol, dekatkan

pada ujung penggaris pertama yang

telah digosok. Amati dan catatlah

hasilnya pada tabel data.

3. Dengan cara yang sama, lakukanlah

untuk batang kaca yang digosok

dengan kain sutera.

4. Sekarang, gosoklah kembali salah

satu ujung penggaris plastik yang

telah digantung tersebut dengan kain

wol, kemudian gosoklah salah satu

ujung batang kaca dengan kain sutera

dan dekatkan pada ujung penggaris

bermuatan tersebut. Amati dan catatlah

hasilnya pada tabel data.

Analisis

Buatlah tabel data berdasarkan hasil

pengamatanmu.

Kesimpulan

Buatlah kesimpulan berdasarkan data

yang kamu peroleh.

142

IPA SMP

Kelas IX

Sumber: cf. Serawy & Jewet, 2004

Gambar 6.10

Coulomb menggunakan jenis alat ini untuk

mengukur gaya antara dua bola, A dan B.

Ia mengamati penyimpangan A dengan

menggunakan jarak antara A dan B yang

bervariasi.

Dengan bahasamu

sendiri, jelaskan apa

maksud persamaan

di atas?

Untuk menyelidiki bagaimana gaya bergantung pada

besarnya muatan, Coulomb harus mengubah muatan bola.

Pertama-tama Coulomb memberi muatan A dan B sama

seperti sebelumnya. Kemudian Coulomb menambahkan

bola lain yang tidak bermuatan, dengan ukuran yang sama

dengan B. Ketika bola tersebut disentuhkan ke bola B, maka

kedua bola membagi muatan yang telah ada dengan bola B.

Karena keduanya memiliki ukuran yang sama, maka bola

B sekarang hanya memiliki separuh muatan semula. Oleh

karena itu, muatan pada bola B hanya separuh muatan bola

A. Setelah bola lain yang disentuhkan ke bola B tersebut

dijauhkan dari bola B, maka Coulomb menemukan bahwa

gaya antara A dan B menjadi separuh dari gaya antara A

dan B semula (gaya antara A dan B sebelum adanya bola

yang tidak bermuatan). Ia menyimpulkan bahwa gaya

berbanding lurus dengan muatan-muatannya.

Setelah melakukan pengukuran yang sama, Coulomb

menyimpulkan hasilnya dalam suatu hukum yang disebut

Hukum Coulomb yang berbunyi:

Besarnya gaya antara muatan q

dan muatan q

, yang dip-

isahkan oleh jarak r, adalah berbanding lurus dengan besarnya

kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara

muatan-muatan tersebut.

Bab 6

Kelistrikan

143

Satuan Muatan: coulomb (C)

Muatan suatu benda sangat sulit diukur secara lang-

sung. Akan tetapi, Coulomb menunjukkan bahwa besarnya

muatan dapat dikaitkan dengan besarnya gaya. Dengan

demikian, ia dapat menentukan besarnya muatan yang ter-

kait dengan besarnya gaya yang dihasilkan. Satuan muatan

dalam SI adalah coulomb (C). Satu coulomb adalah muatan

dari 6,25 x 1018 elektron atau proton. Ingat bahwa muatan

proton dan elektron adalah sama. Muatan yang dihasilkan

ledakan petir besarnya sekitar 10 coulomb. Muatan pada satu

elektron hanya 1,60 x10

-19

C. Besarnya muatan suatu elektron

disebut muatan elementer. Dengan demikian, benda sekecil

apapun seperti uang logam pada sakumu mengandung lebih

dari satu juta coulomb muatan negatif. Muatan yang dihasil-

kan dengan jumlah yang sangat besar ini hampir tidak ada

efek eksternalnya sebab diimbangi dengan jumlah muatan

positif yang sama. Akan tetapi jika muatan tidak seimbang,

muatan yang kecilpun seperti 10

-9

C dapat mengakibatkan

gaya yang besar.

Dengan bahasamu

sendiri, jelaskan mak-

sud persamaan di atas?

Bagaimanakah gaya

listrik antara dua muatan,

bila jarak antara dua

muatan tersebut semakin

jauh? Bagaimanakah

pengaruh besar dan

jenis muatan terhadap

gaya listrik yang timbul

di antara dua muatan

listrik?

1. Apakah yang disebut dengan listrik statis itu?

2. Muatan listrik statis terjadi di alam. Muatan itu juga dapat dibuat oleh

manusia. Berikan satu contoh listrik statis alamiah dan satu contoh

listrik statis buatan manusia. Jelaskan bagaimana terjadinya masing-masing muatan

tersebut.

Adalah lebih mudah bagi elektron untuk pindah melalui udara lembab daripada udara

kering. Bagaimana hal ini menjelaskan kenyataan bahwa kamu melihat lebih banyak

pengaruh-pengaruh listrik statis di udara kering daripada di udara lembab?

Misalkan kamu baru saja mengisi sebuah elektroskop dengan batang gelas bermuatan

positif. Hipotesiskan apa yang akan terjadi jika kamu menyentuh lagi elektroskop tersebut

dengan benda lain bermuatan positif.

Berpikir Kitis.

Seandainya Anda mengetes hukum Coulomb menggunakan bola plastik

bermuatan kecil, bola logam bermuatan besar, dan kedua bola tersebut bermuatan positif.

Sesuai dengan hukum Coulomb, gaya bergan

ung pada , dengan

adalah jarak antara

kedua pusat bola. Ketika kedua bola didekatkan satu dengan yang lain, gaya listrik lebih

Intisari Subbab

144

IPA SMP

Kelas IX

Kamu telah belajar dari Subbab Listrik Statis bahwa

elektron-elektron dapat bergerak atau pindah dari rambut ke

sisir, sehingga sisir itu bermuatan negatif. Dapatkah kamu

menyalakan sebuah lampu-pijar dengan menempelkan sisir

itu pada lampu pijar tersebut? Tentunya tidak dapat, karena

lampu itu memerlukan aliran elektron secara terus-menerus

agar tetap menyala. Elektron membutuhkan jalan yang tidak

putus untuk mengalir dari satu tempat ke tempat lain.

Listrik mempengaruhi kehidupan sehari-hari manusia

di seluruh dunia. Sebagian besar dari kita bergantung pada

peralatan listrik untuk membuat hidup kita lebih aman,

lebih sehat, lebih mudah, dan lebih nyaman. Lampu lalu-

lintas, penerangan listrik, radio, dan mobil mainan seperti

Gambar 6.11,

merupakan sebagian kecil peralatan tersebut.

Peralatan listrik tersebut diatas dapat bekerja karena adanya

arus listrik yang disebabkan oleh aliran elektron dalam

sistem rangkaian listrik dalam peralatan listrik. Dapatkah

kamu menyebutkan peralatan listrik lain yang membutuh-

kan listrik?

Listrik Dinamis

Sumber: Dok. Penulis

Kata Kunci IPA

Arus Listrik

Listrik Dinamis

Rangkaian tertutup

Gambar 6.11

Mobil mainan ini membu-

tuhkan energi listrik untuk

bergerak. Demikian juga

halnya sebuah kalkulator

dan jam listrik.

Bab 6

Kelistrikan

145

Lab Mini 6.2

Pernahkah kamu melihat bagian dalam sebuah radio

pada saat radio itu dibongkar? Jika pernah, kamu kemung-

kinan pernah melihat komponen-komponen listrik kecil

dari radio itu yang terhubung satu sama lain.

Gambar 6.12

menunjukkan bagian dalam sebuah jam

listrik dan radio kecil. Cara kerja peralatan ini rumit. Para il-

muwan, insinyur, dan teknisi menghabiskan bertahun-tahun

untuk mengembangkan peralatan tersebut. Namun aliran

listrik di dalam seluruh peralatan tersebut dikendalikan

oleh hukum-hukum sederhana yang akan kamu pelajari

dalam Subbab ini. Banyak p

eralatan di sekitarmu yang

menggunakan listrik untuk menghasilkan cahaya, panas,

atau gerak. Lakukan

Lab Mini 6.2

untuk mengidenti

kasi

alat-alat tersebut. Bersama teman-temanmu juga lakukan

Kegiatan 6.2

untuk membuat listrik mengalir.

Gambar 6.12

Di dalam jam listrik dan radio kecil

ini terdapat arus listrik yang men-

galir berliku-liku.

