Teori dasar elektron

Teori dasar elektron dan arus listrik    

Pada dasarnya elektron terdapat pada setiap benda, baik ,padat cair, maupun gas.

1.       Benda

Benda merupakan sesuatu yang dapat diraba atau dilihat dengan mata (bersifat visual) dan mempunyai bobot (karena grafitasi bumi) dan mengambil ruang tertentu.

 Berdasarkan jenisnya, bentuk benda terdiri dari :

- benda padat, misalnya : kapur, kayu, besi, dan lain-lain.

- benda cair, misalnya : air, minyak, oli, dan lain-lain.

- benda gas, misalnya : oksigen, hidrogen, karbondioksida, dan lain-lain.

2.       Molekul

Molekul adalah bagian terkecil dari suatu benda yang masih dapat dibagi-bagi lagi dan tetap memiliki unsur kimiawi dari benda tersebut. 

3.       Atom

 filosof Yunani pertama-tama mengartikan bagian terkecil dari suatu benda yang tidak dapat dibagi lagi.

Kini atom dianggap terdiri dari elektron dan inti atom. Elektron (satu atau lebih) pada atom selalu bergerak mengelilingi inti atom atau nucleus. Sifat atom jauh berbeda dengan molekul, dimana pada atom sudah tidak ada lagi sifat asli benda asalnya. Sebagai contoh : molekul air (H2O) terdiri dari atom H2 (H : hydrogenium zat cair) dan atom O (O : oksigen zat asam). 

3.1.     Atom dan Molekul

Bentuk benda padat, cair maupun gas tersusun dari bahan yang terdiri atas molekul-molekul, dimana molekul adalah bagian terkecil dari suatu bahan yang masih dapat dibagi-bagi lagi dan masih tetap mengandung unsur bahan tersebut. Molekul sendiri terdiri atas atom dimana atom tersusun dari sebuah inti (nucleus) yang dikitari oleh elektron dengan kecepatan yang tinggi, seperti dijelaskan pada gambar 1.1.

Gambar 1.1 Elektro bermuatan negatif mengitari inti bermuatan positif, di lintasan             

   terluar terdapat elektron bebas

Berdasarkan hasil penyelidikan, elektron merupakan partikel listrik yang mengandung muatan negatif (–) , dan karena kecepatannya mengitari inti amat tinggi maka elektron memiliki tenaga (energi) yang besar. Inti tersusun atas proton dan neutron. Proton memiliki massa sekitar 1836 kali massa elektron, dan mempunyai muatan listrik positif (+) yang sama besarnya dengan muatan listrik seluruh elektron yang mengitarinya tetapi berlawanan sifatnya. Neutron tidak memiliki muatan listrik (netral).

Elektron yang keluar dari ikatan atom disebut elektron bebas. Jumlah proton di dalam aton sama dengan jumlah elektron yang mengitari inti, sehingga atom itu netral (tidak bermuatan). Susunan atom di dalam segala macam zat sama, perbedaannya hanya di dalam jumlah proton, netron dan elektronnya.

4.       Hukum Coulomb

Di dalam rangkaian listrik, baterai atau dinamo merupakan salah satu sumber tenaga yang mendorong elektron-elektron mengalir dalam jumlah tertentu pada suatu penghantar. Kecepatan perpindahan sejumlah elektron dalam waktu tertentu disebut laju arus atau sering dinamakan kuat arus dengan notasi “I” dalam satuan ampere (A), diambil dari nama sarjana Perancis : Andre Marie Ampere.

Arus listrik hanya akan terjadi dalam rangkaian tertutup, dimana jika sejumlah listrik dari satu Coulomb (1C) dipindahkan melalui sebuah penampang pada suatu tempat dalam suatu rangkaian dalam waktu satu detik (1 s), maka besar arus itu kita sebut satu amapere (1 A). Hubungan antara laju/kuat arus (A), jumlah muatan listrik (Q) dan waktu (t) dapat ditulis dengan persamaan :

I = Q/t             atau            Q  =  I  x  t

dimana 

I : kuat arus listrik (A), 

Q : muatan listrik (C), 

dan t : lamanya waktu (det). 

Q = I x t , sering disebut dengan hukum Coulomb yang menyatakan bahwa jumlah/banyaknya elektron yang berpidah selama waktu tertentu dengan satuan Coulomb (C).

5         Arus Listrik

Arus listrik merupakan gerakan elektron-elektron yang mengalir ke suatu arah gerakan elektron tersebut. Elektron-elektron dapat mengalir karena adanya beda potensial. Arus listrik ini diberi notasi I dalam satuan ampere (A), diambil dai nama Andre Marie Ampere (1775 – 1836) menyarakan bahwa : “Satuan ampere adalah jumlah muatan listrik dari 6,24 x 1018 elektron yang mengalir melalui suatu titik tertentu selama satu detik”. Sedangkan 6,24 x 1018 elektron adalah sama dengan 1 coulomb. Sehingga dapat dirumuskan :   I = Q/t, dimana I adalah arus listrik (A), Q adalah muatan listrik (C), dan t adalah lamanya waktu (detik).

a.              Syarat terjadinya arus listrik harus ada 2 hal yaitu :

1.1.       Rangkaian listrik harus tertutup

1.2.       Harus ada beda potensial dalam rangkaian

b.              Macam arus listrik

Ada 2 macam arus listrik, yaitu arus searah (dc: direct current) dan arus bolak-balik (ac : alternating current). Dikatakan arus searah apabila elektro berpindah dalam arah yang tetap tidak berubah-ubah dan diberi tanda : = , sedangkan apabila pada saat elektron berpindah terjadi perubahan yang bolak-balik saat tertentu keatas/kekiri, kemudian kebawah/kekanan kembali keatas/kekiri lagi dan seterusnya dinamakan arus bolak-balik, dan diberi simbol :  ~

6        Muatan Listrik

Muatan listrik dengan notasi Q dalam satuan Coulomb, yang diambil dari nama Charless Aaugusti de Coulomb (1736 – 1806) menyatakan bahwa : “Satu Coulomb adalah jumlah muatan listrik yang melalui suatu titik sebesar satu ampere selama satu detik”, dirumuskan :   Q = I x t

7         Tegangan Listrik

Tegangan adalah suatu beda potensial antara dua titik yang mempunyai perbedaan jumlah muatan. Tegangan listrik diberi notasi V atau E yang diambil dari nama Alexandre Volta (1748 – 1827) merupakan perbedaan potensial antara dua titik yang mempunyai perbedaan jumlah muatan listrik, menyatakan bahwa : “Satu volt adalah perubahan energi sebesar satu joule yang dialami muatan listrik sebesar satu coulomb” , yang dirumuskan : 

V = W/Q, 

dimana V adalah tegangan listrik dalam satuan volt, W adalah energi listrik dalam satuan joule dan Q adalah muatan listrik dalam satuan Coulomb.

8.       Komponen dan Rangkaian Listrik

Dalam rangkaian listrik dikenal ada 2 macam komponen, yaitu :

a.       Pertama yaitu komponen sumber energi atau daya listrik yang sering disebut juga dengan istilah komponen aktif dari rangkaian listrik. Contohnya : Baterai, aki (accumulator), generator, dan lain-lain. Sumber listrik ini biasanya dalam bentuk sumber tegangan dan sumber arus.

b.  Kedua yaitu komponen pemakai energi atau daya listrik yang sering disebut dengan istilah komponen pasif dari rangkaian listrik. Contoh dari komponen pasif ini seperti : tahanan (resistansi), induktor (induktansi), dan kapasitor atau kondensator (kapasitansi).