Membuat impuls listrik bergerak melalui kawat. Transfer energi ini merupakan impuls listrik yang disebabkan oleh gaya tolak dari muatan-muatan elektron negatif.
aksiografi.com – Listrik adalah setiap pengaruh yang dihasilkan dari keberadaan dan/atau perpindahan muatan-muatan listrik. Arus listrik merupakan aliran muatan-muatan listrik. Akan tetapi, alasan mengapa arus listrik membuat lampu langsung menyala begitu tombol ditekan, bukan karena elektron-elektron berlomba melalui kawat menuju lampu. Melainkan karena impuls listrik yang lewat dari elektron ke elektron bergerak melalui kawat menuju ke lampu.
Pada percobaan ini, kamu akan memperagakan cara impuls listrik bergerak melalui kawat. Kamu akan menentukan pengaruh tegangan terhadap arus listrik. Kamu juga akan menyelidiki cara menguji konduktivitas listrik atau mengukur kemampuan suatu bahan untuk menyalurkan muatan listrik dan pengaruh ketahanan suatu bahan terhadap arus listrik yang melewatinya.
Tujuan Pembelajaran
Praktek Sekolah Alam Ilmu Fisika kali ini adalah untuk memperagakan cara impuls listrik bergerak melalui kawat.
Bahan-Bahan
- buku
- penggaris berukuran 30 cm
- tongkat kayu berukuran 0,31 x 40 cm
- 4 buah piringan magnet berdiameter 2,8 cm dengan lubang di tiap-tiap pusatnya
Cara Membuat Impuls Listrik Bergerak
1. Tumpuk buku-buku di meja menjadi
2 bagian dengan ketinggian yang sama sekitar 3,75 cm. 2. Jarak antara kedua tumpukan buku tersebut adalah 30 cm. Letakkan penggaris sepanjang 30 cm di antara kedua tumpukan buku tersebut.
3. Masukkan tongkat ke dalam lubang salah satu piringan magnet.
4. Masukkan tongkat pada lubang piringan magnet yang kedua lalu dorong kedua magnet tersebut secara bersama-sama. Jika kedua magnet telah menempel, maka pindahkan magnet yang kedua, balikkan piringan magnet, dan masukkan kembali magnet tersebut ke dalam tongkat. (Magnet-magnet tersebut saling menjauh satu dengan yang lain.)
5. Ulangi Langkah 4 sebanyak dua kali untuk menempatkan dua magnet yang lain pada tongkat.
6. Letakkan ujung tongkat di atas tumpukan buku sehingga magnet menggantung di atas penggaris. Tindih ujung-ujung tongkat dengan buku sehingga tongkat tidak jatuh.
7. Dorong magnet D (lihat Gambar di bawah ini) menuju ke titik nol dari penggaris (ke sebelah kiri), yang akan menekan magnet-magnet yang lain bergerak ke kiri hingga magnet A menempel pada buku, di atas titik nol penggaris. Perlahan lepaskan tanganmu dari magnet D. Catat posisi awal tiap-tiap magnet dalam tabel Data Pergerakan Magnet seperti Tabel: Data Pergerakan Magnet. Kedudukan awal magnet A dianggap pada posisi 0 cm.
9. Sambil memegang magnet A pada posisi akiiir sejauh 2,5 cm, tunggu sampai seluruh magnet selesai bergerak, lalu ukur dan catat posisi tiaptiap magnet.
10. Tentukan seberapa jauh tiap-tiap magnet bergerak dengan memperhitungkan perbedaan antara posisi awal dan akhir tiap-tiap magnet.
Hasil Impuls Listrik Bergerak
Magnet B, C, dan D tampak langsung bergerak begitu magnet A bergerak. Magnet B dan C bergerak pada jarak yang sama dengan magnet A yaitu sekitar 2,5 cm. Magnet D bergerak lebih jauh dari jarak magnet lainnya.
Mengapa?
Pada percobaan ini elektron-elektron yang terdapat pada massa padat, terutama logam, tertarik ke atom-atom yang berada di dekatnya relatif sama dan tidak terikat secara kuat pada suatu kedudukan tertentu. Elektron-elektron ini relatif lebih bebas bergerak melalui massa padat, sehingga disebut elektron bebas. Pergerakan elektron bebas tampak pada transfer energi dari suatu elektron ke elektron berikutnya.
Impuls Listrik
Transfer energi ini merupakan impuls listrik yang disebabkan oleh gaya tolak dari muatan-muatan elektron negatif Ketika magnet A didorong ke arah depan, magnet B dan C bergerak pada jarak yang sama karena keduanya memiliki gaya dorong yang sama dari bagian depan dan belakang.
Untuk itu, mereka memiliki gaya bersih sama yang beraksi ke arah depan. Magnet-magnet tersebut mewakili elektron-elektron bebas dalam kawat yang merupakan bagian dari rangkaian listrik (jalur muatan listrik mengalir). Rangkaian listrik tersusun dari bahan yang biasa disebut penghantar listrik atau penghantar (bahan dengan konsentrasi elektron bebas yang melimpah).