Sumber: Dok. Penulis

Mendaftar Peralatan

Listrik

Daftarlah peralatan listrik

yang kamu gunakan atau

pernah kamu lihat. Kelom-

pokkan alat listrik itu menu-

rut kegunaannya, yaitu alat

mana yang menghasil-kan

cahaya, alat mana yang

menghasilkan bunyi, alat

mana yang menghasilkan

panas, alat mana yang

menghasilkan gerak, dan

lain-lain.

146

IPA SMP

Kelas IX

Kegiatan 6.2

Dalam penyelidikan ini, kamu akan mencoba menggu-

nakan aliran listrik untuk menyalakan lampu-pijar kecil.

Apa yang Kamu Lakukan

1. Hanya dengan menggunakan seutas

kawat dan sebuah baterai tanpa soket,

cobalah untuk membuat sebuah lampu

tanpa soket menyala.

Setelah kamu menemukan satu cara

untuk membuat lampu itu menyala, pada

kegiatan ini gambarlah sketsa rangkaian

tersebut!

Sekarang rakitlah sebuah rangkaian

dengan menggunakan soket baterai dan

soket lampu untuk membuat sebuah

baterai menyalakan sebuah lampu.

Setelah kamu berhasil menyalakan lampu

tersebut, ramalkan apa yang terjadi bila

kamu melepaskan seutas kawat yang

menghubungkan lampu. Ujilah ramalan

kamu itu!

Membuat Listrik Mengalir

Gambar 6.13

Baterai 1,5 V, soket baterai,

lampu pijar 2,5 V, soket lampu, kawat tem-

baga berisolasi.

Sumber: Dok. Penulis

Analisis

1. Uraikan cara kamu yang telah berhasil

menyalakan satu lampu dengan menggu-

nakan seutas kawat dan sebuah baterai.

2. Menurut pendapatmu mengapa lampu itu

dapat menyala?

3. Menurut pendapatmu mengapa lampu

itu mati pada saat salah satu kawat kamu

lepas?

Apa yang Kamu Butuhkan

baterai 1,5 V dengan soketnya, 1 buah

lampu pijar 2,5 V dengan soketnya, 1 buah

kawat tembaga berisolasi panjang 20 cm, 2 buah

Bab 6

Kelistrikan

147

Rangkaian Sederhana

Dalam kegiatan sebelumnya, kamu telah berhasil

membuat suatu rangkaian sederhana. Untuk menyalakan

lampu itu, kamu harus membuat suatu jalan tidak putus

dengan kawat-kawat, dengan menghubungkan kawat-kawat

tersebut dari tiap ujung baterai ke sisi logam lampu yang

berbentuk ulir dan ke ujung logam pada dasar lampu seperti

ditunjukkan pada

Gambar 6.14

Apa yang kita butuhkan untuk menghasilkan listrik

yang dapat menyalakan lampu atau menghidupkan radio?

Pertama, membutuhkan kawat penghantar. Kedua, kita

membutuhkan baterai sebagai sumber gaya gerak listrik

untuk membuat elektron di dalam kawat bergerak. Ketiga,

kamu harus melakukan apa yang telah kamu lakukan pada

Kegiatan 3.3

Kamu harus menyediakan suatu jalan tidak-

putus, berupa

rangkaian tertutup

untuk elektron-elektron.

Sebagai contoh,

Gambar 6.15

adalah sebuah rangkaian

tertutup.

Listrik yang kamu gunakan itu disebut

listrik

dinamis

Sekarang perhatikan

Gambar 6.16

. Lampu itu tidak

menyala karena salah satu kawat tidak terhubung dengan

lampu. Suatu rangkaian dengan celah merupakan rangkaian

terputus atau

terbuka.

Pada sebuah

rangkaian terbuka

tidak

ada jalan untuk elektron mengalir, dan elektron-elektron itu

tidak dapat mengalir untuk menyalakan lampu, memutar

kipas angin, atau menghidupkan radio.

Gambar 6.15

Apabila lampu menyala, berarti rangkaian itu tertutup

Gambar 6.16

Elektron-elektron tidak mengalir dalam suatu rangkaian terbuka

dan lampu tidak menyala.

Sumber: Dok. Penulis

Gambar 6.14

Rangkaian sederhana.

148

IPA SMP

Kelas IX

Pikirkan kembali tentang kegiatan dengan sisir rambut

pada Bab Listrik Statis. Kamu membuat elektron-elektron

mengumpul pada sisir tersebut pada saat kamu menggosok

sisir tersebut dengan kain wol. Kumpulan elektron pada sisir

tersebut merupakan listrik statis, yaitu listrik yang tinggal

pada satu tempat.

Sekarang perhatikan hasil

Kegiatan 6.2

. Kamu membuat

elektron-elektron mengalir mengelilingi suatu rangkaian.

Bagaimana arah elektron-elektron mengalir mengelilingi

rangkaian tersebut? Elektron mengalir dari suatu tempat

yang memiliki lebih banyak elektron, yaitu kutub negatif

baterai ke suatu tempat yang memiliki lebih sedikit elektron,

yaitu kutub positif baterai.

Gambar 6.17

menunjukkan arus

elektron mengalir dari kutub negatif ke kutub positif.

Akibat aliran elektron yang mengelilingi suatu rang-

kaian, maka timbullah

arus listrik

. Jadi arus listrik adalah

elektron-elektron yang mengalir. Para ilmuwan berpikir arus

listrik mengalir dari kutub positif baterai ke kutub negatif

baterai. Arah arus listrik seperti ini menjadi kesepakatan.

Jadi, arah arus elektron berlawanan dengan arah arus listrik.

Gambar 6.18

menunjukkan arah arus listrik tersebut.

Gambar 6.17

Arah arus elektron dari kutub negatif ke kutub

positif.

Gambar 6.18

Arah arus listrik dari kutub

positif ke kutub negatif

Lab Mini 6.3

Terbuka atau Tertutup?

Disediakan sebuah bat-

erai, sebuah lampu, dan

kabel secukupnya. Rakit-

lah suatu rangkaian ter-

buka dan suatu rang-

kaian tertutup. Gambarlah

sketsa rangkaian terbuka

dan rangkaian tertutup

tersebut. Bagaimana kamu

dapat mengatakan suatu

rangkaian itu terbuka atau

tertutup?

Bab 6

Kelistrikan

149

Hukum Ohm

Hukum Ohm menjelaskan bagaimana beda potensial

atau tegangan dari sebuah sumber arus, kuat arus listrik,

dan resistansi suatu rangkaian saling terkait.

Hukum Ohm menyatakan: jika tegangan pada suatu

rangkaian dinaikkan, arus dalam rangkaian akan naik;

dan jika tegangan diturunkan, arus akan turun. Contoh,

jika tegangan diduakalikan, arus akan menjadi dua kali.

Hubungan ini diilustrasikan pada

Gambar 6.19

, dengan

meter menunjukkan tegangan dan arus.

Hukum Ohm juga memperlihatkan bahwa jika tega-

ngan dijaga konstan, resistansi penghantar yang lebih kecil

akan menghasilkan arus yang lebih besar dan resistansi

rangkaian yang lebih besar akan menghasilkan arus yang

lebih kecil. Contoh, jika resistansi dinaikkan dua kali dari

10 W menjadi 20 W (

Gambar 6.20

), maka arusnya menjadi

setengahnya.

Gambar 6.19

Pengaruh tegangan terhadap arus ketika

nilai resistansi konstan.

Gambar 6.20

Pengaruh resistansi terhadap arus ketika

nilai tegangan konstan.

Rumus untuk Kuat Arus Listrik

Menggunakan hukum Ohm, kuat arus listrik dalam

suatu rangkaian dapat ditentukan dengan persamaan:

150

IPA SMP

Kelas IX

Dengan menggunakan persamaan hukum Ohm, kamu

dapat menghitung kuat arus dalam ampere jika nilai tega-

ngan dalam volt dan resistansi dalam ohm diketahui.

Dengan menggunakan rumus hukum Ohm , buktikan

bahwa arus yang melalui resistor 10 W akan naik ketika

tegangan dinaikkan dari 5 V menjadi 20 V.

Penyelesaian

Untuk tegangan = 5 V

Untuk tegangan = 20 V

dimana I menyatakan kuat arus, V menyatakan tegangan,

dan R menyatakan resistansi atau hambatan.

Untuk resistansi yang tetap, jika tegangan yang di-

berikan ke rangkaian dinaikkan, arus akan naik; dan jika

tegangan diturunkan arus akan turun.

