Dunia modern mustahil tanpa listrik. Saat ini tidak ada seorang pun yang memikirkan tentang teknologi produksinya, dan di zaman kuno mereka bahkan tidak mengetahui kata seperti itu. Tapi tetap saja ada pikiran yang ingin tahu. Pada tahun 700 SM, seorang pengamat Filsuf Yunani Thales memperhatikan bahwa ambar mulai menarik benda ringan ketika terjadi gesekan dengan wol. Pada titik ini, pengetahuan berhenti.

Pengembangan pengetahuan lebih lanjut

Hanya setelah berabad-abad barulah cabang pengetahuan ini diterima pengembangan lebih lanjut. Fisikawan Inggris dan dokter paruh waktu di istana kerajaan, William Gilbert, yang lulus universitas terbaik Oxford dan Cambridge, menjadi pendiri ilmu kelistrikan. Dia menemukan prototipe pertama elektroskop disebut versor dan dengan bantuannya saya menemukan bahwa tidak hanya amber, tetapi juga batu lainnya memiliki sifat menarik benda kecil (sedotan). Di antara mineral "listrik":

• berlian;
• kecubung;
• kaca;
• opal;
• karborundum;
• papan tulis;
• safir;
• amber.

Dengan menggunakan perangkat tersebut, ilmuwan berhasil membuat beberapa penemuan menarik. Diantaranya: pengaruh serius nyala api terhadap sifat kelistrikan benda yang diperoleh melalui gesekan. Gilbert juga mengemukakan bahwa guntur dan kilat adalah fenomena yang bersifat kelistrikan.

Konsep “listrik” pertama kali terdengar pada abad ke-16. Pada tahun 1663, walikota Magdeburg bernama Otto von Guericke menciptakan mesin penelitian khusus. Dengan bantuannya, seseorang dapat mengamati efek tarik-menarik dan tolak-menolak.

Eksperimen pertama dengan listrik

Pada tahun 1729, percobaan pertama transmisi listrik jarak pendek dilakukan di Inggris oleh ilmuwan Stephen Gray. Namun dalam prosesnya ditentukan bahwa tidak semua benda dapat menyalurkan listrik. 4 tahun setelah penelitian serius pertama, ilmuwan Perancis Charles Dufay menemukan hal itu Ada dua jenis muatan listrik: kaca dan resin tergantung pada bahan yang digunakan untuk gesekan.

Pada pertengahan abad ke-17 di Belanda, Pieter van Musschenbroek menciptakan sebuah kapasitor yang disebut “Leyden jar”. Tak lama kemudian, teori Benjamin Franklin muncul dan penelitian pertama dilakukan yang secara eksperimental mengkonfirmasi teori tersebut. Penelitian yang dilakukan menjadi dasar terciptanya penangkal petir.

Setelah itu dibuka ilmu baru yang mulai dipelajari. Dan pada tahun 1791, “A Treatise on the Force of Electricity in the Movement of Muscles” diterbitkan oleh Galvani. Pada tahun 1800, penemu Italia Volta menjadi orangnya dibuat sumber baru saat ini disebut sel Galvani. Alat ini berupa benda berupa kolom cincin seng dan perak yang dipisahkan dengan potongan kertas yang direndam dalam air garam. Beberapa tahun kemudian, penemu Rusia Vasily Petrov menemukan “Volta Arc”.

Sekitar dekade yang sama, fisikawan Jean Antoine Nollet menemukan elektroskop pertama, yang mencatat “pengurasan” listrik lebih cepat dari benda berbentuk tajam dan membentuk teori tentang pengaruh arus pada organisme hidup. Efek ini menjadi dasar penemuan elektrokardiograf medis. Dimulai pada tahun 1809 era baru di bidang kelistrikan, ketika orang Inggris Delarue menemukan lampu pijar. Sudah dalam 100 tahun bola lampu modern dengan spiral tungsten muncul dan diisi dengan gas inert. Pengembang mereka adalah Irving Langmuir.

Penelitian yang kompleks dan penemuan-penemuan hebat

DI DALAM awal abad ke-18 abad, Michael Faraday menulis sebuah risalah tentang medan elektromagnetik.

Interaksi elektromagnetik ditemukan selama percobaan oleh ilmuwan Denmark Oersted pada tahun 1820, dan setahun kemudian fisikawan Ampere menghubungkan listrik dan magnet dalam teorinya. Kajian-kajian tersebut menjadi dasar munculnya ilmu pengetahuan modern – teknik elektro.

Pada tahun 1826, Georg Simon Ohm, berdasarkan eksperimennya, mampu merumuskan hukum dasar rangkaian listrik dan memperkenalkan istilah-istilah baru dalam teknik elektro:

• "daya konduksi";
• "gaya gerak listrik";
• "penurunan tegangan di sirkuit."

Pengikut Oersted adalah Andre-Marie Ampère, yang merumuskan aturan untuk menentukan arah arus pada jarum magnet. Pola ini mempunyai banyak nama, salah satunya adalah “aturan tangan kanan”. Tepat dia menemukan penguat medan elektromagnetik- kumparan multi-putaran yang terdiri dari kawat tembaga dengan inti besi lunak terpasang. Berdasarkan perkembangan tersebut, telegraf elektromagnetik ditemukan pada tahun 1829.

Sebuah babak baru penelitian

Ketika ilmuwan Inggris terkenal di bidang fisika Michael Faraday mengenal karya H. Oersted, ia melakukan penelitian di bidang hubungan antara fenomena elektromagnetik dan listrik dan menemukan bahwa magnet berputar mengelilingi penghantar arus dan, sebaliknya, sebuah konduktor berputar mengelilingi magnet.

Setelah percobaan ini, ilmuwan tersebut mencoba selama 10 tahun lagi untuk mengubah magnet menjadi arus listrik, dan sebagai hasilnya menemukan induksi elektromagnetik dan dasar-dasar teori medan elektromagnetik, dan juga membantu menjadi dasar munculnya cabang ilmu baru - teknik radio. Pada tahun 20-an abad terakhir, ketika elektrifikasi skala besar dimulai di wilayah Uni Soviet, istilah “bola lampu Ilyich” muncul.

Karena banyak pembangunan yang dilakukan secara paralel pada tahun tersebut negara lain, para sejarawan berdebat tentang siapa yang pertama kali menemukan listrik. Banyak ilmuwan dan penemu yang menyumbangkan tenaga dan ilmunya untuk perkembangan ilmu kelistrikan: Ampere dan Lenz, Joule dan Ohm. Berkat upaya tersebut, masyarakat modern tidak mengalami kesulitan dalam mengatur pasokan listrik ke rumah dan tempat lainnya.

Apa itu listrik?

Listrik adalah sekumpulan fenomena fisika yang berhubungan dengan adanya muatan listrik. Meskipun listrik pada awalnya dipandang sebagai fenomena yang terpisah dari magnet, dengan berkembangnya persamaan Maxwell, keduanya diakui sebagai bagian dari satu fenomena: elektromagnetisme. Berbagai fenomena kelistrikan umum seperti petir, listrik statis, pemanas listrik, pelepasan listrik dan banyak lagi. Selain itu, listrik mendasari banyak teknologi modern.

Adanya muatan listrik, baik positif maupun negatif, menghasilkan medan listrik. Sebaliknya, pergerakan muatan listrik yang disebut arus listrik menimbulkan medan magnet.

Ketika sebuah muatan ditempatkan pada suatu titik yang medan listriknya bukan nol, maka akan diberikan gaya pada titik tersebut. Besarnya gaya ini ditentukan oleh hukum Coulomb. Jadi, jika muatan ini dipindahkan, medan listrik akan melakukan kerja untuk menggerakkan (mengrem) muatan listrik tersebut. Jadi, kita dapat membicarakan tentang potensial listrik pada suatu titik tertentu di ruang angkasa, sama dengan bekerja, dilakukan oleh agen eksternal ketika mentransfer satuan muatan positif dari titik referensi yang dipilih secara sewenang-wenang ke titik tersebut tanpa percepatan apa pun dan, biasanya, diukur dalam volt.

Dalam teknik elektro, listrik digunakan untuk:

• menyuplai tenaga listrik ke tempat-tempat yang arus listriknya digunakan untuk menggerakkan peralatan;
• dalam elektronik, berhubungan dengan rangkaian listrik yang mencakup komponen listrik aktif seperti tabung vakum, transistor, dioda dan sirkuit terpadu, serta elemen pasif terkait.

