Listrik – apa itu, sejarah, jenis, karakteristik

Kita menjelaskan apa itu listrik, seperti apa sejarahnya dan jenis-jenis yang ada. Juga, apa ciri-cirinya, transmisi dan contohnya. Listrik memiliki sumber alami dan buatan.

Apa itu listrik?

Listrik adalah sekumpulan gejala fisika yang diturunkan dari keberadaan dan aliran muatan listrik . Ini adalah konsekuensi dari komposisi materi , lebih tepatnya, dari keberadaan elektron : partikel subatomik yang bermuatan listrik, yang secara konvensional disebut negatif (-).

Kita biasa menyebut energi listrik sebagai listrik , meskipun sebenarnya tidak sama persis.

Energi listrik adalah konsekuensi dari aliran elektron melalui bahan konduktif (arus listrik) dan merupakan bentuk energi yang sangat serbaguna , fundamental dalam kehidupan manusia kontemporer .

Listrik merupakan salah satu fenomena yang terjadi dalam bidang fisika yang disebut elektromagnetisme . Gaya elektromagnetik adalah salah satu dari empat gaya fundamental (bersama dengan gravitasi dan gaya nuklir lemah dan kuat) alam.

Listrik saat ini dihasilkan, diangkut, disimpan, dan dikonsumsi , yaitu, diubah menjadi jenis energi lain yang berguna bagi manusia: termal, kinetik, kimia, cahaya, dll.

Asal usul listrik

Listrik adalah interaksi alami yang menyangkut atom dari mana materi dibuat.

Atom secara alami netral secara listrik , yaitu, mereka tidak memiliki muatan listrik. Ketika sebuah atom kehilangan atau memperoleh elektron, ia mengubah keadaan listriknya untuk mendapatkan muatan, positif jika kehilangan elektron dan negatif jika memperolehnya.

Ada berbagai fenomena yang dapat menyebabkan efek ini dalam materi, menghasilkan ketidakseimbangan listrik (elektrifikasi) yang kemudian dapat menghasilkan arus listrik.

Misalnya, menggosok beberapa kain (seperti wol) dapat menghasilkan listrik statis yang nyata.

Sejarah kelistrikan

listrik - William Gilbert

Berkat William Gilbert, penemuan medan listrik pun dimulai.

Sejak zaman kuno, umat manusia telah merasakan keberadaan listrik , ketika mengamatinya di alam.

Namun, studi formalnya dimulai dengan Revolusi Ilmiah abad ketujuh belas dan kedelapan belas, dan hanya pada abad kesembilan belas dapat diterapkan untuk keperluan rumah tangga dan industri.

Pada saat itu, filsuf Inggris William Gilbert mendedikasikan dirinya untuk mempelajari dan membedakan fenomena yang diperoleh dengan menggosok amber (listrik statis) dan magnetit (magnetisme), meskipun memiliki daya tarik yang sama terhadap benda-benda kecil.

Ini adalah awal dari penemuan medan listrik dan magnet , yang hubungannya akan dipahami jauh di kemudian hari.

Ilmuwan besar yang bertanggung jawab untuk memahami listrik sebagian besar berasal dari abad ke-18: Cavendish, Du Fay, van Musschenbroek, dan Watson , serta Galvani, Volta, Coulomb, dan Franklin.

Sudah pada awal abad ke-19, Ampère, Faraday dan Ohm bergabung , serta James Clerk Maxwell, yang merumuskan untuk pertama kalinya persamaan pemersatu listrik dan magnet.

Jenis listrik

listrik

Listrik dinamis inilah yang menghasilkan arus.

Ada dua jenis dasar listrik:

  • Listrik statis . Ini adalah yang dihasilkan di sekitar beban saat istirahat atau diam, yaitu, tidak bergerak atau mengalir. Misalnya, ketika sepotong ambar digosok dengan sepotong wol atau kain kering, ketidakseimbangan elektronik terjadi pada ambar, memberikan muatan listrik. Penggosokan menyebabkan elektron berpindah dari kain ke kuning, meninggalkan kuning bermuatan negatif dan kain positif. Muatan ini berada dalam damar sampai seimbang dalam beberapa cara (dengan atom udara atau tubuh kita, misalnya).
  • Listrik dinamis . Ini adalah yang dihasilkan di sekitar muatan yang bergerak, yaitu aliran muatan listrik: arus listrik. Ini membutuhkan sumber listrik permanen yang mengalirkan elektron melalui tubuh bahan konduktif, yang sangat berguna.

