Kamis, 16 Juni 2011

KEGIATAN BELAJAR 1 : DASAR ELEKTRONIKA

.
DASAR-DASAR KELISTRIKAN DAN MAGNET
Listrik
Listrik adalah aliran elektron-elektron dari atom ke atom pada sebuah penghantar. Untuk memahami dan mengerti tentang listrik, mari kita sama-sam melihat pada bagian yang terkecil dari benda yaitu atom. Semua atom memiliki partikel yang disebut elektron terletak pada orbitnya mengelilingi proton.

Gambar 1.1 Atom Hidrogen

Atom yang paling sederhana adalah atom Hydrogen (Atom Air), yaitu hanya mempunyai satu elektron yang mengelilingi satu proton. Atom yang paling rumit adalah atom uranium. Atom ini mempunyai 92 elektron disekeliling inti proton. Semua benda (elemen) memiliki struktur atom tersendiri. Setiap elemen mempunyai jumlah elektron dan proton yang sama.

Gambar 1.2 Atom Uranium

Tembaga mempunyai 29 proton, elektron-elektronnya tersebar pada 4 baris orbit, yang paling luar hanya satu elektron. Ini adalah rahasia dari penghantar listrik yang baik. Setiap benda yang memiliki struktur atom kurang dari 4 orbit yang paling luar atau memiliki sifat daya hantar yang baik.

Gambar 1.3. Atom tembaga.

Bila benda yang memiliki struktur atom lebih dari 4 elektron pada garis orbit yang paling luar di sebut penyekat (bukan penghantar). Benda yang memiliki sedikit elektron pada garis orbit paling luar, elektronnya lebih mudah berpindah dari orbitnya oleh tegangan yang rendah. Hal ini akan menyebabkan terjadinya aliran elektron dari atom ke atom. Seperti telah kita pelajari bahwa atom mempunyai proton dan elektron, masing-masing partikel mempunyai gaya potensial (potensial force). Proton bermuatan positif, sedangkan elektron bermuatan negatif. Proton pada inti atom menarik elektron dan menahan elektron pada garis orbit selama muatan positif dari proton sama dengan muatan negatif dari elektron atau mempunyai listrik netral.
Bilamana terjadi muatan netral elektron yang beredar digaris orbit dapat dengan mudah berpindah jika elektron-elektron ditarik jauh oleh atom lain, atom itu menjadi bermuatan positif dan menjauhnya elektron yang ditarik oleh atom yang lain tadi mengakibatkan atom tersebut bermuatan negatif. Atom yang bermuatan negatif (-) memiliki jumlah elektron yang berlebihan, sedangkan atom yang bermuatan positif (+) jumlah elektronnya sedikit atau kekurangan elektron.

Gambar 1.4. Muatan yang sama tolak menolak.

Gambar di atas memperlihatkan perpindahan elektron berdasarkan percobaan bila sebuah batang karet (rubber rod ) digosok dengan kain wol, elektron-elektron akan berpindah dan berkumpul pada batang karet. Dengan demikian kain wol kondisinya menjadi kekurangan elektron , sedangkan karet memiliki kelebihan elektron menjadi bermuatan negatif. Selanjutnya sentuhan batang karet kepada bola akan menyebabkan terjadinya perpindahan kelebihan elektron terhadap bola, dalam hal ini bola memiliki muatan yang sama dengan batang karet. Apabila batang karet kita dekatkan lagi terhadap bola maka bola akan bergerak menjauhi batang karet seperti terlihat pada gambar. Dengan kata lain muatan yang senama akan tolak menolak. Dalam percobaan tersebut keduanya bermuatan negatif, jika keduanya bermuatan positif akan terjadi hal yang serupa.

Gambar 1. 5 Muatan berbeda tarik menarik.

Apa yang akan terjadi apabila kita dekatkan batang yang bermuatan negatif kepada bola yang bermuatan positif ? Gambar di atas memperlihatkan bahwa bola akan bergerak mendekati batang dan akan ditarik olehnya ( dalam hal yang sama batang yang bermuatan positif akan menarik bola yang bermuatan negatif). Dengan kata lain muatan yang tidak senama akan tarik menarik.

Konduktor dan Isolator
Konduktor (penghantar).
Konduktor adalah bahan yang di dalamnya banyak terdapat elektron bebas mudah untuk bergerak.Tarikan antara elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, hingga dalam suhu normal pun ada satu atau lebih elektron yang terlepas dari atomnya. Elektron bebas ini bergerak-gerak secara acak dalam ruang di celah atom-atom. Gerakan elektron-elektron ini dinamakan bauran ( difusi ).Contoh penghantar : besi, tembaga, aluminium, perak, dan logam lainnya.

Semi Konduktor (setengah penghantar).
Semi konduktor adalah suatu bahan yang tidak layak disebut sebagai penghantar, juga tidak layak disebut sebagai bukan penghantar (Isolator).
Contoh: Germanium. Dalam bahan ini hanya ada satu atau dua atom yang kehilangan elektron dari seratus juta ( 108 ) atom.

Isolator (bukan penghantar)
Isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Contoh: karet, plastik, kertas, kayu, mika, dan sejenisnya. Pada isolator semua elektron terikat pada atomnya dan tidak ada elektron yang bebas. Jenis bahan seperti ini digolongkan sebagai penyekat atau bukan penghantar (Isolator).

