Listrik Dinamis

 Listrik Dinamis

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 lalulintas, penerangan listrik, radio, dan mobil mainan merupakan sebagian kecil peralatan tersebut dapat bekerja karena adanya arus listrik yang disebabkan oleh aliran elektron dalam sistem rangkaian listrik dalam peralatan listrik.

A.   Arus Listrik

Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di dalam suatu penghantar. Arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron. Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat arus listrik. Jadi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu. Jika dalam waktu t mengalir muatan listrik sebesar Q, maka kuat arus listrik I adalah:

Gambar 1.  Muatan listrik dalam penghantar

B.   Beda Potensial Atau Tegangan Listrik (V)

Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya beda potensial antara kedua kutub, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa arus listrik timbul jika ada perbedaan potensial. Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.

Perbedaan potensial antara dua titik dalam suatu rangkaiandinamakan tegangan. Biasanya, baterai mempunyai tegangan yang tertulis pada bagian luarnya misalnya 1,5 V, artinya bateraitersebut mempunyai beda potensial antara kutub positif dankutub negatif sebesar 1,5 V.Seperti halnya arus listrik yang dapat diukur menggunakan amperemeter, tegangan (beda potensial) dapat juga diukur. Alat untuk mengukur beda potensial disebut voltmeter. Ada perbedaan cara mengukur beda potensial dengan caramengukur arus. Arus listrik diukur dengan merangkaiamperemeter secara seri dalam suatu rangkaian, sedangkanmengukur beda potensial listrik dilakukan dengan merangkai nvoltmeter secara sejajar (paralel) dalam suatu rangkaian.

C.   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. Hukum Ohm juga memperlihatkan bahwa jika tegangan 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 Lihat

Gambar.maka arusnya menjadi setengahnya.

 

Gambar 2. Pengaruh resistansi terhadap arus ketika nilai tegangan konstan

D.   Kuat Arus Listrik

I =

Menggunakan hukum Ohm, kuat arus listrik dalamsuatu rangkaian dapat ditentukan dengan persamaan:

Dimana I menyatakan kuat arus, V menyatakan tegangan, dan R menyatakan resistansi atau hambatan.

Untuk resistansi yang tetap, jika tegangan yang diberikan ke rangkaian dinaikkan, arus akan naik; dan jika tegangan diturunkan arus akan turun.

Untuk tegangan yang tetap, jika resistansi dalam rangkaian dinaikkan, arus akanturun; dan jika resistansi diturunkan, arus akan naik.

E.    Daya Hantar Listrik

Di dalam kawat penghantar arus listrik dihasilkan oleh aliran elektron. Muatan positif tidak bergerak karena terikat kuat di dalam inti atom. Ketika ujung-ujung kawat penghantar mendapat beda potensial, elektron akan mengalir melalui ruang di antara sela-sela muatan positif yang diam.

Tumbukan elektron dengan muatan positif sering terjadi sehingga menghambat aliran elektron dan mengurangi arus listrik yang dihasilkan. Makin panjang kawat penghantar makin banyak tumbukan elektron yang dialami, sehingga makin besar pula hambatan yang dialami elektron. Akibatnya makin kecil arus yang mengalir. Oleh karena itu, hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis kawat.

Hubungan antara hambatan kawat penghantar, panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis kawat secara matematis dirumuskan.

Dengan:       R = hambatan kawat satuan ohm ( Ω)

ρ = hambatan jenis kawat satuan ohm meter ( Ω.m)

l = panjang kawat satuan meter (m)

A = luas penampang kawat satuan meter kuadrat (m2)

Tabel di bawah ini menunjukan hambatan jenis dari beberapa bahan.

Tabel 1. Hambatan jenis bahan

Hambatan jenis setiap bahan berbeda-beda. Bahan yang mempunyai hambatan jenis besar memiliki hambatan yang besar pula, sehingga sulit menghantarkan arus listrik. Berdasarkan dayahantar listriknya (konduktivitas listrik), bahan dibedakan menjadi tiga, yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor.

1.  Konduktor

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.

2. Isolator

Isolator adalah bahan yang tidak memungkinkan elektron-elektron mengalir dengan mudah melalui bahan tersebut. Selain plastik, kayu, karet, dan kaca merupakan isolator yang baik. Sehingga kawat kabel biasanya dibungkus dengan bahan sejenis plastic atau karet.

3.Semi Konduktor

Semikonduktor adalah bahan yang daya hantar listriknya berada di antara konduktor dan isolator. Semikonduktor memiliki elektron-elektron pada kulit terluar terikat kuat oleh gaya inti atom. Namun tidak sekuat seperti pada isolator. Bahan yang termasuk semikonduktor adalah karbon, silikon dan germanium. Karbon digunakan untuk membuat komponen elektronika, seperti resistor. Silikon dan germanium digunakan untuk membuat komponen elektronika, seperti diode, transistor, dan IC (integrated circuit).

F.   Rangkaian Listrik dan Hukum I Khirchoff

1.    Rangkaian Seri

Mungkin kamu pernah memasang lampu dekorasi untuk penjor peringatan hari kemerdekaan. Jika salah satu lampu tersebut putus, semua lampu mati, dan biasanya kamu kesulitan mencari lampu mana yang putus. Lampu-lampu tersebut dirangkai secara seri. Pada rangkaian seri, hanya terdapat satu lintasan arus listrik. Bagian rangkaian dipasang secara berurutan, tanpa ada percabangan. Perhatikan diagram rangkaian seri pada gambar di bawah ini.

 

Dalam rangkaian seri, hanya ada satu jalan untuk arus listrik.

2.   Hambatan pengganti dalam rangkaian seri

Kita dapat mengganti beberapa hambatan yang dirangkai secara seri dengan sebuah hambatan. Sebagai contoh, R1, R2,danR3 dalam Gambar . dapat kita ganti dengan Rs. Kita akan mencari besar Rs.

 

Hambatan R1, R2, dan R3 dapat diganti dengan sebuah hambatan, yaitu Rs. Beda potensial pada tiap-tiap hambatan sama dengan beda potensial sumber tegangan. Sesuai Gambar, maka:

VAB = VAX + VXY + VYB

Sesuai dengan hukum Ohm, yaitu V = I × R, persamaan diatas dapat ditulis:

I × RS = I × R1 + I × R2 + I × R3

Karena I di mana-mana besarnya sama, maka:

Rs = R1 + R2 + R3

Secara umum, jika terdapat rangkaian seri dengan n buah hambatan yang besarnya R1, R2 , R3, … Rn, makahambatan penggantinya adalah:

Rs = R1 + R2 + R3 + … + Rn

Sifat-sifat Rangkaian Seri:

a)    Arus yang mengalir pada masing beban adalah sama.

b)   Tegangan sumber akan dibagi dengan jumlah tahanan seri jika besar tahanan sama. Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dari masing-masing tahanan seri adalah sama dengan tegangan total sumber tegangan.

c)    Banyak beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri, tahanan total rangkaian menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir dalam rangkaian.  Arus yang mengalir tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.

d)   Jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian tidak terhubung atau putus, aliran arus terhenti.