Untuk apa listrik?

Listrik adalah fenomena yang sangat kuat dan serbaguna , yang digunakan untuk memberi daya pada semua jenis perangkat dan reaksi kimia, dan yang dapat diubah menjadi bentuk energi lain yang dapat digunakan.

Misalnya, dapat digunakan untuk menghasilkan panas menggunakan resistor , memungkinkan Anda untuk memanaskan ruangan atau bahkan memasak makanan. Hal ini juga digunakan untuk menghasilkan cahaya melalui lampu, atau untuk memulai motor dan menghasilkan gerakan.

Listrik memberi daya pada perangkat elektronik yang mampu melakukan berbagai tujuan , mulai dari membunyikan bel hingga melakukan aritmatika.

Bagaimana listrik dimanifestasikan?

medan listrik - listrik

Muatan listrik menghasilkan medan elektromagnetik di sekitarnya.

Listrik memanifestasikan dirinya dalam serangkaian fenomena dan sifat fisik:

  • Muatan listrik . Semua atom secara alami netral karena mereka memiliki jumlah elektron yang sama dengan proton (partikel elementer hadir dalam inti atom dengan muatan yang berlawanan dengan elektron). Dalam kondisi tertentu, atom dari beberapa bahan dapat kehilangan, mendapatkan atau memesan elektronnya dan dengan demikian berinteraksi secara elektromagnetik dengan bahan lain.
  • Arus listrik . Ini adalah aliran atau perpindahan elektron melalui bahan yang kondusif (konduktor).
  • Medan listrik . Muatan listrik saat diam menghasilkan medan listrik di sekitarnya, mempengaruhi muatan lain di sekitarnya. Jika muatan listrik bergerak, maka ia juga menghasilkan medan magnet. Keduanya terkait dan disebut medan elektromagnetik.
  • Potensial listrik . Ini adalah kemampuan medan listrik untuk melakukan kerja.
  • Magnetisme . Listrik dan magnet berhubungan erat: arus listrik menghasilkan medan magnet dan medan magnet, yang bervariasi dari waktu ke waktu , menghasilkan arus listrik.

Bagaimana listrik dihasilkan?

listrik energi surya

Sel fotovoltaik menghasilkan aliran elektron dari sinar matahari.

Listrik dihasilkan di berbagai jenis pembangkit listrik , biasanya melalui generator elektromagnetik yang, melalui pergerakan turbin, mempertahankan perbedaan potensial listrik antara dua titik.

Gerakan ini umumnya didorong oleh naiknya uap air atau gaya-gaya lain, seperti yang ditimbulkan oleh angin atau jatuhnya air yang bekerja pada turbin. Dengan demikian, generator menggerakkan medan magnet (seperti magnet atau elektromagnet) pada bahan konduktif, dan menghasilkan medan listrik.

Cara lain untuk menghasilkan listrik adalah melalui sel fotovoltaik : perangkat yang menyerap foton dari sinar matahari dan menghasilkan aliran elektron sebagai tanggapan.

Bagaimana listrik ditransmisikan?

Masalah vital lainnya dalam pengelolaan tenaga listrik adalah transmisinya dari sumber pembangkit ke tempat konsumsi. Untuk ini, ada kabel yang terbuat dari bahan konduktif .

Tapi ada dilema: semakin jauh jaraknya, semakin besar kehilangan muatan listriknya . Ini karena bahkan bahan konduktif kuat sampai batas tertentu.

Untuk mengatasi kelemahan ini , digunakan saluran tegangan tinggi , yaitu kabel dengan perbedaan tegangan yang sangat tinggi sehingga arus dapat menjangkau jarak yang lebih jauh dengan kerugian yang lebih kecil akibat pemanasan dan efek elektromagnetik.