0, 5

V naik, I naik V turun, I turun

Untuk tegangan yang tetap, jika resistansi dalam rang-

kaian dinaikkan, arus akan turun; dan jika resistansi ditu-

runkan, arus akan naik.

R naik, I turun R turun, I naik

Terlihat bahwa kuat arus naik dari 0,5 A menjadi 2 A.

Penggunaan Matematika

Bab 6

Kelistrikan

151

Apa yang akan terjadi pada

arus listrik dalam sebuah

bola-lampu senter apabila

kamu mengganti lampu itu

dengan lampu yang me-

miliki hambatan lebih ren-

dah?

Apa yang akan terjadi pada

arus dalam suatu rangkaian

apabila kamu memasang

sebuah resistor dengan

hambatan besar?

Apa yang akan terjadi pada

arus dalam suatu rangkaian

apabila kamu menambah-

kan baterai untuk memper-

besar tegangan?

Penghitungan Kuat Arus

1. Apa yang diketahui?

2. Apa yang ingin diketahui?

3. Memilih persamaan

4. Pemecahan:

Sebuah baterai 6 V digunakan untuk menyalakan sebuah

lampu. Arus yang mengalir melalui lampu itu sebesar 2 A.

Berapakah besar hambatan lampu tersebut?

1. Apa yang diketahui?

tegangan, V = 6 V

arus, I = 2 A

2. Apa yang igin diketahui?

hambatan, R

3. Memilih persamaan

4. Pemecahan:

Langkah-langkah Pemecahan Masalah

Langkah-langkah Pemecahan-Masalah:

Penghitungan Hambatan

Sebuah bola lampu dengan hambatan 6 ohm di-

hubungkan dengan aki 12 V. Berapakah besar kuat arus

listrik yang mengalir melalui bola lampu itu?

Soal Latihan

1. Hitunglah kuat arus yang mengalir melalui sebuah

kawat 6

yang dihubungkan baterai 12 V. Berapa-

kah kuat arusnya bila kawat itu dihubungkan baterai

6 V?

2. Hitunglah besarnya tegangan yang dibutuhkan un-

tuk mengalirkan arus 3 A pada sebuah lampu yang

memiliki hambatan 4

3. Empat buah baterai masing-masing memiliki beda

potensial 1,5 V dihubungkan secara seri. Empat bate-

rai seri tersebut mengeluarkan arus 2 A pada saat

dihubungkan dengan sebuah lampu. Berapakah

Penggunaan Matematika

Membuat Ramalan

Berdasarkan Hukum Ohm

Hambatan R

= 6

egangan V = 12 V

Kuat arus I

I = V/R

I = 12V/6

= 2A

V/I

R = 6 V/2A

= 3

152

IPA SMP

Kelas IX

Penyelidikan Bahan Konduktor

dan Isolator

Bagaimana cara mengetahui apakah suatu bahan termasuk konduk-

tor atau isolator? Pada kegiatan ini kamu akan melakukan peny-

elidikan apakah suatu bahan termasuk konduktor atau isolator.

Apa yang Kamu Lakukan?

1. Rakit sebuah rangkaian uji sederhana seperti ditunjukkan pada

Gambar 6.21.

2. Sebelum menguji bahan demi bahan, amatilah bahan itu dan ramalkan bahan mana akan

menyebabkan lampu menyala dan bahan mana tidak menyebabkan lampu menyala. Tulis

ramalanmu tersebut dalam buku catatanmu.

3. Satu per satu ujilah bahan-bahan tersebut dengan menghubungkan penjepit buaya pada

tiap-tiap ujung bahan tersebut. A

4. Pada buku catatanmu, buatlah tabel dua kolom. Tulislah “Lampu menyala” pada kolom

pertama, dan “Lampu tidak menyala” pada kolom kedua. Pada saat kamu menguji tiap ba-

han, catat pengamatanmu dengan menuliskan bahan tersebut pada kolom yang benar.

Apa yang Kamu Butuhkan?

1. Kawat tembaga 20-cm berisolasi, 4 buah

2. Pisau kecil, 1 buah

3. Baterai dan soket baterai, 2 buah

4. Lampu 3 V dan soket lampu, 1 buah

5. Klip buaya, 2 buah

6. Bahan yang diselidikii: kawat tembaga, alumunium foil, batang korek api, karet penghapus,

paku, tutup ballpoin plastik, isi pensil, klip kertas, uang logam, diode.

Konduktor dan Isolator

Sebelum mempelajari pengertian konduktor dan isola-

tor, lakukan

Kegiatan 6.3

untuk menguji sifat bahan kon-

duktor dan isolator.

Gambar 6.21

Rangkaian uji sederhana bahan

konduktor dan isolator.

Kegiatan 6.3

Bab 6

Kelistrikan

153

Gambar 6.22

Contoh-contoh bahan konduktor dan isola-

tor. Yang

manakah dari bahan itu merupak-

an konduktor dan manakah yang merupakan

isolator?

Apa Kegiatan Selanjutnya?

Perhatikan alat-alat listrik yang terdapat di rumah dan

di sekolahmu. Menurut pendapatmu kawat-kawat yang

terhubung pada alat-alat tersebut dibuat dari bahan apa?

Konduktor

adalah suatu bahan yang memungkinkan

elektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahan

tersebut. Logam seperti tembaga dan perak terbuat dari

atom-atom yang tidak memegang secara kuat elektron-

elektronnya, sehingga elektron-elektron bergerak dengan

mudah melalui bahan yang terbuat dari jenis bahan ini. Oleh

karena alasan tersebut, kawat listrik yang pada umumnya

terbuat dari tembaga merupakan konduktor yang baik.

Perak juga menghantarkan listrik amat baik, namun perak

jauh lebih mahal daripada tembaga.

Isolator

Apakah yang membungkus kawat yang menghubung-

kan radio dengan stop-kontak di dinding? Kawat itu

biasanya dibungkus dengan bahan sejenis plastik, yaitu

suatu bahan isolasi.

Isolator

adalah bahan yang tidak me-

mungkinkan elektron-elektron mengalir dengan mudah

melalui bahan tersebut. Selain plastik, kayu, karet, dan kaca

merupakan isolator yang baik.

Sumber: Dok. Penulis

154

IPA SMP

Kelas IX

1. Jelaskan apa yang dibutuhkan agar dalam suatu rangkaian lampu

listrik dapat menyala?

2. Gunakan hukum Ohm untuk menganalisis rangkaian. Jelaskan hubungan antara tegangan

dan kuat arus, antara kuat arus dan resistansi dalam suatu rangkaian..

3. Gambarkan suatu rangkaian untuk mengukur beda potensial dan arus listrik pada suatu

lampu.

4. Hitunglah arus yang mengalir melalui sebuah kawat 4

yang ujung-ujungnya

dihubungkan pada baterai 12 V. Berapakah besarnya arus bila kawat itu dihubungkan

ke baterai 8 V?

5. Suatu rangkaian tertutup dengan satu lampu dihubungkan dengan sumber tegangan.

Hitunglah besarnya tegangan tersebut bila ampermeter yang dipasang secara seri dengan

lampu menunjuk harga 3 A sedangkan lampu memiliki resistensi 4

6. Empat buah baterai masing-masing memiliki beda potensial 1,5 V dihubungkan secara

pararel. Hubungan pararel keempat baterai tersebut dihubungkan dengan sebuah

lampusistensinya 3

. Berapakah besar arus yang mengalir dalam lampu tersebut?

Intisari Subbab

Bab 6

Kelistrikan

155

Rangkaian Listrik

Kata Kunci IPA

Rangkaian seri

Rangkaian paralel

1. Buatlah rangkaian seperti gambar (a) dan (b)

2. Bandingkan, lampu pada rangkaian manakah yang menyala lebih terang?

3. Lepaslah salah satu bola lampu. Apa yang terjadi pada rangkaian (a) dan (b)?

4. Bila terdapat multimeter, ukurlah kuat arus yang melalui lampu pada rangkaian (a) dan

(b). Ukur pula tegangan pada masing-masing lampu. Perhatian: ketika memasang alat

ukur listrik, konsultasikan terlebih dahulu rangkaianmu kepada gurumu.

Diskusi dan Analisis

Diskusikan dengan teman-temanmu, apa penyebab terjadinya beberapa perbedaan

pada rangkaian (a) dan (b)?