Fenomena listrik telah dipelajari sejak zaman kuno, meskipun kemajuan dalam pemahaman teoritis dimulai pada abad ke-17 dan abad XVIII. Meski begitu, penggunaan listrik secara praktis masih jarang terjadi, dan baru pada akhir abad ke-19 para insinyur dapat menggunakannya untuk keperluan industri dan perumahan. Pesatnya perkembangan teknologi kelistrikan selama ini mengubah industri dan masyarakat. Keserbagunaan listrik adalah dapat digunakan dalam berbagai industri yang hampir tidak terbatas, seperti transportasi, pemanas, penerangan, komunikasi, dan komputasi. Listrik kini menjadi tulang punggung masyarakat industri modern.

Sejarah kelistrikan

Jauh sebelum ada pengetahuan tentang kelistrikan, masyarakat sudah mengetahui tentang kejutan listrik pada ikan. Teks Mesir kuno berasal dari tahun 2750 SM. SM, mereka menyebut ikan ini “Petir Sungai Nil” dan menggambarkan mereka sebagai “pelindung” semua ikan lainnya. Bukti dari ikan listrik muncul kembali ribuan tahun kemudian dari para naturalis dan dokter Yunani, Romawi dan Arab kuno. Beberapa penulis kuno, seperti Pliny the Elder dan Scribonius Largus, membuktikan mati rasa sebagai efek sengatan listrik yang dihasilkan oleh ikan lele dan pari listrik, dan mereka juga mengetahui bahwa kejutan tersebut dapat ditularkan melalui benda konduktif. Pasien yang menderita penyakit seperti asam urat atau sakit kepala Menyentuh ikan seperti itu dianjurkan dengan harapan sengatan listrik yang kuat dapat menyembuhkan mereka. Ada kemungkinan bahwa pendekatan paling awal dan paling dekat untuk menemukan identitas petir dan listrik dari sumber lain dilakukan oleh orang-orang Arab, yang hingga abad ke-15 menggunakan kata petir (raad) dalam bahasa mereka untuk merujuk pada sinar listrik.

Kebudayaan Mediterania kuno mengetahui bahwa jika benda tertentu, seperti batang amber, digosok dengan bulu kucing, maka akan menarik benda ringan seperti bulu. Thales dari Miletus melakukan serangkaian pengamatan terhadap listrik statis sekitar tahun 600 SM, yang darinya ia menyimpulkan bahwa gesekan diperlukan untuk membuat amber mampu menarik benda, tidak seperti mineral seperti magnetit, yang tidak memerlukan gesekan. Thales salah dalam meyakini bahwa daya tarik amber disebabkan oleh efek magnetis, namun ilmu pengetahuan kemudian membuktikan hubungan antara magnetisme dan listrik. Menurut teori kontroversial berdasarkan penemuan Baterai Bagdad pada tahun 1936, yang menyerupai sel volta, meskipun tidak jelas apakah artefak tersebut bersifat listrik, orang Parthia mungkin telah mengetahui tentang pelapisan listrik.

Listrik terus menghasilkan keingintahuan intelektual selama ribuan tahun hingga tahun 1600, ketika ilmuwan Inggris William Gilbert melakukan studi menyeluruh tentang listrik dan magnet, dan membedakan efek "magnetit" dari listrik statis yang dihasilkan dengan menggosok ambar. Dia menciptakan kata Latin baru electricus ("amber" atau "seperti amber", dari ἤλεκτρον, Elektron, dari bahasa Yunani: "amber") untuk menunjukkan sifat suatu benda untuk menarik benda kecil setelah digosok. Asosiasi linguistik ini memunculkan kata-kata Inggris"listrik" dan "listrik", yang pertama kali muncul di media cetak dalam Pseudodoxia Epidemica karya Thomas Browne pada tahun 1646.

Pekerjaan selanjutnya dilakukan oleh Otto von Guericke, Robert Boyle, Stephen Gray dan Charles Francois Dufay. Pada abad ke-18, Benjamin Franklin melakukan penelitian ekstensif di bidang kelistrikan, menjual kepemilikannya untuk membiayai pekerjaannya. Pada bulan Juni 1752, ia diketahui telah memasang kunci logam di bagian bawah seutas benang layang-layang dan meluncurkan layang-layang itu ke langit yang penuh badai. Rangkaian percikan api yang meloncat dari kunci ke punggung tangan menunjukkan bahwa petir tersebut memang bersifat listrik. Ia juga menjelaskan perilaku yang terkesan paradoks dari toples Leyden sebagai alat penyimpan muatan listrik dalam jumlah besar dalam bentuk listrik, yang terdiri dari muatan positif dan negatif.

Pada tahun 1791, Luigi Galvani mengumumkan penemuan bioelektromagnetismenya, menunjukkan bahwa listrik adalah sarana yang digunakan neuron untuk mengirimkan sinyal ke otot. Baterai atau tiang volta Alessandro Volta tahun 1800-an terbuat dari lapisan seng dan tembaga yang berselang-seling. Bagi para ilmuwan, ini adalah sumber energi listrik yang lebih andal dibandingkan mesin elektrostatis yang digunakan sebelumnya. Pengertian elektromagnetisme sebagai kesatuan kelistrikan dan fenomena magnetik terjadi berkat Oersted dan Andre-Marie Ampère pada tahun 1819-1820. Michael Faraday menemukan motor listrik pada tahun 1821, dan Georg Ohm menganalisis rangkaian listrik secara matematis pada tahun 1827. Listrik dan magnet (dan cahaya) akhirnya dihubungkan oleh James Maxwell, khususnya dalam karyanya On Physical Lines of Force pada tahun 1861 dan 1862.

Meskipun dunia menyaksikan kemajuan pesat dalam ilmu kelistrikan pada awal abad ke-19, kemajuan terbesar terjadi di bidang teknik kelistrikan pada akhir abad ke-19. Dengan bantuan orang-orang seperti Alexander Graham Bell, Otto Titus Blaty, Thomas Edison, Galileo Ferraris, Oliver Heaviside, Anjos Istvan Jedlik, William Thomson, 1st Baron Kelvin, Charles Algernon Parsons, Werner von Siemens, Joseph Wilson Swan, Reginald Fessenden, Nikola Tesla dan George Westinghouse, listrik telah berevolusi dari keingintahuan ilmiah menjadi alat yang sangat diperlukan kehidupan modern, menjadi penggerak revolusi industri kedua.

Pada tahun 1887, Heinrich Hertz menemukan bahwa elektroda yang disinari dengan sinar ultraviolet lebih mudah menimbulkan percikan listrik dibandingkan dengan elektroda yang tidak disinari. Pada tahun 1905, Albert Einstein menerbitkan sebuah makalah yang menjelaskan bukti eksperimental efek fotolistrik sebagai hasil transfer energi cahaya melalui paket terkuantisasi diskrit yang mengeksitasi elektron. Penemuan ini mengarah pada revolusi kuantum. Einstein dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1921 atas “penemuan hukum efek fotolistriknya”. Efek fotovoltaik juga digunakan dalam sel fotovoltaik seperti yang terdapat pada panel panel surya, dan sering digunakan untuk menghasilkan listrik untuk tujuan komersial.

Perangkat semikonduktor pertama adalah detektor kumis kucing, yang pertama kali digunakan di radio pada tahun 1900an. Kawat seperti kumis dikontakkan dengan kristal padat (misalnya kristal germanium) untuk mendeteksi sinyal radio melalui efek transisi kontak. Dalam rakitan semikonduktor, arus disuplai ke elemen semikonduktor dan sambungan yang dirancang khusus untuk mengalihkan dan memperkuat arus. Arus listrik dapat direpresentasikan dalam dua bentuk: sebagai elektron bermuatan negatif, dan juga sebagai kekosongan elektron bermuatan positif (ruang elektron tidak terisi dalam atom semikonduktor), yang disebut lubang. Muatan dan lubang ini dipahami dari posisinya fisika kuantum. Bahan konstruksi paling sering semikonduktor kristal.

Perkembangan perangkat semikonduktor dimulai dengan ditemukannya transistor pada tahun 1947. Perangkat semikonduktor yang umum adalah transistor, chip mikroprosesor, dan memori akses acak. Jenis memori khusus yang disebut memori flash digunakan dalam flash drive USB, dan baru-baru ini solid-state drive mulai menggantikan drive hard disk magnetik yang berputar secara mekanis. Perangkat semikonduktor menjadi umum pada tahun 1950an dan 1960an, selama transisi dari tabung vakum ke dioda semikonduktor, transistor, sirkuit terpadu (IC), dan dioda pemancar cahaya (LED).

