PEMANASAN GLOBAL

 Ringkasan Materi IPA Kelas 7 Semester 2, Bab 10 Pemanasan Global

 

1. Efek Rumah Kaca 

Efek rumah kaca adalah pemanasan alami yang terjadi ketika gas – gas tertentu di atmosfer bumi memerangkap panas. Di atmosfer bumi terdapat banyak gas rumah kaca seperti CO2, metana, siklus air dan gas lainnya. 

CO2, siklus air dan dan gas – gas rumah kaca lainnya di atmosfer adalah transparan untuk radiasi matahari, namun mampu menangkap dan menyerap cahaya yang memancar ke bumi. Radiasi yang sebagian terserap akan direfleksikan kembali oleh bumi. Dalam keadaan normal, jumlah radiasi panas yang diserap dengan yang direfleksikan kembali adalah sama. 

Proses efek rumah kaca : ketika radiasi matahari mengenai permukaan bumi, bumi menjadi panas. Radiasi panas bumi dipancarkan kembali ke atmosfer, namun terhalang polutan udara sehingga terperangkap dan dipantulkan kembali ke bumi. Proses ini menahan beberapa panas yang terperangkap dan menyebabkan suhu bumi meningkat. 

Berikut ilustrasi proses efek rumah kaca

Para ilmuwan mempelajari efek rumah kaca sejak tahun 1824. Josep Fourier menyatakan : bumi jauh lebih dingin jika tidak ada atmosfer. Adanya gas rumah kacalah sehingga bumi layak dihuni. Tanpa adanya gas rumah kaca, permukaan bumi akan berubah sekitar 60°F atau 15,

2. Pengertian Pemanasan Global 

Pemanasan global adalah peningkatan suhu rata – rata atmosfer bumi dan lautan secara bertahap serta perubahan yang diyakini secara permanen mengubah iklim bumi. 

Penggunaan bahan bakar fosil, penebangan dan pembakaran hutan untuk pengalihfungsian menjadi lahan pertanian, pemukiman dan industri menyumbangkan CO2 ke atmosfer dalam jumlah banyak. Meningkatnya konsentrasi gas-gas rumah kaca seperi CO2 memengaruhi kadar panas di bumi. 

100 tahun lalu, temperatur rata – rata suhu di permukaan bumi meningkat sekitar 0,6°C. Ilmuwan mempelajari gas-gas rumah kaca menghangatkan bumi dan pembakaran bahan bakar fosil berkontribusi terhadap pemanasan suhu bumi. Pemanasan global telah dimulai dan akan meningkat cepat di abad ini.

3. Penyebab Pemanasan Global 

Penyebab pemanasan global di yaitu : 

1) Emisi CO₂ yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil sebagai pembangkit tenaga listrik.

2) Emisi CO₂ yang berasal dari pembakaran gasoline sebagai bahan bakar alat transportasi.

3) Emisi metana dari hewan, lahan pertanian, dan dari dasar laut Arktik.

4) Deforestation (penebangan liar) yang disertai pembakaran lahan hutan.

5) Penggunaan chlorofluorocarbons (CFCs) dalam refrigator (pendingin).

6) Meningkatnya penggunaan pupuk kimia dalam pertanian. 

Berikut ilustrasi terjadinya pemanasan global : 

4. Dampak Pemanasan Global 

Dampak pemanasan global yang nampak yaitu : 

Temperatur bumi semakin tinggi, di beberapa wilayah temperaturnya lebih tinggi dan di wilayah lainnya tidak. 

Tingginya temperatur bumi menyebabkan lebih banyak penguapan dan curah hujan secara keseluruhan, tetapi masing – masing wilayah berbeda, beberapa menjadi basah dan bagian lainnya kering. 

Mencairnya glasier yang menyebabkan volume air laut meningkat. Begitu pula dengan daratan pantai yang landai, lama – kelamaan mengalami peningkatan akibat penggenangan air. 