Untuk memulai belajar tentang rangkaian listrik, laku-

kan

Kegiatan 6.4

(a)

(b)

Menyelidiki rangkaian seri dan

paralel

Kegiatan 6.4

156

IPA SMP

Kelas IX

Bagaimana Cara Bekerjanya Lam-

pu Senter?

Banyak lampu senter menggunakan dua sel kering yang

dihubungkan seri seperti ditunjukkan pada

Gambar 6.25,

bagian-bagian yang membentuk rangkaian lampu senter

adalah baterai, konduktor, lampu pijar, dan sakelar.

Perhatikan

Gambar 6.25.a.

Mendorong sakelar ke be-

lakang menciptakan suatu rangkaian terbuka. Tidak ada

arus mengalir. Senter itu mati. Perhatikan

Gambar 6.25.b.

Mendorong sakelar ke depan menciptakan suatu rangkaian

tertutup. Arus mengalir dari salah satu ujung baterai ke

lampu. Filamen di dalam lampu menjadi sangat panas dan

memijar. Lampu senter menyala.

Rangkaian lampu seperti gambar (a) pada

Kegiatan 6.4

atau sebagaimana ditunjukkan oleh

Gambar 6.23

disebut

rangkaian seri. Karena bagian-bagian dari suatu rangkaian

seri disambung satu setelah yang lain, besarnya arus yang

mengalir sama untuk seluruh bagian rangkaian. Apabila

kamu menghubungkan tiga amperemeter ke dalam rang-

kaian tersebut seperti ditunjukkan pada

Gambar 6.24,

ketiga

amperemeter itu akan menunjukkan harga yang sama.

Apa yang terjadi jika salah satu bagian rangkaian seri

terputus? Dalam rangkaian seri arus listrik hanya mempu-

nyai satu jalan yang dapat dilewati. Karena itu apabila ada

bagian yang terputus, berarti rangkaian dalam keadaan

terbuka dan arus pasti tidak mengalir. Apakah hal ini sesuai

dengan hasil pengamatanmu?

Rangkaian Seri

Gambar 6.24

Ketiga amperemeter itu menunjukkan bahwa

dalam suatu rangkaian seri, arus di mana-

mana dalam rangkaian itu sama besar.

sumber

Gambar 6.23

Rangkaian ini menunjukkan dua lampu pijar

dirangkai secara seri.

lampu

Bab 6

Kelistrikan

157

Gambar 6.25.b

Sakelar didorong ke depan.

Rangkaian tertutup. Lampu

senter hidup.

Gambar 6.25.a

Sakelar didorong ke be-lakang.

Rangkaian terbuka. Lampu

senter mati.

Arus mengelilingi rangkaian dengan mengalir melalui

kawat menuju ujung lain baterai itu. Mendorong sakelar itu

kembali ke kedudukan terbuka akan membuka rangkaian

dan mematikan lampu tersebut.

Pada

Gambar 6.23

, dalam rangkaian seri

besar tegangan

sumber,

sumber

adalah sama dengan jumlah tegangan pada

lampu A dan B,

sumber

= V

+ V

Karena arus

yang melalui lampu-lampu tersebut

sama besar, maka

= IR

dan

= IR

Oleh karena itu,

sumber

= IR

+ IR

atau

sumber

= I(R

+ R

Arus yang mengalir

melalui rangkaian tersebut dapat dihitung dengan rumus

berikut ini.

sumber

I =

⎯⎯⎯⎯

+ R

Lampu

Berapakah Besar Tegangan dan

Kuat Arus dalam Rangkaian Seri?

Kawat untuk

menyempurnakan

rangkaian

Baterai

Rangkaian

ter terbuka

Sakelar

(a)

Rangkaian

tertutup

Sakelar

Baterai

Kawat untuk

menyempurnakan

rangkaian

(b)

Sumber: Glencoe,1999

Lampu

158

IPA SMP

Kelas IX

Persamaan ini berlaku untuk setiap jumlah hambatan

seri, tidak hanya dua seperti

Gambar 6.24

di atas. Arus

yang sama akan tetap mengalir bila satu resistor tunggal,

mempunyai hambatan yang sama dengan jumlah hambatan

dua lampu tersebut. Hambatan seperti itu disebut hambatan

ekivalen rangkaian atau sirkuit tersebut. Untuk hambatan

seri,

hambatan ekivalen

sama dengan jumlah seluruh ham-

batan yang dihubungkan seri.

R = R

+ R

untuk dua hambatan yang dihubung-

kan seri, dan

R = R

+ R

untuk tiga hambatan yang

dihubungkan seri, dan seterusnya.

Perhatikan bahwa hambatan ekivalen selalu lebih be-

sar daripada setiap hambatan tunggal yang dihubungkan

seri tersebut. Oleh karena itu, jika tegangan baterai tidak

berubah, penambahan lebih banyak alat secara seri se-

lalu menurunkan arus tersebut. Untuk menghitung arus,

yang mengalir dalam suatu rangkaian seri, pertama-tama

hitunglah hambatan ekivalen,

dan kemudian gunakan

persamaan berikut ini untuk menghitung

sumber

I =

⎯⎯⎯

Penggunaan Matematika

Contoh

Resistor 20

, resistor 30

, dan resistor 10

dihubungkan secara seri pada ujung-ujung

baterai 90 V. Berapakah hambatan ekivalen rangkaian tersebut? Berapakah besar arus

dalam rangkaian tersebut? Hitunglah beda potensial pada ujung-ujung masing-masing

resistor tersebut!

Bab 6

Kelistrikan

159

Langkah-langkah Penyelesaian

Apa yang diketahui?

= 20

= 30

, dan

= 10

dirangkai seri

sumber

= 90 V

Apa yang ditanyakan?

hambatan pengganti,

kuat arus,

beda tegangan pada tiap hambatan,

, dan

Jawab

Menentukan hambatan pengganti ketiga resistor

R = 20

+ 30

+ 10

R = 60

Menentukan kuat arus pada rangkaian

Menentukan beda potensial pada tiap hambatan

Soal Latihan

1. Dua buah hambatan, masing-masing sebesar 40

dan 70

dirangkai seri dan dihubung-

kan dengan beda potensial 220 V. Tentukan hambatan penggantinya, kuat arus pada

rangkaian, dan beda potensial pada tiap-tiap hambatan.

2. Resistor 100

, 600

, dan 300

dirangkai seri dan dihubungkan dengan beda potensial

5 V. Berapakah hambatan penggantinya? Berapakah kuat arus yang melalui hambatan

tersebut?

1, 5

V IR

=× =

===

1, 5

160

IPA SMP

Kelas IX

Rangkaian Paralel

Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan pada gambar

(b)

Kegiatan 6.4

. Pada rangkaian tersebut, arus listrik dari

baterai dapat melalui setiap lampu. Suatu rangkaian, di-

mana ada beberapa jalan berbeda yang dapat dialiri arus

disebut rangkaian paralel.

Pada

Gambar 6.26

tiga buah resistor disusun secara

paralel dan ujung-ujung ketiga resistor dihubungkan secara

bersama-sama ke sumber tegangan, sehingga arus memiliki

tiga jalan yang berbeda untuk melewati tiap-tiap resistor.

Berapakah arus yang melalui tiap-tiap resistor? Ini ber-

gantung pada hambatan setiap resistor. Sebagai contoh yaitu

pada

Gambar 6.27,

beda potensial setiap resistor adalah

12 V. Arus yang melalui sebuah resistor diberikan oleh

= V/R

, sehingga kita dapat menghitung arus yang melalui

resistor 48

adalah I = (12 V)/(48

) = 0,25 A. Kuat arus

yang melalui dua resistor yang lain, dapat dihitung dengan

cara yang sama.

Apakah yang akan terjadi jika hambatan 12

diambil

dari rangkaian? Apakah arus yang melewati hambatan 48

berubah? Apakah arus hanya bergantung pada beda po-

tensial dan hambatannya? Apakah kasus ini juga sama jika

dilakukan pada hambatan 24

. Cabang sebuah rangkaian

paralel tidak bergantung satu dengan yang lain. Lampu yang

lain tetap menyala, meskipun salah satu lampu dilepas.

Kuat arus total pada rangkaian paralel merupakan

jumlah dari kuat arus masing-masing jalur. Kuat arus total

pada rangkaian

Gambar 6.27

adalah (0,25 A + 0,5 A + 1 A)

= 1,75 A.

0,25A

1,75A

12 V

48 W

12 V

Gambar 6.27

Dalam sebuah rangkaian paralel,

kebalikan, resistansi total adalah sama

dengan jumlah kebalikan tiap resistansi.

