LISTRIK ARUS SEARAH (DC)

 

Assalamu’alaikum Wr. Wb, Semangat Belajar!

Senang sekali bisa berjumpa dengan siswa-siswi yang cerdas melalui modul ini. Modul ini sebagai salah satu sumber belajar yang membantu anak-anak untuk memahami materi Fisika kelas XII semester 1, tentang listrik arus searah (DC). Sebagai pengantar, Pernahkah anak-anak kesetrum listrik? bagaimana rasanya? bagaimana kita menjelaskan kejadian ini? berikut penjelasannya.

A.       ARUS LISTRIK

 Arus listrik ditimbulkan dari aliran muatan listrik yang terjadi pada bahan penghantar. Penghantar dapat berupa logam, larutan, maupun gas. Pembawa muatan arus listrik pada penghantar logam adalah elektron-elektron, pada larutan ion positif dan ion negatif seperti yang terjadi pada akumulator, pada gas pembawa muatannya adalah elektron dan ion positif seperti pada peristiwa petir.

Arah arus listrik (arus konvensional) adalah searah dengan arah aliran muatan posifif dan berlawanan arah dengan arah gerak elektron.

 
Di atas adalah gambar rangkaian listrik tertutup, dimana sumber tegangan atau sumber ggl (e) berfungsi sebagai tenaga penggerak listrik. Aliran arus elektron pada gambar di samping adalah searah dengan putaran jarum jam, sedangkan arah arus listrik konvensional berlawanan dengan arah aliran elektron ini.

Kutub-kutub sumber ggl disimbolkan sebagai garis sejajar yang terdiri atas bagian panjang (kutub positif) dan bagian pendek (kutub negatif). Ini berarti pada suatu rangkaian listrik, arah arus adalah keluar dari kutub positif menuju ke kutub negatif sumber tegangan.

 

B.       KUAT ARUS ( I )

Kuat arus ( I ) didefinisikan sebagai jumlah muatan yang mengalir tiap satuan waktu.

I = q / t

dengan I    : kuat arus (ampere disingkat A )             

              q    : muatan listrik yang mengalir ( coulomb disingkat C )

              t    : waktu (detik)

 

C.       HUKUM OHM

 Aliran air pada suatu pipa akan sebanding dengan beda tinggi kedua ujung pipa. Semakin besar perbedaan ketinggiannya, air akan mengalir semakin cepat. Hal ini karena energi potensial air yang dirubah menjadi energi kinetik semakin besar.

Hal yang sama berlaku pada aliran muatan listrik, dimana untuk suatu hambatan R yang tetap, bertambahnya beda potensial listrik pada dua titik akan menyebabkan jumlah muatan yang mengalir tiap detik semakin besar, yang berarti bahwa kuat arus yang mengalir juga semakin besar.

Hubungan antara beda potensial atau tegangan, kuat arus yang mengalir, dan hambatan penghantar akan memenuhi hukum Ohm :

 V = I.R

dimana         V   : tegangan atau beda potensial antara ujung-ujung penghantar ( volt )

                             I    : kuat arus yang dihasilkan ( ampere )

                             R   : hambatan penghantar ( ohm atau W )

 Contoh Soal :

1.      pada suatu penghantar terjadi aliran elektron sebesar 480 C selama 1 menit. Bila muatan elektron e = -1,6 x 10^-19 C, hitunglah kuat arus yang mengalir !

Penyelesaian :

q = 480 C ,   t = 1 menit = 60 detik ,   e = -1,6 x 10^-19 C (tanda negatif menunjukkan bahwa elektron bermuatan negatif).

Kuat arus yang mengalir :

I = q / t = 480 C/ 60 s = 8 A

2.      Berikut adalah grafik hubungan antara tegangan ( V ) dengan kuat arus yang mengalir ( I) yang mengalir pada sebuah hambatan R. Dari grafik tersebut tentukan nilai hambatan R?

        

Penyelesaian :

Dari grafik didapat,

saat kuat arus I = 1 A tegangan V = 20 volt

saat kuat arus I = 2 A tegangan V = 40 volt

saat kuat arus I = 3 A tegangan V = 60 volt

nilai hambatan R dapat diperoleh dengan cara memasukkan salah satu pasangan data di atas kedalam persamaan hukum Ohm : V = I R

    R = V / I = 60/3 = 20 W

D.      RESISTOR ( HAMBATAN )

1.     Nilai Hambatan ( Resistansi ) Penghantar

Sepotong penghantar logam dengan panjang L dan luas penampang A. Besarnya hambatan (resistansi) yang dihasilkan oleh penghantar seperti pada gambar dapat dihitung dengan persamaan :

dimana :

R    :   hambatan penghantar ( W )

r    :   hambat jenis penghantar ( Wm )

L    :   panjang penghantar ( m )

A    :   luas penampang ( m² )

 Untuk penghantar berbentuk batang silinder, maka luas penampang A = pr² , dengan r : jari-jari penampang (m).

