Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
22Konduktor dan Isolator
Mengapa kawat listrik dibuat dari logam — tetapi berbaju plastik? Mengapa jembatan kecil pada sakelar menghantarkan arus, sementara selubungnya menjaga jarimu tetap aman? Tahun lalu kita menutup lingkar; tahun ini kita bertanya bahan apa saja yang sanggup dilewati listrik. Jawabannya memilah setiap bahan menjadi dua macam: konduktor dan isolator.
22.1 Alat penguji
Metode 22.1 (Membuat alat penguji)
Bangunlah lingkar tahun lalu — baterai, kawat, bohlam — tetapi sisakan satu celah yang disengaja: dua ujung kawat bebas, terpisah selebar jari.
- sentuhkan kedua ujung bebasnya: bohlamnya menyala — alat pengujinya bekerja;
- jembatani celahnya dengan benda yang diuji, satu ujung logamnya ditekan erat pada tiap kawat;
- amati bohlamnya: menyala berarti listrik menyeberangi bendanya; gelap berarti listrik tidak dapat menyeberang.
Bohlamnya yang memberi jawaban: ia menyala tepat ketika benda yang diuji melengkapi lingkarnya.
22.2 Konduktor dan isolator
Definisi 22.2 (Konduktor)
Sebuah konduktor adalah bahan yang memperbolehkan listrik merambat melewatinya. Pada alat penguji, konduktor yang menjembatani celahnya menutup lingkar dan menyalakan bohlamnya.
Definisi 22.3 (Isolator)
Sebuah isolator adalah bahan yang menghalangi listrik. Menjembatani celahnya dengan isolator membuat lingkarnya tetap terbuka seperti sebelumnya: bohlamnya tetap gelap.
Contoh 22.4 (Sepagi penuh pengujian)
Hasil dari alat penguji di ruang kelas: penjepit kertas baja — menyala. Sekeping koin — menyala. Aluminium dapur — menyala. Sebuah kunci — menyala. Penggaris plastik — gelap. Pensil kayu — gelap. Kelereng kaca — gelap. Penghapus karet — gelap. Sepotong kertas — gelap. Polanya langsung terlihat: benda yang menyalakan bohlam semuanya terbuat dari logam.
Proposisi 22.5 (Logam menghantarkan)
Semua logam menghantarkan listrik — besi, tembaga, aluminium, emas, semuanya, itulah sebabnya kecerewetan magnet terhadap besi dahulu mengejutkan kita tetapi alat penguji tidak akan pernah begitu. Kebanyakan zat padat sehari-hari yang lain — plastik, kayu, kaca, karet, kertas, lilin — adalah isolator.
Catatan 22.6 (Konduktor bukan berarti magnetis)
Jangan mencampuradukkan kedua bakat logam itu. Magnet hanya memilih besi dan keluarganya; arus listrik jauh lebih tidak pemilih dan merambat melewati setiap logam. Aluminium dapur yang mengabaikan magnetmu menghantarkan arus dengan sangat baik — dua permainan yang berbeda, dua aturan yang berbeda.
22.3 Konduktor dan isolator bekerja bersama
Contoh 22.7 (Anatomi sebuah kabel)
Amati ujung kabel sebuah lampu di tempat ia masuk ke steker: di dalam membentang tembaga yang berkilau — konduktor, jalan bagi arusnya; di sekelilingnya membalut plastik berwarna — isolator, pagar jalan itu. Tembaganya yang bekerja; plastiknya menjaga arus tetap di dalam dan jarimu tetap di luar. Setiap kabel di rumahmu memasangkan keduanya: konduktor di dalam isolator.
Contoh 22.8 (Membaca benda sehari-hari)
Kini banyak rancangan menjelaskan dirinya sendiri. Sakelar: jembatan logam (ia harus membawa arus) di dalam selubung plastik (jarimu tidak boleh). Obeng tukang listrik: bilah baja, gagang tebal yang mengisolasi. Stopkontak: logam jauh di dalam, plastik di permukaan luar. Menara listrik membawa kabel logam telanjang tinggi di luar jangkauan, tergantung pada cakram pengisolasi yang panjang supaya arusnya tidak bocor ke menaranya.
Catatan 22.9 (Air, manusia, dan mengapa ada aturan)
Satu konduktor lagi harus disebut: benda yang lembap — termasuk kulit manusia yang lembap. Kita menghantarkan dengan buruk, tetapi stopkontak mendorong begitu perkasa sehingga “buruk” pun lebih dari cukup. Inilah alasan terdalam di balik aturan keselamatan yang sudah kamu kenal: jangan pernah menyodok stopkontak, jangan pernah menyentuh benda listrik dengan tangan basah, jauhkan pengering rambut dari bak mandi. Alat penguji baterai aman justru karena dorongan baterai mungil; stopkontak tidak memaafkan apa pun.