3.   Rangkaian Paralel

Apa yang terjadi jika lampu-lampu di rumahmu dirangkaikan seri? Begitu salah satu lampu mati, maka lampu yang lain juga akan padam. Untungnya berbagai peralatan listrik di rumahmu terhubung secara paralel. Rangkaian paralel terdiri atas beberapa cabang arus.

 

Perhatikan rangkaian paralel pada Gambar .Arus listrik terpisah menjadi tiga, mengalir pada tiap cabang. Jika kuat arus pada tiap cabang dijumlahkan, maka besarnya sama dengan kuat arus sebelum memasuki cabang.

Ini merupakan bunyi dari Hukum I Khirrchoff, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

Imasuk = I1+ I2 + I3 = Ikeluar

          Arus listrik yang masuk sama dengan arus listrik yang keluar

Jika persamaan di atas diperluas untuk setiap cabang dalam rangkaian, maka akan berlaku kuat arus yang memasuki titik cabang sama dengan kuat arus yang meninggalkan titik cabang. Jika kenyataan ini diterapkan pada titik cabang A, maka akan berlaku seperti berikut.

I masuk ke titik cabang A = I keluar dari titik cabang A, atau

I = I1 + I2+ I3 + I4

4.   Hambatan pengganti dalam rangkaian paralel

Beberapa hambatan yang dirangkaikan secara paralel dapat kita ganti dengan satu hambatan pengganti. Berapa besar hambatan pengganti dalam rangkaian paralel? Perhatikan tiga hambatan yang dirangkaikan paralel pada Gambar .

 

Gambar  Arus yang masuk cabang (Iin) sama dengan arus yang keluar (Iout).

Dalam rangkaian tersebut berlaku hubungan kuat arus sebagai berikut.

I = I1 + I2 + I3

Sesuai dengan hukum Ohm, persamaan tersebut dapat ditulis:

 

Beda potensial antara ujung-ujung hambatan pada rangkaian paralel besarnya sama dengan beda potensial sumber, atau V = VAB = VCD = VEF . Akibatnya persamaan di atas dapat ditulis:

Persamaan di atas dapat diperluas untuk mencari hambatan pengganti R1, R2, R3, …,Rn yang dirangkaikan paralel. Hambatan pengganti dapat diperoleh dari persamaan berikut.

denganRp = hambatan pengganti paralel …………………… Ω

G.  Daya listrik

Dalam kehidupan sehari-hari energi listrik sangat dibutuhkan.Hampir semua alat-alat rumah tangga yang kita temui ternyata menggunakan energi listrik.

Berbagai peralatan listrik mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain. Cepatnya pengubahan energi ini bergantung pada daya listrik peralatan itu.Semakin cepat peralatan itu mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain, semakin besar dayanya. Sebaliknya semakin lambat peralatan itu mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain, semakin kecil dayanya. Contoh, lampu yang berdaya 40 W lebih terang daripada lampu berdaya 5 W, jika dipasang pada tegangan yang sesuai

Daya listrik yang dihasilkan oleh berbagai peralatan listrik dapat pula kita ketahui dengan mengalikan beda potensial dengan kuat arus yang melalui peralatan itu. Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut.

P = V X I

 

Dengan       P  = Daya listrik      (Watt)

                  V  = Beda potensial (Volt)

                  I   = Kuat arus        (Ampere)

H.Energi listrik dan perubahannya

Penggunaan energi listrik bergantung pada daya listrik berbagai peralatan yang digunakan. Jika digunakan bersamaan, maka peralatan listrik yang berdaya besar membutuhkan energi listrik yang besar pula dibandingkan dengan peralatan yang sejenis yang berdaya kecil.

Selain bergantung pada daya listrik, besar energi listrik juga bergantung pada lamanya peralatan itu digunakan. Jika semakin lama peralatan digunakan, maka energi listrik yang diperlukan juga semakin besar

Berdasarkan uraian di atas, maka energi listrik dapat di uraikan menjadi

W = P X t

 

dengan P = V X I maka

W = V X I X t

 

dengan V = R x I

W = R X I2 X t

 

Dengan       W = Energi Listrik   (Joule)

t   = Waktu            (Sekon)       

P  = Daya listrik      (Watt)

                  V  = Beda potensial (Volt)

                  I   = Kuat arus        (Ampere)

                  R  = Hambatan      (Ohm)

                 

I.   Sumber Energi Listrik

Energi listrik didapat dari sumber energi listrik.Sumber energi listrik yaitu sesuatu yang dapat menghasilkan energi listrik. Ada bebrapa sumber energi listrik yang kita kenal, antara lain baterai, aki, dinamo, dan generator.

1.  Baterai

Baterai merupakan elemen kering yang berisi zat kimia yang berbentuk padat. Baterai tersusun dari beberapa lapisan.Bagian luar baterai yang merupakan selimutnya adalah seng.Lapisan seng ini berfungsi sebagai kutub negatif.Bagian yang berfungsi sebagai kutub positif adalah batang arang yang terdapat di bagian tengah.Bagian dalamnya ada zat kimia berbentuk serbuk hitam terdiri dari campuran larutan salmiak dan batu kawi dan di tengah-tengah baterai terdapat batang arang atau batang karbon yang keras. Batang karbon ini dikelilingi serbuk hitam yang merupakan elektrolit.Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik.Karena elektrolit baterai berupa serbuk, baterai juga sering disebut elemen kering.

Pada ujung baterai yang menonjol pada bagian atas disebut kutub positif sedangkan bagian ujung yang satu lagi, yaitu dasar baterai yang disebut kutub negatif.Jika kedua kutub itu dihubungkan dengan seutas kabel, maka terjadilah aliran listrik pada kabel itu.Pada baterai terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Tegangan listrik pada baterai sekitar 1,5 Volt.

