Listrik dan Proses Terbentuknya Listrik

 

Bagi kalian yang punya curiousity yang kuat mungkin seringkali terfikir di benak kalian mengenai bagaimana segala sesuatu di alam ini bekerja. Mencari tau mengenai "how stuff works" mungkin menggambarkan frasa yang paling tepat bagi kalian para science enthusiast. Salah satu pertanyaan terbesar gw mengenai fenomena fisis di alam ini adalah "listrik". Nah kenapa listrik? karna listrik ini useable banget, ini adalah salah satu bentuk energi yang sangat vital bagi peradaban kita sekarang. Karena listrik ini selalu dipake sehari hari tapi sayangnya sampe beberapa tahun terakhir gw ga ngerti listrik itu sebenernya apa.hehe

Pernah ga si kalian kepikiran sebenernya listrik itu apa? bahkan sampe sekarang banyak yang masih bingung sebenernya wujudnya itu apa. Karena dulu yang pernah diajarin dibangku sekolah wujud (fasa) benda yang pasti itu kalo ga Padat, Cair, ya Gas. 

The three fundamental phases of matter are solid, liquid, and gas (vapour), but others are considered to exist, including crystalline, colloid, glassy, amorphous, and plasma phases. When a phase in one form is altered to another form, a phase change is said to have occurred. (Sumber : Britannica/science/state phase of matter)

Kenapa gw sampe bingung, karena listrik itu entitas yang secara fenomena fisis bisa diliat, dan bisa dirasakan efeknya, tapi tidak bisa dipegang, diraba atau ditimbang seperti benda lain yang ada di alam ini. Bahkan udara pun bisa ditimbang kalau ia menempati suatu wadah.

Setelah mencari tau dari berbagai sumber baik itu buku, jurnal dan literatur lainnya, gw mau cerita sedikitnya pemahaman mengenai listrik ini. 

OK langsung aja, menjawab dari rasa penasaran diatas ternyata listrik ini merupakan suatu kondisi, ia merupakan suatu kondisi bilamana elektron valensi atau elektron paling luar bergeser dari atom.

kenapa elektron valensi yang bergeser dari atom dapat menghasilkan listrik?

Mungkin kalian bingung apa itu Atom dan apa itu elektron valensi?

Ketika kita membagi kecil suatu benda maka pada titik tertentu kita akan mendapatkan suatu parikel yang disebut molekul. Jika kita bagi lagi molekul ini maka kita akan mendapatkan bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi yang disebut Atom.

Atom adalah unit terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dipecah lagi menjadi bagian yang lebih kecil.

Setidaknya ada 3 jenis muatan listrik pembentuk atom dimana proton dan neutron (terdapat di inti atom/nukleon) dimana kedua partikel subatomik ini akan saling menetralkan dan elektron yang berputar mengelilingi nukleon. Ini adalah representasi dari atom pada model atom Bohr.

Pada nukleon terdapat beberapa proton yang bermuatan positif, kita tahu bahwa partikel dengan muatan yang sejenis akan tolak menolak, nah tapi ini tidak terjadi pada inti atom. Karena pada inti atom terdapat neutron (partikel tidak bermuatan) yang menetralkan kondisi tolak menolak dari partikel sejenis.

Karena partikel subatomik yang terdapat pada nukleon saling menetralkan, inilah salah satu sebab sebagian besar materi yang kita temui itu bermuatan netral ya contohnya ketika kita makan makananya ga nyetrum baju yang kita pake pun ga nyetrum kan.

Semua benda pada dasarnya tersusun dari atom-atom dan atom ini tersusun dari 3 muatan utama yaitu proton (bermuatan positif), elektron (bermuatan negatif) dan neutron tidak bermuatan.

Ternyata untuk memahami mengenai fenomena yang disebut listrik kita harus memahami bagaimana sifat dari muatan atom diatas terutama bagian terluar atom yaitu elektron.

Elektron memiliki sifat selalu bergerak mengelilingi proton pada orbitnya. Elektron memiliki massa yang jauh lebih ringan dibandingkan proton sehingga elektron relatif bisa bergerak dengan mudah. Misal sebagai contoh atom hidrogen dimana ia merupakan unsur paling sederhana yang hanya memiliki 1 proton dan 1 elektron

Kemudian tembaga, yang biasa digunakan sebagai kabel memiliki atom 29 artinya pada atom tembaga terdapat 29 elektron dan 29 proton. Karena kondisi tersebut maka tembaga memiliki satu elektron valensi pada orbit terluar yang sangat aktif. Hal inilah yang membuat tembaga memiliki sifat konduktor yang baik.

Jadi ketika ada energi yang mengalir pada atom maka elektron pada orbit terluar akan bergerak sangat aktif pergerakan inilah yang nantinya akan menghasilkan listrik.

