Hambatan Listrik

Biasanya, rangkaian listrik dibuat sedemikian rupa untuk memanfaatkan secara praktis energi yang dilepaskan itu, dengan cara yang seaman mungkin. Salah satu penggunaan arus listrik yang praktis dan populer adalah untuk pengoperasian penerangan listrik. Bentuk paling sederhana dari lampu listrik adalah filamen logam kecil di dalam bola kaca bening, yang bersinar putih-panas (“berpijar”) dengan energi panas ketika arus listrik yang cukup melewatinya. Seperti baterai, ia memiliki dua titik koneksi konduktif, satu untuk elektron masuk dan yang lainnya untuk elektron keluar. Terhubung ke sumber tegangan, rangkaian lampu listrik terlihat seperti ini:

Saat elektron bekerja melalui filamen logam tipis lampu, mereka menghadapi lebih banyak perlawanan terhadap gerakan daripada biasanya pada sepotong kawat tebal. Perlawanan terhadap arus listrik ini tergantung pada jenis bahan, luas penampang, dan temperaturnya. Ini secara teknis dikenal sebagai resistensi. (Dapat dikatakan bahwa konduktor memiliki resistansi rendah dan isolator memiliki resistansi yang sangat tinggi.) Resistansi ini berfungsi untuk membatasi jumlah arus yang melalui rangkaian dengan jumlah tegangan tertentu yang disuplai oleh baterai, dibandingkan dengan “korsleting” di mana kami tidak memiliki apa-apa selain kabel yang menghubungkan salah satu ujung sumber tegangan (baterai) ke ujung lainnya. Ketika elektron bergerak melawan oposisi resistensi, “gesekan” dihasilkan. Sama seperti gesekan mekanis, gesekan yang dihasilkan oleh elektron yang mengalir melawan hambatan memanifestasikan dirinya dalam bentuk panas. Resistensi terkonsentrasi dari filamen lampu menghasilkan sejumlah besar energi panas yang hilang pada filamen itu. Energi panas ini cukup untuk menyebabkan filamen bersinar putih-panas, menghasilkan cahaya, sedangkan kabel yang menghubungkan lampu ke baterai (yang memiliki resistansi jauh lebih rendah) bahkan hampir tidak menjadi hangat saat mengalirkan arus dalam jumlah yang sama. Seperti dalam kasus hubung singkat, jika kontinuitas rangkaian terputus di titik mana pun, aliran elektron berhenti di seluruh rangkaian. Dengan lampu terpasang, ini berarti lampu akan berhenti menyala:

Seperti sebelumnya, tanpa aliran elektron, seluruh potensi (tegangan) baterai tersedia di seberang jeda, menunggu kesempatan koneksi untuk menjembatani jeda itu dan mengizinkan aliran elektron lagi. Kondisi ini dikenal sebagai rangkaian terbuka, di mana putusnya kontinuitas rangkaian mencegah arus masuk ke seluruh rangkaian. Yang diperlukan hanyalah satu jeda dalam kontinuitas untuk “membuka” sirkuit. Setelah ada pemutusan yang dihubungkan sekali lagi dan kontinuitas sirkuit dibangun kembali, itu dikenal sebagai sirkuit tertutup. Apa yang kita lihat di sini adalah dasar untuk menyalakan dan mematikan lampu dengan sakelar jarak jauh. Karena setiap pemutusan pada kontinuitas rangkaian mengakibatkan penghentian arus di seluruh rangkaian, kita dapat menggunakan perangkat yang dirancang untuk secara sengaja memutuskan kontinuitas tersebut (disebut sakelar), yang dipasang di lokasi yang nyaman di mana kita dapat menjalankan kabel, untuk mengontrol aliran arus. elektron dalam rangkaian:

Sakelar pisau tidak lebih dari tuas konduktif, bebas berputar pada engsel, bersentuhan fisik dengan satu atau lebih titik kontak stasioner yang juga konduktif. Sakelar yang ditunjukkan pada ilustrasi di atas dibangun di atas dasar porselen (bahan isolasi yang sangat baik), menggunakan tembaga (konduktor yang sangat baik) untuk “bilah” dan titik kontak. Pegangannya terbuat dari plastik untuk melindungi tangan operator dari bilah konduktif sakelar saat membuka atau menutupnya. Ini adalah jenis sakelar pisau lainnya, dengan dua kontak stasioner, bukan satu:

Sakelar pisau khusus yang ditampilkan di sini memiliki satu “bilah” tetapi dua kontak stasioner, yang berarti dapat membuat atau memutuskan lebih dari satu sirkuit. Untuk saat ini hal ini tidak terlalu penting untuk diperhatikan, hanya konsep dasar tentang apa itu saklar dan cara kerjanya. Sakelar pisau bagus untuk mengilustrasikan prinsip dasar cara kerja sakelar, tetapi sakelar ini menghadirkan masalah keamanan yang berbeda saat digunakan di sirkuit listrik berdaya tinggi. Konduktor yang terbuka di sakelar pisau membuat kontak yang tidak disengaja dengan sirkuit menjadi kemungkinan yang berbeda, dan setiap percikan api yang mungkin terjadi antara bilah yang bergerak dan kontak stasioner bebas untuk menyalakan bahan yang mudah terbakar di dekatnya. Sebagian besar desain sakelar modern memiliki konduktor bergerak dan titik kontak yang disegel di dalam wadah isolasi untuk mengurangi bahaya ini. Sebuah foto dari beberapa jenis sakelar modern menunjukkan bagaimana mekanisme sakelar jauh lebih tersembunyi dibandingkan dengan desain pisau:

Sesuai dengan terminologi sirkuit “terbuka” dan “tertutup”, sakelar yang melakukan kontak dari satu terminal koneksi ke terminal lainnya (contoh: sakelar pisau dengan bilah menyentuh sepenuhnya titik kontak stasioner) memberikan kontinuitas bagi elektron untuk mengalir. melalui, dan disebut saklar tertutup. Sebaliknya, sakelar yang memutus kontinuitas (contoh: sakelar pisau dengan bilah yang tidak menyentuh titik kontak stasioner) tidak akan membiarkan elektron melewatinya dan disebut sakelar terbuka. Terminologi ini sering membingungkan mahasiswa baru elektronik, karena kata “terbuka” dan “tertutup” umumnya dipahami dalam konteks pintu, di mana “terbuka” disamakan dengan jalan bebas dan “tertutup” dengan penyumbatan. Dengan sakelar listrik, istilah ini memiliki arti yang berlawanan: “terbuka” berarti tidak ada aliran sedangkan “tertutup” berarti aliran elektron bebas.

TINJAUAN

• Hambatan listrik adalah ukuran hambatan terhadap arus listrik.
• Korsleting adalah sirkuit listrik yang menawarkan sedikit atau tidak ada hambatan terhadap aliran elektron.
• Hubungan pendek berbahaya dengan sumber daya tegangan tinggi karena arus tinggi yang dihadapi dapat menyebabkan pelepasan energi panas dalam jumlah besar.
• Sirkuit terbuka adalah sirkuit yang kontinuitasnya telah diputus oleh gangguan pada jalur aliran elektron.
• Sirkuit tertutup adalah sirkuit yang lengkap, dengan kontinuitas yang baik.
• Perangkat yang dirancang untuk membuka atau menutup sirkuit dalam kondisi terkontrol disebut sakelar.
• Istilah “terbuka” dan “tertutup” mengacu pada sakelar serta seluruh sirkuit.
• Sakelar terbuka adalah sakelar tanpa kontinuitas: elektron tidak dapat mengalir melewatinya.
• Sakelar tertutup adalah sakelar yang menyediakan jalur langsung (hambatan rendah) untuk mengalirkan elektron.

Referensi

• Lessons In Electric Circuits Volume I – DC
• Hambatan Listrik
• Knife Switch