Hilangnya terumbu karang. Sebuah laporan tentang terumbu karang yang dinyatakan bahwa dalam kondisi terburuk, populasi karang akan hilang pada tahun 2100 karena meningkatnya suhu dan pengasaman laut. Sebagaimana diketahui bahwa banyak spesies lain yang hidupnya bergantung pada terumbu karang. 

Kepunahan spesies semakin meluas. Menurut penelitian yang dipublikasikan dalam majalah Nature, peningkatan suhu menyebabkan kepunahan lebih dari satu juta spesies. Hingga saat ini hilangnya spesies semakin meluas dan daftar spesies yang terancam punah terus berkembang dan bertambah. 

Kegagalan panen besar-besaran. Menurut penelitian terbaru, terdapat 90% kemungkinan bahwa 3 miliar orang di dunia harus memilih antara pergi bersama keluarganya ke tempat yang beriklim baik atau kelaparan akibat perubahan iklim dalam kurun waktu 100 tahun. 

Penipisan lapisan ozon. Berdasarkan pengamatan satelit, diketahui bahwa lapisan ozon secara berangsur-angsur mengalami penipisan sejak pertengahan tahun 1970. 

Lapisan ozon adalah salah satu lapisan atmosfer yang berada di dalam lapisan stratosfer, yaitu sekitar 17-25 km di atas permukaan Bumi. Lapisan inilah yang melindungi Bumi dari bahaya radiasi sinar ultra violet (UV). 

           

5. Upaya Menanggulangi Pemanasan Global 

Upaya menanggulangi pemanasan global yaitu menggunakan energi terbarukan, meningkatkan efisiensi bahan bakar kendaraan, mengurangi deforestation, mengurangi penggunaan CFCs, mendukung dan turut serta melakukan penghijauan. 

Penyebab terbesar pemanasan global adalah karbon dioksida (CO₂) yang  dilepaskan ketika bahan bakar fosil seperti minyak dan batu bara yang dibakar untuk menghasilkan energi. Besarnya penggunaan bahan bakar fosil untuk aktivitas manusia akan menyumbangkan peningkatan CO₂ di udara. 

Kerusakan lapisan ozon adalah salah satu contoh dampak dari aktivitas manusia yang mengganggu keseimbangan ekosistem dan biosfer. Kondisi tingginya gas polutan di udara menyebabkan terjadinya pemanasan global. 

Usaha menanggulangi pemanasan global yaitu : 

1) Menggunakan energi terbarukan dan mengurangi penggunaan batu bara, gasoline, kayu, dan bahan bakar organik lainnya. 

2) Meningkatkan efisiensi bahan bakar kendaraan. 

3) Mengurangi deforestation. 

4) Mengurangi penggunaan produk-produk yang mengandung Chlorofluorocarbons (CFCs) dengan menggunakan produk-produk yang ramah lingkungan. 

5) Mendukung dan turut serta pada kegiatan penghijauan. 

LISTRIK DINAMIS

 Listrik dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. Cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagai waktu dengan satuan muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik. Kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuat arus yang masuk sama dengan kuat arus yang keluar, sedangkan pada rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap ujung-ujung hambatan.

Sebaliknya tegangan berbeda pada hambatan, pada rangkaian seri tegangan sangat tergantung pada hambatan, tetapi pada rangkaian bercabang tegangan tidak berpengaruh pada hambatan. Semua itu telah dikemukakan oleh Hukum Kirchoff yang berbunyi “jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar”. Berdasarkan Hukum Ohm dapat disimpulkan cara mengukur tegangan listrik adalah kuat arus × hambatan. Hambatan nilainya selalu sama karena tegangan sebanding dengan kuat arus, tegangan memiliki satuan volt(V) dan kuat arus adalah ampere (A) serta hambatan adalah ohm.