Gambar komponen baterai (http://casviansant.blogspot.com)

2.Akumulator

Aki disebut juga elemen basah karena elektrolitnya berupa zat cair(asam sulfat). Aki temasuk sel sekunder, karena selain menghasilkan arus listrik, aki juga dapat diisi arus listrik kembali.Aki dibuat dari lempeng timbal yang dimasukkan dalam larutan asam sulfat encer. Sebelum digunakan, terlebih dahulu aki dialiri dengan arus listrik.Pada saat mengisi aki, energi listrik diubah menjadi energi kimia.
Lempengan timbal tersebut terdiri dari pelat Positif dan pelat Negatif, untuk pelat Positif dibuat dari Timbal Peroksida, Sedangkan pelat Negatif hanya dibuat dari logam timbal. Antara pelat positif dan pelat negetif diberi pemisah supaya tidak bersinggungan yang dapat mengakibatkan hubungan arus pendek. Timbal dan timbal peroksida ini bereaksi dengan asam sulfat, hasil reaksi kimia tersebut menghasilkan listrik.Pada saat digunakan, aki terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.Tegangan aki lebih besar daripada baterai yaitu sekitar 6 Volt – 24 Volt. 

Gambar 2. Aki

(http://aki.gs-astra.com)

3.Dinamo

Dinamo terdiri dari kumparan yang ditempatkan di tengah medan magnet, ketika kepala dinamo (bagian yang menempel pada ban sepeda) berputar kumparan tersebut juga ikut berputar. Perputaran kumparan di dalam medan magnet menghasilkan energi listrik. Kecepatan perputaran roda sepeda mempengaruhi besar arus listrik yang dihasilkan.Semakin cepat roda berputar semakin besar energi listrik yang dihasilkan.Jadi dinamo mengubah energi gerak menjadi energi listrik. 

Gambar 3. Dinamo

(http://elektronika-dasar.web.id)

J.   PENGERTIAN ENERGI LISTRIK

Energi atau tenaga adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha atau kerja.Menurut hukum kekekalan energi, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Ini berarti bahwa energy hanya dapat diubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Contoh energi listrik berubah ke energi panas, cahaya, gerak, dan bunyi. Tentu tidak ada hal yang ideal dari perubahan satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain, hal ini disebabkan dalam satu perubahan tidak hanya satu wujud perubahan namun diikuti oleh perubahan yang lain, misal saat energi listrik berubah ke energi cahaya, juga akan diikuti oleh perubahan energi panas. Kalian telah mempelajari bahwa arus listrik terjadi karena aliran elektron di dalam suatu penghantar. Elektron bergerak dari potensial rendah ke potensial yang tinggi. Pada saat terjadinya pergerakan elektronelektron, tidak menutup kemungkinan terjadinya saling bertumbukan. Akibat tumbukan ini bisa menimbulkan energi panas, bukan? Hal ini dapat diterangkan jika energi yang dialirkan dari sumber tegangan pada penghantar diperbesar, maka jumlah elektron yang bergerak makin besar dan cepat sehingga tumbukan antara elektron yang satu dengan yang lain dalam atom-atom mempunyai probabilitas yang bertambah besar. Oleh karena itu, bahan suatu penghantar yang digunakan selain mempunyai sifat konduktor yang baik juga diperhatikan titik leburnya. Ingat konduktor yang baik merupakan penghantar panas yang baik pula, sehingga penghantar tersebut akan menyebarkan panas ke seluruh bagian penghantar secara merata dan cepat.

K.  PERUBAHAN ENERGI LISTRIK

Manusia menggunakan sumber-sumber energi yang disediakan alam sejak dulu. Dari sekian banyak bentuk energi yang kita ketahui, energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang paling mudah diubah ke dalam bentuk energi yang lain. Oleh karena itu, setiap ditemukan bentuk energi baru, orang cenderung mengubahnya menjadi berbentuk energi listrik sebelum dimanfaatkan. Satu bentuk energi dapat berubah ke bentuk energi yang lain. Untuk mengubah bentuk energi listrik diperlukan alat listrik. Energi listrik dapat diubah ke berbagai bentuk energi antara lain energy cahaya, energi kalor, energi bunyi, energi kinetik, dan energi kimia.

Perubahan bentuk energi listrik selalu memenuhi hukum kekekalan energi. Hukum tersebut berbunyi energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah dari bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain. Energi yang telah kita ketahui rumusannya tersebut dapat kamu manfaatkan dalam berbagai macam hal setelah kamu mengubahnya menjadi energi dalam bentuk lain.

Perubahan-perubahan tersebut adalah sebagai berikut.

1.    Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Cahaya

Hasil dari perubahan ini dapat kamu lihat secara nyata dari peristiwa menyalanya lampu yang dihubungkan dengan jaringan listrik PLN. Kamu juga dapat melihat macam-macam bentuk lampu yang ada di sekitarmu.

 

Gambar 4. Cahaya lampu

Tokoh IPA Thomas Alfa Edison Ia lahir di Milan, Ohio, Amerika Serikat pada tanggal 11 Februari 1847. Pada masa kecilnya di Amerika Serikat,Edison selalu mendapat nilai buruk di sekolahnya. Oleh karena itu ibunya memberhentikannya dari sekolah dan mengajar sendiri di rumah. Di rumah dengan leluasa Edison kecil dapat membaca buku-buku ilmiah dewasa dan mulai mengadakan berbagai percobaan ilmiah sendiri. Pada Usia 12 tahun ia mulai bekerja sebagai penjual koran, buah-buahan dan gula-gula di kereta api. Kemudian ia menjadi operator telegraf, Ia pindah dari satu kota ke kota lain. Di New York ia diminta untuk menjadi kepala mesin telegraf yang penting. Mesin-mesin itu mengirimkan berita bisnis ke seluruh perusahaan terkemuka di New York. Pada tahun 1870 ia menemukan mesin telegraf yang lebih baik. Mesin-mesinnya dapat mencetak pesan-pesan di atas pita kertas yang panjang. Uang yang dihasilkan dari penemuannya itu cukup untuk mendirikan perusahaan sendiri. Pada tahun 1874 ia pindah ke Menlo Park, New Jersey. Disana ia membuat sebuah bengkel ilmiah yang besar dan yang pertama di dunia. Setelah itu ia banyak melakukan penemuan-penemuan yang penting. Pada tahun 1877 ia menemukan Gramofon. Dalam tahun 1879 ia berhasil menemukan lampu listrik kemudian ia juga menemukan proyektor untuk film-film kecil. Tahun 1882 ia memasang lampu-lampu listrik di jalan-jalan dan rumah-rumah sejauh satu kilometer di kota New York. Hal ini adalah pertama kalinya di dunia lampu listrik di pakai di jalan-jalan. Pada tahun 1890, ia mendirikan perusahaan General Electric. (Sumber : WikiPedia.com)

Dan lampu yang menyala karena adanya filamen yang ada didalamnya, hingga lampu  yang menyala karena adanya proses ionik akibat adanya beda potensial di dalam ruang lampu tersebut. Apakah kamu masih dapat memberikan contoh yang lain?