Gambar 6.26

Rangkaian pararel tiga bola

lampu

Sumber: Dok. Penulis

Bab 6

Kelistrikan

161

Hambatan pengganti pada rangkaian

Gambar 6.27

dapat ditentukan dengan persamaan :

Catatan:

hambatan ini adalah lebih kecil daripada ham-

batan tiap-tiap resistor dari ketiga resistor yang dihubung-

kan secara paralel dalam rangkaian tersebut. Penempatan

dua atau lebih resistor dalam rangkaian paralel, selalu men-

gurangi besar hambatan pengganti pada rangkaian tersebut.

Hambatan tersebut menurun karena setiap resistor baru

menambah jalur arus baru, dan meningkatkan arus total

karena beda potensial tidak berubah.

Untuk menghitung hambatan pengganti pada rangkaian

paralel, pertama-tama kita harus tahu bahwa arus total

adalah jumlah arus yang melalui cabang.

Jika

, dan

adalah arus yang melalui cabang dan

I adalah arus total, maka

Beda potensial diantara ujung-ujung tiap-tiap resistor

adalah sama, sehingga arus yang melalui tiap-tiap resis-

tor, misalnya RA dapat ditentukan dari

. Dengan

demikian:

Dengan membagi kedua sisi dengan V, maka diperoleh

sebuah persamaan untuk hambatan pengganti tiga resistor

paralel, yaitu:

Contoh

Resistor 4

, resistor 6 W, dan resistor 12

dihubungkan

secara paralel pada ujung-ujung baterai 3 V. Berapakah

hambatan ekivalen rangkaian tersebut? Berapakah besar

arus dalam rangkaian tersebut?

Penggunaan Matematika

6.86

1.75

162

IPA SMP

Kelas IX

Langkah-langkah Penyelesaian

Apa yang diketahui?

= 4

= 6

, dan

= 12

dirangkai paralel

sumber

= 3 V

Apa yang ditanyakan?

hambatan pengganti,

- kuat arus,

Jawab

Menentukan hambatan pengganti ketiga resistor

Menentukan kuat arus pada rangkaian

oal Latihan

1. Dua buah hambatan, masing-masing sebesar 10

dan

dirangkai paralel dan dihubungkan dengan beda

potensial 9 V. Tentukan hambatan penggantinya dan

kuat arus pada rangkaian.

2. Resistor 12

, 15

, dan 20

dirangkai seri dan di-

hubungkan dengan beda potensial 12 V. Berapakah

hambatan penggantinya? Berapakah kuat arus yang

melalui hambatan tersebut?

= ++

=++

ΩΩ Ω

=++

ΩΩΩ

11 1

321

ABC

VV V V

RR R R

Bab 6

Kelistrikan

163

1. Apakah yang dimaksud arus listrik? Di manakah arus listrik dapat

terjadi?

2. Apakah rangkaian tertutup itu?

3. Menurut hukum Ohm, apa yang terjadi jika kuat arus dalam sebuah rangkaian

diperkecil?

4. Pada sebuah rangkaian terdapat hambatan 400 ohm. Jika tegangan sumbernya 12 Volt,

berapa miliampere kuat arus yang terjadi dalam rangkaian itu?

5. Tiga buah hambatan, 20 ohm, 30 ohm, dan 50 ohm dirangkai seri dengan sumber tegangan

12 Volt. Tentukan hambatan pengganti dan kuat arus pada rangkaian tersebut.

6. Resistor 60 ohm, 40 ohm, dan 20 ohm dirangkai paralel dengan beda tegangan 10 V.

Tentukan hambatan pengganti dan kuat arus pada rangkaian tersebut.

Bina Keterampilan

Membandingkan

Bandingkan rangkaian seri dan paralel untuk menemukan perbedaan-

nya. Agar sistematis tampilkan hasil perbandinganmu tersebut dalam

sebuah tabel.

Intisari Subbab

164

IPA SMP

Kelas IX

Kamu tentunya mempunyai banyak pengalaman dalam

memanfaatkan listrik. Setiap waktu kamu menghidupkan

lampu, radio, televisi, kendaraan bermotor, atau menyalakan

lampu senter, ini semua memanfaatkan listrik. Bagaimana

listrik dapat mengalir? Untuk dapat menjawab pertanyaan

tersebut, lakukan

Kegiatan 6.5

di bawah ini.

Apa yang Kamu Butuhkan

Dua buah senter, masing-masing lengkap dengan 3

buah baterai.

Apa yang kamu lakukan?

1. Masukkan 3 buah baterai secara bergantian pada senter

1 dengan susunan tiap-tiap kepala baterai dimasukkan

lebih dahulu.

2. Masukkan 3 buah baterai lain pada senter 2, dengan

susunan sebagaimana pada prosedur 1, namun 1 buah

baterai yang terakhir dimasukkan “dibalik”.

3. Hidupkan kedua senter tersebut secara bergantian

dengan menggerakkan saklar pada posisi hidup (

Catatan:

disarankan menggunakan baterai yang di

sekitar bagian positifnya terbuat dari isolator.

Analisis

1. Mengapa senter 1 hidup, tetapi senter 2 tidak hidup?

2. Apabila ketiga baterai pada senter

2 sekarang dikeluarkan dan disusun

sebagaimana susunan pada prosedur 2,

kemudian ujung-ujungnya dihubungkan

pada sebuah lampu melalui kabel,

Sumber Arus Listrik

Kata Kunci IPA

Gaya Gerak Listrik

Baterai

Manakah yang terbalik?

Kegiatan 6.5

Bab 6

Kelistrikan

165

Pernahkah kamu memperhatikan bahwa sebuah tape

putarannya melambat setelah memainkan musik beberapa

jam? Kamu kemungkinan juga pernah memperhatikan

lampu senter yang cahayanya redup setelah digunakan lama.

Barangkali kamu menganggap baterai-baterainya habis dan

harus diganti. Beberapa peralatan listrik dapat dihubungkan

ke stop-kontak listrik di dinding atau dapat menggunakan

baterai untuk energi yang dibutuhkan untuk menjalankan-

nya. Bagaimana baterai memungkinkan peralatan tersebut

bekerja?

Baterai yang paling kamu kenal dan banyak digunakan

adalah baterai sel kering. Perhatikan sel kering yang ditun-

jukkan pada

Gambar 6.28.

Wadah atau kemasan seng dari

sel kering tersebut membungkus pasta bahan kimia lembab

dengan sebuah batang karbon padat dipasang di tengah.

Batang karbon bekerja sebagai kutub positif dan wadah seng

sebagai kutub negatif.

Sel kering

dapat bekerja sebagai se-

buah pompa elektron karena sel tersebut mempunyai beda

potensial antara terminal positif dan negatif. Apakah yang

menyebabkan beda potensial ini?

Apabila dua kutub sebuah sel kering dihubungkan

dalam suatu rangkaian, seperti dalam sebuah lampu senter,

maka terjadi reaksi kimia yang melibatkan batang karbon,

seng, dan beberapa bahan kimia di dalam pasta tersebut. Se-

bagai hasilnya, batang karbon tersebut kekurangan elektron

dan menjadi bermuatan positif (+), sehingga membentuk

kutub positif (+) sel kering tersebut.

Elektron-elektron yang mengumpul pada seng, mem-

buat seng kelebihan elektron dan menjadi kutub negatif (-)

sel kering tersebut. Perbedaan potensial

antara dua terminal tersebut menye-

babkan arus mengalir melalui suatu

rangkaian tertutup, seperti pada saat

Baterai Sel Kering

Baterai

Gambar 6.28

Bagian-bagian penting sebuah

sel kering.

Batang karbon

sebagai kutub positif

Seng sebagai

kutub negatif

Pasta

bahan

Kemasan

plastik

Sumber: Glencoe, 1999

Carilah informasi tentang baterai yang

digunakan pada

handphone

(HP). Bagaima-

na prosesnya sehingga bila diisi kembali.

166

IPA SMP

Kelas IX

Kamu dapat menghubungkan secara seri dua sel atau

lebih menjadi satu untuk menghasilkan tegangan lebih

tinggi. Dapatkah kamu menyebutkan sebuah alat listrik di

rumah atau di sekolahmu yang memerlukan lebih dari satu

sel kering untuk menjalankannya.

Baterai dapat juga berupa hubungan seri sel basah.

