FISIKA LISTRIK: 2014

Michael Faraday Michael Faraday dilahirkan di Newington Butts, London,Britania Raya. (lahir 22 September 1791 – meninggal 25 Agustus 1867 pada umur 75 tahun) ialah ilmuwan Inggris yang mendapat julukan "Bapak Listrik", karena berkat usahanya listrik menjadi teknologi yang banyak gunanya. Ia mempelajari berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk elektromagnetisme dan elektrokimia. Efek magnetisme menuntunnya menemukan ide-ide yang menjadi dasar teori medan magnet.

Pada tahun 1821 Hans Christian Ørsted mempublikasikan fenomena elektromagnetisme. Dari sinilah Faraday kemudian memulai penelitian yang bertujuan untuk membuat alat yang dapat menghasilkan "rotasi elektromagnetik". Salah satu alat yang berhasil ia ciptakan adalah homopolar motor, pada alat ini terjadi gerakan melingkar terus-menerus yang ditimbulkan oleh gaya lingakaran magnet mengelilingi kabel yang diperpanjang hingga ke dalam genangan merkuri dimana sebelumnya sudah diletakan sebuah magnet pada genangan tersebut, maka kabel akan berputar mengelilingi magnet apabila dialiri arus listrik dari baterai. Penemuan inilah yang menjadi dasar dari teknologi elektromagnetik saat ini.

Faraday membuat terobosan baru ketika ia melilitkan dua kumparan kabel yang terpisah dan menemukan bahwa kumparan pertma akan dilalui oleh arus, sedangkan kumparan kedua dimasukan dimasukan arus. Inilah yang saat ini dikenal sebagai induksi timbal-balik. Hasil percobaan ini menghasilkan bahwa "perubahan pada medan magnet dapat menghasilkan medan listrik" yang kemudian dibuat model matematikanya oleh James Clerk Maxwell dan dikenal sebagai Hukum Faraday.

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday

Kita sangat membutuhkan listrik dalam kehidupan sehari-hari, tanpa listrik pekerjaan akan terganggu. Listrik merupakan sarana untuk mempermudah pekerjaan. Listrik memberikan tenaga untuk menggerakkan alat-alat elektronik. Listrik pun sangat berperan untuk kemajuan suatu industri.

Sumber pembangkit listrik yang utama sekarang adalah bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, sehingga bila terus-menerus dipakai akan habis. Selain itu,bahan bakar fosil penghasil karbon dioksida yang dapat menyebabkan efek rumah kaca.

Energi altenatif diperlukan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil sebagai pembangkit listrik. Salah satunya yaitu piezoelektrik. Piezoelektrik mempunyai kemampuan untuk membangkitkan tegangan listrik bila diberikan gaya mekanik (Wasito, 1997:692). Kata piezoelektrik berasal bahasa Latin, piezein yang berarti ditekan dan electric yang bermakna energi listrik, sehingga efek piezoelektrik terjadi dikarenakan medan listrik yang terbentuk karena material dikenai tekanan mekanik.

Pada percobaan ini, akan dibuktikan bahwa tekanan dapat menghasilan tegangan listrik mengunakan pemantik korek api. Palu pegas yang ditekan pada pemantik korek api akan memukul kristal piezoelektrik, menghasilkan tegangan listrik. Oleh karena itu perlu adanya pengembangan terhadap piezoelektrik sehingga dapat dijadikan sumber energi listrik.

METODELOGI

Metode yang digunakan oleh peneliti adalah metode eksperimen. Dengan merangkai alat kemudian diuji coba dalam sebuah percobaan

Alat dan Bahan

1. Terminal

2. Pemantik Korek Api

3. Multitester digital

4. Lampu LED

5. Tang

Prosedur Percobaan

a. Menyiapkan alat dan bahan

b. Gulung kabel pada terminal

c. Lepaskan pematik dari korek api menggunakan tang

d. Susun alat seperti gambar 1, multitester letakkan di ujung sebelah kiri, putar sakelar pengatur kearah tegangan DC

Gambar 1 Rangkaian Alat Percobaan

e. Tekan pematik korek api ke arah lubang terminal dengan tekanan lemah.

f. Perhatikanlah angka yang diperlihatkan oleh layar multitester

g. Lakukan percobaan a-e dengan memberikan tekanan sedang dan kuat pada pemantik korek api.

h. Lakukan percobaan a-e dengan mengganti multitester digital dengan lampu LED seperti gambar 2

Gambar 2 Rangkaian Alat Percobaan Menggunakan Lampu LED

i. Perhatikanlah lampu LED

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh data seperti pada tabel berikut:

Tabel 1 pengukuran tegangan DC yang dihasilkan oleh pemantik

korek api dengan tekanan lemah

Tekanan pada pemantik korek api	Tegangan (V)	V²
Lemah	78,2 mV	6115,24 mV²
Lemah	80,7 mV	6512,49 mV²
Lemah	74 mV	5476 mV²
Lemah	78 mV	6084 mV²
Lemah	88,8 mV	7885,44 mV²
Lemah	76,8 mV	5898,24 mV²
Lemah	73,3 mV	5372,89 mV²
Lemah	67,3 mV	4529,29 mV²
Lemah	69,9 mV	4886,01 mV²
Lemah	91,1 mV	8299,21 mV²
	619,2 mV	61058,81 mV²
	383408,64 mV²
	61,92 mV