Atom yang memiliki sedikit elektron pada bagian terluar orbitnya adalah konduktor yang baik, seperti perak, kuningan, emas karena hanya memiliki satu elektron valensi.

Sementara atom yang memiliki banyak elektron pada bagian orbitnya adalah konduktor yang buruk atau biasa disebut dengan insulator seperti plastik, kaca, karet karena unsur pembentuknya memiliki elektron yang berikatan kuat dan tidak mudah berpindah ke atom lain. 

Elektron valensi adalah elektron yang dimiliki oleh atom pada kulit paling luar

Jadi elektron yang terdapat pada orbit paling jauh dari inti membuat gaya tariknya lemah dan membuat elektron terluar akan mudah berpindah ke atom lain. Dimana tembaga, perak dan jenis logam lainnya, elektron valensinya akan bergerak hampir bebas terhadap intinya. Nah elektron inilah yang kemudian disebut sebagai elektron bebas.

Jumlah proton dan elektron pada atom netral sama. Gaya tarik antara proton dan elektron ke arah inti harus sama dengan gaya sentrifugal yang dialami elektron. 

Jadi apa itu listrik?

Listrik adalah kondisi ketika elektron valensi bergeser dari atom.  Jadi dengan kata lain kita bisa menyimpulkan bahwa listrik adalah bentuk energi yang muncul karena adanya atom yang tidak setimbang. 

Kalau kita pikirkan kembali pasti dibutuhkan gaya untuk mendorong elektron valensi dari atom. Brarti cara untuk membuat listrik adalah dengan cara memberikan gaya untuk menggeser elektron valensinya. 

Lalu apa saja yang bisa dilakukan untuk membuat elektron bergeser?

3 cara untuk menggeser elektron valensi dari atom yaitu secara mekanik, kimia dan magnetik

1. Secara Mekanik

Untuk contoh paling mudah adalah mengenai listrik statis (dalam fenomena petir). ini adalah salah satu proses alam yang terjadi secara alami karena alam cenderung ingin mencapai keseimbangan.

Jadi bila awan-awan yang bergerak terbelah dan terpecah oleh angin maka elektronya akan bergeser dari atom awan. Hal ini akan menyebabkan akumulasi berlebih elektron pada satu bagian awan dan kekurangan elektron pada bagian awan lainnya. Kondisi yang tidak setimbang ini akan membentuk muatan listrik antara awan dengan awan ataupun antara awan dengan bumi. Jika awan awan yang berbeda muatan cukup dekat bagi elektron untuk mengalir menyeimbangkan muatan, maka elektronpun secara spontan akan mengalir. Aliran elektron inilah yang ahirnya kita sebut sebagai petir. 

Jadi petir adalah proses dari atom-atom pada awan untuk menetralkan muatan

 2. Secara Kimia

Pembentukan listrik secara kimia banyak sekali aplikasinya dan digunakan pada teknologi teknologi saat ini. Baterai /Accu mobil merupakan suatu perangkat pembangkit listrik yang menggunakan metode ini. 

Kita tau baterai itu sebagai salah satu penghasil listrik. Ternyata listrik yang dihasilkan dari baterai ini adalah proses penggeseran elektron melalui reaksi kimia. Di dalam baterai terdapat sel kimia. Sel kimia inilah yang akan menghasilkan tegangan listrik melalui reaksi kimia. Sel kimia pada baterai memiliki 2 elektroda dengan bahan yang berbeda contohnya seng dan tembaga. Kedua elektroda ini tersuspensi didalam elektrolit. Ini adalah zat yang mengandung ion bebas yang dapat menghantarkan listrik. 

Elektrolit pada batterai dapat berupa pasta (pada sel kering) dan dapat berupa cairan (sel basah) 

Inilah yang menjadi pembeda antara baterai pada jam dinding kita dan baterai mobil. Baterai alkaline misalnya ia mengandung sel kering sedangkan baterai mobil mengandung sel basah dalam laju reaksi kimianya.

Penggeseran elektron secara kimia akan menghasilkan arus listrik satu arah (DC) dalam jumlah yang tidak terlalu besar.

3. Secara Magnetik

Jika sebuah konduktor (atom yang relatif mudah melepas elektron valensi) bergerak memotong garis gaya magnet (medan magnet), maka elektron valensi di dalam konduktor akan bergeser ke arah salah satu ujung konduktor. 

Elektron valensi dari logam berjumlah 1 - 3

Sehingga dalam bereaksi dengan unsur lain membentuk susunan oktet , maka logam relatif akan lebih muda melepas 1 sampai 3 elektron ketimbang harus menerima 5 sampai 7 elektron valensi dari unsur lain. Inilah yang menyebabkan logam menjadi konduktor listrik. 

Location:

Share :