Perpindahan muatan listrik dikenal dengan nama arus listrik, besarnya diukur dalam ampere. Arus dapat terdiri dari partikel bermuatan apapun yang berpindah; biasanya adalah elektron, tetapi muatan apapun yang berpindah menghasilkan arus.
Menurut konvensi lama, arus positif didefinisikan sebagai yang memiliki arah yang sama dari aliran muatan positif yang dikandungnya, atau aliran dari bagian paling positif dari sirkuit ke bagian paling negatif. Saat ini disebut dengan arus konvensional. Gerakan elektron bermuatan negatif di sekitar sirkuit listrik, maka dianggap positif pada arah "berlawanan" dari elektron tersebut.[31] Meski begitu, tergantung kondisinya, arus listrik dapat terdiri dari aliran partikel bermuatan dari salah satu arah, atau bahkan bersamaan dari kedua arah. Konvensi positif ke negatif digunakan luas untuk menyederhanakan kondisi ini.
Proses ketika arus listrik melewati material disebut konduksi listrik, dan sifatnya bervariasi tergantung dari partikel bermuatan dan material yang mereka lewati. Contoh arus listrik misalnya konduksi logam, di mana elektron mengalir melalui konduktor listrik seperti logam, dan elektrolisis, di mana ion (atom bermuatan) mengalir melalui cairan atau plasma. Ketika partikel itu sendiri dapat berpindah agak lambat, medan listrik yang menggerakkan mereka dapat memperbanyak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, memungkinkan signal lsitrik untuk lewat dengan cepat pada
Pada teknik atau aplikasi rumah tangga, arus seringkali dijelaskan dalam arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC). Sebutan ini merujuk pada bagaimana arus bervariasi terhadap waktu. Arus searah, diproduksi sebagai contoh dari baterai dan diperlukan oleh hampir seluruh peralatan elektronik, adalah aliran dari bagian positif sirkuit ke bagian negatif.[35]:11 Aliran ini biasanya dibawa oleh elektron, mereka akan berpindah melalui arah berlawanan. Arus bolak-balik adalah arus yang berbalik arah berulang-ulang; hampir selalu membentuk gelombang sinus.
Adanya muatan akan menghasilkan gaya elektrostatis: muatan memberikan gaya pada muatan lainnya, sebuah efek yang diketahui sejak zaman kuno. Sebuah bola ringan yang digantung dari senar dapat diberi muatan dengan menyentuhkannya dengan pengaduk kaca yang telah dimuati dengan menggosokkannya pada kain. Jika ada bola yang sama dimuati dengan pengaduk kaca yang sama, maka akan menolak bola pertama: muatan bekerja pada kedua bola.
Dua bola yang dimuati dengan batang amber yang digosok juga menolak satu sama lain. Namun, jika satu bola dimuati oleh pengaduk kaca, dan lainnya dengan batang amber, kedua bola ini akan tarik menarik. Fenomena ini kemudian diinvestigasi di akhir abad ke-18 oleh Charles-Augustin de Coulomb. Penemuan ini kemudian memunculkan aksiom yang terkenal: muatan sejenis akan tolak-menolak dan muatan berlawanan jenis akan tarik-menarik.
Gaya yang bekerja pada partikel akan memberi muatan pada partikel itu sendiri, maka muatan akan memiliki kecenderungan untuk tersebar berlipat ganda pada permukaan berkonduksi. Besarnya gaya elektromagnetik, entah tarik-menarik atau tolak-menolak, dituliskan dalam Hukum Coulomb, yang menghubungkan gaya dengan hasil kali muatan dan memiliki hubungan kuadrat terbalik dengan jarak antar keduanya.
Gaya elektromagnetik sangat kuat, hanya berada di belakang gaya nuklir kuat,namun ia bergerak ke semua arah.Sebagai perbandingan dengan gaya gravitasi yang jauh lebih lemah, gaya elektromagnetik akan mendorong kedua elektron terpisah 1042 kali daripada gaya tarik-menarik gravitasi yang saling menarik mereka.