A.      Arus Listrik

 

Dalam setiap sumber listrik terdapat kutub positif dan kutub negatif. Jika kedua kutub dihubungkan dengan kabel, maka akan menghasilkan arus listrik. Arus listrik adalah aliran muatan listrik pada rangkaian tertutup yang mengalir dari tempat yang berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial rendah. Tempat yang berpotensial tinggi disebut kutub positif dan tempat berpotensial rendah disebut kutub negatif.

Perbedaan  potensial  antara  kutub  negatif  dan  kutub  positif   disebut   tegangan   listrik atau potensial listrik.  Satuan  tegangan  listrik  adalah  volt  yang  diukur menggunakan alat voltmeter. Alat pengukur yang merupakan penggabungan dari amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter disebut avometer atau multimeter.

Ketika ditindaklanjuti oleh medan listrik, muatan mengalami gaya, dan dengan demikian bergerak. Salah satu definisi arus yang terkait dengan aliran muatan sebagaimana jumlah muatan Q yang mengalir melewati suatu titik dalam interval waktu ∆𝒕:

𝑰 = ∆𝑸

∆𝒕

Satuan arus seperti ini C/s, yang diberi nama Ampere (A). Dengan konvensi, aliran arus dalam arah gerakan muatan positif.

Salah satu diantara bahan yang dapat menghubungkan arus I adalah bahan dengan sifat muatan atom. Misalkan dalam bahan ada muatan n per satuan volume, masing-masing membawa muatan q. ketika ditindaklanjuti oleh medan listrik muatan ini mulai bergerak, marilah kita menghubungkan kecepatan aliran rata-rata 𝑣_d dengan masing-masing muatan individu.

Listrik dinamis adalah materi pelajaran kelistrikan yang gejalanya banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, namun pada kenyatannya siswa cenderung masih kesulitan karena materi ini termasuk materi yang abstrak dan memiliki kompleksitas yang tinggi

sehingga siswa sering mengalami kesulitan terutama dalam mengaplikasikan pemecahan masalah listrik dinamis (Andriani, Indrawati & Harijanto 2015).

Pada penelitian milik (Herman 2016) mengatakan bahwa pembelajaran berbasis keterampilan proses sains dengan menggunakan Lembar Kerja, menunjukkan kinerja praktikum  siswa  berada  pada  kategori  cukup,  semua  siswa  merespon  positif  dan semua aktivitas yang diharapkan muncul dalam pembelajaran terlaksana seluruhnya. Namun, dalam penerapan Lembar Kerja berbasis keterampilan proses harus dengan mempertimbangkan prasyarat yang harus dikuasai oleh siswa seperti kemampuan menggunakan alat ukur basic meter.

 

 

B.       Kuat Arus Listrik

 

Suatu besaran yang menggambarkan jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu disebut dengan kuat arus listrik. Kuat arus listrik merupakan salah satu dari tujuh besaran pokok. Besaran ini mempunyai satuan ampere yang disingkat A.

Secara umum, arus listrik yang timbul jika selama t sekon terjadi perpindahan muatan listrik sebesar q coulomb adalah sebesar dengan

I = kuat arus listrik (ampere) q = muatan listrik (coulomb) t = waktu (sekon)

Jika selama 1 s terjadi aliran muatan listrik sebesar 4 C, kita katakana ada arus listrik sebesar 4 a. jika selama 10 s terjadi aliran 100 c muatan listrik, kita katakan ada arus listrik sebesar 10 A.

Contoh:

 

Dalam suatu kabel tembaga terjadi perpindahan 20 mC muatan selama 4 s. berapakah kuat arus listrik yang mengalir dalam kabel tersebut?

Jawab:

Muatan listrik, q = 20 mC = 0,02 C Waktu aliran, t = 4 s

Arus yang megalir,

 

𝑞

𝐼 =

𝑡

= 0,005 𝐴 = 5𝑚𝐴

 

Jadi, arus listrik yang mengalir adalah 5 mA.