 

2.     Hubungan antara Suhu dengan Nilai Hambatan

 Pengaruh kenaikan suhu terhadap nilai hambatan pada penghantar adalah bervariasi, dan bergantung pada jenis penghantar berdasarkan konduktivitas listriknya. Pada penghantar semikonduktor, kenaikan suhu akan menurunkan nilai hambatan, tetapi pada logam-logam konduktor, kenaikan suhu akan menaikkan nilai resistansi (hambatan listriknya).

Persamaan nilai hambatan konduktor logam, dengan melibatkan faktor perubahan suhu adalah :

Rt = Ro (1+a.Dt)

dengan Dt = t - t_o

dimana :

R_t  : hambatan penghantar pada suhu t^oC ( W )     

R_o : hambatan penghantar pada suhu acuan ( W )

t_o  : suhu acuan (biasanya digunakan 20 ^oC)

a  : koefisien suhu hambatan jenis ( ^oC^-1 )

Dt : perubahan suhu terhadap suhu acuan ( ^oC )

3.     Rangkaian Resistor ( R )

 Pada prinsipnya, cara merangkai resistor dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Namun dalam banyak kasus, kombinasi dari kedua cara tersebut dipilih untuk mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan.

Contoh Soal :

1.     Logam konduktor yang panjangnya 1 meter berjari-jari 0,1 mm pada suhu 20 ^oC memiliki hambat jenis sebesar 31,4 x 10⁸ Wm. Bila koefisien suhu hambat jenis logam tersebut 0,005 /^oC, hitung nilai hambatan logam pada suhu 20 ^oC dan pada suhu 100 ^oC !

 Penyelesaian :

Data soal :  L = 1 m  ,  r = 31,4 x 10^-8 = 3,14 x 10^-7 Wm  ,  a = 0,005 /^oC  ,  r = 0,1 mm = 10^-4 m

Menghitung nilai hambatan logam : R = 10 W

Besarnya hambatan dari logam tersebut ketika suhunya dinaikkan menjadi 100 ^oC adalah: Rt = 14 W

2.      Empat buah resistor identik masing-masing nilai hambatannya 20 W. Hitunglah hambatan pengganti bila keempatnya dirangkai secara seri dan bila dirangkai secara paralel !

 Penyelesaian :

Empat hambatan identik masing-masing 20 W ketika dirangkai seri menghasilkan hambatan total :

R_s = R + R + R + R = 4R = 4 x 20 = 80 W

Bila keempat resistor tersebut dihubungkan secara paralel, diperoleh hambatan pengganti sebesar :

Rp = 5 W

Dapat dilihat bahwa merangkai resistor secara seri akan menaikkan nilai hambatan, dan merangkainya secara paralel akan memperkecil nilai hambatan.

Read More

Artikel: Penguatan Komite Sekolah dalam Perlindungan Profesi Guru

Disampaikan oleh Muhammad Jazari, M.Pd., Guru SMAN 1 Karanggede Boyolali dalam Bimtek Perlindungan Keprofesian Kemendikbud pada tanggal 25-27 Juni 2019 di Jakarta.

Posisi pendidik dan tenaga kependidikan memiliki peran strategis dalam penyelenggaraan pendidikan. Namun dalam pelaksanaan tugas profesinya, pendidik seringkali menghadapi masalah dan tantangan, baik internal maupun eksternal. Tantangan internal itu antara lain; (1) belum bisa membedakan antara wilayah pelanggaran dengan wilayah pendidikan; (2) seringkali pendisiplinan disamakan dengan hukuman; (3) kekerasan dimaknai sebagai ketegasan; (4) sanksi menjadi andalan daripada konsekuensi; (5) pendekatan kekerasan sebagai bentuk pendidikan mental. Sedangkan tantangan eksternal antara lain; (1) ancaman dari pihak luar dalam pelaksanaan tugas profesinya; (2) mutasi cepat yang merugikan guru; (3) sistem karier yang kurang jelas; (4) minimnya perlindungan hukum; (5) kode etik yang belum terbangun dengan baik di setiap satuan pendidikan.