Studi telah menunjukkan bahwa sumber muatan adalah dari tipe partikel subatomik tertentu yang memiliki sifat muatan listrik. Muatan listrik menimbulkan dan berinteraksi dengan gaya elektromagnetik, satu dari empat interaksi dasar di alam. Pembawa paling umum dari muatan listrik adalah elektron dan proton. Penelitian menunjukkan bahwa muatan adalah kekekalan kuantitas, artinya muatan bersih antara sebuah sistem terisolasi akan selalu konstan tanpa memperhatikan perubahan yang terjadi pada sistem tersebut.
Saklar termasuk bahan jadi yang merupakan alat yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus listrik dari sumber tegangan menuju beban. Saklar sangat banyak macam dan jenisnya.
Saklar magnetik dan saklar otomatis akan dibahas pada semester berikutnya. Sedangkan saklar manual menurut penggunaannya untuk: 1. Instalasi penerangan. 2. Instalasi tenaga.
Macam-macam saklar manual yang digunakan untuk instalasi penerangan menurut hubungannya antara lain:
1. Saklar tunggal 2. Saklar seri 3. Saklar silang 4. Saklar tukar 5. Saklar kelompok 6. Saklar kutub dua 7. Saklar kutub tiga 8. Saklar tarik 9. Saklar tombol tekan
Bentuk-bentuk pemasangannya saklar adalah: 1. Saklar ditanam dalam tembok sistem IN-BOUW 2. Saklar tidak ditanam di dalam tembok sistem OUT-BOUW
Ada beberapa persyaratan dalam pemasangan saklar antara lain: 1. Harus dapat melayani secara aman tanpa memerlukan alat bantu. 2. Saklar harus dipasang sedemikian rupa sehingga bagian yang bergerak (tangkai atau pengumpil) saklar tidak bertegangan pada waktu saklar dalam keadaan terbuka atau tidak terhubung (Puil 1977 Pasal 206 B1).
Teknis dari generator Van de Graff adalah menghasilkan muatan listrik yang sangat besar dengan cara menggerakkan roda pemutar oleh motor listrik yang memutari pita karet sehingga menimbulkan gesekan dan pita karet menjadi bermuatan listrik. Muatan listrik yang terbentuk yaitu muatan listrik positif akan ditampung pada bola logam dan muatan listrik negatif akan ditanahkan. Untuk muatan positif yang dihasilkan akan semakin besar, karena adanya pita karet yang bergerak terus menerus. Distribusi muatan listrik yang dihasilkan terdapat pada permukaan bola yang berongga dan terkumpul di bagian permukaan luar bola yang lancip atau lengkung yang tajam.
Mekanisme Generator Van de Graaff
b. Penggumpal Asap
Manfaat listrik statis lainnya adalah sebagai penggumpal asap. Penggumpal asap membersihkan partikel-partikel abu hasil pembakaran gas sehingga mengurangi pencemaran udara. Biasanya alat tersebut digunakan di pabrik baja, semen, dan industri kimia yang banyak mengeluarkan asap. Komponen alat penggumpal asap terdiri dari kawat dan pelat logam. Prinsip kerja alat ini adalah dengan membuat kawat bermuatan negatif sehingga ketika abu melewati kawat akan bermuatan negatif. Sedangkan pelat logam bermuatan positifsehingga akan menarik dan menggumpalkan partikel abu yang bermuatan negatif. Gumpalan-gumpalan partikel abu tersebut kemudian jatuh ke dasar cerobong sehingga mudah dibersihkan.
3. Mesin Fotokopi
Mesin foto kopi memiliki komponen pelat logam berlapiskan selenium yang terletak dibagian tengah dan terdapat baki pengembang dengan toner (bubuk hitam halus) didalamnya. Prinsip kerja mesin foto kopi adalah pelat bermuatan postif dan akan menarik partikel bermuatan negatif dari toner. Pola toner kemudian dipindahkan keatas kertas kosong dan dipanggang diatasnya. Mesin fotokopi era 1960-an menggunakan proses seperti diatas, sedangkan mesin fotokopi sekarang prinsipnya sama dengan era 1960-an namun prosesnya lebih otomatis dengan pelat berlapiskan selenium dipasang pada drum berputar.
4. Cat Semprot
Metode dari cat semprot yaitu adanya gesekan antara butiran cat dari aerosol dengan mulut pipa semprot dan udara sehingga menghasilkan muatan. Bila benda yang akan di cat di beri muatan yang berlawanan, maka butiran cata akan tertarik ke badan benda.