 

 

 

Arah aliran muatan listrik didefinisikan searah dengan arah aliran muatan positif. Dengan demikian, jika muatan yang mengalir bertanda positif, arah arus listriknya searah dengan arah aliran muatan. Sebaliknya, jika muatan yang mengalir bertanda negative, arah arus listriknya berlawanan dengan arah aliran muatan.

Untuk mengukur kuat arus listrik dipergunakan amperemeter (disingkat ammeter). Alat ini memiliki dua buah kaki penyentuh (probe) yang dipasang di antara kedua titik yang akan diukur arus listriknya. Besar arus listrik yang terukur dapat dilihat pada penunjukan jarum (pada ammeter analog) atau angka (pada ammeter digital).

 

 

C.       Hukum Ohm

 

George Simon Ohm, yang pada tahun 1827 mempublikasikan sebuah pamphlet yang memaparkan hasil-hasil dari usahanya mengukur arus dan tegangan serta hubungan matematika diantara keduanya. Salah satu yang diperolehnya adalah pernyataan relasi fundamental yang saat ini kita sebut sebagai Hukum Ohm, meskipun sesungguhnya hal ini telah ditemukan 46 tahun sebelumnya di Inggris oleh Henry Cavendish. Pamphlet yang dipublikasikan George Simon Ohm banyak menerima kritik yang pantas dan menjadi bahan tertawaan selama beberapa tahun setelah publikasi pertamanya sebelum akhirnya karya nya itu diterima beberapa tahun setelahnya.

George Simon Ohm (1789-1854) merumuskan hubungan antara kuat arus listrik (I), hambatan (R) dan beda potensial (V) yang kemudian dikenal dengan hukum Ohm. Jika suatu

kawat diberi beda tegangan pada ujung-ujungnya dan diukur arus yang melewati penghantar tersebut, maka menurut hukum Ohm akan dipenuhi:

V = I . R

 

dengan V merupakan beda tegangan kedua ujung kawat, I adalah arus listrik yang lewat pada penghantar, dan R hambatan penghantar. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa Hukum Ohm berlaku jika hubungan tegangan dan arus adalah linier.

 

 

Contoh Soal

 

Pada ujung-ujung sebuah resistor diberi beda potensial 1,5 volt. Saat diukur kuat arusnya ternyata sebesar 0,2 A. Jika beda potensial ujung-ujung resistor diubah menjadi 4,5 volt maka berapakah kuat arus yang terukur?

Penyelesaian:

 

𝑉₁₌ 1,5 𝑣𝑜𝑙𝑡

 

𝐼₁ = 0,2 𝐴

 

𝑉₂ = 4,5 𝑣𝑜𝑙𝑡

 

Dari keadaan pertama dapat diperoleh nilai hambatan R sebesar:

 

𝑉₁  = 𝐼₁. 𝑅 V1

 

1,5 = 0,2 . 𝑅

 

𝑅 = 7,5 Ω

 

Dari nilai R ini dapat ditentukan 𝐼₂ sebagai berikut.

 

𝑉₂ = 𝐼₂. 𝑅 4,5 = 𝐼₂. 7,5

𝐼₂ = 0,6 𝐴

D.      Rangkaian Seri dan Paralel

 

Pada umumnya rangkaian dalam sebuah alat listrik terdiri dari banyakjenis komponen yang terangkain secara tidak sederhana, akan tetapi untuk mempermudah mempelajarinya biasanya jenis rangkaian itu biasa dikelompokkan dalam rangkaian seri dan rangkaian parallel. Beberapa resistor dirangkai untuk tujuan tertentu seperti untuk membagi arus (memperkecil arus) ataupun membagi tegangan atau untuk memperoleh nilai hambatan tertentu yang tidak dapat diperoleh langsung “dipasaran”.