 

2.  Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Gerak

Proses perubahan ini dapat kamu saksikan ketika kamu menghidupkan kipas angin. Mengapa kipas tersebut dapat berputar? Kipas tersebut dapat berputar karena adanya energy listrik yang diubah oleh komponen-komponen magnet di dalam kipas tersebut menjadi energi gerak.

Gambar : kipas angin dan pompa air http://202.67.224.132/pdimage/71/3575171_gambarartikelmodelkipasangindanpompa.jpg

 

3.  Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Panas

Perubahan energi listrik menjadi energi panas dapat kamu lihat pada peralatan-peralatan rumah tangga. Seterika, kompor listrik, dan solder merupakan contoh-contohnya. Peralatan ini memanfaatkan kawat yang memiliki hambat jenis besar, misalnya kawat nikelin atau nikrom. Dapatkah kamu merancang dan membuat pemanas listrik? Coba kamu lakukan kegiatan berikut.

Gambar : Setrika pakaian Sumber: http://www.peralatandapuronline.com/wp-content/uploads/2014/01/OX-837-Setrika-dengan-Semprotan-Uap-Putih-Biru-1.jpg

 

4.  Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Kimia

Apakah kamu pernah melihat orang-orang “memperbarui” perhiasan-perhiasan emas yang mereka punya, seperti gelang, kalung, dan anting-anting? Benda-benda tersebut sebelumnya tampak kusam, tapi setelah “diperbarui” akan berubah menjadi seperti baru lagi. Proses ini biasa dikenal di masyarakat dengan istilah penyepuhan. Penyepuhan memanfaatkan bentuk perubahan energy listrik menjadi energi kimia melalui proses-proses kimiawi. Secara sederhana, penyepuhan dilakukan dengan cara mengalirkan arus listrik pada bahan pelapis (sebagai anoda) dan perhiasan yang akan disepuh (sebagai katoda) melalui cairan elektrolit. Selama proses ini logam pelapis lama-lama akan habis karena berubah menjadi partikel-partikel kecil yang kemudian menempel pada perhiasan yang disepuh. Proses penempelan inilah yang membutuhkan energi listrik.

L.   PENGHEMATANENERGI LISTRIK

Sumber energi ada yang dapat diperbarui dan ada pula yang tidak dapat diperbarui. Sebagian besar sumber energi yang kita gunakan di rumah dan untuk angkutan merupakan sumber energy yang tidak dapat diperbarui. Akibatnya pada suatu saat akan terjadi krisis energi. Karena jumlah permintaan energi melebihi batas energy yang tersedia di bumi, maka para ahli menunjukkan bahwa minyak bumi dan batu bara di dunia ini akan habis dalam kurun waktu tertentu Walaupun energi listrik yang disediakan PLN cukup besar namun belum mencukupi kebutuhan listrik secara nasional.

Gambar : Peta Tematik persebaran energi listrik oleh PLN Sumber: http://wilantika.blogdetik.com/files/2012/10/e4efdc5df4c26785747e681820c5cd57_11.jpg

 

Karena masih terdapat daerah di tanah air ini yang belum mendapat suplai listrik.  Pemerintah terus mengembangkan penyediaan energi listrik guna pemerataan penggunaan listrik untuk meningkatkan perkembangan industri di seluruh tanah air. Sumber energi yang terbatas dan banyaknya permintaan listrik di tanah air mendorong kita untuk menghemat energi di antaranya penghematan energi listrik. Pemanfaatan energi listrik secara efektif perlu digalakkan pada seluruh pengguna energi listrik. Jatah daya listrik yang diberikan PLN perlu dimanfaatkan sebaik baiknya. Berikut ini beberapa usaha penghematan energi listrik:

• Mematikan saklar alat listrik yang tidak digunakan.

• Menyalakan lampu setelah gelap.

• Menggganti lampu pijar dengan lampu TL.

• Memilih alat-alat listrik yang berdaya rendah.

• Membuat ruangan berjendela.

• Mencari sumber-sumber energi alternatif yang dapat diperbarui.

• Menemukan alat-alat baru yang menggunakan tenaga surya.

M. SUMBER ENERGY ALTERNATIF

1.    Sinar Matahari

Gambar  dan  : Panel Surya untuk penghasil listrik dan panel pemanas air Sumber: http://www.bekas.com/sites/default/files/175759/image021.jpg?1369146812

 

Matahari merupakan sumber energi terbesar bagi bumi yang berupa energi panas dan energi cahaya. Energi panas matahari dapat digunakan secara langsung, misalnya untuk mengeringkan pakaian. Energi cahaya matahari menerangi bumi pada siang hari. Selain itu, cahaya matahari dimanfaatkan tumbuhan hijau untuk melakukan fotosintesis. Energi cahaya matahari juga digunakan untuk memanaskan air atau menghasilkan listrik. Oleh karena itu, energi cahaya biasa disebut sebagai tenaga surya. Pemanasan air dengan tenaga surya memerlukan alat yang disebut panel surya. Panel surya biasa dibuat dari lempengan logam hitam yang dihubungkan dengan pipa air. Lempengan ini akan memindahkan panas matahari ke air yang mengalir di sepanjang pipa.

Tenaga surya juga dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Alat yang diperlukan untuk menghasilkan listrik ini berupa cermin cekung dan turbin. Cermin ini akan bergerak mengikuti arah matahari saat melintas di langit. Cermin ini kemudian memfokuskan cahaya ke sebuah menara. Di menara tersebut panas yang diserap digunakan untuk mendidihkan air. Uap yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan turbin. Turbin inilah yang akan menghasilkan listrik. Listrik tenaga surya sangat bermanfaat untuk masyarakat pedesaan atau tempat-tempat terpencil. Listrik ini dapat digunakan untuk menyalakan lampu, televisi, bahkan lemari es. Energi cahaya matahari dapat diubah menjadi energi listrik menggunakan sel surya. Kegunaan sel surya di antaranya untuk menjalankan jam, kalkulator, dan penerangan luar ruangan. Bahkan, sel surya dengan susunan yang rumit dapat memberikan tenaga listrik ke satelit. Energi surya ini dapat digunakan di wilayah-wilayah pulau terpencil, daerah yang sulit terjangkau jaringan kabel listrik, listrik rumah tangga untuk keperluan penerangan dan sebagian alat elektronik (SHS, Solar Home System) bahkan untuk pendingin, traffic light, baliho perusahaan, kendaraan tenaga surya dan kendaraan hybrid.