Alat ini digunakan untuk keperluan rumah tangga, sebagai pembantu untuk membuat pakaian yang habis dicuci agar tidak kusut saat akan dipakai. Cara penggunaan alat ini saat sudah panas.
TELEVISI
Televisi digunakan dengan menggunakan listrik. televisi biasa digunakan untuk menonton hiburan dari channel yang ada di televisai tersebut.
ROL DAN CHARGE
Rol adalah penghubung yang dapat dimasukkan ke sumber listrik untuk memperbanyak ciolokan yang ada. Sedangkan charge biasanya digunakan untuk mengisi daya baterai handphone ataupun laptop.
DVD PLAYER DAN RADIO
Kedua alat ini juga sama sama menggunakan energi listrik untuk mengoprasikannya. DVD player biasanya untuk memutar kaset kaset film ataupun lagu
MAGIC-COM
Magic com digunakan untuk menanak nasi. untuk penggunaannya cukup mudah. hanya dengan mentancapkan kabel magic com ke sumber listrik, lalu tunggu hingga beras berubah menjadi nasi
LAMPU
Lampu digunakan untuk alat penerangan
LAPTOP
Laptop termasuk alat elektronik, semua alat elektronik pasti penggunaannya menggunakan listrik. Saat baterai laptop habis maka laptop butuh diisi daya menggunakan charge. Tentunya charge butuh listrik untuk mengisikan daya
KULKAS
Kulkas digunakan untuk membuat sayuran menjadi tahan lama karenadi dalam kulkas sayuran didinginkan. Sehingga tidak mudah busuk ataupun layu.
MESIN CUCI
Mesin cuci biasanya digunakan untuk mencuci pakaian. Alat ini juga menggunakan listrik untuk mengoperasikannya.
Secara prinsip arus listrik dapat dibedakan antara lain yaitu : arus searah/arus DC{Direct Current}, arus bolak-balik/arus AC {Alternating Current} dan arus bergelombang {undulatory current}.
A. ARUS SEARAH {ARUS DC}.
Arus searah adalah arus listrik yang mengalir dengan arah dan besar yang tetap/konstan. Tegangan yang bekerja pada rangkaian arus tertutup selalu dengan arah yang sama, maka arus yang mengalir arahnya juga sama yang berarti pembawa muatannya bergerak dengan arah tertentu. Seperti yang terlihat pada gambar grafik arus searah dibawah ini.
Gambar. Grafik Arus Searah.
Besarnya arus pada saat yang berbeda diperlihatkan pada gambar grafik diatas. Untuk maksud ini sumbu horisontal sebagai waktu {misal 1s, 2s, 3s dan seterusnya} dan sumbu vertikal sebagai arusnya {misal 1A, 2A, 3A dan setrusnya}
Besarnya arus yang sekarang ditetapkan pada 1, 2 atau 3 sekon, untuk masing-masing waktu yang berlaku ditarik garis lurus keatas atau kebawah {lihat gambar diatas}. Kita hubungkan titik yang sesuai dengan suatu garis, dengan demikian maka didapatkan suatu grafik garis arus searah.
B. ARUS BOLAK_BALIK {ARUS AC}.
Arus bolak-balik adalah arus yang secara periodik berubah-ubah baik arah maupun besarnya, Tegangan pada suatu rangkaian arus, arahnya berubah-ubah dengan suatu irama/ritme tertentu, dengan demikian maka arah dan besarnya arus selalu berubah-ubah pula. Yang berarti elektron bebasnya bergerak maju dan mundur. Seperti yang terlihat pada gambar grafik arus bolak-balik. dibawah ini.
Gambar. Grafik Arus Bolak-Balik.
Pada arus bolak-balik, arahnya selalu berubah-ubah (misalnya 50 kali tiap sekon), elektron-elektron didalam penghantar kawat hanya sedikit berayun/bergerak maju dan mundur seperti digambarkan pada gambar diatas.
C. ARUS BERGELOMBANG {UNDULATORY CURRENT}.
Arus bergelombang adalah suatu arus yang terdiri atas sebagian arus searah dan sebagian arus bolak-balik. Suatu arus yang besarnya selalu berubah, tetapi arah arus tersebut tetap konstan, maka dalam hal ini berhubungan dengan suatu arus yang terdiri atas sebagian arus searah dan sebagian yang lain berupa arus bolak-balik. Berikut ini gambar grafik arus bergelombang.