Konsep dasar kelistrikan

Muatan listrik

Kehadiran muatan menimbulkan gaya elektrostatis: muatan memberikan gaya satu sama lain, efek ini diketahui pada zaman kuno, meskipun saat itu belum dipahami. Sebuah bola ringan yang digantungkan pada seutas tali dapat diisi dengan cara menyentuhkannya dengan batang kaca, yang sebelumnya telah diisi dengan cara menggosokkannya pada kain. Bola serupa yang bermuatan oleh batang kaca yang sama akan ditolak oleh batang kaca pertama: muatan tersebut menyebabkan kedua bola terpisah satu sama lain. Kedua bola yang bermuatan dari batang ambar yang digosok juga saling tolak menolak. Akan tetapi, jika salah satu bola bermuatan oleh batang kaca dan bola lainnya diisi oleh batang amber, maka kedua bola tersebut mulai saling tarik menarik. Fenomena ini diselidiki pada akhir abad kedelapan belas oleh Charles Augustin de Coulomb, yang menyimpulkan bahwa muatan muncul dalam dua bentuk yang berlawanan. Penemuan ini memunculkan aksioma terkenal: benda yang bermuatan sejenis akan tolak-menolak, dan benda yang bermuatan berlawanan akan tarik menarik.

Gaya bekerja pada partikel bermuatan itu sendiri, oleh karena itu muatan cenderung menyebar secara merata pada permukaan penghantar. Besarnya gaya elektromagnetik, baik tarik menarik maupun tolak menolak, ditentukan oleh hukum Coulomb, yang menyatakan bahwa gaya elektrostatis sebanding dengan hasil kali muatan-muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Interaksi elektromagnetik sangat kuat, kedua setelah kekuatannya interaksi yang kuat, tetapi tidak seperti yang terakhir, ia beroperasi pada jarak berapa pun. Dibandingkan dengan yang jauh lebih lemah interaksi gravitasi, gaya elektromagnetik, mendorong dua elektron terpisah 1042 kali lebih kuat daripada gaya gravitasi yang menariknya.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa sumber muatan adalah jenis partikel subatom tertentu yang memiliki sifat bermuatan listrik. Muatan listrik menghasilkan gaya elektromagnetik, yang merupakan salah satu dari empat kekuatan fundamental alam, dan berinteraksi dengannya. Pembawa muatan listrik yang paling terkenal adalah elektron dan proton. Percobaan menunjukkan bahwa muatan merupakan besaran yang kekal, yaitu jumlah muatan dalam suatu sistem terisolasi akan selalu tetap, apapun perubahan yang terjadi dalam sistem tersebut. Dalam suatu sistem, muatan dapat ditransfer antar benda baik melalui kontak langsung atau melalui transfer melalui bahan konduktif seperti kawat. Istilah informal "listrik statis" mengacu pada keberadaan muatan (atau "ketidakseimbangan" muatan) pada suatu benda, biasanya disebabkan oleh bahan-bahan berbeda yang bergesekan dan mentransfer muatan satu sama lain.

Muatan elektron dan proton berlawanan tanda, sehingga muatan totalnya bisa positif atau negatif. Berdasarkan konvensi, muatan yang dibawa oleh elektron dianggap negatif, dan muatan yang dibawa oleh proton dianggap positif, mengikuti tradisi yang ditetapkan oleh karya Benjamin Franklin. Besarnya muatan (jumlah listrik) biasanya dilambangkan dengan Q dan dinyatakan dalam coulomb; setiap elektron membawa muatan yang sama, kira-kira -1,6022 × 10-19 coulomb. Proton mempunyai muatan yang sama besarnya dan berlawanan tanda, sehingga + 1,6022 × 10-19 Coulomb. Tidak hanya materi yang memiliki muatan, tetapi juga antimateri; setiap antipartikel membawa muatan yang sama, tetapi berlawanan tanda dengan muatan partikel yang bersangkutan.

Muatan dapat diukur dengan beberapa cara: Instrumen awal adalah elektroskop daun emas, yang meskipun masih digunakan untuk demonstrasi pendidikan, kini digantikan oleh elektrometer elektronik.

Listrik

Pergerakan muatan listrik disebut arus listrik, dan intensitasnya biasanya diukur dalam ampere. Arus dapat dihasilkan oleh partikel bermuatan apa pun yang bergerak; paling sering ini adalah elektron, tetapi pada prinsipnya setiap muatan yang bergerak mewakili arus.

Berdasarkan konvensi sejarah, arus positif ditentukan oleh arah pergerakan muatan positif yang mengalir dari bagian rangkaian yang lebih positif ke bagian yang lebih negatif. Arus yang ditentukan dengan cara ini disebut arus konvensional. Salah satu bentuk arus yang paling terkenal adalah pergerakan elektron bermuatan negatif melalui suatu rangkaian, dan dengan demikian arah positif arus berorientasi pada arah yang berlawanan dengan pergerakan elektron. Namun, tergantung pada kondisinya, arus listrik dapat terdiri dari aliran partikel bermuatan yang bergerak ke segala arah, dan bahkan ke dua arah pada waktu yang bersamaan. Konvensi yang menganggap arah arus positif sebagai arah pergerakan muatan positif banyak digunakan untuk menyederhanakan situasi ini.

Proses yang dilalui arus listrik melalui suatu bahan disebut konduktivitas listrik, dan sifatnya bervariasi tergantung pada partikel bermuatan apa yang dibawanya dan pada material yang dilaluinya. Contoh arus listrik meliputi konduksi logam, yang dipengaruhi oleh aliran elektron melalui konduktor seperti logam, dan elektrolisis, yang dipengaruhi oleh aliran ion (atom bermuatan) melalui cairan atau plasma, seperti pada percikan listrik. Meskipun partikel-partikel itu sendiri dapat bergerak sangat lambat, kadang-kadang dengan kecepatan penyimpangan rata-rata hanya sepersekian milimeter per detik, medan listrik yang mendorongnya bergerak mendekati kecepatan cahaya, sehingga sinyal-sinyal listrik dapat merambat dengan cepat melalui kabel.

Arus menghasilkan sejumlah dampak yang dapat diamati yang secara historis menjadi tanda kehadirannya. Kemungkinan penguraian air di bawah pengaruh arus dari kolom galvanik ditemukan oleh Nicholson dan Carlyle pada tahun 1800. Proses ini sekarang disebut elektrolisis. Pekerjaan mereka diperluas secara signifikan oleh Michael Faraday pada tahun 1833. Arus yang mengalir melalui resistansi menyebabkan pemanasan lokal. Efek ini James Joule menggambarkannya secara matematis pada tahun 1840. Salah satu yang paling banyak penemuan penting mengenai arus dibuat secara tidak sengaja oleh Oersted pada tahun 1820, ketika ketika mempersiapkan kuliah, ia menemukan bahwa arus yang mengalir melalui kawat menyebabkan jarum kompas magnet berputar. Jadi dia menemukan elektromagnetisme, interaksi mendasar antara listrik dan magnet. Tingkat emisi elektromagnetik yang dihasilkan oleh busur listrik cukup tinggi untuk menghasilkan interferensi elektromagnetik yang dapat merusak pengoperasian peralatan di sekitarnya. Ia menemukan elektromagnetisme, interaksi mendasar antara listrik dan magnet. Tingkat radiasi elektromagnetik yang dihasilkan oleh busur listrik cukup tinggi untuk menghasilkan interferensi elektromagnetik yang dapat mengganggu pengoperasian peralatan di sekitarnya.

Untuk aplikasi teknis atau domestik, arus sering kali dicirikan sebagai arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC). Istilah-istilah ini mengacu pada bagaimana arus berubah seiring waktu. Arus searah, seperti yang dihasilkan oleh baterai dan dibutuhkan oleh sebagian besar orang perangkat elektronik, adalah aliran searah dari potensial positif rangkaian ke potensial negatif. Jika aliran ini, seperti yang sering terjadi, dibawa oleh elektron, maka mereka akan bergerak ke arah yang berlawanan. Arus bolak-balik adalah arus yang terus menerus berubah arah; hampir selalu berbentuk gelombang sinus. Arus bolak-balik berdenyut bolak-balik dalam konduktor tanpa memindahkan muatan pada jarak tertentu dalam jangka waktu yang lama. Nilai rata-rata waktu dari arus bolak-balik adalah nol, tetapi arus tersebut menghantarkan energi terlebih dahulu ke satu arah dan kemudian ke arah yang berlawanan. Arus AC tergantung pada sifat listrik, yang tidak muncul dalam mode DC stasioner, misalnya dari induktansi dan kapasitansi. Sifat-sifat ini, bagaimanapun, dapat menjadi jelas ketika rangkaian dikenakan transien, misalnya pada saat penerapan daya awal.