Gambar    : Pesawat terbang tenaga surya Sumber: http://i2.cdn.turner.com/cnnnext/dam/assets/130513055132-sunseeker-one-solar-plane-horizontal-large-gallery.jpg

 

2.   Angin

Angin merupakan salah satu sumber energi yang sangat penting. Sejak zaman dahulu, angin telah banyak digunakan untuk menggerakkan perahu layar. Selain itu, angin digunakan untuk menggerakkan roda-roda penggilingan padi, dan gandum.

Gambar : kekuatan angin badai Sumber : http://imgick.nola.com

Indonesia yang kita ketahui berada dipersilangan dua benua dan dua samudera memiliki potensi energi angin yang juga cukup luar biasa. Dengan memiliki garis pantai mencapai 81.000 km dengan kecepatan angin rerata 3 hingga 5 meter per detik,

bahkan di beberapa tempat bisa mencapai 10 meter per detik. Ini berarti memiliki nilai energi setara dengan 9,29 GigaWatt (GW). Padahal di Indonesia baru termanfaatkan sebesar 2 MegaWatt (MW) atau baru 0,022 % dari potensi yang ada.

Gambar : Generator Tenaga Angin di NTT Sumba Sumber : http://www.esq-news.com/assets

Angin tak pernah berhenti selama ada perbedaan suhu dan tekanan, di pantai, di perbukitan maupun di pegunungan. Hingga saat ini penggunaan energi bayu/angin di dunia baru mencapai kisaran 194,4 GW, Indonesia baru 1 % pemanfaatannya dari total penggunaan di dunia.Juga dapat digunakan sebagai sumber energi alternative listrik.

Misalnya angin digunakan untuk memutar turbin yang memiliki bilah-bilah. Bilah-bilah ini dihubungkan dengan sebuah generator. Saat bilah bergerak, generator akan membangkitkan listrik. Energi listrik ditentukan oleh kecepatan angin dan panjang bilah turbin. Semakin panjang bilah yang dimiliki suatu turbin, semakin besar pula listrik yang dihasilkan. Sebagai contoh, sebuah turbin angin setinggi 40 m dapat menghasilkan listrik yang dapat digunakan sekitar 100–150 rumah.

3.   Air

Gambar : Air terjun

Gambar : Air terjun

Air merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang sangat bermanfaat. Air dapat menghasilkan energi dalam bentuk arus air, gelombang, dan air panas. Arus air biasa dihasilkan oleh air terjun atau sungai. Tenaga yang dihasilkan air ini biasa digunakan untuk memutar turbin dari suatu generator listrik. Air terjun yang jatuh  menyimpan energi yang besar.

Gambar : Bendungan PLTA

Air yang jatuh tersebut dapat diarahkan untuk memutar turbin. Akibatnya, turbin akan berputar sehingga generator listrik bekerja. Generator tersebut dapat menghasilkan listrik yang digunakan untuk keperluan sehari-hari. Oleh karena itu, di sekitar bendungan biasanya dibangun pembangkit listrik.

Gambar : Cara kerja PLTA

Turbin juga dapat digerakkan menggunakan tenaga pasang. Saat laut pasang, air yang mengalir ke sungai atau muara sungai arusnya dapat memutar turbin raksasa. Pada turbin ini dilengkapi penahan arus. Penahan arus bekerja seperti bendungan yaitu memerangkap air, kemudian mengalirkannya untuk menghasilkan listrik.

Dan dari data potensi energi hidro yang ada di Indonesia adalah a) energi potensial air sebesar 75,7 GW termanfaatkan baru sekitar 4,2 GW atau 5,3%; b) energi mikro hidro sebesar 0,46 GW termanfaatkan baru sekitar 0,084 GW atau 18%; c) energi ombak laut (ocean wave energy), potensi rerata 10-20 kW per meter gelombang, bahkan ada yang mencapai 70 kW per meter gelombang di beberapa lokasi. Menurut hitungan, Indonesia memiliki potensi energi setara dengan 3 TeraWatt, yang kalau pun hanya dipakai 1% nya saja sebesar 16 GW sama dengan pasokan listrik seluruh Indonesia saat ini; dan d) arus laut (ocean tidal energy), hasil penelitian sementara : di Flores memiliki potensi arus laut dengan distribusi arus tertinggi hingga 2,83-3,68 m/detik setara dengan energi listrik terbangkit 3-7 kW, data dari FPIK-ITB tahun 2011. Ini berarti memiliki potensi secara hitungan seluruh Indonesia untuk energi arus laut sebesar 6 GW. e) konversi energy panas laut (ocean thermal energy conversion).

4.  Gelombang Air Laut

Gelombang air laut saat memecah di pantai juga dapat menghasilkan banyak energi. Energi ini dapat diubah menjadi listrik. Penggunaan energi gelombang air laut dapat dijelaskan sebagai berikut. Gelombang laut menuju ruang miring yang dibangun di sepanjang pantai.

Gambar : Gelombang Air laut

Gelombang ini mendorong udara di ruang turbin sehingga turbin dapat berputar. Perputaran turbin ini dapat menghasilkan listrik melalui suatu generator listrik. Saat gelombang keluar ruangan juga dapat memutar turbin. Cara ini juga dapat menghasilkan listrik.  Selain arus air dan gelombang, air panas dalam bumi juga dapat menghasilkan listrik. Air panas ini menghasilkan uap. Uap ini kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin yang dihubungkan dengan generator. Dari proses ini dihasilkan listrik.

Gambar : Pembangkit Listrik Gelombang laut

 

5.  Bahan Bakar Bio

Bahan bakar bio merupakan bahan bakar yang berasal dari makhluk hidup, baik dari tumbuhan maupun hewan. Bahan bakar bio dari tumbuhan di antaranya tumbuhan berbiji yang mengandung minyak. Seperti bunga matahari, zaitun, jarak, kacang tanah, dan kedelai. Minyak yang dihasilkan biasa digunakan sebagai campuran solar untuk menjalankan mesin diesel dan bus.

Tanaman tebu juga sering digunakan untuk menghasilkan bahan bakar bio. Batang tanaman tebu diambil sarinya untuk diolah menjadi gula. Gula yang dihasilkan digunakan untuk membuat alkohol. Alkohol dapat dicampur dengan bensin sebagai bahan bakar. Campuran antara alkohol dan bensin dikenal sebagai gasohol.  Bahan bakar bio dari hewan biasanya berasal dari lemak sapi, biri-biri, dan paus. Lemak ini dapat dibuat lilin sebagai penerangan. Bahan bakar bio juga berasal dari kotoran hewan. Kotoran hewan ini dimasukkan ke ruangan bawah tanah (lubang) yang disebut pencerna biogas. Kotoran tersebut kemudian melepaskan gas metana. Gas ini bersifat mudah terbakar sehingga dapat digunakan untuk memasak dan memanaskan air. Indonesia memiliki potensi energi ini sebesar 50 GW dan baru termanfaatkan sekitar 0,3 GW atau 0,6%.