Gambar. Grafik Arus Bergelombang.
Salah satu bentuk lain dari arus bergelombang yang sering ditemukan dalam praktik yaitu berupa pulsa arus searah seperti gambar gafik pulsa arus searah dibawah ini.
medan listrik (lihat elektrostatis): tipe medan elektromagnetik sederhana yang dihasilkan oleh muatan listrik ketika diam (maka tidak ada arus listrik). Medan listrik menghasilkan gaya ke muatan lainnya
Jenis pembangkit listrik ini menggunakan bahan solar sebagai bahan bakarnya. PLTD tidak ditujukan untuk memenuhi kebutuhan listrik yang besar, namun lebih cocok untuk mencukupi kebutuhan listrik yang kecil.
Biasanya jenis pembangkit listrik ini digunakan di desa-desa atau daerah-daerah terpencil.
Mesin diesel bertugas sebagai prime mover atau penggerak mula. Saat bekerja, mesin diesel akan menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk menggerakkan rotor generator.
Agar efisien, tekanan dan suhu udara yang dicampur dengan solar harus dinaikkan terlebih dahulu pada turbo charger yang digerakkan oleh gas buang, hasil dari pembakaran di ruang bakar.
2. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
www.odebrechtonline.com.br
Pembangkit Listrik Tenaga Air sudah sangat dikenal penggunaannya. Di Indonesia sendiri, jenis pembangkit listrik ini merupakan yang utama. PLTA tersebar di seluruh daerah di Indonesia.
Air berfungsi menggerakkan turbin yang terhubung dengan generator. Energi listrik yang dihasilkan ini disebut hidroelektrik.
Kelebihan PLTA adalah kapasitas dayanya besar dan alatnya awet hingga 50-100 tahun setelah digunakan. Selain itu jenis pembangkit listrik ini tidak menyebabkan polusi dan bebas emisi karbon, sangat ramah lingkungan.
3. Pembangkit Listrik Tenaga Batubara (PLTB)
www.voaindonesia.com
Sebagai penghasil batubara yang besar dan pengekspor batubara terbesar kedua di dunia, tak heran bila banyak PLTB tersebar di Indonesia.
Sepertiga dari 90% listrik di Indonesia dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga batu bara. Bahkan pemerintah merencanakan bahwa tahun 2030 listrik yang dihasilkan PLTB harus mencapai 50% dari keseluruhan.
Meskipun bermanfaat, namun batubara adalah bahan bakar terkotor di dunia. Material ini merupakan penyebab utama gas rumah kaca yang menyebabkan global warming. Masalah lain yang timbul adalah masalah kesehatan.
Hampir 80% warga disekitar PLTB mengidap penyakit pernafasan karena terkena debu batubara. Parahnya lagi korban kebanyakan masih balita.
4. Pembangkit Listrik Tenaga Angin
frontroll.com
Jenis pembangkit listrik ini membuat angin memutar turbin. Putaran pisau turbin berubah menjadi arus listrik dengan bantuan generator.
Sebagai salah satu energi yang terbarukan, pembangkit listrik tenaga angin tidak menimbulkan emisi sehingga ramah lingkungan. Untuk membuatnya tidak memerlukan lahan sebesar jenis pembangkit listrik lain sehingga lebih hemat tempat.
Namun biaya pembuatan dan perawatan pembangkit listrik tenaga angin cukup tinggi, karena ada beberapa bagian turbin yang memang mudah rusak.
5. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
archive.kaskus.co.id
Hasil pemanasan ketel uap pada PLTU menghasilkan uap yang memutar turbin sehingga menghasilkan listrik. Bahan bakar dari PLTU adalah minyak ataupun batubara.
Cara kerja PLTU adalah air dipompa ke dalam pipa air di sekeliling ketel uap. Kemudian udara dan bahan bakar yang sudah menjadi satu disemprotkan ke dalam ruang bakar yang menyala. Terjadilah pembakaran sehingga bahan bakar berubah menjadi energi kalor atau panas.
6. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
www.jeparahariini.com
Bahan bakar PLTG dapat berupa bahan bakar minyak maupun gas alam. Cara kerjanya diawali dengan memasukkan udara ke dalam kompresor melalui filter udara. Tujuannya agar debu dan kotoran tidak ikut masuk ke kompresor tersebut.
Tekanan udara pada kompresor ditingkatkan kemudian dialirkan ke ruang bakar untuk selanjutnya dibakar bersama bahan bakar.
Hasil pembakaran adalah gas bertekanan dan bersuhu tinggi. Turbin yang ada disemprot oleh gas tersebut. Turbin akan mengubah enthalpy gas menjadi energi gerak yang akan memutar generator yang menghasilkan listrik.
7. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)
jendeladenngabei.blogspot.co.id
Cara kerja jenis pembangkit listrik ini mirip dengan PLTU, namun uap panas yang dihasilkan murni dari dalam perut bumi. Oleh karena itu PTLPB banyak dibangun di dekat gunung berapi.
PLTPB tidak memerlukan bahan bakar sehingga biaya operasionalnya lebih kecil daripada PLTU. Kekurangannya adalah biaya eksplorasi untuk menemukan sumber panas dan pengeboran perut bumi memakan biaya investasi yang sangat besar.
8. Pembangkit Listrik Tenaga Surya
celanakubolong.wordpress.com
Sebagai salah satu energi alternatif, sinar matahari dapat dimanfaat sebagai pembangkit listrik. Keuntungannya tentu sinar matahari ramah lingkungan dan tidak terbatas digunakan berapa kali pun.
Biaya perawatannya memang kecil bila dibandingkan dengan jenis pembangkit listrik yang lain. Namun biaya pembangunanannya sangat besar
Komponen utama PLTS adalah sel foltovotaik yang berperan menangkap sinar matahari yang panas. Sinar matahari yang tertangkap berfungsi memanaskan cairan yang akan berubah menjadi uap. Uap tersebut yang akan diubah oleh generator menjadi energi listrik.
9. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
worldoceanreview.com
Gerakan ombak laut yang bergulung-gulung dan naik turun menghasilkan energi yang cukup besar. Ombak memililki kepadatan daya yang tinggi, memungkinkannya menjadi sumber energi terbarukan dengan biaya paling murah.
Jenis pembangkit listrik ini menghasilkan emisi nol, alias sangat ramah lingkungan. Di masa depan diyakini ombak akan menjadi salah satu solusi terbaik untuk menghasilkan listrik.
10. Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa)
rmolsumsel.com
Ternyata sampah juga dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Sampah dipilah terlebih dahulu. Sampah yang masih bisa didaur ulang dipisahkan. Baru sisa sampah diletakkan ke tungku insinerator untuk dibakar.
Pembakaran dilakukan pada suhu di atas 1300oC. Tidak perlu khawatir soal asap hasil pembakaran karena telah diatur agar sesuai dengan batas aman emisi gas buang. Sisa abu hasil pembakaran dapat dijadikan bahan bangunan seperti batako.
Jenis pembangkit listrik ini tentu sangat bagus diterapkan untuk mengurangii jumlah sampah. Berbagai negara seperti Amerika, Jepang, Belanda dan negara-negara di Eropa sudah menggunakan PLTSa sejak dahulu.
Kita tentu berharap agar jenis pembangkit listrik ini lebih banyak lagi dibangun diseluruh daerah-daearah di Indonesia.
11. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
en.wikipedia.org
PLTN membutuhkan reaksi pembelahan inti bahan uranium dalam reaktor nuklir untuk menghasilkan panas. Panas tersebut menghasilkan uap yang dialirkan ke turbin untuk menggerakkan generator.
Jenis pembangkit listrik ini sangat ramah lingkungan karena tidak melepaskan partikel nitrogen oksida, sulfur dioksida dan karbon dioksida saat pembakaran terjadi.
Namun dibalik kelebihannya, PLTN menuai banyak kontroversi seperti biaya pembuangan dan pengamanan energi nuklir sangat besar.
Selain itu potensi kecelakaan nuklir yang sangat mengerikan dampaknya. Radiasinya dapat merusak tubuh manusia bahkan menyebabkan kecacatan dan kematian.