Magnet
Pengertian Magnet.
Secara sederhana magnet dapat diartikan sebagai benda (besi) yang mempunyai inti atom. Atom tersebut mempunyai sejumlah elektron yang selalu bergerak mengitari inti atom ( proton dan neutron ).Besi magnet mempunyai 2 (dua) kutub (ujung), yaitu kutub utara dan kutub selatan. Pada kutub-kutub itulah terpusatkan gaya magnet, yaitu gaya tarik dan gaya tolak.

Gbr. 1.6 Besi magnet berbentuk tapak kuda dengan sebagian garis gayanya.

Dari percobaan-percobaan dengan jalan mendekatkan dua kutub ternyata bahwa: Kutub-kutub senama saling tolak menolak, sedangkan kutub-kutub yang berbeda (tidak senama) akan saling tarik menarik.

Teori tentang magnet tidak terlepas dari penjelasan tentang listrik. Bahkan kemagnetan adalah merupakan gejala yang dihasilkan oleh perilaku listrik. Setiap atom terdapat elektron-elektron yang yang selalu bergerak mengelilingi inti (proton dan neutron). Gerakan elektron inilah yang menghasilkan gaya-gaya magnet. Gaya magnet berbentuk lingkaran tertutup di luar elektron pada saat elektron bergerak.Hal ini dapat dibuktikan pada percobaan berikut tentang adanya magnet di sekitar penghantar yang dialiri arus listrik.

Gbr. 1.9 Bentuk medan magnet di sekeliling penghantar

Berdasarkan teori di atas, garis gaya yang timbul disekitar sepotong magnet sebenarnya adalah merupakan kumpulan / penimbunan garis-garis gaya yang dihasilkan oleh gerakan elektron yang mengitari intinya. Sedangkan pada logam yang bukan magnet, garis edar elektronnya tidak teratur sehingga garis gaya dihasilkan setiap elektron saling memindahkan. Dengan demikian gaya di sekitar magnet tidak muncul.

Jenis-jenis Magnet
Magnet dapat digolongkan atas 2 (dua) jenis.
Magnet tetap (permanen).
Magnet tetap adalah magnet yang diperoleh dari dalam alam ( penambangan ). Magnet ini berupa jenis besi yang disebut Lodstone. Sifat atom magnet tetap tidak sama dengan sifat atom magnet tidak tetap. Pada bahan magnat, garis edar elektron pada atom yang satu dan lainnya membentuk formasi yang sejajar dan selalu tetap. Sedangkan pada bahan yang bukan magnet, arah garis edar elektron pada setiap atom tidak teratur.

Magnet tidak tetap (remanen atau buatan).
Magnet tidak tetap terdiri dari 2 (dua) macam, yaitu :
Magnet hasil induksi.
Magnet hasil induksi ini dibuat dari besi atau baja. Untuk membuatnya menjadi magnet, diperlukan pengaruh medan magnet dari luarnya. Medan magnet akan mempengaruhi arah edar elektron menjadi teratur seragam pada satu arah saja. Hasilnya adalah besi tersebut akan menjadi magnet. Proses pembuatan magnet ini disebut induksi. Sedangkan magnet yang dibuat disebut magnet hasil induksi.

Gbr. 1.10 Induksi Magnet

Magnet hasil induksi bersifat sementara. Mengapa demikian ? Karena apabila medan magnet yang dibuat di sekitarnya dihilangkan, maka garis elektron akan kembali keposisi tidak teratur. Dengan kata lain kemagnetannya menjadi hilang.

Magnet hasil perlakuan listrik.
Magnet ini dibuat dari baja lunak ( baja karbon rendah ). Baja ini dipilih karena sifat baja lunak sifat kemagnetannya relatif mudah dihilangkan. Penghilangan sifat magnet ini memang diperlukan untuk hampir semua peralatan magnet hasil perlakuan listrik karena seringkali kutub-kutub magnetnya harus berubah-ubah pada kecepatan tertentu. Untuk membentuk magnet ini, diperlukan elektro-magnet (akan dijelaskan selanjutnya) sebagai bahan sumber medan magnet.

Gbr. 1.11 Memakai inti besi untuk memperkuat medan magnet

Sifat-sifat Magnet.
Sifat magnet adalah tarik menarik apabila didekatkan dua buah magnet yang tidak sejenis. Dan akan tolak menolak apabila didekatkan dua buah magnet yang sejenis. Sifat lain dari magnet adalah garis gaya magnet akan mengalir dari kutub selatan ke kutub utara melalui medan magnet. Medan magnet dan gari-garis gaya magnet sangat penting. Dengan adanya medan dan garis gaya magnet menyebabkan magnet sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia, khususnya dalam menunjang pemanfaatan teknologi, seperti pada bidang Otomotif. Medan magnet dapat menghasilkan arus listrik pada kawat penghantar apabila medanmagnet bergerak berpotongan dengan kawat penghantar tersebut. Selain itu, aruslistrikyang dihasilkan oleh medan magnet yang mengalir pada sebuah penghantar dapat juga berfungsi untuk pengisian aki pada kendaraan (charge).

Kutub Magnet.
Magnet mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Penentuan dua kutub magnet sangat membantu kita dalam penggunaan magnet. Untuk dapat mengetahui arah garis gaya dalam medan magnet, terlebih dahulu harus diketahui kutubnya. Dengan mengetahui kutub utara dan kutub selatan magnet maka kita dapat memastikan arah garis gaya magnet. Oleh karena itu kutub magnet dapat membantu kita dalam penggunaan magnet, khususnya untuk mengetahui arah garis gaya magnet.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Terima Kasih Atas Kunjungannya