Namun, tekanan darah tinggi memiliki dua masalah : di satu sisi tidak berguna dalam hal domestik, karena membutuhkan tekanan sedang dan, di sisi lain, berisiko.

Kunci untuk memecahkan masalah ini adalah penemuan transformator : instrumen yang mengubah nilai tegangan dan memungkinkan penggunaan tegangan tinggi untuk transportasi dan tegangan rendah untuk konsumsi di tempat tujuan.

Konduktivitas listrik

Kabel memiliki pusat konduktif logam yang dikelilingi oleh bahan isolasi.

Konduktivitas listrik adalah kemampuan materi untuk memungkinkan lewatnya muatan listrik. Ini adalah kuantitas yang bertentangan dengan resistivitas.

Tergantung pada sifatnya, bahannya mungkin:

  • Bahan konduktif . Mereka memungkinkan transit elektron di permukaannya, setelah terkena listrik. Konduktor yang paling terkenal adalah logam dan beberapa versi karbon , serta sebagian besar garam . Dalam proses ini, sebagian muatan listrik biasanya hilang dan panas dihasilkan.
  • Bahan dielektrik atau isolator . Mereka tidak mengizinkan aliran listrik dan, untuk alasan ini, mereka digunakan sebagai pelindung dan penutup kabel. Misalnya: kaca , Bakelite atau plastik .
  • Bahan semikonduktor . Mereka memungkinkan lewatnya listrik dalam kondisi tertentu ( suhu , tekanan, dll.), Sementara di lain mereka bertindak sebagai isolator. Misalnya: silikon, kadmium atau germanium.
  • Bahan superkonduktor . Mereka memungkinkan aliran listrik tanpa menimbulkan keausan atau kehilangan muatan, selama mereka berada dalam kondisi suhu tertentu. Inilah yang terjadi pada timah dan aluminium ketika mereka mendingin di bawah suhu kritisnya.

Listrik di alam

Petir - listrik

Sinar ini disebabkan oleh ketidakse
imbangan potensial listrik antara atmosfer dan tanah.

Listrik dapat diamati di alam, dalam kasus-kasus seperti berikut:

  • Baut petir . Petir saat badai terjadi karena ketidakseimbangan potensial listrik antara atmosfer dan tanah , akibat gesekan awan dan tetesan air dengan udara, yang bermuatan elektron, sehingga menimbulkan listrik statis. Ini diselesaikan dengan pelepasan yang cepat dan keras dalam bentuk kilat.
  • Biolistrik . Beberapa hewan mampu menghasilkan medan listrik untuk pertahanan, seperti sinar listrik atau belut. Lainnya, di sisi lain, dapat merasakan medan magnet yang dihasilkan oleh muatan listrik di dalam tubuh hidup dan dengan demikian mendeteksi mangsanya. Di sisi lain, impuls saraf adalah pelepasan listrik kecil dan otak beroperasi dengan listrik.
  • Magnetosfer terestrial . Siapa pun yang pernah melihat aurora borealis tahu bahwa Bumi memiliki medan magnet di sekitarnya, yang melindunginya dari radiasi matahari dan sinar kosmik. Medan magnet ini adalah yang dideteksi oleh kompas dan dihasilkan oleh gerakan rotasi planet ini, mengingat inti besinya ( logam magnetik par excellence).

Contoh kelistrikan

Beberapa contoh umum listrik ada di sekitar kita:

  • Energi yang kita gunakan saat mencolokkan alat ke soket dinding.
  • Kejutan yang kita rasakan ketika kita mengeluarkan sweter wol dari pengering dan memakainya.
  • Energi yang kita ambil dari baterai untuk menyalakan bola lampu senter.

Referensi:

  • “Listrik” di Wikipedia .
  • “Apa itu listrik?” di Institut Energi Catalan .
  • “Listrik untuk pemula. Apa itu listrik?” (Video) di TecnoDesarrollos .
  • “Apa itu listrik?” di Foronnuclear.org .
  • “Listrik” di Junkers .
  • “Listrik di alam” di Hydro Québec .
  • “Listrik (fisika)” dalam Encyclopaedia Britannica .

Related Posts