22.4 Latihan
Latihan 22.1 ★
Apa itu konduktor? Apa itu isolator? Yang mana yang menyalakan bohlam alat penguji?
Latihan 22.2 ★
Pilahlah menjadi konduktor dan isolator: sendok baja; gabus; aluminium dapur; gelas kaca; koin tembaga; balok plastik.
Latihan 22.3 ★
Sebelum pengujian apa pun, bagaimana kamu memeriksa bahwa alat pengujinya sendiri bekerja? Mengapa pemeriksaan ini penting?
Latihan 22.4 ★
Sebuah benda uji membuat bohlamnya tetap gelap. Berikan dua kemungkinan sebabnya — satu tentang bendanya, satu tentang pengujian yang ceroboh.
Solusi
Solusi Latihan 22.4.
Bendanya memang isolator — atau pengujiannya ceroboh: ujung kawat menyentuh cat, pernis, atau kotoran alih-alih menekan erat pada bagian bendanya yang telanjang (atau ada sambungan yang lepas).
Latihan 22.5 ★
Mengapa kabel lampu bertembaga di bagian dalam dan berplastik di bagian luar? Apa tugas masing-masing bahan itu?
Solusi
Solusi Latihan 22.5.
Tembaganya menghantarkan: ia jalan bagi arus menuju lampunya. Plastiknya mengisolasi: ia menjaga arus tetap di dalam kawat dan jari tetap aman di luar.
Latihan 22.6 ★
Pada sebuah sakelar, bagian mana yang konduktor dan bagian mana yang isolator? Mengapa sakelar memerlukan keduanya?
Solusi
Solusi Latihan 22.6.
Jembatan logam kecilnya menghantarkan — ia harus menutup lingkarnya ketika sakelarnya menyala. Selubungnya mengisolasi — jari menekannya sepanjang hari. Tanpa jembatannya, tidak ada cahaya; tanpa selubungnya, tidak ada keamanan.
Latihan 22.7 ★
Aluminium dapur sama sekali mengabaikan magnet. Apakah ia akan menyalakan bohlam alat penguji? Aturan mana yang menjawab, dan kekeliruan apa yang diperingatkan oleh Catatan 22.6?
Solusi
Solusi Latihan 22.7.
Ya — aluminium adalah logam, dan semua logam menghantarkan. Peringatannya: bersifat magnetis dan menghantarkan adalah dua bakat yang berbeda; aturan besi-saja milik magnet tidak mengatakan apa pun tentang menghantarkan.
Latihan 22.8 ★
Sebuah pensil adalah kayu dengan isi grafit. Alat penguji Nino tetap gelap pada kayunya yang bercat tetapi menyala samar dari ujung ke ujung lewat grafit yang diraut. Apa yang ditemukan Nino tentang kedua bahan pensil itu?
Latihan 22.9 ★
Mengapa obeng dan tang tukang listrik bergagang plastik yang tebal? Bahan yang mana melindungi siapa?
Solusi
Solusi Latihan 22.9.
Isolatorlah yang melindungi manusianya: kalau logam alat itu suatu saat menyentuh benda yang berlistrik, gagang plastiknya yang tebal menahan arusnya agar tidak menyeberang ke tangan.
Latihan 22.10 ★★
Sebuah rantai kalung memberi hasil “menyala” pada alat penguji; kalung manik-manik kayu memberi “gelap”; kalung manik logam yang disimpul pada tali katun yang tebal juga memberi “gelap” — padahal setiap maniknya menghantarkan! Jelaskan hasil ketiga itu dengan menelusuri jalan arusnya dari manik ke manik.
Solusi
Solusi Latihan 22.10.
Arus harus menempuh seluruh jalannya. Pada rantai, mata rantai logam menyentuh mata rantai logam: jalan logam yang lengkap. Pada kalung manik, di antara satu manik logam dan manik berikutnya terbentang simpul katun — sebuah isolator — sehingga jalannya putus di setiap manik: gelap, walaupun ada begitu banyak konduktor.
Latihan 22.11 ★★
Mengapa jauh lebih berbahaya menyentuh benda listrik dengan tangan basah daripada dengan tangan kering? Dan mengapa alat penguji baterai aman untuk percobaanmu sementara stopkontak tidak pernah aman? Pakailah Catatan 22.9.
Solusi
Solusi Latihan 22.11.
Kulit yang lembap menghantarkan jauh lebih baik daripada kulit yang kering, sehingga tangan basah menawarkan jalan yang mudah bagi arus menembus tubuh. Alat penguji baterai aman karena dorongan baterai mungil; dorongan stopkontak ratusan kali lebih perkasa — lewat kulit yang lembap dorongan itu dapat mematikan, dan itulah sebabnya aturannya membolehkan permainan baterai dan melarang stopkontak, selalu.