The listrik adalah properti fisik materi. Ini terdiri dari interaksi negatif atau positif antara proton dan elektron materi. Istilah ini mengacu pada warna kuning, untuk warna serbaguna dan bercahaya yang disajikannya. Namun, istilah tersebut pertama kali diperkenalkan ke dalam masyarakat ilmiah oleh ilmuwan Inggris William Gilbert (1544-1603) pada abad ke-16 untuk menggambarkan fenomena interaksi energi antar partikel.
Apa itu listrik
Daftar Isi
Listrik fisik dipahami sebagai fenomena yang dimanifestasikan oleh adanya muatan listrik yang ada dalam tubuh, karena mereka terdiri dari molekul dan atom, yang interaksinya pada subpartikelnya menghasilkan impuls listrik. Muatan positif dan negatif pada atom adalah listrik statis, sedangkan pergerakan elektron dan pelepasannya dari atom menghasilkan arus listrik.
Ini adalah bagian dari elektromagnetisme, yang dengan gravitasi dan gaya nuklir lemah dan gaya nuklir kuat membentuk interaksi fundamental alam.
Etimologinya berasal dari bahasa Latin electrum, juga dari bahasa Yunani élektron, yang berarti "amber". Filsuf Yunani Thales of Miletus (624-546 SM) mengamati bagaimana gesekan memagnetisasi ambar dengan listrik statis, dan berabad-abad kemudian, ilmuwan Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739), memperhatikan bagaimana muatan positif listrik mereka terungkap ketika kaca digosok, dan, pada gilirannya, negatif ditampilkan ketika resin, seperti amber, digosok.
The aliran energi bergerak atau biaya statis adalah apa yang disebut listrik, atau transfer elektron dari satu atom ke yang lain, dan kekuatan listrik yang dihasilkan diukur dalam volt atau watt, istilah yang digunakan dalam listrik dalam bahasa Inggris, dan Itu dinamai penemu mesin uap James Watt (1736-1819).
Namun, dimungkinkan untuk menemukan listrik di alam, seperti dalam kasus peristiwa atmosfer, bioelektrik (listrik yang ada pada beberapa hewan) dan magnetosfer.
Salah satu kasus hewan yang paling terkenal yang menghasilkan listrik adalah belut listrik, yang memiliki elektrosit di tubuhnya (organ hewan yang menghasilkan medan listrik), yang ditemukan di seluruh tubuhnya, berfungsi dengan cara yang mirip dengan neuron dan dapat menghasilkan pelepasan hingga 500 volt.
Karena ada keragaman unsur, atom-atomnya berbeda; itulah sebabnya beberapa bahan merupakan pembawa listrik dan isolator lainnya. Konduktor terbaik adalah logam, karena mereka memiliki sedikit elektron di atomnya, jadi tidak ada jumlah energi yang lebih besar yang diperlukan untuk molekul sub-atom ini untuk melompat dari satu atom ke atom lainnya.
Karakteristik kelistrikan
Sesuai dengan dinamika, asal muasal, penampilan dan fenomena yang dihasilkannya, ia memiliki ciri-ciri yang membuatnya menonjol. Di antara yang utama adalah:
- Kumulatif. Ada perangkat dengan kemampuan untuk menyimpan listrik dalam zat kimia di dalam akumulator, yang memungkinkannya disimpan untuk digunakan nanti (baterai).
- Cara memperolehnya. Dalam kasus baterai atau sel, diperoleh secara kimiawi; juga dengan induksi elektromagnetik saat menggerakkan konduktor dalam medan magnet, seperti alternator; dan dari cahaya, ketika jenis logam tertentu melepaskan elektron saat sinar matahari jatuh ke atasnya (panel surya).
- Efeknya. Ini bisa berupa fisik, mekanik atau kinetik, termal, kimiawi, magnetis dan cahaya.
- Manifestasinya. Mereka bisa dalam bentuk petir, listrik statis, aliran arus, dan lain-lain.
- Bahaya. Dengan menghasilkan panas, dapat menyebabkan luka bakar yang parah dan, dalam kasus paparan yang lebih berat, kematian.
- Resistivitas dan konduktivitas. Ini adalah pertentangan dari beberapa jenis materi di depan bagiannya dan aliran mudahnya, masing-masing.
Jenis listrik
Ada beberapa jenis kelistrikan, yang terpenting adalah:
Statis
Statis muncul dari muatan listrik berlebih, yang terakumulasi dalam bahan konduktif atau isolasi.
Diketahui bahwa atom terdiri dari sejumlah proton (muatan positif) di dalam nukleusnya dan jumlah elektron (muatan negatif) yang sama mengorbit di sekitarnya, yang membuat atom tersebut netral secara elektrik atau dalam kesetimbangan; tetapi bila terjadi gesekan antara dua benda atau zat, muatan dapat dihasilkan pada benda tersebut.
