Seberapa sering kalian nonton televisi, menyalakan lampu, dan menggunakan komputer?
Benda-benda tersebut dan beberapa benda lain nan ada di sekitar kita bekerja dengan menggunakan listrik. Dapatkah kalian bayangkan bagaimana jadinya kehidupan kalian tanpa listrik? Mengerikan bukan? Global terasa sunyi senyap, dan malam akan menjadi lebih gelap dari biasanya. Global ini bagaikan global listrik .
Kalian hayati di global listrik, sebuah global dengan segala atribut benda nan memerlukan listrik. Tanpa listrik, banyak aktivitas nan akan terhenti. Para teknisi, programmer, dan penulis tak bisa melanjutkan pekerjaannya.
Sebenarnya, listrik merupakan salah satu bentuk energi nan bisa diubah ke bentuk energi lain seperti energi panas, cahaya, dan suara. Energi listrik juga bisa diubah menjadi energi kinetik buat menggerakkan sebuah mesin.
1. Konduktor Vs Isolator
Salah satu sifat listrik ialah bisa bergerak, seperti ketika kalian tersengat arus listrik saat menyentuh kabel terkelupas nan terhubung dengan sumber tegangan dalam. Sebenarnya, nan kalian rasakan itu ialah gerakan elektron atau disebut juga arus listrik.
Listrik bisa mengalir atau terkonduksi melalui bahan tertentu. Bahan nan bisa menghantarkan listrik dengan mudah disebut konduktor. Bahan nan sulit menghantarkan listrik disebut isolator.
Contoh konduktor ialah dawai tembaga. Itulah sebabnya pabrik-pabrik menggunakan dawai tembaga sebagai bahan buat pembuatan kabel listrik. Contoh isolator ialah barang-barang nan terbuat dari plastik. Tidak heran jika pabrik pembuat kabel melapisi dawai tembaganya dengan bahan plastik agar kalian tak tersengat listrik saat memegang kabel terkelupas nan terhubung dengan sumber tegangan.
2. Apa, Sih Listrik itu?
Kalian sudah tahu apa itu elektron dan atom. Tiap benda di alam ini tersusun atas atom-atom nan memiliki beberapa elektron penyusunnya. Tiap elektron penyusun atom memiliki muatan negatif atau positif.
Elektron nan terdapat di dalam atom tadi membawa muatan listrik. Ketika elektron bergerak bersamaan dalam satu arah, berarti saat itu mereka sedang membawa listrik (arus listrik).
Benda-benda konduktor, seperti logam, memiliki elektron nan bebas dan tak terikat kuat oleh atom. Itulah sebabnya mudah baginya buat menghantar listrik. Berbeda dengan benda isolator nan elektron penyusunnya terikat kuat oleh atom sehingga sulit buat menghantarkan listrik.
a. Hambatan atau Tahanan
Ternyata, ketika bergerak, elektron itu kadang-kadang menemui hambatan. Tiap-tiap konduktor memiliki nilai kendala nan berbeda.
Seberapa baik listrik bisa dihantarkan oleh sebuah konduktor diukur dengan resistensi. Semakin sedikit resistensi sebuah kawat, semakin bagus dawai itu mengalir (menghantarkan) listrik.
b. Sirkuit Listrik
Arus listrik hanya akan mengalir melalui dawai nan tersambung (terhubung). Inilah nama lain dari sirkuit. Arus listrik akan berhenti mengalir jika terdapat kerusakan di dalam sirkuitnya.
Arus listrik bisa disambung dan dihentikan dengan menggunakan switch. JIka menyalakan sesuatu (benda listrik), kalian tersambung dengan sirkuit. Jika kalian mematikan listriknya, berarti kalian sedang memutus sirkuitnya.
c. Bagaimana Bola Lampu Bisa Menyala?
Bola lampu memiliki dawai kecil nan disebut filamen. Ketika listrik mengalir melalui filamen, terciptalah nyala lampu nan terang. Namun, hanya sekitar 2% dari energi listrik nan diubah menjadi cahaya, sisanya berubah menjadi panas.
3. Atom dan Global Listrik
Dalam global listrik, kita mengenal istilah atom sebagai satuan terkecil dari seluruh materi nan ada di muka bumi ini. Atom ialah satuan dasar materi dengan penyusun berupa inti atom dan awan elektron bermuatan negatif nan mengelilinginya.
Sementara itu, inti atom terdiri atas proton bermuatan positif dengan neutron nan bermuatan netral. Elektron nan terdapat pada sebuah atom terikat oleh gaya elektromagnetik pada inti atomnya. Oleh karena itulah sekumpulan atom bisa berkaitan satu sama lain.
Atom dengan jumlah proton dan elektron nan sama akan bersifat netral. Berbeda dengan atom nan memiliki jumlah proton dan elektron nan berbeda, ia akan bersifat positif atau negatif (bergantung jumlah mana nan paling banyak). Atom dengan muatan positif atau negatif tersebut disebut dengan ion.