Medan listrik

Konsep Medan listrik diperkenalkan oleh Michael Faraday. Medan listrik diciptakan oleh benda bermuatan di ruang yang mengelilingi benda tersebut dan menghasilkan gaya yang bekerja pada muatan lain yang terletak di medan tersebut. Medan listrik yang bekerja antara dua muatan serupa dengan medan gravitasi yang bekerja antara dua massa, dan juga meluas hingga tak terhingga dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar benda. Namun terdapat perbedaan yang signifikan. Gravitasi selalu menarik, menyebabkan dua massa bersatu, sedangkan medan listrik dapat menyebabkan tarik-menarik atau tolak-menolak. Karena benda besar seperti planet umumnya mempunyai muatan bersih nol, medan listriknya pada jarak biasanya nol. Jadi, gravitasi adalah gaya dominan pada jarak jauh di Alam Semesta, meskipun faktanya gaya gravitasi itu sendiri jauh lebih lemah.

Medan listrik biasanya berbeda berbagai titik ruang, dan intensitasnya pada suatu titik didefinisikan sebagai gaya (per satuan muatan) yang akan dialami oleh muatan yang diam dan dapat diabaikan jika ditempatkan pada titik tersebut. Muatan abstrak yang disebut “muatan uji” harus berukuran sangat kecil sehingga medan listriknya yang mengganggu medan utama dapat diabaikan, dan juga harus stasioner (tidak bergerak) untuk mencegah pengaruh medan magnet. Karena medan listrik didefinisikan dalam gaya, dan gaya adalah vektor, maka medan listrik juga merupakan vektor, yang mempunyai besar dan arah. Lebih spesifiknya, medan listrik merupakan medan vektor.

Ilmu yang mempelajari medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan stasioner disebut elektrostatika. Medan dapat divisualisasikan dengan menggunakan sekumpulan garis imajiner, yang arahnya pada setiap titik dalam ruang bertepatan dengan arah medan. Konsep ini diperkenalkan oleh Faraday, dan istilah " saluran listrik"kadang-kadang masih terjadi. Garis medan adalah jalur di mana suatu titik muatan positif akan bergerak di bawah pengaruh suatu medan. Namun, mereka bersifat abstrak dan tidak objek fisik, dan bidang tersebut menembus seluruh ruang tengah antar garis. Garis-garis medan yang berasal dari muatan stasioner memiliki beberapa sifat utama: pertama, dimulai dari muatan positif dan diakhiri dengan muatan negatif; kedua, mereka harus memasuki konduktor ideal pada sudut kanan (biasanya), dan ketiga, mereka tidak pernah berpotongan atau menutup sendiri.

Benda penghantar berongga memuat seluruh muatannya pada permukaan luarnya. Oleh karena itu medannya nol di semua tempat di dalam tubuh. Sangkar Faraday beroperasi berdasarkan prinsip ini - cangkang logam yang mengisolasi ruang internalnya dari pengaruh listrik eksternal.

Prinsip elektrostatika penting dalam perancangan komponen peralatan tegangan tinggi. Ada batasan terbatas pada kuat medan listrik yang dapat ditahan oleh material apa pun. Di atas nilai ini, terjadi gangguan listrik, yang menyebabkan busur listrik antar bagian yang bermuatan. Misalnya, di udara, gangguan listrik terjadi pada celah kecil dengan kuat medan listrik melebihi 30 kV per sentimeter. Ketika kesenjangan meningkat, tegangan rusaknya berkurang menjadi sekitar 1 kV per sentimeter. Fenomena alam yang paling mencolok adalah petir. Hal ini terjadi ketika muatan dipisahkan di awan oleh naiknya kolom udara, dan medan listrik di udara mulai melebihi nilai kerusakannya. Tegangan awan petir besar bisa mencapai 100 MV dan mempunyai debit energi 250 kWh.

Besarnya kuat medan sangat dipengaruhi oleh benda konduktif di dekatnya, dan kuatnya terutama tinggi bila medan harus membengkokkan benda runcing. Prinsip ini digunakan pada penangkal petir, yang menara tajamnya memaksa petir untuk mengalir ke penangkal petir, bukan ke bangunan yang dilindunginya.

Potensi listrik

Konsep potensial listrik erat kaitannya dengan medan listrik. Sebuah muatan kecil yang ditempatkan dalam medan listrik akan mengalami gaya, dan diperlukan usaha untuk memindahkan muatan melawan gaya tersebut. Potensial listrik pada suatu titik didefinisikan sebagai energi yang harus dikeluarkan untuk memindahkan muatan uji satuan dengan sangat lambat dari tak terhingga ke titik tersebut. Potensial biasanya diukur dalam satuan volt, dan potensial sebesar satu volt adalah potensial yang memerlukan usaha sebesar satu joule untuk memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari tak terhingga. Definisi formal tentang potensial ini mempunyai sedikit penerapan praktis, dan yang lebih berguna adalah konsep beda potensial listrik, yaitu energi yang diperlukan untuk memindahkan satuan muatan antara dua titik tertentu. Medan listrik mempunyai satu ciri, bersifat konservatif, yang berarti bahwa lintasan yang dilalui oleh muatan uji tidak menjadi masalah: energi yang sama akan selalu dikeluarkan pada lintasan semua lintasan yang mungkin antara dua titik tertentu, dan dengan demikian terdapat makna tunggal beda potensial antara dua posisi. Volt telah menjadi begitu kokoh sebagai satuan pengukuran dan deskripsi beda potensial listrik sehingga istilah tegangan digunakan secara luas dan sehari-hari.

Untuk tujuan praktis, akan berguna untuk menentukan titik referensi umum yang dapat digunakan untuk mengekspresikan dan membandingkan potensi. Walaupun bisa berada pada titik tak terhingga, namun jauh lebih praktis jika kita menggunakan Bumi itu sendiri, yang diasumsikan memiliki potensi yang sama di semua tempat, dibandingkan dengan potensi nol. Titik acuan ini secara alami disebut sebagai “tanah”. Bumi merupakan sumber muatan positif dan negatif yang jumlahnya tak terhingga sehingga bersifat netral dan tidak bermuatan listrik.

Potensi listrik merupakan besaran skalar, yaitu hanya mempunyai nilai dan tidak memiliki arah. Hal ini dapat dianalogikan dengan ketinggian: seperti halnya benda yang dilepaskan akan jatuh melalui perbedaan ketinggian yang disebabkan oleh medan gravitasi, maka muatan akan “jatuh” melalui tegangan yang disebabkan oleh medan listrik. Bagaimana relief ditunjukkan pada peta? garis kontur, menghubungkan titik-titik yang tingginya sama, dan sekumpulan garis yang menghubungkan titik-titik yang potensialnya sama (dikenal sebagai ekipotensial) dapat ditarik di sekitar benda bermuatan elektrostatis. Ekipotensial memotong semua garis gaya pada sudut siku-siku. Mereka juga harus terletak sejajar dengan permukaan konduktor, jika tidak maka akan dihasilkan gaya yang menggerakkan pembawa muatan sepanjang permukaan ekuipotensial konduktor.

Medan listrik secara formal didefinisikan sebagai gaya yang diberikan per satuan muatan, namun konsep potensial memberikan definisi yang lebih berguna dan setara: medan listrik adalah gradien lokal dari potensial listrik. Biasanya dinyatakan dalam volt per meter, dan arah vektor medan adalah garis perubahan potensial terbesar, yaitu ke arah lokasi terdekat dari ekuipotensial lainnya.

Elektromagnet

Penemuan Oersted pada tahun 1821 bahwa terdapat medan magnet di sekeliling semua sisi kawat yang dialiri arus listrik menunjukkan adanya hubungan langsung antara listrik dan magnet. Terlebih lagi, interaksi tersebut tampak berbeda dari gaya gravitasi dan elektrostatis, dua gaya alam yang kemudian diketahui. Gaya yang bekerja pada jarum kompas tidak mengarahkannya ke arah atau menjauhi kawat yang membawa arus, tetapi bekerja tegak lurus terhadap kawat tersebut. Oersted mengungkapkan pengamatannya dengan kata-kata yang agak tidak jelas “konflik listrik memiliki perilaku berputar”. Gaya ini juga bergantung pada arah arus, karena jika arus berubah arah, maka gaya magnet juga ikut berubah.