Ini karena elektron dari kedua material akan bersentuhan, menghasilkan ketidakseimbangan muatan atom, yang menyebabkan statis. Disebut demikian karena dihasilkan dalam atom yang diam dan muatannya tidak bergerak tetapi tetap diam. Contohnya adalah ketika kita melewatkan sikat melalui rambut dan sebagian terangkat oleh statis gesekan antara bahan yang sama dan rambut. Artefak seperti printer menggunakan statis untuk mengungkapkan toner atau tinta di atas kertas.
Dinamis
Jenis ini dihasilkan oleh beban yang sedang bergerak, atau alirannya. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan sumber listrik (yang bisa berupa bahan kimia, seperti baterai, atau elektromekanis, seperti dinamo) yang membuat elektron mengalir melalui bahan konduktif yang melaluinya muatan listrik ini dapat bersirkulasi.
Di dalamnya, elektron berpindah dari satu atom ke atom berikutnya dan seterusnya. Sirkulasi ini dikenal sebagai arus listrik. Contoh dari jenis listrik ini adalah outlet listrik yang merupakan sumber listrik dinamis untuk peralatan dan peralatan lain yang membutuhkan listrik.
Penting untuk disoroti keberadaan jenis listrik lainnya, di antaranya adalah:
- Dasar: Jenis ini mengacu pada tarikan muatan positif dan negatif, dimana benda akan bermuatan. Itu dihasilkan dari dua kutub, yang tidak harus menyentuh tetapi menarik satu sama lain. Jenis listrik ini ditemukan pada benda sehari-hari.
- Perilaku: Ini dianggap sebagai bagian dari dinamika, karena itu adalah salah satu yang diangkut melalui konduktor, itulah sebabnya ia terus bergerak melalui sirkuit. Ada bermacam-macam konduktor, seperti logam (terutama tembaga), aluminium, emas, karbon, dan lain-lain.
- Elektromagnetik: Ini dihasilkan oleh medan magnet, yang dapat disimpan dan dipancarkan sebagai radiasi, jadi disarankan untuk tidak memaparkan diri Anda pada jenis medan ini untuk waktu yang lama. Fisikawan Hans Christian Ørsted (1777-1851) menemukan hubungan antara magnetisme dan listrik, mengamati bahwa arus listrik menciptakan medan magnet.
Di antara aplikasi jenis listrik ini menonjol dalam pengobatan, misalnya untuk mesin sinar-X atau untuk melakukan pencitraan resonansi magnetik.
- Industri: Inilah yang harus dihasilkan untuk mesin besar yang digunakan dalam produksi massal produk, yang membutuhkan energi dalam jumlah besar karena mereka berdaya tinggi.
Ini dikembangkan setelah ilmu pengetahuan membuktikan bahwa sumber energi alam seperti petir, dapat disalurkan dan digunakan oleh manusia, menjadi sumber energi listrik yang kuat, yang memungkinkan untuk memenuhi kebutuhan industri.
Manifestasi listrik
Muatan listrik
Ini adalah sifat yang dimiliki beberapa partikel subatom (elektron, neutron, dan proton) untuk menarik dan menolak satu sama lain, serta mendefinisikan interaksi elektromagnetiknya. Ini diproduksi di atom, yang akan mentransfernya ke molekul tubuh yang berbeda, atau melalui bahan konduktif. Ini juga mengacu pada kemampuan sebuah partikel untuk bertukar foton (partikel cahaya atau energi elektromagnetik).
Ini ada, misalnya, dalam listrik statis, yang merupakan muatan stasioner dalam suatu benda. Juga, sebuah muatan menimbulkan gaya elektromagnetik, karena ia menghasilkan gaya pada orang lain. Tagihan mungkin negatif dan muatan lain positif, dan muatan dengan jenis yang sama akan ditolak, sementara muatan yang berlawanan akan menarik satu sama lain.
Muatan diukur melalui satuan coulomb atau coulomb dan diwakili oleh huruf C, yang berarti jumlah muatan yang melewati suatu bagian konduktor dalam periode satu detik. Baik materi maupun antimateri memiliki muatan yang sama dan berlawanan dengan partikel yang sesuai.
Arus listrik
Ini adalah aliran muatan listrik melalui suatu bahan, yang dihasilkan oleh pergerakan elektron atau jenis muatan lainnya. Ini akan menghasilkan medan magnet, salah satu fenomena kelistrikan yang dapat dimanfaatkan, dalam hal ini elektromagnet.