Hambatan (resistor) R merupakan komponen yang selalu dijumpai di setiap untai elektronik, baik terjadi oleh hambatan murni maupun komponen untai lain. Misalnya, pada kapasitor, inductor, diode, ataupun juga oleh kawat atau konduktor. Hambatan itu jika bersuhu tetap nilainya tetap, sehingga memenuhi hukum Ohm. Secara eksperimen untuk dapat memperoleh R tetap dapat dilakukan dengan mengalirkan arus listrik pada untai pada selang waktu singkat sehingga kenaikan suhunya kecil sehingga kenaikan R bias diabaikan karena terlalu kecil.dikenal 4 jenis susunan hambatan, yaitu susunan seri, parallel, campuran dan delta.

 

 

a.        Rangkaian Seri

 

Rangkaian seri adalah rangkaian yang tidak memiliki percabangan. Susunan seri digunakan untuk menghasilkan hambatan ekuivalen lebih besar dari pada setiap tahanan. Rangkaian seri adalah rangkaian yang tidak memiliki percabangan, seperti pada gambar berikut:

 

 

Rangkaian listrik yang tetdiri dari komponen resistor yang disusun berjajar tanpa percabangan. Pada rangkaian seri, besar arus di tiap titik adalah sama. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut.

I = I₁  = I₂

 

Rangkaian    seri    memiliki    hambatan   total   yang    lebih    besar    daripada   hambatan penyusunannya. Nilai hambatan pengganti rangkaian seri dapat dirumuskan sebagai berikut.

𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙  = 𝑅1  + 𝑅2  = 𝑅3

 

Tegangan atau beda potensial total dari rangkaian seri merupakan hasil penjumlahan Antara beda tegangan pada tiap resistor.

𝑉_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 𝑉₁ + 𝑉₂ + 𝑉₃ = 𝐼𝑅₁ + 𝐼𝑅₂ + 𝐼𝑅₃

 

 

b.        Rangkaian Paralel

 

Rangkaian parallel adalah rangkaian listrik yang komponen resistornya dipasang bercabang, dan menyebabkan hambatan total rangkaian inilebih kecil daripada hambatan resistor penyusunnya. Pada rangkaian parallel, tegangan di setiap titik adalah sama, sedangkan arusnya di tiap titik berbeda, berdasarkan besar hambatannya. Hambatan yang kecil memiliki arus yang besar, dan sebaliknya. Persamaan yang berlaku pada rangkaian parallel ialah:

𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3

 

LISTRIK STATIS KELAS X SMK

 

LISTRIK STATIS

Suatu benda mengandung listrik stastis, muatan-muatan listriknya dalam keadaan diam (tidak bergerak). Dalam listrik statis tidak terdapat arus listrik karena tidak terjadi muatan listrik.

 

A.      GAYA LISTRIK

Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negative. Jika dua benda bermuatan listrik yang sejenis, misalnya positif (+) dengan positif (+) atau negative (-) dengan negative (-) maka benda tersebut akan saling tolak menolak. Jika dua benda bermuatan tidak sejenis, yaitu positif (+) dengan negative (-) maka kedua benda tersebut akan saling tarik menarik.

Peristiwa tolak menolak atau tarik menarik benda disebut interaksi elektrostatik atau interaksi muatan-muatan listrik diam (tidak mengalir).

 

Hukum Coulomb

Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak yang terjadi di rumuskan dalam hukum Coulomb yang dinyatakan oleh Charles Augustin de Coumlomb (1786) sebagai berikut :

 

      “Gaya antara dua muatan listrik sebanding dengan besar masing-masing muatan, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara ke dua muatan itu”

 

 

 

B.       MEDAN LISTRIK

Medan listrik adalah daerah atau ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi Gaya Coulomb (gaya listrik).

 

 

Medan listrik digambarkan dengan garis gaya listrik yang arahnya keluar (menjauhi) untuk muatan positif dan masuk (mendekati) untuk muatan negative.

 

 

jadi besar gaya listrik dapat juga ditulis:

Jika suatu titik daerah atau ruang dipengaruhi oleh beberapa medan listrik, maka kuat medan listrik di daerah titik tersebut adalah jumlah dari kuat medan listrik yang di hasilkan oleh tiap muatan smber pada titik tersebut.