Sel

basah,

seperti ditunjukkan pada

Gambar 6.30,

berisi dua

plat yang terbuat dari logam yang berbeda yang dicelupkan

di dalam suatu larutan asam sulfat.

Pernahkah kamu memperhatikan sel basah atau yang

lazim juga disebut aki di bawah tutup mesin sebuah mobil?

Kebanyakan aki mobil, terdiri dari rangkaian seri enam sel

basah terbuat dari plat timah hitam dan dioksida timah

hitam yang tercelup dalam larutan asam sulfat. Reaksi kimia

dalam tiap-tiap sel menghasilkan suatu beda potensial seki-

tar 2 V. Apabila di dalam sebuah aki terdapat 6 sel basah,

maka secara keseluruhan aki tersebut memberikan potensial

total sebesar 12 V. Pada saat mobil berjalan, dinamo mobil

membantu mengisi ulang aki sehingga beda potensial aki

tersebut menjadi tidak habis.

Baterai Sel Basah

Gambar 6.30

Accumulator atau aki meru-

pakan hubungan seri sel-sel

basah.

Kutub

positif

plat

timah-hitam sebagai

kutub negatif

dioksida

timah-hitam

sebagai kutub positif

Kutub

negatif

Sumber: Glencoe, 1999

Bab 6

Kelistrikan

167

Gambar 6.31

Sebuah amperemeter untuk

mengukur arus, selalu ditempatkan

secara seri dalam suatu rangkaian

Sebuah ampermeter digunakan untuk mengukur

kuat arus dalam suatu cabang atau suatu bagian dalam

suatu rangkaian. Apabila Anda ingin mengukur kuat

arus yang melalui hambata

n, Anda harus menempat-

kan amperemeter secara seri dengan hambatan. Karena itu

arus dalam rangkaian akan turun jika hambatan ammeter

dinaikkan, maka hambatan sebuah ampermeter sebaiknya

sangat kecil.

Gambar 6.31

menunjukkan sebuah ampermeter ideal,

hambatan nol pada meter ditempatkan secara paralel dengan

hambatan 0,01

. Hambatan amperemeter jauh lebih kecil

daripada nilai hambatan luar. Arus akan menurun dari 1,0

A menjadi 0,9995 A. Alat lainnya dikenal sebagai voltmeter,

yang digunakan untuk mengukur tegangan yang melewati

beberapa bagian dalam suatu rangkaian. Untuk menentukan

tegangan yang melewati sebuah hambatan, hubungkan

voltmeter secara paralel dengan hambatan. Hambatan suatu

voltmeter sebaiknya sangat besar, sehingga memungkinkan

perubahan arus dan tegangan dalam rangkaian kecil.

Perhatikan rangkaian seperti diperlihatkan pada

Gambar 6.32.

Sebuah ciri khusus voltmeter yang ideal terdiri

atas hambatan nol pada meter yang disusun seri dengan

hambatan 10 kW. Ketika hambatan ini dihubungkan para-

lel dengan RB, hambatan pengganti gabungannya jauh

lebih kecil daripada RB saja. Jadi, hambatan total rangkaian

menurun, sehingga menaikkan arus. RA tidak berubah,

Mengukur Kuat Arus dan Tegangan

168

IPA SMP

Kelas IX

Gambar 6.33

Pembacaan

skala amperemeter.

Sumber: Dok. Penulis

Gambar 6.32

Voltmeter laboratorium untuk

mengukur beda potensial.

Voltmeter dirangkai secara

paralel.

tetapi arus tetap naik, sehingga menaikkan tegangan yang

melewati RA. Karena voltmeter dihubungkan dengan ujung-

ujung hambatan RB, maka tegangan antara ujung-ujung

hambatan RB tersebut menjadi lebih menurun. Hambatan

yang besar pada voltmeter memperkecil tegangan. Meng-

gunakan voltmeter dengan hambatan 10. 000 W merubah

tegangan antara ujung-ujung RB dari 10 V menjadi 9,9995

V. Multimeter elektronik modern hambatannya sangat besar

yakni 107 W dan menghasilkan perubahan tegangan yang

sangat kecil.

Langkah pembacaan harga arus listrik yang terukur

pada ammeter adalah: (1) membaca skala yang ditunjuk oleh

jarum penunjuk, (2) membagi harga yang ditunjuk oleh skala

tersebut dengan harga skala maksimum, (3) mengalikan

hasil bagi pada langkah (2) tersebut dengan harga batas

ukur yang dipilih. Sebagai contoh, perhatikan ilustrasi

Gambar 6.33. Apabila batas ukur yang di pilih 10 A, berarti

harga maksimum adalah 10 A maka harga arus listrik yang

terukur oleh amperemeter adalah:

(4/5) x 10 A = 8 A

atau (0,8/1) x 10 A = 8 A

Pembacaan Nilai Arus Listrik

pada Ampermeter

Bab 6

Kelistrikan

169

Pembacaan nilai tegangan listrik yang terukur pada volt-

meter dilakukan dengan cara membagi nilai yang ditunjuk

oleh jarum penunjuk dengan skala maksimum yang sesuai

pada voltmeter dan mengalikannya dengan batas ukur yang

dipilih. Sebagai contoh, perhatikan ilustrasi

Gambar 6.34

Apabila batas ukur yang di pilih 15 V, maka nilai tegangan

listrik yang terukur oleh voltmeter adalah

(12/15) x 15 V = 12 V

atau

(4/5) x 15 V = 12 V

Mengukur Tegangan

Untuk mengukur tegangan hubungkan volt meter pada

komponen yang tegangannya akan diukur. Hubungan

demikian merupakan hubungan paralel. Terminal negatif

meter harus dihubungkan ke sisi negatif dari rangkaian dan

terminal positif meter harus dihubungkan ke sisi positif rang-

kaian.

Gambar 6.35

memperlihatkan sebuah voltmeter yang

dihubungkan untuk mengukur tegangan pada resistor.

Gambar 6.34

Pembacaan skala voltmeter

Gambar 6.35

Contoh Hubungan Voltmeter untuk mengu-

kur tegangan pada rangkaian sederhana.

Pembacaan Nilai Tegangan Listrik

pada Voltmeter

Sumber: Dok. Penulis.

170

IPA SMP

Kelas IX

Kata-kata IPA

Daya listrik

Energi

Kilo watt Jam

Gambar 6.36

Cara menghitung daya listrik sebuah radio

tape.

Bila kamu memiliki sebuah radio tape, maka kamu harus

menyisihkan sebagian uang sakumu untuk membeli baterai

yang dibutuhkan radio kesenanganmu tersebut, karena

energi listrik yang dihasilkan baterai yang digunakan oleh

radio tape lama-kelamaan akan semakin habis, sehingga

kamu perlu menggantinya. Berapa sebenarnya daya listrik

yang dibutuhkan radiomu itu? Lakukan kegiatan penyeli-

dikan di bawah ini.

Daya dan Energi Listrik

Berapa besar daya yang dibutuh-

kan untuk menghidupkan sebuah

radio tape?

Kegiatan 6.6

Apa yang kamu lakukan?

1. Keluarkan baterai dari sebuah radio tape.

Hubungkan satu ujung kabel kesatu ke baterai tersebut

dengan bantuan selotip atau karet gelang.

2. Hubungkan ujung lain kabel tersebut pada salah satu

sambungan baterai dengan benar pada radio tersebut.

Hubungkan satu ujung kabel kedua pada salah satu

terminal amperemeter dan ujung yang lain ke baterai.

3. Gunakan kabel ketiga untuk menghubungkan terminal

lain amperemeter tersebut ke sambungan baterai yang

lain pada radio tersebut.

4. Hidupkan radio itu dan ukurlah arus tersebut dengan

mencatat penunjukkan jarum amperemeter tersebut.

5. Tentukan tegangan baterai yang digunakan. Apabila

digunakan dua baterai seri, jangan lupa menjumlahkan

tegangan kedua baterai tersebut untuk mendapatkan

tegangan total.

Analisis

1. Gunakan tegangan dan arus untuk menghitung daya

listrik dalam watt.

2. Akankah kamu mengharapkan penggunaan daya

berubah bila radio itu dihidupkan pada volume suara

yang berbeda? Jika memungkinkan, cobalah ini. Kapan

penggunaan daya paling besar?

Bab 6

Kelistrikan

171

Apa yang kamu pikirkan pada saat mendengar kata

daya?