Materi yang akan digunakan aliran ini dapat berupa padat, cair, atau gas. Pada material padat, elektron bergerak; ion (atom atau molekul yang tidak netral secara elektrik) bergerak dalam cairan; dan yang berbentuk gas, dapat berupa elektron dan ion.
Besarnya muatan arus untuk suatu satuan waktu dikenal dengan intensitas arus listrik yang dilambangkan dengan huruf I dan dinyatakan sebagai coulomb per detik atau ampere.
Arus listrik dapat berupa:
- Kontinu atau langsung, yaitu aliran muatan yang bersirkulasi di jalur konstan, tidak terganggu oleh periode vakum apa pun, karena hanya dalam satu arah.
- Alternate, yaitu yang bergerak dalam dua arah, mengubah rute dan intensitasnya.
- Triphasic, yaitu pengelompokan tiga arus bolak-balik dengan amplitudo, frekuensi dan nilai efektif yang sama (konsep yang digunakan untuk mempelajari gelombang periodik), menghadirkan selisih 120º antara fasa dan fasa.
Medan listrik
Ini adalah medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh muatan listrik (bahkan saat tidak bergerak) dan yang mempengaruhi muatan yang mengelilinginya atau yang ada di dalamnya. Bidang tidak dapat diukur, tetapi beban yang ditempatkan di atasnya dapat diamati.
Medan listrik adalah ruang fisik tempat muatan listrik dari berbagai benda berinteraksi, dan konsentrasi intensitas gaya listrik ditentukan. Di wilayah ini properti telah dimodifikasi dengan adanya muatan.
Potensi listrik
Ini mengacu pada kapasitas benda listrik, atau energi yang dibutuhkan untuk memindahkan beban atau melakukan pekerjaan dan diukur dalam volt. Konsep ini terkait dengan beda potensial, yang didefinisikan sebagai energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik lainnya.
Ini hanya dapat didefinisikan di wilayah ruang terbatas untuk medan statis, karena untuk muatan bergerak, digunakan potensial Liénard-Wiechert (menggambarkan medan elektromagnetik dari distribusi muatan bergerak).
Elektromagnetisme
Ini mengacu pada medan magnet yang dihasilkan karena muatan listrik yang bergerak, dan yang menghasilkan tarikan atau tolakan terhadap material yang ada di dalam medan tersebut, yang dapat menghasilkan arus listrik.
Rangkaian listrik
Ini mengacu pada koneksi setidaknya dua komponen listrik, sehingga muatan listrik dapat mengalir dalam jalur tertutup untuk beberapa tujuan tertentu. Ini terdiri dari elemen-elemen seperti komponen, node, cabang, jerat, sumber, dan konduktor.
Ada sirkuit dengan penerima, seperti dalam kasus bohlam atau bel; rangkaian seri, seperti lampu Natal; sirkuit secara paralel, seperti dalam kasus lampu yang menyala dengan sakelar yang sama secara bersamaan; sirkuit campuran (mereka menggabungkan seri dan paralel); dan sakelar, yaitu yang memungkinkan, misalnya, menyalakan satu atau lebih lampu dari lebih dari satu titik berbeda.
Sejarah kelistrikan
Anteseden listrik kembali ke zaman kuno, bahkan hampir tiga ribu tahun sebelum Masehi, di mana manusia mengamati fenomena kelistrikan tertentu di alam, meskipun tidak tahu bagaimana mereka diproduksi atau dinamikanya. Demikian pula, mereka adalah saksi dari fenomena magnet tertentu yang dihasilkan oleh beberapa jenis bahan yang diperoleh di alam, seperti magnetit, atau keberadaannya pada hewan.
Sekitar 2.750 SM, peradaban Mesir menulis tentang ikan listrik yang ditemukan di Sungai Nil, menyebutnya sebagai pelindung fauna lain di dalamnya. Sekitar 600 SM, Thales of Miletus adalah orang pertama yang menemukan bahwa amber memperoleh sifat listrik dan magnet saat digosok dengan bahan tertentu. Tetapi listrik sebagai ilmu pengetahuan telah ada sejak abad ketujuh belas dan kedelapan belas, di tengah revolusi ilmiah, ketika kemunculan bidang studi ini adalah konteks yang sempurna untuk permulaan revolusi industri, dan perluasannya ke seluruh dunia modern yang sedang naik daun, itu penting untuk perkembangan umat manusia.
Sebelumnya, pada abad ke-16, filsuf dan dokter William Gilbert (1544-1603) memberikan kontribusi penting untuk mempelajari fenomena listrik, dengan memberikan perhatian khusus pada listrik dan magnet. Istilah "listrik" dan "listrik" pertama kali muncul pada tahun 1646 dalam karya orang Inggris Thomas Browne (1605-1682). Satuan pengukuran untuk fenomena kelistrikan yang berbeda muncul kemudian berkat berbagai kontribusi dari para intelektual dalam fisika.