6.  Panas Bumi

Gambar : PLPB (Pembangkit Listrik Panas Bumi) Sumber : http://www.sumitomocorp.com.au

Energi panas bumi (geothermal) adalah energi yang dihasilkan oleh magma di dalam perut bumi. Batuan panas akan memanaskan air di sekitarnya sehingga menghasilkan sumber uap panas dan geiser. Geiser tersebut dibor dan menghasilkan uap panas. Uap panas tersebut dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin yang akan memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik. Energi Panas bumi atau Geothermal.

Gambar : Pesebaran Sumber panas bumi Sumber : http://dtwh2.esdm.go.id/dw2007/data/sumberdaya

 

Telah diketahui bersama bahwa Indonesia merupakan negara yang terletak pada jalur cincin api asia pasifik yaitu pertemuan antara lempeng Eurasia, lempeng India-Australia dengan lempeng pasifik. Dari pertemuan lempeng ini terbentuklah potensi panas bumi berupa aliran fluida akibat konveksi panas dari kantung magma di bawahnya yang dapat dimanfaatkan untuk menggerakan turbin. Khusus Indonesia memiliki potensi sumber energi panas bumi terbesar dunia yang terdapat memanjang mulai dari Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, Maluku, Sulawesi dan Papua. Potensi panasnya pun yang terbaik yaitu panas bumi di Indonesia memiliki sistem panas bumi dengan temperatur di atas 225 derajat celcius. sistem panas bumi dibagi menjadi tiga sistem yaitu <150o C, antara 150oC hingga 225oC, dan >225oC. Menurut perhitungan badan energi Indonesia, Indonesia memiliki potensi sumber energi panas bumi setara dengan 27 Gigawatt atau sekitar 30% hingga 40% lebih sedikit potensi panas bumi di dunia. Itupun baru termanfaatkan sekitar 0,8 GW atau sekitar 2% pada tahun 2007.

7.  Ethanol

Merupakan bahan bakar yang berbasis alkohol dari fermentasi tanaman, seperti jagung dan gandum. Bahan bakar ini dapat dicampur dengan bensin untuk meningkatkan kadar oktan dan kualitas emisi. Namun, ethanol memiliki dampak negatif terhadap harga pangan dan ketersediannya.

8.  Biodiesel

Biodiesel merupakan energi yang berasal dari tumbuhan atau lemak binatang. Mesin kendaraan dapat menggunakan biodiesel yang masih murni, maupun biodiesel yang telah dicampur dengan minyak. Biodiesel mengurangi polusi yang ada, akan tetapi terbatasnya produk dan infrastruktur menjadi masalah pada sumber energi ini.

9.  Methanol

Methanol yang juga dikenal sebagai alkohol kayu dapat menjadi energi alternatif pada kendaraan. Methanol dapat menjadi energi alternatif yang penting di masa depan karena hidrogen yang dihasilkan dapat menjadi energi juga. Namun, sekarang ini produsen kendaraan tidak lagi menggunakan methanol sebagai bahan bakar.

10. Energi Uranium/Nuklir

Gambar : Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir di Inggris Sumber : http://media-3.web.britannica.com/eb-media

Ada data potensi sementara sebesar 33 GW (hanya daerah Kalan, Kalimantan Barat), belum yang termasuk di daerah Timur Indonesia. Penggunaan energi ini masih polemik karena masalah keamanan lingkungan terhadap bahaya radiasi yang ditimbulkan bila terjadi hal-hal di luar jangkauan usaha manusia. Ingat kasus Chernobyl-Rusia, Bhopal-India, dan Jepang (bencana Tsunami tahun belakang). Rusia yang ketat saja jebol apalagi Indonesia yang (maaf) masih sangat ceroboh.

11. Energi Petir

Gambar : Petir menyambar tanah Sumber : http://www.noaanews.noaa.gov/stories2013

Di Indonesia memiliki petir berkisar 100 hingga 200 hari pertahun dan daerah tertinggi di kalimantan tengah hingga 300 hari pertahun. Sebagai perbandingan, di Alpen terjadi sambaran petir rerata 4 sambaran/km persegi/tahun dan di daerah gunung Tangkuban Perahu Indonesia terjadi rerata 10 sambaran/km persegi/tahun dengan arus petir 10 hingga 100 kA. Hanya teknologi yang ada di dunia ini belum mampu dan belum diketemukan untuk memanfaatkan energi yang satu ini. Diperlukan sebuah teknologi super kapasitor konduktor (Ingat film ‘Back to Future’ dengan mobil berkapasitor super dupernya) yang dapat menampung arus yang sangat besar ini dan kemudian dialirkan ke baterai/penyimpanan energi.

12. Energi Hidrogen

Gambar : Mobil hidrogen Sumber : http://luxurylaunches.com/wp-content/uploads

Energi Hidrogen, yaitu pengolahan bahan baku air menjadi gas hidrogen atau hidrogen cair sebagai bahan bakar kendaraan yang sangat ramah lingkungan.

N. Penggunaan Teknologi Energi Listrik dalam Kehidupan Sehari-hari

     Energi listrik sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Banyak peralatan rumah tangga yang memanfaatkan energi listrik. Sebagai contoh setrika listrik, kompor listrik, solder listrik, kipas angin, bel listrik, dan solder listrik.

1.   Setrika listrik

Di dalam alat ini terdapat elemen pemanas berupa bahan konduktordengan hambat jenis bahan yang cukup besar. Bahan ini akan menghasilkan kalor jika dilewati arus listrik sehingga suhunya meningkat. Elemen pemanas ini diletakkan di antara lapisan besi pasa alas penutup setrika. Untuk menghindari kontak langsung dengan bagian luar setrika, elemen pemanas ditempatkan dalam isolator listrik. Isolator yang digunakan biasanya berwujud plastic tahan panas atau bahan keramik.

Ketika elemen pemanas mengalami kenaikan suhu, kalor yang timbul disalurkan ke lapisan besi sehingga lapisan itu ikut menjadi panas. Naiknya suhu pada lapisan besi sebanding dengan kalor yang diterima dari elemen pemanas. Makin lama pemanasan dilakukan maka makin banyak kalor yang diserap oleh lapisan besi. Akibatnya lapisan itu pun makin panas.

