Tegangan Listrik

Tegangan listrik (Voltage) adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional di dalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah.

Agar terjadi aliran muatan (arus listrik) dalam suatu rangkaian tertutup, maka haruslah ada beda potensial/beda tegangan di kedua ujung rangkaian. Beda potensial listrik adalah energi tiap satu satuan muatan.

Jika energi tiap muatan habis akibat penggunaan, maka di kedua ujung rangkaian tidak akan ada beda potensial (beda potensial bernilai nol). Akibatnya komponen-komponen elektronika seperti lampu, trafo, dan lain sebagainya tidak akan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Perhatikanlah gambar berikut. Adanya beda potensial pada ujung ujung sumber tegangan, menyebabkan lampu dalam rangkaian tertutup tersebut dapat menyala. Pada lampu terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor dan cahaya.

Untuk mengukur langsung beda potensial listrik pada lampu, maka dipasang alat ukur tegangan/beda potensial seperti terlihat pada gambar. Pada gambar tersebut, alat ukur tegangan dipasang paralel dengan komponen yang hendak diukur beda potensialnya. 

Arus Listrik

Arus listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik. Berdasarkan perjanjian arah arus listrik diambil sesuai arah gerakan muatan positif. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah, sedangkan elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial yang lebih tinggi. Syarat terjadinya arus listrik: 

1. Terdapat beda potensial antara kedua ujung konduktor 

2. Terjadi dalam rangkaian tertutup (seluruh elemen terhubung) 

Gambar tersebut menunjukkan rangkaian listrik sederhana. Rangkaian listrik tersebut merupakan susunan alat-alat listrik yang terdiri dari sumber arus, kawat penghantar, lampu atau alat listrik, dan saklar. Pada gambar 1a saklar dalam keadaan terbuka dan rangkaian tersebut disebut rangkaian terbuka. Pada rangkaian terbuka maka arus listrik tidak dapat mengalir sehingga lampu tidak menyala. Pada gambar 1b saklar dalam keadaan tertutup dan rangkaian tersebut disebut rangkaian tertutup. Pada rangkaian tertutup 1b maka arus listrik mengalir melalui rangkaian sehingga lampu menyala 

Kuat arus listrik didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu penampang konduktor tiap detik. 

Jika ada muatan sebesar melewati suatu penampang konduktor dalam interval waktu, maka besar kuat arus listrik yang mengalir dalam konduktor itu adalah: 

dalam SI (Sistem Internasional) satuan arus adalah ampere (A). 

Satu ampere didefinisikan sebagai muatan satu coulomb yang melewati suatu permukaan dalam waktu 1 detik. Muatan listrik satu electron adalah 1,6 x 10-19C. Jika besarnya muatan listrik yang melalui pengantar dalam waktu tertentu adalah Q Coulomb, maka jumlah electron yang melalui penghantar adalah: 

Latihan Soal materi Gaya

LATIHAN SOAL MATERI GAYA

 

1. Perhatikan peristiwa-peristiwa berikut ini.

(1) busur direntangkan

(2) karet ditarik

(3) per ditekan

(4) jarum kompas bergerak

Dari peristiwa-peristiwa di atas yang menimbulkan gaya pegas adalah . . . .

a. (1), (2), dan (3)

b. (1), (2), dan (4)

c. (1), (3), dan (4)

d. (2), (3), dan (4)

2. Satuan gaya dalam SI adalah . . . .

a. newton

b. joule

c. kg.m/s

d. pascal

3. Resultan dua gaya yang segaris dan searah sama dengan . . . .

a. jumlah kedua gaya itu

b. selisih kedua gaya itu

c. perkalian kedua gaya itu

d. pembagian kedua gaya itu

4. Sebuah benda akan berada dalam keadaan setimbang apabila dua buah gaya yang bekerja pada benda . . .

a. sama besar dan searah

b. sama besar dan berlawanan arah

c. tidak sama besar dan searah

d. tidak sama besar dan berlawanan arah

5. Jika suatu benda dibawa ke atas bukit maka beratnya . . . sedangkan massanya . . . .

a. semakin besar, tetap

b. semakin kecil, tetap

c. tetap, semakin besar

d. tetap, semakin kecil

6. Seorang astronaut memiliki berat 750 N ketika ditimbang di bumi. Jika percepatan gravitasi bulan 1/6 kali percepatan gravitasi bumi maka berat astronaut ketika di bulan . . . .

a. 900 N

b. 400 N

c. 150 N

d. 125 N

7. Di bawah ini yang termasuk gaya tak sentuh adalah . . . .

a. gaya gesek

b. gaya gravitasi bumi

c. gaya kerbau menarik bajak

d. gaya anak mengangkat kursi

8. Gaya gravitasi di permukaan bulan besarnya seperenam kali gaya gravitasi bumi. Dengan demikian, berat benda di permukaan bulan jika massa benda 6 kg dan percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s^2 adalah . . . .