Ilmuwan, politikus dan penemu Benjamin Franklin (1706-1790), pada 1752 berhasil menyalurkan tenaga listrik yang terkandung dalam sinar melalui layang-layang, yang berujung pada penemuan penangkal petir; perangkat yang digunakan untuk menghantarkan listrik dari petir ke tanah. Belakangan, fisikawan Italia Alessandro Volta (1745-1827), menemukan baterai bertegangan pada tahun 1800 yang memungkinkan untuk menyimpan energi, memanfaatkan penggunaan listrik yang dihasilkan oleh reaksi kimia; dan pada tahun 1831 fisikawan Michael Faraday (1791-1867), mengembangkan generator listrik pertama yang memungkinkan untuk mengirimkan arus listrik secara terus menerus.
Tahap pertama revolusi industri tidak melibatkan listrik untuk perkembangannya, karena ia memanfaatkan energi yang dihasilkan oleh uap. Menjelang revolusi industri kedua di abad ke-19, listrik dan minyak digunakan untuk menghasilkan energi, yang memungkinkan ilmuwan Thomas Alva Edison (1847-1931) menyalakan bola lampu filamen pertama pada tahun 1879.
Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, Edison, pembela arus searah, dan penemu dan insinyur Nikola Tesla (1856-1943), bapak arus bolak-balik, memperdebatkan masa depan listrik.
Arus searah dipopulerkan di Amerika Serikat untuk keperluan rumah tangga dan industri; Namun, segera ditemukan bahwa itu tidak efisien untuk jarak jauh dan ketika diperlukan tegangan yang lebih tinggi, dan mengeluarkan panas yang sangat besar.
Tesla mengembangkan eksperimen yang mengarah pada penemuan cara alternatif untuk mengangkut energi listrik secara lebih efisien, yang menghasilkan penemuan arus bolak-balik.
George Westinghouse (1846-1914), seorang pengusaha Amerika, mendukung dan membeli penemuan Tesla, yang akhirnya memenangkan pertempuran untuk listrik karena itu adalah jenis arus yang lebih murah dengan kehilangan energi yang lebih sedikit.
Pentingnya listrik
Kepentingannya sangat penting untuk kehidupan modern, menjadi salah satu pilar fundamental masyarakat saat ini, karena pada dasarnya segala sesuatu yang digunakan manusia melibatkan listrik untuk berfungsi: peralatan listrik, mesin, komunikasi, beberapa bentuk transportasi, produksi barang dan jasa, untuk bidang kedokteran, sains, antara lain.
Itu bisa dibuat oleh manusia atau dimanfaatkan langsung dari alam. Listrik buatan manusia diciptakan oleh turbin, kondensor, dan mesin yang mengandalkan kekuatan alam untuk berfungsi, seperti bendungan, yang menggunakan kekuatan air dalam jumlah besar untuk menghasilkan arus yang menyuplai kota-kota besar.
Planet Bumi juga mampu menghasilkan listrik, sinar, kilatan dan kilat yang kita lihat di langit di tengah badai adalah pelepasan listrik yang dihasilkan oleh tumbukan kelompok materi dan energi yang sangat besar. Ini disebut arus listrik alami dan dapat digunakan oleh manusia dengan penangkal petir dan konduktor tahan super yang mampu menyerap dampak pelepasan sebesar itu.
10 contoh penggunaan listrik
Listrik memiliki banyak kegunaan dalam aktivitas manusia. Di antara contoh yang paling menonjol adalah:
- Pada kendaraan dengan listrik otomotif, yang bersirkulasi melalui sirkuit yang menjangkau bagian-bagiannya dan yang membutuhkan listrik untuk berfungsi, seperti lampu, klakson, mesin, antara lain, dan dihasilkan dari baterai.
- Untuk penerangan yaitu untuk menyalakan penerangan rumah tangga, umum dan industri.
- Untuk penyalaan peralatan listrik dan elektronik.
- Untuk menghasilkan panas di iklim sedang, seperti melalui pemanasan.
- Untuk transportasi, seperti pesawat terbang, karena butuh listrik untuk lepas landas.
- Untuk bidang medis, digunakan pada perangkat yang digunakan untuk analisis dan studi.
- Dalam industri, yang membutuhkan muatan listrik dalam jumlah besar untuk produksi produk konsumen.
- Untuk menghasilkan gerakan melalui motor yang menggerakkan tenaga listrik, mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
- Untuk komunikasi, digunakan di perangkat seperti antena repeater, pemancar, dan lain-lain.
- Untuk pengangkutan dan pengendalian cairan, seperti air, melalui katup solenoid yang membantu memoderasi aliran.