 

C.  HUKUM GAUS

Hukum gaus menjelaskan hubungan fluks listrik (jumlah garis medan yang menembus suatu permuakaan tertutup) dengan jumlah muatan listrik yang dilimgkungi oleh permukaan tertutup itu. Hukum ini digunakan untuk menentukan kuat medan listrik pada bola konduktor dan pada keping sejajar.

Fluks listrik ( ɸ ) adalah sejumlah garis medan ( E ) yang menembus tegak lurus suaru bidang (A).

Dinyatakan secara matematis:

 

 

 

 

berdasarkan konsep fluks listrik tersebut, Gauss mengemukakan hukumnya sebagai berikut:

“jumlah garis gaya dari suatu medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu”

 

 

 

D.      POTENSIAL LISTRIK DAN ENERGI POTENSIAL LISTRIK

1.      Potensial listrik oleh muatan titik

Sebuah titik yang terletak di dalam medan listrik akan memiliki potensial listrik. Potensial listrik yang dimiliki  titik tersebut besarnya adalah:

 

 

 

Potensial listrik merupakan besaran scalar, apabila terdapat beberapa muatan titik, maka potensial litrik pada sebuah titik merupakan jumlah aljabar potensialnya terhadap muatan-muatan. Besarnya potensial di P :

 

 

 

2.      Potensial Listrik Oleh Bola Konduktor Bermuatan

Potensial di dalam bola konduktor di tiap titik adalah sama , bidang yang mempunyai potensial listrik yang sama disebut bidang eqipotensial.

 

 

 

4.      Bidang Ekipotensial

Bidang ekipotensial adalah bidang dimana setiap titik pada bidang itu mempunyai potensial yang sama. Sebuah muatan titik akan mempunyai bidang ekipotensial berupa sebuah kulit bola. Bidang ini selalu tegak lurus pada garis gaya listrik. Tiap muatan listrik yang di gerakkan pada bidang itu tidak memerlukan usaha.

 

 

 

5.      Energi Potensial Listrik

muatan Q akan memberikan potensial listrik terhadap q sebesar V, akibat potensial listrik tersebut, maka q akan memberikan energy sebesar:

 

 

 

E.       KAPASITOR

Kapasitor atau kondensator adalah peralatan lisrik (komponen) elektronika yang digunakan untuk menyimpan energy listrik dalam waktu yang singkat untuk di bebaskan kembali dengan cepat. Pada dasarnya, kapasitor berupa dua keping atau dua lembaran penghantar yang dipisahkan satu sama lain dengan bahan isolator. Isolator ini sering di sebut bahan dielektrik. Kemampuan kapasitor dalam menyimpan energy disebut kapasitas atau kapasitansi, yang dinyatakan dalam Farad (F).

Macam- Macam Kapasitor

Berdasarkan bahan dielektrik yang di gunakan , terdapat beberapa macam kapasitor, yaitu kapasitor mika, kapasitor kertas, kapasitor keramik, kapasitor elektrolit, kapasitor udara, dan lain-lain. Selain itu kapasitor di bedakan menjadi dua kategori yaitu, kapasitor terkutub (polar) dan kapasitor tak terkutub ( nonpolar ). Kapasitor polar menghendaki pemasangannya dalam rangkaian listrik tidak boleh dibalik, bagian anodanya (+) harus dihubungkan dengan potensial yang lebih tinggi dan bagian katodanya (-) harus dihubungkan dengan potensial yang lebih rendah  pemasangan terbalik dapat merusak kapasitor tersebut. Contoh kapaistor polar adalah kapasitor elektrolit. Kapasitor nonpolar dapat dihubungkan dengan sumber muatan secara sembarang.

Kapasitor digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Suatu kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan llistrik dinyatakan dengan besaran kapasitas atau kapasistansi, kpasitas kapasitor ( C ) di definisikan sebagai perbandingan antara muatan q yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial antara ke dua konduktornya.