Selain menerima kalor dari elemen pemanas, lapisan besi juga melepaskan kalor ke udara. Laju pelepasan kalor sebandig dengan pangkat empat suhu lapisan besi

9dinyatakan dalam kelvin). Ketika suhu masih cukup rendah, laju pemberian kalor oleh elemen pemanas kepada lapisan besi lebih cepat daripada laju pelepasan kalor ke udara. Akibatnya, suhu lapisan besi terus meningkat. Ketika suhu cukup tinggi, laju pemberian kalor oleh elemen pemanas kepada lapisan besi sama dengan laju pelepasan kalor ke udara. Saat kondisi ini tercapai, suhu lapisan besi berubah lagi meskipun elemen pemanas memberikan kalor secara terus-menerus.

Setrika listrik model lama selalu mengalami kenaikan suhu jika diberi arus listrik. Kenaikan suhu suhu ini baru akan berhenti jika terjadi keseimbangan antara laju pemberian kalor oleh elemen pemanas dan laju pelepasan kalor ke udara oleh lapisan besi. Suhu keseimbangan ini biasanya cukup tinggi dan sering kali terlalu panas untuk menyetrika pakaian.

Setrika listrik model baru sudah memiliki saklar yang dapat menutup dan membuka secara otomatis. Saklar ini terbuat dari bahan bimetal, yaitu dua buah logam dengan koefisien muai yang berbeda. Jika suhu setrika sudah cukup tinggi, saklarakan membuka dengan sendirinya. Akibatnya, arus listrik berhenti mengalir dan pemanasan pun ikut berhenti. Laju pelepasan kalor ke udara tidak lagi diimbangi oleh pemberiankalor oleh elemen pemanas. Akibatnya, suhu setrika turun. Begitu suhu setrika mulai agak rendah, saklar yang semula membuka akan kembali menutup. Arus listrik mengalir kembali ke elemen pemanas sehingga suhu setrika pun naik. Ketika suhu setrika sudah kembali tinggi, saklar kembali membuka dan arus listrik kembali terputus. Suhu setrika kembali turun. Begitu seterusnya sehingga suhu setrika berubah-ubah di sekitar nilai tertentu.

2.  Kompor listrik

Prinsip kerja alat ini serupa dengan setrika listrik. Kompor listrik memiliki elemen pemanas yang terbut dari lilitan kawat dengan hambat jenis bahan yang cukup besar. Ketika dilewati arus listrik, elemen tersebut akan mengubah energi listrik menjadi kalor. Kalor yang dihasilkan selanjutnya disalurkan ke bahan yang sedang dimasak hingga memanas. Perpindahan kalor pada proses ini terjadi secara induksi. Elemen pemanas kompor memiliki hambatan yang lebih kecil daripada elemen pemanas kompor memiliki hambatan yang lebih kecil daripada elemen pemanas setrika listrik sehingga dapat menghasilkan kalor yang lebih banyak dalam waktu yang relative singkat.

Kompor listrik yang lebih modern sudah dilengkapi dengan saklar bimetal otomatis yang dapat diatur suhunya. Ketika kompor mencapai suhu yang sudah ditentukan, arus listrik yang mengalir dalam kompor akan terputus. Akibatnya, pemanasan kompor pun berhenti dan suhunya mulai turun. Ketika suhu sudah agak rendah, saklar kembali menutup dan arus listrik yang mengalir untuk menaikkan suhu kompor. Sumbu kompor akhirnya bertahan di sekitar suhu yang diinginkan diubah, suhu akhir kompor juga berubah. Dengan adanya tombol penyetel tersebut, proses memasak akan menjadi lebih mudah.

3.  Solder listrik

Alat ini digunakan untuk menghubungkan kaki-kaki komponen elektronika dengan jalur-jalur pada PBC (Printed Circuit Board = pampan rangkaian tercetak) dengan mencairkan timah. PBC adalah sejenis papan isolator yang pada permukaannya telah dicetak jalur-jalur konduktor yang akan menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Selain itu, solder listrik dapat digunakan untuk mematei wadah logam yang bocor, seperti panic atau wajan.

Solder listrik memiliki elemen pemanas yang terbuat dari kawatdengan hambat jenis bahan yang besar. Elemen tersebut dililitkan pada mata solder yang terbuat dari logam. Kalor yang timbul dari elemen pemanas diberikan pada mata solder hingga suhunya naik. Suhu ini akan bertahan pada nilai tertentu jika laju pelepsan kalor di udara oleh mata solder.

Elemen pemanas dirancang sedemikian rupa sehingga suhu mata solder sedikit berada di atas titik lebur timah solder. Suhu mata solder tidak boleh terlalu tinggi karena dapat merusak komponen yang akan disolder.

4.  Kipas  angin

Alat ini mengubah energi listrik menjadi energi kinetic (gerak). Komponen yang mengubah energi tersebut adalah motor listrik yang dipasang pada baling-baling kipas angina. Jika dialiri arus listrik, motor ini akan berputar. Makin besar arus yang mengalir maka makin cepat putaran motor tersebut. Putaran motor ini juga akan memutar baling-baling sehingga menggerakkan udara di sekitarnya dan membuat udara menjadi lebih sejuk.

5.  Bel listrik

Alat ini mengubah energi listrik menjadi energi kinetic yang selanjutnya diubah menjadi energi bunyi. Jika dialiri arus listrik, kumparan bel akan menarik pemukul sehingga kepala pemukul mengenai mangkuk bel. Bersamaan dengan itu, arus listrik yang mengalir pada kumparan akan terputus. Dalam hal ini pemukul berfungsi sebagai saklar yang terbuka. Akibatnya setelah mengenai mangkul bel, pemukul kembali ke posisi semula. Pada saat itulah pemukul berperan sebagai saklar yang tertutup sehingga arus listrik pun dapat mengalir kembali mengalir dalam kumparan. Selanjutnya, kumparan menarik kembali pemukul bel sehingga akhirnya kepala pemukul menghantam mangkuk bel berkali-kali dan menimbulkan bunyi yang nyaring.