Masih kuat dalam ingatan kita kasus meninggalnya Ahmad Budi Cahyono, guru SMA Negeri 1 Torjun, Sampang, Madura, Jawa Timur yang diduga akibat penganiayaan dari muridnya saat jam pelajaran berlangsung (Solopos.com, 2/2/2018). Kejadian yang terjadi pada bulan Februari 2018 itu menjadi ramai di media massa dan viral di media sosial sehingga PGRI selaku organisasi profesi mengutuk keras dan berempati dengan mengalang dana di seluruh Indonesia. Kejadian ini menyadarkan banyak orang dan menjadi harapan kita bahwa kasus pelecehan dan kekerasan guru tidak akan terjadi lagi. Namun faktanya, masih banyak kasus-kasus serupa di tahun 2019 ini.

Dunia pendidikan sangat menyayangkan peristiwa tersebut, mengapa kekerasan dan ancaman terhadap pendidik dan tenaga kependidikan masih terus terjadi, padahal pemerintah telah menerbitkan sejumlah peraturan, diantaranya Permendikbud Nomor 10 Tahun 2017 tentang Perlindungan Bagi Pendidikan dan Tenaga Kependidikan. Ada empat macam perlindungan yang diatur, yaitu perlindungan hukum, profesi, keselamatan dan kesehatan kerja, serta hak atas kekayaan intelektual. Disebutkan pula bahwa perlindungan terhadap guru dan tenaga kependidikan itu merupakan kewajiban semua pihak, mulai dari pemerintah, pemerintah daerah sesuai dengan kewenangannya, satuan pendidikan, organisasi profesi, dan masyarakat.

Beberapa peraturan sebagai payung hukum sudah tersedia, namum implementasi dilapangan perlu dikuatkan. Sebelum berharap orang lain peduli, guru selaku pendidik perlu meningkatkan 4 kompetensi guru dengan kegiatan pelatihan, diskusi dan pembiasaan baik sehingga seimbang antara kompetensi kepribadian, pedagogi, profesional, dan sosial. Umumnya pelatihan yang diikuti pendidik masih terfokus pada kompetensi pedagogi dan professional, sedangkan kompetensi kepribadian dan sosial masih minim. Ketua Harian Komisi Nasional Indonesia untuk UNESCO, Kemendikbud, Arief Rachman mengatakan, seorang guru harus punya cara tepat menegur atau memberi hukuman kepada siswa. Hal ini penting karena setiap siswa memiliki karakteristik emosi yang beragam. Kemampuan guru dalam bergaul secara efektif dengan peserta didik merupakan salah satu komponen dalam kompetensi sosial yang harus dimiliki guru. Selain itu menjadi teladan bagi peserta didik dan masyarakat adalah bagian dari kompetensi kepribadian yang juga harus dimiliki guru.

Selanjutnya adalah pentingnya penguatan komite sekolah dalam perlindungan profesi guru. Kita melihat masih kurang optimalnya peran komite sekolah ini hampir terjadi di setiap sekolah, selama ini masyarakat mempersepsikan keberadaan komite sekolah hanya berperan dalam hal pengadaan bantuan sarana parasarana dan dana pendidikan. Penguatan komite sekolah bagian dari penguatan tri pusat pendidikan, yaitu dengan meningkatkan komunikasi antara guru dan orang tua melalui wadah komite sekolah. Koordinasi dengan komite sekolah bisa diagendakan minimal satu bulan sekali. Pengurus komite mewadahi dan menyalurkan aspirasi masyarakat dalam melahirkan kebijakan operasional dan program pendidikan, meningkatkan tanggungjawab dan peran serta masyarakat dalam penyelenggaraan pendidikan, menciptakan suasana dan kondisi transparan, akuntabel, dan demokratis. Diharapkan dengan penguatan peran komite sekolah, apabila terjadi kasus antara guru dan siswa/orang tua maka pengurus komite menjadi pelindung terdepan sekaligus menfasilitasi mediasi keduanya.

Apa pun alasannya, tindakan kekerasan terhadap guru tidak boleh dibiarkan karena akan membuat guru menjadi takut, takut dibelit persoalan hukum dan takut dianiaya orang tua siswa. Selain itu guru bisa menjadi apatis dengan tugas mendidik, tidak lagi peduli dengan moral anak didiknya. Jika kondisi ini terus dibiarkan, bisa jadi guru akan mengabaikan salah satu tugasnya yaitu mendidik. Sebuah tugas penting berkaitan dengan pembentukan watak dan karakter siswa. Bukankah kita bersepakat bahwa mendidik melampaui tugas mengajar.

Read More