Daya memiliki banyak arti yang berbeda. Pada Bab

Energi dan Usaha, kamu membaca bahwa daya adalah ke-

mampuan melakukan usaha. Listrik dapat melakukan usaha

untuk kita. Energi listrik dengan mudah diubah menjadi

jenis energi lain. Sebagai contoh, daun-daun sebuah kipas

angin dapat berputar dan mendinginkan kamu pada saat

energi listrik diubah menjadi energi mekanik. Setrika listrik

mengubah energi listrik menjadi energi panas.

Daya listrik

adalah laju energi listrik diubah menjadi bentuk energi

lain.

Tiap alat listrik yang berbeda menggunakan energi yang

berbeda. Alat-alat listrik sering diiklankan dengan menun-

jukkan pemakaian dayanya, yang bergantung pada jumlah

energi yang dibutuhkan tiap-tiap alat tersebut untuk men-

jalankannya. Elemen pemanas listrik dalam setrika listrik

dan pemasak air listrik memiliki daya listrik besar. Namun,

alat-alat tersebut tidak dihidupkan terus-menerus. Alat-alat

yang dihidupkan lama bahkan sering terus-menerus, seperti

almari es, umumnya menggu-nakan lebih banyak energi.

Tabel 3.1

menunjukkan kebu-tuhan daya dari beberapa alat

listrik, dan

Gambar 6.37

menunjukkan sebuah label dengan

informasi daya.

Daya Listrik

Gambar 6.37

Kebanyakan alat listrik memiliki label yang menunjuk-

kan berapa banyak daya yang digunakan.

172

IPA SMP

Kelas IX

Daya listrik dinyatakan dalam satuan

watt

(W) atau

kilowatt

(kW). Jumlah daya yang digunakan oleh sebuah

alat listrik berbanding lurus dengan beda potensial dan kuat

arus listriknya, dan dapat dihitung dengan cara mengalikan

beda potensial dengan arus.

P = V

Satu watt

daya dihasilkan apabila arus satu ampere

mengalir melalui suatu rangkaian dengan beda potensial

satu volt. Perhatikan lagi

Tabel 6.1

. Alat listrik manakah

yang memerlukan daya listrik paling besar untuk menjalank-

annya? Kamu dapat menjawab pertanyaan tersebut dengan

memperhatikan jumlah watt yang tertulis untuk alat tersebut

pada kolom penggunaan daya.

Penghitungan Daya

dimana: P = daya (watt)

V = tegangan (volt)

I = arus listrik (ampere)

Tabel 6.1 Energi yang Digunakan oleh Alat-alat Listrik Rumah Tangga

Alat Listrik

Lama Pemakaian

Penggunaan

(Jam/hari)

Daya (watt)

Energi(kWh/hari)

Pengering rambut

0,25

1000

0,25

Oven microwave

0,50

700

0,35

Stereo

2,5

109

0,27

Almari es/freezer

10,00

615

6,15

Televisi (berwarna)

3,25

200

0,65

Lampu-pijar 100-watt

100

0,60

Lampu neon 40-watt

0,04

Contoh soal di bawah ini menunjukkan kepada kamu

bagaimana menghitung penggunaan daya listrik untuk suatu

alat listrik. Perhitungan ini dapat dilakukan dengan mudah

jika kamu mengetahui harga-harga arus dan tegangan.

Bab 6

Kelistrikan

173

Contoh Soal:

Pada sebuah kalkulator mengalir arus sebesar 0,01 A. Kalkulator tersebut bekerja dengan

beda potensial 9 V. Berapakah daya yang digunakan kalkulator tersebut?

Langkah-langkah Pemecahan Masalah:

1. Apa yang diketahui?

arus,

= 0,01 A beda potensial,

= 9 V

2. Apa yang tidak diketahui?

daya,

3. Memilih persamaan.

4. Pemecahan:

= 9 V x 0,01 A = 0,09 W

Kerjakanlah soal-soal berikut ini untuk melatih penghitungan daya.

Soal-soal Latihan

1. Sebuah lampu bekerja dengan arus sebesar 0,625 A dan beda potensial 220 V. Berapakah

daya yang digunakan lampu tersebut?

2. Sebuah kompor listrik menggunakan daya 500 W, bekerja pada sumber tegangan adalah

220 V. Berapakah besar arus yang mengalir melalui kompor tersebut?

3. Setrika listrik adalah salah satu pengguna daya listrik utama di rumah-tangga. Apabila

setrika listrik itu menggunakan daya 600W dan dihubungkan pada tegangan 220 V,

berapakah arus yang mengalir di dalam seterika listrik itu?

4. Arus yang mengalir melalui sebuah lampu-pijar adalah 0,75 A dan beda potensial antara

ujung-ujung lampu tersebut 100 V. Berapakah besar daya yang dibutuhkan oleh lampu

tersebut?

5. Berapa besar arus yang mengalir melalui sebuah lampu 100 W, apabila lampu itu

dihubungkan pada sumber tegangan 220 V?

Penggunaan Matematika

174

IPA SMP

Kelas IX

Energi Listrik

Mengapa hemat energi merupakan sikap hidup yang

perlu ditumbuhkan? Hampir semua energi listrik dihasilkan

dari sumber daya alam, yang terbatas jumlahnya. Energi lis-

trik tidak gratis, kamu harus membayar untuk mendapatkan

energi listrik. Seluruh listrik yang digunakan di rumahmu

diukur dengan alat yang disebut meter listrik.

Kamu mungkin pernah memperhatikan bahwa meter

listrik di rumahmu memiliki piringan yang berputar cepat

pada saat kamu banyak menggunakan listrik dan berhenti

pada saat tidak ada pemakaian listrik. Jumlah energi lis-

trik yang kamu pergunakan bergantung pada daya yang

dibutuhkan oleh alat-alat listrik di rumahmu dan berapa

lama alat listrik itu digunakan. Sebagai contoh, kamu dapat

menghitung jumlah energi yang digunakan sebuah almari es

dalam satu hari dengan mengalikan daya yang dibutuhkan

dengan jumlah waktu almari es itu menggunakan daya.

Satuan energi listrik adalah

joule

(J)

kilowatt-jam

(kWh). Satu joule sama dengan satu watt (W) daya yang

digunakan selama satu detik. Satu kilowatt-jam sama dengan

1000 watt daya yang digunakan selama satu jam. Perusahaan

listrik memberikan rekening tagihan kepadamu setiap bulan

untuk tiap kilowatt-jam daya yang kamu gunakan. Kamu

dapat menghitung besar tagihan itu dengan mengalikan

jumlah energi yang dipakai dengan harga tiap kilowatt-jam.

Tabel 6.2

menunjukkan beberapa contoh biaya menjalankan

alat-alat listrik.

Pengering

Stereo

TV Berwarna

Rambut

Rata-rata daya dalam watt (watt) 1.000 109

200

Jam penggunaan tiap hari (jam) 0,25 3

2,5

Jam penggunaan tiap bulan (jam) 7,5

Watt-jam tiap bulan(watt-jam)

7.500 9.810 15.000

Penggunaan kWh tiap bulan(kWh) 7,5 9,81 15

Tarif per kWh (Rp) 200

200

Rekening per bulan (Rp) 1,500

1862

3.000

Tabel 6.2 Energi yang Digunakan Alat-alat Rumah-tangga

energi = daya

waktu

kWh = kW x h

W = P

Bab 6

Kelistrikan

175

1. Apakah daya listrik itu?

2. Sebuah televisi menggunakan arus 3 A pada tegangan 220 V. Televisi

itu dihidupkan selama 2 jam. Hitunglah daya yang digunakan dalam

kW dan energi digunakan dalam kWh.

Berpikir Kritis:

Berdasarkan data pada

Tabel 3-2

berapa kWh energi yang akan

dibutuhkan untuk menikmati sistem suara stereo setiap hari untuk bulan Mei? Berapa

rekening listrik yang harus dibayar bila tarif tiap kWh adalah Rp 200,-?

Penghitungan Energi Listrik

Contoh Soal

Sebuah lemari es adalah salah satu pengguna daya listrik utama di rumah-tangga.

Apabila lemari es ini menggunakan 300 W dan dijalankan 20 jam tiap hari, berapa banyak

energi (dalam kWh) digunakan dalam satu hari? Bila tarif listrik per kWh Rp. 500. Berapakah

rekening listrik yang harus dibayar selama 1 bulan?