Oersted tidak sepenuhnya memahami penemuannya, namun efek yang dia amati bersifat timbal balik: arus memberikan gaya pada magnet, dan medan magnet memberikan gaya pada arus. Fenomena ini dipelajari lebih lanjut oleh Ampere, yang menemukan bahwa dua kawat sejajar yang membawa arus memberikan gaya satu sama lain: dua kawat, dengan arus yang mengalir melaluinya dalam arah yang sama, saling tarik menarik, sedangkan kawat yang mengandung arus berlawanan arah satu sama lain. , tolak. Interaksi ini terjadi melalui medan magnet yang diciptakan oleh setiap arus, dan berdasarkan fenomena ini, satuan pengukuran arus ditentukan - Ampere dalam sistem internasional unit.

Hubungan antara medan magnet dan arus ini sangat penting karena mengarah pada penemuan motor listrik oleh Michael Faraday pada tahun 1821. Motor unipolarnya terdiri dari magnet permanen ditempatkan dalam bejana berisi merkuri. Arus dialirkan melalui kawat yang digantung pada gimbal di atas magnet dan direndam dalam air raksa. Magnet memberikan gaya tangensial pada kawat, yang menyebabkan kawat berputar mengelilingi magnet selama arus tetap ada di dalam kawat.

Eksperimen yang dilakukan oleh Faraday pada tahun 1831 menunjukkan bahwa kawat yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet menimbulkan beda potensial pada ujung-ujungnya. Analisis lebih lanjut dari proses ini, yang dikenal sebagai induksi elektromagnetik, memungkinkan dia untuk merumuskan prinsip yang sekarang dikenal sebagai hukum induksi Faraday, bahwa perbedaan potensial yang diinduksi dalam rangkaian tertutup sebanding dengan laju perubahan. fluks magnet menembus kontur. Perkembangan penemuan ini memungkinkan Faraday menemukan generator listrik pertama, pada tahun 1831, yang mengkonversi energi mekanik piringan tembaga yang berputar energi listrik. Piringan Faraday tidak efisien dan tidak digunakan sebagai generator praktis, tetapi piringan ini menunjukkan kemungkinan menghasilkan listrik dengan menggunakan magnet, dan kemungkinan ini diambil oleh mereka yang mengikuti perkembangannya.

Kemampuan reaksi kimia untuk menghasilkan listrik, dan kemampuan kebalikan dari listrik untuk menghasilkan reaksi kimia, memiliki penerapan yang luas.

Elektrokimia selalu menjadi bagian penting dari studi kelistrikan. Dari penemuan awal kolom volta, sel volta telah berevolusi menjadi berbagai jenis baterai, sel volta, dan sel elektrolisis. Aluminium diproduksi dalam jumlah besar melalui elektrolisis, dan banyak perangkat elektronik portabel menggunakan sumber daya yang dapat diisi ulang.

Rangkaian listrik

Rangkaian listrik adalah sambungan komponen listrik sedemikian rupa sehingga muatan listrik, yang dipaksa mengalir sepanjang jalur tertutup (rangkaian), biasanya melakukan sejumlah tugas yang berguna.

Komponen dalam suatu rangkaian listrik dapat mengambil berbagai bentuk, bertindak sebagai elemen seperti resistor, kapasitor, sakelar, transformator dan komponen elektronik. Sirkuit elektronik mengandung komponen aktif, seperti semikonduktor, yang biasanya beroperasi dalam mode nonlinier dan memerlukan analisis kompleks untuk diterapkan pada komponen tersebut. Komponen kelistrikan yang paling sederhana disebut pasif dan linier: meskipun dapat menyimpan energi untuk sementara, komponen tersebut tidak mengandung sumber energi dan beroperasi dalam mode linier.

Sebuah resistor mungkin merupakan elemen rangkaian pasif yang paling sederhana: seperti namanya, ia menahan arus yang mengalir melaluinya, menghilangkan energi listrik sebagai panas. Resistansi merupakan konsekuensi pergerakan muatan melalui konduktor: pada logam, misalnya, resistansi terutama disebabkan oleh tumbukan antara elektron dan ion. Hukum Ohm adalah hukum dasar teori rangkaian, dan menyatakan bahwa arus yang melewati suatu hambatan berbanding lurus dengan beda potensial yang melintasinya. Ketahanan sebagian besar bahan relatif konstan jangkauan luas suhu dan arus; bahan yang memenuhi kondisi ini dikenal sebagai "ohmik". Ohm adalah satuan hambatan, dinamai Georg Ohm dan dilambangkan dengan huruf Yunani Ω. 1 ohm adalah hambatan yang menimbulkan beda potensial sebesar satu volt ketika arus sebesar satu ampere dialirkan melaluinya.

Kapasitor adalah modernisasi dari tabung Leyden dan merupakan perangkat yang dapat menyimpan muatan, dan dengan demikian menyimpan energi listrik di medan yang dihasilkan. Ini terdiri dari dua pelat penghantar yang dipisahkan oleh lapisan dielektrik isolasi tipis; dalam praktiknya, ini adalah sepasang strip tipis kertas logam yang dililitkan untuk meningkatkan luas permukaan per satuan volume dan juga kapasitas. Satuan kapasitansi adalah farad, dinamai Michael Faraday dan dilambangkan dengan simbol F: satu farad adalah kapasitansi yang menimbulkan beda potensial sebesar satu volt ketika menyimpan muatan sebesar satu coulomb. Arus awalnya mengalir melalui kapasitor yang terhubung ke sumber listrik ketika muatan terakumulasi di kapasitor; Namun, arus ini akan berkurang seiring dengan pengisian kapasitor, dan pada akhirnya akan menjadi sama dengan nol. Oleh karena itu kapasitor tidak mentransmisikan D.C., tapi memblokirnya.

Induktansi adalah sebuah konduktor, biasanya berupa kumparan kawat, yang menyimpan energi dalam medan magnet yang tercipta ketika arus melewatinya. Ketika arus berubah, medan magnet juga berubah sehingga menimbulkan tegangan di antara ujung-ujung konduktor. Tegangan induksi sebanding dengan laju perubahan arus. Faktor proporsionalitas disebut induktansi. Satuan induktansi adalah henry, dinamai menurut Joseph Henry, sezaman dengan Faraday. Induktansi satu henry adalah induktansi yang menghasilkan beda potensial sebesar satu volt bila laju perubahan arus yang melewatinya adalah satu ampere per detik. Perilaku induktansi adalah kebalikan dari kapasitor: ia akan dengan bebas melewatkan arus konstan dan memblokir arus yang berubah dengan cepat.

Tenaga listrik

Daya listrik adalah laju perpindahan energi listrik oleh suatu rangkaian listrik. Satuan SI untuk daya adalah watt, sama dengan satu joule per detik.

Tenaga listrik, seperti halnya tenaga mekanik, adalah laju kerja yang dilakukan, diukur dalam watt dan dilambangkan dengan huruf P. Istilah masukan daya, yang digunakan dalam bahasa sehari-hari, berarti "daya listrik dalam watt". Daya listrik dalam watt yang dihasilkan oleh arus listrik I sama dengan aliran muatan Q coulomb setiap t detik melalui beda potensial listrik (tegangan) V sama dengan

P = QV/t = IV

• Q - muatan listrik dalam coulomb
• t - waktu dalam hitungan detik
• I - arus listrik dalam ampere
• V - potensial atau tegangan listrik dalam volt

Pembangkitan listrik sering kali dihasilkan oleh generator listrik, namun dapat juga dihasilkan dari sumber kimia seperti baterai listrik atau dengan cara lain dengan menggunakan berbagai macam sumber energi. Tenaga listrik biasanya disuplai ke bisnis dan rumah oleh perusahaan tenaga listrik. Tagihan listrik biasanya dibayar per kilowatt-jam (3,6 MJ), yaitu daya yang dihasilkan dalam kilowatt dikalikan dengan waktu pengoperasian dalam jam. Dalam industri tenaga listrik, pengukuran daya dilakukan dengan menggunakan meteran listrik, yang menyimpan jumlah total energi listrik yang disuplai ke klien. Berbeda dengan bahan bakar fosil, listrik merupakan bentuk energi dengan entropi rendah dan dapat diubah menjadi energi penggerak atau bentuk energi lainnya dengan efisiensi tinggi.

Elektronik

Elektronik berkaitan dengan rangkaian listrik, yang mencakup komponen listrik aktif seperti tabung vakum, transistor, dioda dan sirkuit terpadu, serta elemen pasif dan switching terkait. Perilaku nonlinier komponen aktif dan kemampuannya untuk mengontrol aliran elektron memungkinkan penguatan sinyal lemah dan penggunaan elektronik secara luas dalam pemrosesan informasi, telekomunikasi, dan pemrosesan sinyal. Kemampuan perangkat elektronik untuk bertindak sebagai saklar memungkinkan pemrosesan informasi secara digital. Elemen peralihan seperti papan sirkuit cetak, teknologi pengemasan, dan berbagai bentuk infrastruktur komunikasi lainnya melengkapi fungsionalitas sirkuit dan mengubah komponen yang berbeda menjadi sistem kerja yang sama.