a. 58,8 newton

b. 15,8 newton

c. 9,8 newton

d. 3,8 newton

9. Berat suatu benda 3,4 N. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s^2 maka besar massa benda tersebut adalah . . . .

a. 0,34 gram

b. 3,4 gram

c. 34 gram

d. 340 gram

Gaya dan Resultan Gaya

Pengertian Gaya

Doronglah daun pintu sehingga terbuka. Tariklah sebuah pita karet. Tekanlah segumpal tanah liat. Angkatlah bukumu. Pada setiap kegiatan itu kamu mengerahkan sebuah gaya. Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap benda lain. Kadang kadang, akibat suatu gaya tampak demikian jelas, seperti saat sebuah mobil sedang melaju dan menabrak sebatang pohon. Akan tetapi, akibat gaya-gaya lain tidak sejelas pohon yang ditabrak itu. Dapatkah kamu merasakan gaya dari lantai yang bekerja pada kakimu? Catatlah semua gaya yang mungkin kamu lakukan atau alami pada suatu hari tertentu. Bayangkan tindakantindakan seperti mendorong, menarik, merenggangkan, meremas, membengkokkan, dan menjatuhkan benda.

Pada saat itu kamu mengerahkan gaya kepada benda tersebut. Bagaimana kamu dapat mengukur besar gaya? Besar gaya diukur dengan neraca pegas. Gaya diukur dalam satuan newton (N).

 Gaya Sentuh dan Gaya Tak Sentuh

Pada saat kamu mendorong meja, kamu harus menyentuh meja itu untuk mengerahkan gaya kepada meja itu. Demikian pula jika kamu hendak melontarkan batu dengan menggunakan ketapel. Gaya otot pada saat kamu mendorong meja dan gaya pegas pada saat kamu melontarkan batu dengan ketapel termasuk gaya sentuh. Disebut gaya sentuh karena sebuah benda yang memberikan gaya harus menyentuh benda lain yang dikenai gaya tersebut. Contoh lain gaya sentuh adalah gaya gesekan, yang akan kita bahas nanti. Jika kamu melepaskan kapur dari ketinggian tertentu, maka kapur itu akan jatuh ke bawah, ditarik oleh gaya gravitasi Bumi. Gaya gravitasi termasuk gaya tak sentuh, karena tanpa harus melalui sentuhan kapur dan Bumi. Gaya listrik dan gaya magnet adalah contoh lain gaya tak sentuh.

Akibat Gaya terhadap Benda

Apa yang terjadi pada sebuah benda saat gaya dikenakan pada benda tersebut? Apabila sebuah benda sedang bergerak, apakah gaya tersebut mengubah kecepatan benda itu? Coba bayangkan anak yang sedang menendang bola. Kecepatan bola tersebut tentunya berubah begitu benturan terjadi. Jadi gaya dapat mengubah kecepatan benda. Bayangkan pula plastisin yang ditekan. Pada saat menekan plastisin, tangan itu memberikan gaya kepada plastisin itu. Bagaimana bentuk plastisin setelah ditekan? Ternyata gaya juga dapat menyebabkan bentuk benda berubah.

Resultan Gaya
Gaya-Gaya Setimbang
Gaya-gaya tidak selalu mengubah kecepatan. Bayangkan dua tim yang sedang tarik tambang. Kedua tim tersebut sama-sama mengerahkan gaya dengan arah berlawanan. Bila kedua tim tersebut tidak bergerak, maka gaya yang dilakukan kedua tim pada tali tersebut sama besar. Gaya yang menarik tali ke kiri diimbangi dengan gaya yang menarik tali ke kanan. Gaya-gaya yang besarnya sama dan arahnya berlawanan yang bekerja pada sebuah benda disebut gaya-gaya setimbang.

Gaya-gaya Tak Setimbang

Pernahkah kamu menarik sebuah gerobak yang bermuatan? Untuk membuat gerobak bergerak, kamu harus menarik gerobak tersebut. Jika gaya yang kamu kerahkan tidak cukup besar, kamu mungkin meminta bantuan temanmu. Temanmu mungkin akan menarik gerobak itu bersamamu atau mendorongnya dari belakang. Dua gaya tersebut, yaitu gaya dari kamu dan temanmu akan bekerja pada arah yang sama. Jika dua gaya bekerja pada arah yang sama, maka kedua gaya itu dijumlahkan, seperti ditunjukkan pada gambar.

