Energi listrik adalah konsep penting dalam sains, namun yang sering disalahpahami. Apa sebenarnya energi listrik, dan apa saja peraturan yang diterapkan saat menggunakannya dalam perhitungan?
Apa itu Energi Listrik?
Energi listrik adalah suatu bentuk energi dihasilkan dari aliran muatan listrik. Energi adalah kemampuan untuk melakukan pekerjaan atau menerapkan kekuatan untuk memindahkan suatu objek. Dalam hal energi listrik, gaya adalah gaya tarik listrik atau tolakan antara partikel bermuatan. Energi listrik dapat berupa energi potensial atau energi kinetik, tetapi biasanya dijumpai sebagai energi potensial, yaitu energi yang disimpan karena posisi relatif dari partikel bermuatan atau medan listrik. Pergerakan partikel bermuatan melalui kawat atau media lain disebut arus atau listrik. Ada juga listrik statis, yang dihasilkan dari ketidakseimbangan atau pemisahan muatan positif dan negatif pada suatu objek. Listrik statis adalah suatu bentuk energi potensial listrik. Jika muatan yang cukup menumpuk, energi listrik dapat dikeluarkan untuk membentuk percikan (atau bahkan petir), yang memiliki energi kinetik listrik.
Secara konvensional, arah medan listrik selalu ditunjukkan dengan menunjuk ke arah partikel positif yang akan bergerak jika ditempatkan di medan. Ini penting untuk diingat ketika bekerja dengan energi listrik karena pembawa arus yang paling umum adalah elektron, yang bergerak dalam arah yang berlawanan dibandingkan dengan proton.
Cara Kerja Energi Listrik
Ilmuwan Inggris Michael Faraday menemukan cara menghasilkan listrik sedini tahun 1820-an. Dia memindahkan lingkaran atau piringan logam konduktif di antara kutub magnet. Prinsip dasarnya adalah elektron dalam kawat tembaga bebas bergerak. Setiap elektron membawa muatan listrik negatif. Pergerakannya diatur oleh gaya tarik menarik antara elektron dan muatan positif (seperti proton dan ion bermuatan positif) dan gaya tolak antara elektron dan muatan sejenis (seperti elektron lain dan ion bermuatan negatif). Dengan kata lain, medan listrik yang mengelilingi partikel bermuatan (elektron, dalam hal ini) memberikan gaya pada partikel bermuatan lainnya, menyebabkannya bergerak dan dengan demikian bekerja. Kekuatan harus diterapkan untuk memindahkan dua partikel bermuatan yang saling menjauh satu sama lain.
Setiap partikel bermuatan dapat terlibat dalam menghasilkan energi listrik, termasuk elektron, proton, inti atom, kation (ion bermuatan positif), anion (ion bermuatan negatif), positron (antimateri setara dengan elektron), dan begitu seterusnya.
Contohnya
Energi listrik digunakan untuk tenaga listrik, seperti arus dinding yang digunakan untuk menyalakan bola lampu atau komputer, adalah energi yang dikonversi dari energi potensial listrik. Energi potensial ini diubah menjadi jenis energi lain (panas, cahaya, energi mekanik, dll). Untuk utilitas daya, gerakan elektron dalam kawat menghasilkan potensi arus dan listrik.
Baterai adalah sumber energi listrik lain, kecuali muatan listrik mungkin ion dalam larutan daripada elektron dalam logam.
Sistem biologis juga menggunakan energi listrik. Sebagai contoh, ion hidrogen, elektron, atau ion logam mungkin lebih terkonsentrasi pada satu sisi membran daripada lainnya, menyiapkan potensi listrik yang dapat digunakan untuk mengirimkan impuls saraf, menggerakkan otot, dan transportasi bahan.
Contoh spesifik energi listrik meliputi:
- Arus bolak-balik (AC)
- Arus searah (DC)
- Petir
- Baterai
- Kapasitor
- Energi yang dihasilkan oleh belut listrik
Unit Listrik
Unit SI dari beda potensial atau tegangan adalah volt (V). Ini adalah perbedaan potensial antara dua titik pada konduktor yang membawa arus 1 ampere dengan daya 1 watt. Namun, beberapa unit ditemukan dalam listrik, termasuk:
| Satuan | Simbol | Kuantitas |
| Volt | V | Perbedaan potensial, tegangan (V), gaya gerak listrik (E) |
| Ampere (amp) | SEBUAH | Arus listrik (i) |
| Ohm | Ω | Resistensi (r) |
| Watt | W | Daya listrik (p) |
| Farad | F | Kapasitansi (C) |
| Henry | H | Induktansi (L) |
| Coulomb | C | Muatan listrik (Q) |
| Joule | J | Energi (E) |
| Kilowatt-jam | kWh | Energi (E) |
| Hertz | Hz | Frekuensi f) |
Hubungan Antara Listrik dan Magnet
Ingatlah selalu, partikel bermuatan yang bergerak, apakah itu proton, elektron, atau ion, menghasilkan medan magnet. Demikian pula, mengubah medan magnet menginduksi arus listrik dalam a konduktor (mis., kawat). Jadi, para ilmuwan yang mempelajari listrik biasanya menyebutnya sebagai elektromagnetisme karena listrik dan magnet saling terhubung satu sama lain.
Poin-Poin Utama
- Listrik didefinisikan sebagai jenis energi yang dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak.
- Listrik selalu dikaitkan dengan magnet.
- Arah arus adalah arah muatan positif akan bergerak jika ditempatkan di medan listrik. Ini berlawanan dengan aliran elektron, pembawa arus yang paling umum.