Langkah-langkah Pemecahan-Masalah:

1. Apakah yang diketahui?

daya,

= 300 W = 0,3 kW

waktu,

= 20 jam

2. Apakah yang tidak diketahui?

energi,

3. Memilih persamaan.

4. Pemecahan:

= 0,3 kW x 20 jam = 6 kWh

Jadi rekening listrik = 6 x 30 x Rp. 500,- = Rp. 90.000,-

Soal Latihan

Sebuah lampu-pijar 100W dihidupkan selama 5,5 jam. Berapa kilowatt-jam energi

yang digunakan?

Penggunaan Matematika

Intisari Subbab

176

IPA SMP

Kelas IX

1. Disebabkan muatan-muatan listrik di

dalam sebuah benda

2. mengerjakan gaya pada suatu muatan

listrik

3. suatu bahan dimana elektron mudah

bergerak dengan mudah

4. suatu alat yang digunakan untuk

mendeteksi muatan listrik

5. lintasan tertutup dimana elektron

mengalir

A. Muatan Listrik

1. Listrik statis merupakan kumpulan muatan-muatan listrik di dalam suatu benda

2. Di dalam konduktor listrik elektron mudah bergerak bila ujung-ujung konduktor di

hubungkan dengan sumber tegangan sedangkan di dalam isolator tidak.

3. Sebuah elektroskop terdiri dari dua daun logam yang digantung di dalam suatu

tabung yang bergerak bila dialiri muatan.

4. Petir terjadi ketika elektron-elektron di bagian bawah awan mengalir di antara awan

dan tanah yang bermuatan positif.

B. Arus Listrik

5. Energi potensial yang tersimpan di dalam sebuah elektron berkurang selama elektron

mengalir di dalam rangkaian

6. Sel kering (baterei) menghasilkan beda potensial di dalam suatu rangkaian sehingga

menyebabkan elektron mengalir.

7. Hukum menyatakan bahwa

V = I R

8. Arus mengalir dalam satu lintasan di dalam rangkain seri. Di dalam rangkaian pararel

arus terpecah ke dalam setiap cabang di dalam rangkaian.

C. Daya dan Energi Listrik

9. Daya listrik menyatakan besarnya energi yang dialirkan setiap satuan waktu.

10. kilowatt-jam sama dengan 1000 watt daya yang digunakan selama satu jam.

Pasangkan Kata-kata IPA berikut dengan

pernyataan di bawahnya.

a. Rangkaian

i. kilowatt-jam

b. Konduktor

j. Hukum Ohm

c. Arus

k. Petir

d. Sel Kering

l. Beda Potensial

e. Medan listrik

m. Resistansi

f. Daya listrik

n. Rangkaian seri

g. Elektroskop

o. Listrik statis

h. isolator

p. Sel basah

Rangkuman

Evaluasi

Reviu Perbendaharaan Kata

Bab 6

Kelistrikan

177

6. dua plat terbuat dari logam atau campuran

logam berbeda dalam larutan elektrolit.

7. Menahan aliran elektron di dalam

konduktor

8. Terjadi bila elektron mengalir di antara

awan dan bumi.

9. Energi listrik yang dikonversikan ke

bentuk

energi lain tiap satuan waktu

10. Mengkaitkan tegangan dengan resistansi

dan arus

Pengecekan Konsep

Pilihlah kata atau ungkapan untuk melengkapi

kalimat atau jawaban pertanyaan tersebut.

11. Suatu benda menjadi bermuatan positif

apabila benda itu ....

a. kehilangan elektron-elektron

b. kehilangan proton-proton

c. menerima elektron-elektron

d. menerima neutron-neutron

12. Apabila dua muatan negatif didekatkan

satu sama lain, dua muatan itu akan ....

a. tolak-menolak

b. tarik-menarik

c. tidak tarik-menarik atau tolak

menolak

d. pengosongan ke tanah

13. Apabila sebuah atom kehilangan sebuah

elektron, maka atom itu akan

a. bermuatan positif

b. bermuatan negatif

c. tetap netral

d. menjadi isotop

14. Seb

uah contoh isolator yang baik

adalah

a. tembaga

b. kayu

c. perak

d. air garam

15. Menghubungkan suatu benda bermuatan

ke Bumi dengan maksud mengosongkan

muatan benda itu ke dalam Bumi

disebut

a. p emuatan

b. engaliran

c. pentanahan

d. induksi

16. Petir menunjukkan suatu pengo-songan

....

a. proton

b. elektron

c. neutron

d. inti atom

17. Listrik statis

bergerak dari satu tempat ke

tempat lain karena..

a. elektron-elektron tertarik ke

elektron-elektron lain

b. energi potensial tertarik ke

energi kinetik

c. elektron-elektron tertarik

kekutub magnetik alamiah Bumi

d. elektron-elektron tertarik ke muatan-

muatan positip

18. Suatu rangkaian listrik memerlukan ....

a. suatu sumber elektron, suatu jalan

untuk elektron-elektron, dan suatu

sakelar tertutup

b. suatu sumber proton, suatu jalan

untuk elektron-elektron, dan suatu

sakelar tertutup.

c. suatu sumber proton, suatu

jalan

elektron, dan suatu

s a k e l a r

terbuka

d. suatu sumber elektron, suatu jalan

untuk elektron-elektron, dan suatu

sakelar terbuka

178

IPA SMP

Kelas IX

19. Perbedaan energi potensial per unit

muatan antara dua elektrode diukur

dalam ....

a. ampere

b. coulomb

c. ohm

d. volt

20. Perbedaan energi yang dibawa elek-

tron-elektron pada titik-titik berbeda

dalam suatu rangkaian akan menen-

tukan.......

a. tegangan

b. tahanan

c. arus

d. daya

Pemahaman Konsep

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut

ini dalam buku catatanmu dengan meng-

gunakan kalimat lengkap.

21. Sebutkan perbedaan listrik statis dan

listrik dinamis.

22. Apak

ah perbedaan elektron-elektron

konduktor dan elektron-elektron

isolator?

23. Apakah yang menyebabkan elek-

tron-elektron mengalir melalui suatu

rangkaian?

24. Bagaimanakah terjadinya petir?

25. Bagaimanakah hubungan antara

hambatan dan beda potensial den-

gan besar arus yang mengalir dalam

suatu rangkaian?

Berpikir Kritis

26.

Penangkal petir merupakan

konduktor yang dihubungkan ke

tanah dan diletakkan di atas atap

bangunan. Bagaimanakah penangkal

petir tersebut melindungi bangunan

dari petir?

27.

Jelaskan bagaimana sebuah elek-

troskop dapat digunakan untuk

mengenali suatu benda bermuatan

negatif!

28. Seb

uah mobil mainan mempunyai

arus 1,5 A dan mempunyai hambatan

2 ohm. Berapakah tegangan yang

dibutuhkan oleh mainan itu?

29. Arus yang mengalir melalui sebuah

alat listrik yang dihubungkan ke

sumber 220 V adalah 1 A. Berapa

kilowatt-jam energi listrik yang digu-

nakan alat tersebut selama 4 jam?

30. Kamu diminta untuk menghu-bung-

kan sebuah pesawat stereo, sebuah

televisi, sebuah tape, dan sebuah

lampu dalam satu rangkaian. Rang-

kaian manakah yang akan kamu

pilih, paralel atau seri? Bagaimana

kamu dapat mencegah suatu ke-

bakaran akibat hubungan singkat?

Jelaskan jawabanmu.

31. Berm

ain sepakbola dan berdiri di

bawah pohon tinggi selama hujan

bercampur petir adalah berbahaya.

Mengapa kegiatan ini berbahaya

pada saat ada petir?

Bab 6

Kelistrikan

179

Pengembangan Keterampilan

Penginterpretasian data:

Perhatikan

pemakaian daya alat-alat listrik pada

Tabel 6-2

dan hitunglah arus yang

digunakan tiap-tiap alat dari sumber

220V. Alat manakah menyerap arus

paling banyak?

Pengklasifikasian :

Buat suatu daftar

10 alat listrik yang pernah kamu lihat.

Klasi

kasikan alat-alat tersebut menurut

jenis sumber arusnya.

Merancang Eksperimen

Rancang-

lah sebuah eksperimen untuk menguji

perubahan arus dan tegangan dalam

suatu rangkaian apabila baterei dengan

tegangan yang sama dirangkai secara seri.

Apakah hipotesismu? Identi

kasi yang

mana diantara arus tegangan, dan jenis

rangkaian yang merupa-kan variabel

bebas, variabel terikat, dan variabel

kontrol.

Bab 6

Kelistrikan

180