Saat ini, sebagian besar perangkat elektronik menggunakan komponen semikonduktor untuk melakukan kontrol elektronik. Studi tentang perangkat semikonduktor dan teknologi terkait dianggap sebagai cabang fisika padat, sedangkan desain dan konstruksi sirkuit elektronik menyelesaikannya masalah praktis termasuk dalam bidang elektronika.

Gelombang elektromagnetik

Karya Faraday dan Ampere menunjukkan bahwa medan magnet yang berubah terhadap waktu menghasilkan medan listrik, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu adalah sumber medan magnet. Jadi, ketika satu medan berubah seiring waktu, medan lain selalu terinduksi. Fenomena ini mempunyai sifat gelombang dan secara alami disebut gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik secara teoritis dianalisis oleh James Maxwell pada tahun 1864. Maxwell mengembangkan serangkaian persamaan yang secara jelas dapat menggambarkan hubungan antara medan listrik, Medan gaya, muatan listrik dan arus listrik. Dia juga mampu membuktikan bahwa gelombang seperti itu merambat dengan kecepatan cahaya, dan dengan demikian, cahaya itu sendiri adalah suatu bentuk. radiasi elektromagnetik. Perkembangan hukum Maxwell, yang menyatukan cahaya, medan, dan muatan, merupakan salah satu tahapan terpenting dalam sejarah fisika teoretis.

Dengan demikian, karya banyak peneliti telah memungkinkan penggunaan elektronik untuk mengubah sinyal menjadi arus osilasi frekuensi tinggi, dan melalui konduktor yang dibentuk dengan tepat, listrik memungkinkan sinyal-sinyal ini dikirim dan diterima melalui gelombang radio dengan kecepatan yang sangat tinggi. jarak jauh.

Produksi dan penggunaan energi listrik

Pembangkitan dan transmisi arus listrik

Pada abad ke-6 SM. e. Filsuf Yunani Thales dari Miletus bereksperimen dengan batang amber, dan eksperimen ini menjadi penelitian pertama dalam produksi energi listrik. Meskipun metode ini, yang sekarang dikenal sebagai efek triboelektrik, hanya dapat mengangkat benda ringan dan menghasilkan percikan api, namun metode ini sangat tidak efektif. Dengan ditemukannya kutub volta pada abad kedelapan belas, sumber listrik yang layak telah tersedia. Kolom volta dan turunannya yang modern, baterai listrik, menyimpan energi dalam bentuk kimia dan melepaskannya sebagai energi listrik sesuai permintaan. Baterai adalah sumber daya serbaguna dan sangat umum yang ideal untuk banyak aplikasi, namun energi yang tersimpan di dalamnya terbatas dan setelah habis, baterai harus dibuang atau diisi ulang. Untuk kebutuhan yang besar, energi listrik harus dibangkitkan dan disalurkan secara terus menerus melalui saluran listrik konduktif.

Tenaga listrik biasanya dihasilkan oleh generator elektromekanis yang digerakkan oleh uap yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil atau panas yang dihasilkan oleh reaksi nuklir; atau dari sumber lain seperti energi kinetik yang diambil dari angin atau air mengalir. Turbin uap modern, yang dikembangkan oleh Sir Charles Parsons pada tahun 1884, saat ini menghasilkan sekitar 80 persen listrik dunia dengan menggunakan energi listrik. berbagai sumber panas. Generator tersebut tidak memiliki kemiripan dengan generator cakram Faraday unipolar tahun 1831, namun tetap mengandalkan prinsip elektromagnetiknya, yang menyatakan bahwa sebuah konduktor, ketika digabungkan dengan medan magnet yang berubah, menginduksi perbedaan potensial pada ujungnya. Penemuan trafo pada akhir abad ke-19 berarti bahwa energi listrik dapat disalurkan lebih efisien pada tegangan lebih tinggi tetapi arus lebih rendah. Transmisi listrik yang efisien berarti bahwa listrik dapat diproduksi di pembangkit listrik terpusat dengan manfaat skala ekonomi, dan kemudian disalurkan melalui jarak yang relatif jauh ke tempat yang membutuhkannya.

Karena energi listrik tidak dapat dengan mudah disimpan dalam jumlah yang cukup untuk memenuhi kebutuhan nasional, maka energi listrik harus diproduksi kapan saja dalam jumlah yang dibutuhkan saat ini. Hal ini mengharuskan perusahaan utilitas untuk memperkirakan beban listrik mereka secara cermat dan terus mengoordinasikan data ini dengan pembangkit listrik. Kapasitas pembangkit dalam jumlah tertentu harus selalu dicadangkan sebagai jaring pengaman jaringan listrik jika terjadi peningkatan tajam dalam kebutuhan listrik.

Permintaan listrik semakin meningkat seiring dengan semakin besarnya kebutuhan akan listrik kecepatan tinggi seiring dengan modernisasi dan perekonomian negara yang berkembang. Amerika Serikat mengalami pertumbuhan permintaan sebesar 12 persen setiap tahunnya selama tiga dekade pertama abad ke-20. Tingkat pertumbuhan ini saat ini diamati di negara-negara berkembang seperti India atau Tiongkok. Secara historis, tingkat pertumbuhan permintaan listrik telah melampaui tingkat pertumbuhan permintaan jenis energi lainnya.

Keprihatinan terhadap lingkungan yang terkait dengan pembangkitan listrik telah menyebabkan peningkatan penekanan pada pembangkitan listrik dari sumber terbarukan, khususnya pembangkit listrik tenaga angin dan pembangkit listrik tenaga air. Meskipun kita memperkirakan akan terus terjadi perdebatan mengenai dampak lingkungan berbagai cara produksi listrik, bentuk akhirnya relatif murni.

Metode penggunaan listrik

Transmisi listrik adalah cara yang sangat nyaman untuk mentransmisikan energi, dan telah disesuaikan dengan sejumlah besar aplikasi yang jumlahnya terus bertambah. Penemuan bola lampu pijar praktis pada tahun 1870-an menjadikan penerangan sebagai salah satu penggunaan listrik pertama yang diproduksi secara massal. Meskipun elektrifikasi mempunyai risikonya sendiri, penggantian lampu gas dengan nyala api terbuka sangat mengurangi risiko kebakaran di dalam rumah dan pabrik. Utilitas telah diciptakan di banyak kota untuk memenuhi pasar penerangan listrik yang terus berkembang.

Efek Joule resistif pemanasan digunakan dalam filamen lampu pijar dan juga lebih banyak diterapkan secara langsung dalam sistem pemanas listrik. Meskipun metode pemanasan ini serbaguna dan dapat dikontrol, metode ini dapat dianggap boros karena sebagian besar metode pembangkit listrik sudah memerlukan produksi energi panas di pembangkit listrik. Sejumlah negara, seperti Denmark, telah mengeluarkan undang-undang yang membatasi atau melarang penggunaan pemanas resistan listrik di gedung-gedung baru. Namun, listrik masih merupakan sumber energi yang sangat praktis untuk pemanasan dan pendinginan, dengan AC atau pompa panas mewakili sektor permintaan listrik yang terus meningkat untuk pemanasan dan pendinginan, yang konsekuensinya semakin disadari oleh perusahaan utilitas. ke tingkat yang lebih besar harus diperhitungkan.

Listrik digunakan dalam telekomunikasi, dan faktanya telegraf listrik, yang penggunaan komersialnya ditunjukkan pada tahun 1837 oleh Cook dan Wheatstone, adalah salah satu aplikasi telekomunikasi listrik paling awal. Dengan dibangunnya sistem telegraf antarbenua dan kemudian transatlantik pertama pada tahun 1860-an, listrik memungkinkan komunikasi ke seluruh dunia dalam hitungan menit. Fiber optik dan komunikasi satelit telah mengambil alih pasar sistem komunikasi, namun listrik diperkirakan akan tetap menjadi bagian penting dari proses ini.

Pemanfaatan efek elektromagnetisme yang paling jelas adalah pada motor listrik, yang merupakan alat yang bersih dan efisien penggerak. Motor stasioner seperti winch dapat dengan mudah dihidupkan, namun motor untuk aplikasi bergerak seperti kendaraan listrik harus membawa sumber daya seperti baterai atau mengumpulkan arus melalui kontak geser yang dikenal sebagai pantograf.