Jika rangkaian listrik berbentuk lingkaran, maka elektron bebas bergerak dalam jalur rangkaian yang tidak terputus, yang disebut rangkaian tertutup. Jika bahan penyusun rangkaian terputus sehingga menyebabkan arus listrik tidak dapat mengalir. maka rangkaian tersebut disebut rangkaian terbuka. Tidak terdapat pergerakan partikel-partikel bermuatan di dalam rangkaian terbuka.
Percobaan ini hanya berlaku untuk tipe rangkaian tertutup. Di depan (dalam hal ini di sebelah kanannya) magnet D tidak dijumpai adanya magnet lain sehingga tidak menggambarkan perpindahan elektron dalam rangkaian listrik tertutup. Magnet D bergerak lebih jauh dibanding magnet-magnet lainnya karena tidak ada gaya berlawanan yang bekerja padanya, sebagaimana yang terjadi pada magnet yang lain.
Energi Listrik
Listrik adalah setiap pengaruh yang dihasilkan dari keberadaan dan/ atau pergerakan muatan listrik. Listrik yang mengalir adalah hasil dari pergerakan muatan listrik. Aliran muatan listrik yang melalui konduktor disebut arus listrik atau arus. Energi yang berhubungan dengan listrik disebut energi listrik.
Energi listrik yang menyebabkan arus listrik mengalir dapat dibandingkan dengan energi potensiai tersimpan dari dua magnet yang saling berlawanan dalam penelitian ini, yaitu magnet A dan magnet B. Semakin dekat jarak kedua magnet, semakin sulit untuk mendorong keduanya; maka, pada saat keduanya saling bergerak mendekat, energi potensialnya bertambah.
Dengan cara yang sama, energi potensiai dua elektron bertambah ketika dua muatan saling bergerak mendekat. Energi listrik yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik lainnya dalam rangkaian listrik disebut beda potensial (perbedaan energi potensiai listrik di antara dua titik).
Pada listrik yang mengalir, gerakan muatan listrik sangat lambat bila dibandingkan dengan impuls listrik. Elektron-elektron bebas dalam kawat logam dapat menjelajah dari satu atom ke atom lain melalui kawat logam tersebut. Bayangkan barisan tunggal elektron-elektron dalam kawat. Ketika elektron A bergerak ke depan, elektron B di depannya terdorong ke depan juga oleh gaya tolak dari muatan-muatan yang sejenis. Elektron magnet C di depan elektron B kemudian terdorong ke depan oleh gaya tolak listrik, dan seterusnya, seperti pergerakan magnet dalam percobaan ini.
Elektron-elektron tunggal bergerak dengan kecepatan sekitar 0,001 cm per detik, yang sebenarnya merupakan jarak tempuh yang sangat panjang untuk ukuran sebuah partikel, impuls listrik di sepanjang aliran bergerak secepat kecepatan cahaya—300.000 km per detik.
Pada percobaan ini, walaupun setiap magnet hanya bergerak dengan jarak yang kecil, tetapi magnet tersebut bergerak ke depan hampir bersamaan, mewakili perpindahan energi listrik melalui barisan elektron-elektron (yang diwakili magnet) oleh impuls listrik.
Cobalah Pendekatan Baru
Energi potensiai baterai berbeda-beda tergantung pada volt (energi potensiai per muatan) antar terminal (titik-titik yang dihubungkan untuk keperluan peralatan listrik). Perbedaan ini disebut tegangan, yang merupakan perbedaan potensiai yang diukur dalam volt (V). Semakin besar perbedaan potensiai, semakin besar energi potensiai, dan semakin besar pula tegangannya.
Ketika perbedaan potensiai semakin besar, maka jumlah arus yang mengalir melalui rangkaian semakin besar. Beda potensiai antar terminal pada baterai 1,5 V adalah 1,5 Volt. Baterai 6 V memiliki beda potensiai 4 kali lebih besar dibandingkan baterai 1,5 V. Ketika dihubungkan dengan rangkaian listrik, baterai 6 V memberikan muatan listrik 4 kali lebih banyak dari baterai 1,5 V.
Walaupun penambahan tegangan tidak menambah kecepatan impuls listrik, tetapi penambahan tegangan tersebut menambah kecepatan elektron. Semakin tinggi kecepatan elektron, semakin banyak pula elemen yang dapat melewati titik dalam periode waktu tertentu. Tegangan dapat dianggap sebagai besarnya “dorongan” pada elektron bebas.
Peragakan penambahan tegangan dengan menambah kecepatan pada saat kamu menggerakkan magnet A. Bandingkan jarak tiap magnet yang bergerak. Karena magnet D tidak memiliki gaya lawan, pergerakannya merupakan iildikasi penambahan dorongan ke depan.
Selamat Belajar!