O. Menghindari Bahaya Listrik

Pada bagian terdahulu telah dijelaskan bahwa listrik bermanfaat bagi kehidupan manusia. Namun, penanganan listrik yang tidak hati-hati bisa menimbulkan bahaya. Sering terdengan adanya hubungan pendek pada listrik yang menyebabkan kebakaran. Bahaya lainnya adalah manusia bisa kesetrum listrik. Tubuh kita terdiri dari atom-atom. Setiap atom terdiri dari partikel-partikel penyusun berupa elektron yang bermuatan negatif, proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan. Ketika jumlah elektron lebih banyak daripada jumlah protonnya, maka benda tersebut cenderung bermuatan negatif, demikian sebaliknya, akan bermuatan positif jika jumlah elektron lebih sedikit daripada jumlah protonnya. Diantara ketiga partikel penyusun atom tersebut, elektron merupakan partikel sub atom yang paling mudah berpindah dari satu benda ke benda lain. Pada saat benda yang banyak mengandung elektron (bermuatan negatif) menyentuh benda lain yang kurang jumlah elektronnya (bermuatan positif), maka elektron akan berpindah dari benda yang kaya elektron menuju benda yang miskin elektron sampai terjadi keseimbangan muatan. Perisitwa kesetrum listrik terjadi ketika tubuh kita yang kaya electron terhubung dengan rangkaian listrik, maka elektron-elektron pada tubuh kita akan segera berpindah melalui penghantar (konduktor). Jika menyentuh instalasi listrik dengan penghantar (konduktor) kita akan kesetrum sedangkan jika menggunakan isolator tidak kesetrum. Oleh karena tubuh kita banyak mengandung elektron, seperti pada umumnya logam, maka tubuh kita dapat dialiri arus listrik. Itulah sebabnya, ketika menyentuh orang lain yang sedang kesetrum listrik, kita akan ikut kesetrum listrik.

Tingkat keparahan seseorang ketika tersetrum listrik dipengaruhi oleh: (1) ukuran fisik yang kontak dengan listrik, (2) kondisi umum dan hambatan tubuh yang berhubungan tingkat kesehatan dan jenis kelamin seseorang, (3) jumlah arus yang mengalir yang dipengaruhi sumber arus, (4) bagian tubuh yang dialiri listrik, karena aliran dalam setiap bagian tubuh tidak sama, dan (5) lamanya arus mengalir atau terkait dengan lama orang tersebut terhubung dengan sumber yang dialiri arus listrik. Kesetrum listrik akan mulai dirasakan oleh tubuh manusia ketika 4000 volt. Namun setiap orang memiliki sensitivitas yang berbeda sehingga meresakan tingkat kesetrum listrik yang berbeda pula. Umumnya listrik yang terkumpul sebanyak 5000 volt, namun dalam beberapa kasus bisa lebih besar, bahkan bisa mencapai 40.000 volt. Mengapa hal itu bisa terjadi? Mungkin selama ini jarang kita sadari bahwa sebetulnya setiap aktivitas yang kita lakukan, seperti duduk, berjalan, dan tidur pada dasarnya menyebabkan energi listrik statis terkumpul, namun jumlahnya relatif kecil, sehingga sering tidak kita sadari. Jumlah energi listrik statis yang terkumpul akan terasa jika didukung oleh beberapa faktor:

1.     Pakaian yang kita gunakan terbuat dari wool, nylon, atau sutra akan memperbesar peluang berkumpulnya energi listrik statis.

2.    Sepatu yang kita gunakan dan cara kita berjalan berpotensi untuk berkumpulnya listrik statis pada tubuh kita. Ketika sepatu yang kita gunakan digosok-gosokkan ke lantai, maka energi listrik statis akan terkumpul dan dapat menyebabkan orang lain yang menyentuh tubuh kita kesetrum. Itulah sebabnya pada kebanyakan perusahan memberikan sepatu khusus kepada karyawannya untuk mencegah timbulnya bahaya akibat terkumpulnya listrik statis yang berdampak pada peralatan elektronik dan lingkungan kerja.

3.    Lantai atau jalan yang terbuat dari bahan-bahan tertentu, seperti karpet dari wool dan polimer, plastik, batu sintetis dan aspal berpeluang memperbesar terakumulasinya listrik statis.

4.    Kelembaban udara yang rendah atau kering dapat memperbesar peluang terkumpulnya listrik statis. Masalah kelembaban udara yang kering menjadi masalah di Inggris pada bulan Januari-Maret dimana kelembaban udara yang kering hingga mencapai 20% yang merupakan kondisi ideal terkumpulnya listrik statis.

5.    Kondisi kulit mausia, semakin kering semakin besar peluang menghasilkan listrik statis. Itulah sebabnya di Inggris sering menggunakan pelembab udara, menggunakan pakaian dari katun dan pelembab pada kulit untuk mencegah timbulnya listrik statis. Kesetrum listrik statis mungkin tidak terlalu berbahaya bagi kesehatan kita, tetapi bahaya akan datang ketika berhubungan dengan bahan-bahan yang mudah terbakar ketika tersentuh energi listrik statis atau merusak alat-alat elektronik.

Kesetrum Arus Listrik Bolak-balik (AC)

Kesetrum arus bolak balik merupakan peristiwa mengalirnya arus listrik dari luar tubuh ke dalam tubuh kita. Kesetrum terjadi karena adanya kontak antara tubuh dengan sumber tegangan yang cukup tinggi sehingga menyebabkan otot dan rambut kita teraliri arus listrik. Pada saat kesetrum terjadi, timbul beda potensial antara tubuh dengan lingkungan sekitar kita. Kesetrum listrik akan semakin berbahaya ketika tubuh kita terhubung dengan tanah (ground) yang mengkibatkan arus listrik dari sumber tegangan mengalir ke tanah melalui tubuh kita. Fenomena tersebut dapat dijelaskan ketika mengetes adanya arus listrik pada saklar atau instalasi listrik tertentu. Ketika jari kita menyentuh ujung tespen, maka lampu indikatornya akan menyala terang jika kita terkoneksi dengan ground atau tanah. Nyala lampu indikator tespen akan redup ketika menggunakan sandal isolator di kaki kita sehingga arus listrik tidak mengalir ke ground. Kesetrum listrik arus AC (bolak balik) karena masuknya energi listrik ke dalam tubuh dari luar tubuh dilandasi oleh tiga komponen, yaitu adanya sumber tegangan karena beda potensial, adanya rangkaian yang terhubung (tertutup) dan adanya beban. Kesetrum listrik AC terjadi ketika terjadi rangkaian tertutup yang menyebabkan beda potensial antara tubuh dengan lingkungannya, seperti tanah. Seekor burung yang hinggap di salah satu kabel listrik tidak akan kesetrum jika burung tersebut tidak menyentuh kabel lainnya. Manusia pun juga demikian tidak kesetrum jika hanya menyentuh salah satu kabel karena rangkaian yang dihasilkan berupa rangkaian terbuka (bukan rangkaian tertutup). Namun ketika tubuh yang menyentuh salah satu kabel terhubung dengan tanah, terbentuk rangkaian listrik tertutup dan timbul beda potensial antara tubuh kita dengan tanah. Itulah sebabnya ketika sedang berhubungan dengan kelistrikan sebaiknya kita menggunakan sandal isolator.