Perangkat elektronik menggunakan transistor, mungkin salah satu penemuan terpenting abad kedua puluh, yang sangat mendasar blok bangunan setiap orang sirkuit modern. Sebuah sirkuit terpadu modern dapat menampung beberapa miliar transistor mini dalam luas hanya beberapa sentimeter persegi.

Listrik juga digunakan sebagai sumber bahan bakar transportasi umum, termasuk di bus dan kereta listrik.

Pengaruh listrik pada organisme hidup

Pengaruh arus listrik pada tubuh manusia

Tegangan yang diberikan pada tubuh manusia menyebabkan arus listrik mengalir melalui jaringan, dan meskipun hubungan ini tidak linier, semakin besar tegangan yang diberikan, semakin besar pula arus yang ditimbulkannya. Ambang batas persepsi bervariasi tergantung pada frekuensi suplai dan lokasi arus, yaitu sekitar 0,1 mA hingga 1 mA untuk listrik frekuensi listrik, meskipun arus sekecil satu mikroampere dapat dideteksi sebagai efek getaran listrik ketika kondisi tertentu. Jika arusnya cukup besar dapat menyebabkan kontraksi otot, aritmia jantung, dan luka bakar jaringan. Tidak adanya tanda-tanda nyata bahwa suatu konduktor beraliran listrik menjadikan listrik sangat berbahaya. Rasa sakit yang disebabkan oleh arus listrik bisa sangat hebat, sehingga kadang-kadang listrik digunakan sebagai metode penyiksaan. Hukuman mati Eksekusi yang dilakukan dengan cara disetrum disebut sengatan listrik. Sengatan listrik masih menjadi salah satu bentuk hukuman yudisial di beberapa negara, meskipun penggunaannya sudah semakin berkurang belakangan ini.

Fenomena kelistrikan di alam

Listrik bukanlah penemuan manusia, namun dapat diamati dalam beberapa bentuk di alam, salah satu manifestasinya adalah petir. Banyak interaksi yang lazim pada tingkat makroskopis, seperti sentuhan, gesekan, atau ikatan kimia, disebabkan oleh interaksi antar medan listrik pada tingkat atom. Medan magnet bumi diyakini muncul dari produksi alami arus yang bersirkulasi di inti planet. Beberapa kristal, seperti kuarsa, atau bahkan gula, mampu menciptakan perbedaan potensial di seluruh permukaannya ketika terkena tekanan eksternal. Fenomena ini, yang dikenal sebagai piezoelektrik, dari bahasa Yunani piezein (πιέζειν), yang berarti "menekan", ditemukan pada tahun 1880 oleh Pierre dan Jacques Curie. Efek ini bersifat reversibel, dan ketika bahan piezoelektrik terkena medan listrik, uang receh dimensi fisiknya.

Beberapa organisme, seperti hiu, mampu mendeteksi dan merespons perubahan medan listrik, suatu kemampuan yang dikenal sebagai electroreception. Pada saat yang sama, organisme lain, yang disebut elektrogenik, mampu menghasilkan tegangan sendiri, yang berfungsi sebagai senjata pertahanan atau predator. Ikan dari ordo Gymnotiiformes paling banyak perwakilan terkenal Belut listrik dapat mendeteksi atau menyetrum mangsanya menggunakan tegangan tinggi yang dihasilkan oleh sel otot yang dimodifikasi yang disebut elektrosit. Semua hewan mengirimkan informasi melalui membran sel impuls tegangan disebut potensial aksi, yang fungsinya menyediakan komunikasi bagi sistem saraf antara neuron dan otot. Kejutan listrik merangsang sistem ini dan menyebabkan kontraksi otot. Potensi aksi juga bertanggung jawab untuk mengkoordinasikan aktivitas tumbuhan tertentu.

Pada tahun 1850, William Gladstone bertanya kepada ilmuwan Michael Faraday berapa nilai listrik. Faraday menjawab: "Suatu hari nanti, Tuan, Anda akan bisa mengenakan pajak padanya."

Pada abad ke-19 dan awal abad ke-20, listrik bukan bagian dari kehidupan sehari-hari banyak orang, bahkan di negara-negara industri Barat. Oleh karena itu, budaya populer pada masa itu sering menggambarkannya sebagai kekuatan misterius dan magis yang dapat membunuh orang hidup, membangkitkan orang mati, atau mengubah hukum alam. Pandangan ini mulai berlaku sejak percobaan Galvani pada tahun 1771, yang menunjukkan kaki katak yang mati bergerak-gerak ketika listrik pada hewan dialirkan. "Penghidupan kembali" atau penghidupan kembali orang-orang yang tampaknya mati atau tenggelam dilaporkan dalam literatur medis tidak lama setelah karya Galvani. Laporan ini diketahui oleh Mary Shelley ketika dia mulai menulis Frankenstein (1819), meskipun dia tidak menunjukkan metode untuk menghidupkan kembali monster tersebut. Menghidupkan kembali monster menggunakan listrik sudah jadi topik hangat film horor nanti.

Seiring dengan meningkatnya kesadaran masyarakat terhadap listrik, yang merupakan sumber kehidupan revolusi industri kedua, para penggunanya sering kali dipandang positif, seperti pekerja listrik yang digambarkan sebagai "kematian karena sarung tangan yang membuat jari-jari mereka kedinginan saat menenun kabel" di Puisi Rudyard Kipling tahun 1907 "Putra Martha" Beragam kendaraan bertenaga listrik menonjol dalam kisah petualangan Jules Verne dan Tom Swift. Pakar kelistrikan, baik fiksi maupun nyata - termasuk ilmuwan seperti Thomas Edison, Charles Steinmetz atau Nikola Tesla - secara luas dianggap sebagai penyihir dengan kekuatan magis.

Ketika listrik tidak lagi menjadi hal yang baru dan menjadi kebutuhan dalam kehidupan sehari-hari pada paruh kedua abad ke-20, listrik mendapat perhatian khusus dari budaya populer hanya ketika listrik berhenti mengalir, sebuah peristiwa yang biasanya menandakan bencana. Orang-orang yang mendukung kedatangannya, seperti pahlawan yang tidak disebutkan namanya dalam lagu Jimmy Webb "Wichita Lineman" (1968), semakin ditampilkan sebagai karakter yang heroik dan magis.

Atau sengatan listrik disebut aliran partikel bermuatan yang bergerak terarah, seperti elektron. Listrik juga mengacu pada energi yang diperoleh dari pergerakan partikel bermuatan, dan penerangan yang diperoleh berdasarkan energi tersebut. Istilah “listrik” diperkenalkan oleh ilmuwan Inggris William Gilbert pada tahun 1600 dalam esainya “On the Magnet, Magnetic Bodies, and the Great Magnet-Earth.”

Gilbert melakukan eksperimen dengan ambar, yang akibat gesekannya dengan kain, mampu menarik benda cahaya lain, yaitu memperoleh muatan tertentu. Dan karena amber diterjemahkan dari bahasa Yunani sebagai elektron, maka diamati fenomena ilmiah disebut “listrik”.

Listrik

Sedikit teori tentang listrik

Listrik dapat menimbulkan medan listrik di sekitar penghantar arus listrik atau benda bermuatan. Melalui medan listrik dimungkinkan untuk mempengaruhi benda lain yang bermuatan listrik.fv

Muatan listrik, seperti yang diketahui semua orang, terbagi menjadi positif dan negatif. Pilihan ini bersifat kondisional, namun karena telah lama dibuat secara historis, hanya karena alasan inilah tanda tertentu diberikan pada setiap muatan.

Benda-benda yang bermuatan sejenis akan tolak-menolak, sedangkan benda-benda yang muatannya berbeda akan tarik menarik.

Selama pergerakan partikel bermuatan yaitu adanya listrik, selain medan listrik juga timbul medan magnet. Ini memungkinkan Anda untuk mengatur hubungan antara listrik dan magnet.

Menariknya, ada benda yang menghantarkan arus listrik atau benda yang hambatannya sangat tinggi. Hal ini ditemukan oleh ilmuwan Inggris Stephen Gray pada tahun 1729.

Studi tentang listrik, yang paling lengkap dan mendasar, dilakukan oleh ilmu pengetahuan seperti termodinamika. Namun sifat kuantum medan elektromagnetik dan partikel bermuatan dipelajari oleh ilmu yang sama sekali berbeda - termodinamika kuantum, namun beberapa fenomena kuantum dapat dijelaskan secara sederhana dengan teori kuantum biasa.