Gaya total atau gaya resultan pada gerobak tersebut sama dengan jumlah kedua gaya itu. Jikagaya total pada suatu benda menuju ke arah tertentu, gaya tersebut disebut gaya-gaya tak setimbang. Gaya-gaya tak setimbang selalu mengubah kecepatan sebuah benda. Apabila temanmu mendorong gerobak dengan arah yang berlawanan dengan arah gaya dorongmu, gaya-gaya itu digabung dengan cara yang berbeda. Jika dua gaya berlawanan arah, maka gaya total kedua gaya tersebut merupakan selisih kedua gaya. Jika satu gaya lebih besar daripada gaya yang lain, gerobak itu akan bergerak ke arah gaya yang lebih besar. Dalam hal ini temanmu jelas tidak membantu kamu. Menurut pendapatmu apa yang terjadi jika gaya dorongmu dan gaya dorong temanmu sama dan berlawanan arah.

 Jadi, gaya dapat digambarkan sebagai anak panah. Panjang anak panah menunjukkan besar gaya, dan arah anak panah menunjukkan arah gaya. Dengan menggunakan anak panah ini kamu dapat menyatakan berapa besar hasil gabungan gaya-gaya itu dan ke mana arahnya.

Latihan Yuk!!

1. Apa yang dimaksud dengan gaya?
2. Dapatkah gaya mengakibatkan perubahan pada suatu benda? Perubahan apa saja yang terjadi?
3. Apakah satuan SI untuk gaya? Diturunkan dari satuan besaran apa sajakah satuan gaya?
4. Tiga buah gaya segaris dan searah masing-masing besarnya 2 N, 5 N, dan 10 N. Tentukan resultan gaya-gaya tersebut!

Latihan Soal Besaran dan Pengukuran

Latihan Soal untuk Materi Besaran dan Pengukuran

Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat!

1. Besaran yang termasuk besaran pokok adalah ....
a. panjang, gaya, kecepatan
b. panjang, suhu, volume
c. panjang, massa, suhu
d. panjang, massa, luas

2. Berikut yang merupakan kelompok besaran turunan adalah ....
a. gaya, kecepatan, dan panjang
b. massa jenis, massa, dan volume
c. luas, panjang, dan lebar
d. volume, massa jenis, dan gaya

3. Ahmad memiliki massa sebesar 45 kg. Nilai besaran dan satuan dalam pernyataan di atas adalah ....
a. massa
b. 45
c. 45 kg
d. kg

4. Sebuah peti memiliki volume sebesar 3 m^3. Apabila volume balok tersebut dinyatakan dalam cm^3, besar volume balok tersebut adalah ....
a. 3 . 10^3 cm^3
b. 3 . 10^4 cm^3
c. 3 . 10^5 cm^3
d. 3 . 10^6 cm^3

5. Perhatikan gambar di bawah ini. Nilai yang terukur pada alat tersebut adalah ....

a. 6,33 mm
b. 6,30 mm
c. 6,73 mm
d. 6,13 mm

6. Alat ukur yang paling tepat digunakan untuk mengukur waktu seorang pelari adalah ....
a. arloji
b. jam
c. stopwatch
d. meteran

7. Massa suatu benda dapat diukur dengan menggunakan alat ukur ....
a. pita ukur
b. neraca
c. jangka sorong
d. mikrometer sekrup

8. Sebuah benda yang tidak beraturan diukur oleh gelas ukur, seperti pada gambar berikut.

Volume benda tidak beraturan tersebut adalah ....

 

 

a. 20 mL
b. 30 mL
c. 40 mL
d. 50 mL

9. Untuk mengukur diameter pensil, sebaiknya menggunakan alat ukur ....
a. jangka sorong
b. mistar
c. mikrometer sekrup
d. meteran

10. Alat ukur yang digunakan untuk mengetahui suhu badan adalah ....
a. termometer
b. stopwatch
c. neraca Ohaus
d. jangka sorong

11. Jenis cairan yang biasa digunakan sebagai pengisi termometer adalah ....
a. minyak atau air
b. air atau raksa
c. raksa atau alkohol
d. air atau alkohol

12. Suhu titik didih air murni pada tekanan 1 atm jika dinyatakan dalam skala Kelvin adalah ....
a. 100 K
b. 173 K
c. 212 K
d. 373 K

13. Termometer Fahrenheit menunjukkan angka yang sama dengan dua kali angka yang ditunjukkan oleh termometer Celsius pada suhu ....
a. 20°C
b. 40°C
c. 80°C
d. 160°C

14. Selisih antara dua suhu adalah 400°C. Selisih kedua suhu ini dalam skala Kelvin adalah ....
a. 127 K
b. 227 K
c. 400 K
d. 673 K

15. 40°R sama dengan … °C.
a. 32
b. 40
c. 50
d. 60