Jumlah proton dan elektron pada suatu atom sangat berpengaruh dalam menentukan unsur kimia atom tersebut. sementara itu, jumlah neutron pada sutu atom berpengaruh dalam menentukan isotop unsur tersebut.
4. Asal Usul Atom
Istilah atom secara etimologis, berasal dari bahasa Yunani nan berarti tak bisa dipotong atau dibagi-bagi lagi. Adanya subatom di dalam atom merupakan bukti bahwa atom ialah satuan terkecil dari materi nan sudah tak dapat dibagi lagi menjadi bentuk satuan lainnya.
Dalam kehidupan sehari-hari, atom tidaklah dapat dilihat dengan mata telanjang. Diperlukan peralatan spesifik buat dapat melihat satuan terkecil dari materi nan ada di global tersebut.
5. Komponen Atom
Berikut ialah beberapa komponen nan membentuk suatu atom.
a. Partikel Subatom
Atom merupakan suatu materi nan tersusun atas partikel subatom. Partikel tersebut ialah tiga unsur nan tadi sudah disebutkan, yakni proton, elektron, dan neutron. Namun, pada atom hidrogen -1, tak ditemukan partikel neutron seperti pada atom atom lainnya.
Dari ketiga partikel subatom tersebut, elektron ialah partikel nan paling ringan, yakni partikel subatom nan memiliki massa 9,11 x 10−31 kg dan mempunyai muatan negatif. Karena kecilnya ukuran elektron tersebut, maka tak ada nan bisa mengukurnya secara absolut.
Sementara itu, partikel subatom proton memiliki muatan positif dengan massa 1.836 kali lebih berat dibandingkan dengan elektron, sedangkan neutron tak bermuatan listrik atau dapat juga disebut netral, dengan massa bebas 1.839 kali massa elektron.
Proton dan neutron teridir atas partikel elementer nan disebut dengan kuark, yakni partikel fermion nan merupakan salah satu dari dua bahan nan menyusun materi dasar. Terdapat dua jenis kuark dalam proton, yakni dua kuark naik dan satu kuark turun, sedangkan neutron terdiri atas satu kuark naik dan dua kuark turun. Disparitas kuark tersebut akan berpengaruh terhadap disparitas massa dan muatan dua pertikel tersebut.
b. Inti Atom
Inti atom terdiri atas proton dan neutron nan keduanya terikat pada pusat atom. Keduanya disebut nukleon apabila dalam keadaan kolektif sebagai penyusun inti atom. Diameter inti atom tersebut ialah 10-15 sampai 10-14 meter. Nukleon nukleon tersebut akan saling tarik menarik secara potensial dan disebut sebagai gaya kuat residual. Namun, pada jeda nan lebih kecil, gaya tarik-menarik tersebut akan lebih kuat sehingga menyebabkan proton saling tolak menolak.
Nomor atom ialah atom nan dari unsur kimia nan sama memiliki jumlah proton nan juga sama. Sementara itu, jumlah neutron nan berbeda pada setiap atom dinamakan dengan isotop. Jumlah kedua partikel subatom tersebut akan berpengaruh dalam menentukan nuklida atom tersebut, sedangkan jumlah neutron pada suatu atom nan nisbi terhadap jumlah protonnya akan menentukan stabilitas inti atom.
Setiap proton dalam suatu inti atom harus menduduki keadaan kuantum nan berbeda dengan aras energinya masing-masing agar tak terjadi fermion identik atau proton berganda. Begitu juga dengan neutron pada inti atom. Jumlah proton dan neutron dalam suatu inti atom bisa diubah dengan memerlukan energi nan sangat tinggi.
c. Awan Elektron
Elektron dalam suatu atom ditarik oleh proton dengan melalui gaya elektromagnetik sehingga gaya tersebut bisa mengikat elektron di dalam sumur potensi elektrostatik di sekitar wilayah inti atom. Hal tersebut juga membuktikan bahwa ada energi luar nan diperlukan buat meloloskan elektron dari atom.
Semakin dekat suatu elektron dalam inti atom, maka semakin besar gaya atraksinya sehingga elektron nan berjarak dekat dengan pusat atom memerlukan energi nan besar agar dapat lolos dari inti atom.
Sama seperti partkel atom lainnya, elektron juga memiliki sifat dualisme gelombang partikel. Awan elektron merupakan daerah dalam sumur potensi nan tiap elektron di dalamnya menghasilkan gelombang diam tiga dimensi. Hal tersebut ditentukan oleh orbital atom, yaitu fungsi matematika nan bisa menghitung kemungkinan munculnya elektron pada suatu lokasi tertentu.
Tiap orbital atom tersebut akan berkorespondensi dengan aras energi elektron eksklusif sehingga elektron bisa mengubah keadaannya ke aras energi nan lebih tinggi dengan menyerap foton. Atau sebaliknya, elektron juga dapat berubah ke aras energi nan lebih rendah dengan memancarkan foton. Sementara itu, energi nan dibutuhkan buat melepaskan atau menambah satu elektron lebih kecil dibandingkan dengan energi pengikatan neuklon.