Tabel 2 pengukuran tegangan DC yang dihasilkan oleh pemantik

korek api dengan tekanan sedang

Tekanan pada pemantik korek api	Tegangan (V)	V²
Sedang	230,1 mV	52946,01 mV²
Sedang	225 mV	50625 mV²
Sedang	224,7 mV	50490,09 mV²
Sedang	221 mV	48841 mV²
Sedang	224,9 mV	50580,01 mV²
Sedang	232,9 mV	54242,41 mV²
Sedang	245,3 mV	60172,09 mV²
Sedang	219,7 mV	48268,09 mV²
Sedang	245,9 mV	60466,81 mV²
Sedang	237,7 mV	56501,29 mV²
	2307,2 mV	533132,8 mV²
	5323171,8 mV²
	230,72 mV

Tabel 3 pengukuran tegangan DC yang dihasilkan oleh pemantik

korek api dengan tekanan kuat

Tekanan pada pemantik korek api	Tegangan (V)	V²
Kuat	350,7 mV	122990,49 mV²
Kuat	336 mV	112896 mV²
Kuat	384,8 mV	148071,01 mV²
Kuat	345,9 mV	119646,81 mV²
Kuat	376,4 mV	141676,96 mV²
Kuat	374,3 mV	140100,49 mV²
Kuat	388,7 mV	151087,69 mV²
Kuat	336,9 mV	113501,61 mV²
Kuat	385,7 mV	148764,49 mV²
Kuat	342,1 mV	117032,41 mV²
	3621,5 mV	1315767,99mV²
	13115262,25mV²
	362,15 mV

Pemantik korek api yang ditekan menyebabkan palu pegas memukul kristal piezoelektrik, kristal piezoelektrik ini berbahan dielektrik. Sehingga saat kita memberikan tekanan terhadap bahan dielektrik maka medan listrik akan terbentuk. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi, penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi atau disebut dengan efek piezoelektrik .

Gaya yang dikerjakan medan listrik terhadap sebuah muatan dan usaha yang dilakukan oleh muatan bergerak tidak bergantung pada lintasan maka gaya listriknya merupakan gaya kekal. Hal ini menyangkut dengan energi potensial listrik. Energi potensial listrik berbanding lurus dengan tegangan. Akibatnya, saat kita menekan bahan dielektrik akan menghasilkan tegangan. Pada saat kita memberikan tekanan lemah terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 61,92 mV±15,89mV. Jika kita memberi tekanan sedang terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 230,72 mV±3,01mV dan saat diberi tekanan kuat terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 362,15 mV±6,865mV . Besar tegangan akan tergantung pada tekanan yang diberikan pemantik korek api. Tegangan ini juga dapat menghidupkan lampu LED.

Bahan piezoelektrik pada pemantik korek api terbentuk oleh kristal kuarsa (SiO₂) yang terpolarisasi sehingga beberapa bagian molekul bermuatan positif (Si⁺) dan sebagian yang lain bermuatan negatif (O^-) membentuk elektroda-elektroda yang material yang dapat berubah dari gaya mekanik.

Sifat efek piezoelektrik berkaitan dengan terjadinya momen dipol listrik dalam padatan. Muatan yang timbul pada permukaan dielektrik mempunyai hubungan dengan polarisasi. Piezoelektrik adalah efek gabungan dari perilaku listrik dari bahan. Pengaruh muatan bebas yang dihasilkan medan listrik luar dinyatakan oleh perpindahan D. Besaran ini dihubungkan dengan kuat medan listrik dalam dielektrik E.

KESIMPULAN

Bahan dielektrik mampu menghasilkan potensial listrik ketika mengalami tekanan, sifat ini disebut sebagai sifat piezoelektrik. Pada saat diberikan tekanan lemah terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 61,92 mV±15,89mV. Jika diberi tekanan sedang terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 230,72 mV±3,01mV dan saat diberi tekanan kuat terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 362,15 mV±6,865mV. Besar tegangan tergantung pada tekanan yang kita berikan pada pemantik korek api.Semakin besar tekanan pada pematik korek api maka tegangan yang dihasilkan semakin besar pula.

Daftar Pustaka

Anonim. 2011. http://www.tech-faq.com/piezoelectric-transducer.html, diakses 20 Januari 2013

Chee, CYK. 2006. Piezoelektric Material. http://prijipati .library.usyd. edu.au/ bitstream/2123/709/17/adt-.NU20060210.15574803chapter2. pdf, diakses 24 April 2013

Iby, Arsal Chayil., Alimin Mahyudin, dan Shahfandi Ahda. 2013.Studi Awal Proses Pemolingan Dan Karakterisasi Sifat Listrik Bahan Piezoelektrik Ramah Lingkungan (0,95-X) Bi0,5na0,5tio3 - 0,05ba0,5tio3 - Xbi0,5k0,5tio3 (Bnt-Bt-Bkt) .urnalsain-unand.com/FilesJurnal/ 8809186001% 20Arsal.pdf‎, diakses 15 April 2013

Haliday, David dan Robert Resnick.-. Fisika Jilid 2 edisi ke 3, Alih Bahasa: Pantur Siaban dan Erwin Sucipto). Jakarta: Erlangga

komala, mohamad. 2011. http://www.korekapigas.com/piezoelectrics-sebuah-cara-baru-untuk-menghasilkan-listrik/, diakses 4 Februari 2013

Sears, Francis Westo dan Mark W. Zemansky. Fisika Untuk Universitas 2. Jakarta: Bina Cipta

Wasito S.1997.Kamus Eksiklopedi Elektronika Inggris-Indonesia. Jakarta: Karya Utama