Dasar-dasar Ketenagalistrikan

Sejarah penemuan listrik

Pertama-tama, harus dikatakan bahwa tidak ada ilmuwan yang dapat dianggap sebagai penemu listrik, karena dari zaman dahulu hingga saat ini banyak ilmuwan yang mempelajari sifat-sifatnya dan mempelajari sesuatu yang baru tentang listrik.

• Orang pertama yang tertarik dengan listrik adalah filsuf Yunani kuno Thales. Ia menemukan bahwa amber, yang digosokkan pada wol, memperoleh sifat menarik benda ringan lainnya.
• Kemudian ilmuwan Yunani kuno lainnya, Aristoteles, mempelajari belut tertentu yang menyerang musuh, seperti yang kita ketahui sekarang, dengan aliran listrik.
• Pada tahun 70 M, penulis Romawi Pliny mempelajari sifat listrik resin.
• Namun kemudian untuk waktu yang lama tidak ada pengetahuan yang diperoleh tentang listrik.
• Dan baru pada abad ke-16, dokter istana Ratu Inggris Elizabeth 1, William Gilbert, mulai mempelajari sifat-sifat listrik dan membuat sejumlah penemuan menarik. Setelah itu, “kegilaan listrik” secara harafiah dimulai.
• Baru pada tahun 1600 muncul istilah “listrik” yang diperkenalkan oleh ilmuwan Inggris William Gilbert.
• Pada tahun 1650, berkat wali kota Magdeburg, Otto von Guericke, yang menemukan mesin elektrostatis, efek tolakan benda di bawah pengaruh listrik dapat diamati.
• Pada tahun 1729, ilmuwan Inggris Stephen Gray, ketika melakukan eksperimen pada transmisi arus listrik jarak jauh, secara tidak sengaja menemukan bahwa tidak semua material memiliki kemampuan untuk mentransmisikan listrik secara merata.
• Pada tahun 1733, ilmuwan Perancis Charles Dufay menemukan keberadaan dua jenis listrik, yang disebutnya kaca dan resin. Mereka menerima nama-nama ini karena fakta bahwa mereka terungkap dengan menggosokkan kaca pada sutra dan resin pada wol.
• Kapasitor pertama, yaitu alat penyimpan listrik, ditemukan oleh orang Belanda Pieter van Musschenbroek pada tahun 1745. Kapasitor ini disebut toples Leyden.
• Pada tahun 1747, B. Franklin dari Amerika menciptakan teori kelistrikan pertama di dunia. Menurut Franklin, listrik merupakan benda cair atau cair yang tidak berwujud. Jasa Franklin lainnya terhadap sains adalah ia menemukan penangkal petir dan, dengan bantuannya, membuktikan bahwa petir berasal dari listrik. Ia juga memperkenalkan konsep muatan positif dan negatif, namun tidak menemukan muatan. Penemuan ini dilakukan oleh ilmuwan Simmer, yang membuktikan adanya kutub muatan: positif dan negatif.
• Ilmu yang mempelajari sifat-sifat kelistrikan berpindah ke ilmu eksakta setelah pada tahun 1785 Coulomb menemukan hukum tentang gaya interaksi yang terjadi antar muatan listrik titik, yang disebut Hukum Coulomb.
• Kemudian, pada tahun 1791, ilmuwan Italia Galvani menerbitkan sebuah risalah yang menyatakan bahwa arus listrik timbul pada otot hewan ketika mereka bergerak.
• Penemuan baterai oleh ilmuwan Italia lainnya, Volta, pada tahun 1800, menyebabkan pesatnya perkembangan ilmu kelistrikan dan serangkaian penemuan penting berikutnya di bidang ini.
• Disusul dengan penemuan Faraday, Maxwell dan Ampere yang terjadi hanya dalam waktu 20 tahun.
• Pada tahun 1874, insinyur Rusia A.N. Lodygin menerima paten untuk lampu pijar dengan batang karbon, ditemukan pada tahun 1872. Kemudian lampu mulai menggunakan batang tungsten. Dan pada tahun 1906, ia menjual patennya kepada perusahaan Thomas Edison.
• Pada tahun 1888, Hertz merekam gelombang elektromagnetik.
• Pada tahun 1879, Joseph Thomson menemukan elektron, yang merupakan material pembawa listrik.
• Pada tahun 1911, orang Perancis Georges Claude menemukan lampu neon pertama di dunia.
• Abad kedua puluh memberi dunia teori Elektrodinamika Kuantum.
• Pada tahun 1967, langkah lain diambil untuk mempelajari sifat-sifat listrik. Tahun ini teori interaksi elektrolemah diciptakan.

Namun, ini hanyalah penemuan utama yang dibuat oleh para ilmuwan yang berkontribusi terhadap penggunaan listrik. Namun penelitian terus berlanjut hingga saat ini, dan penemuan di bidang kelistrikan terjadi setiap tahun.

Semua orang yakin bahwa penemuan terbesar dan terkuat dalam hal kelistrikan adalah Nikola Tesla. Dia sendiri lahir di Kekaisaran Austria, sekarang menjadi wilayah Kroasia. Di bagasi penemuannya dan karya ilmiah: arus bolak-balik, teori medan, eter, radio, resonansi dan banyak lagi. Ada yang mengakui kemungkinan fenomena “meteorit Tunguska” tak lain adalah ulah Nikola Tesla sendiri, yakni ledakan berkekuatan dahsyat di Siberia.

Penguasa Dunia - Nikola Tesla

Untuk beberapa waktu diyakini bahwa listrik tidak ada di alam. Namun, setelah B. Franklin menetapkan bahwa petir berasal dari listrik, pendapat ini tidak ada lagi.

Pentingnya listrik di alam, maupun dalam kehidupan manusia, sangatlah besar. Bagaimanapun, petirlah yang menyebabkan sintesis asam amino dan, akibatnya, munculnya kehidupan di bumi.

Proses-proses pada sistem saraf manusia dan hewan, seperti gerak dan pernapasan, terjadi karena adanya impuls saraf yang timbul dari aliran listrik yang ada pada jaringan makhluk hidup.

Beberapa jenis ikan menggunakan listrik, atau lebih tepatnya aliran listrik, untuk melindungi diri dari musuh, mencari makanan di bawah air dan memperolehnya. Ikan-ikan tersebut adalah: belut, lamprey, pari listrik dan bahkan beberapa hiu. Semua ikan ini mempunyai organ listrik khusus yang bekerja berdasarkan prinsip kapasitor, yaitu mengumpulkan muatan listrik yang cukup besar dan kemudian melepaskannya ke korban yang menyentuh ikan tersebut. Selain itu, organ semacam itu beroperasi pada frekuensi beberapa ratus hertz dan memiliki tegangan beberapa volt. Kekuatan arus organ listrik ikan berubah seiring bertambahnya usia: semakin tua ikan, semakin besar kekuatan arusnya. Selain itu, berkat arus listrik, ikan yang hidup di kedalaman dapat bernavigasi di dalam air. Medan listrik terdistorsi oleh aksi benda-benda di dalam air. Dan distorsi ini membantu ikan bernavigasi.

Eksperimen yang mematikan. Listrik

Mendapatkan listrik

Pembangkit listrik diciptakan khusus untuk menghasilkan listrik. Di pembangkit listrik, dengan bantuan generator, listrik dihasilkan, yang kemudian disalurkan ke tempat-tempat konsumsi melalui saluran listrik. Arus listrik tercipta karena peralihan energi mekanik atau internal menjadi energi listrik. Pembangkit listrik dibagi menjadi: pembangkit listrik tenaga air atau HPP, pembangkit listrik tenaga nuklir termal, angin, pasang surut, tenaga surya dan pembangkit listrik lainnya.

Pada pembangkit listrik tenaga air, turbin generator yang digerakkan oleh aliran air menghasilkan arus listrik. Pada pembangkit listrik tenaga panas atau dengan kata lain pembangkit listrik tenaga panas juga dihasilkan arus listrik, namun sebagai pengganti air digunakan uap air, yang timbul ketika air dipanaskan selama pembakaran bahan bakar, misalnya batu bara.

Prinsip operasi yang sangat mirip digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir atau pembangkit listrik tenaga nuklir. Hanya pembangkit listrik tenaga nuklir yang menggunakan jenis bahan bakar lain - bahan radioaktif, misalnya uranium atau plutonium. Inti mereka mengalami pembelahan, sehingga terjadi pelepasan panas dalam jumlah yang sangat besar, yang digunakan untuk memanaskan air dan mengubahnya menjadi uap air, yang kemudian masuk ke turbin yang menghasilkan arus listrik. Stasiun-stasiun tersebut hanya membutuhkan sedikit bahan bakar untuk beroperasi. Jadi sepuluh gram uranium menghasilkan jumlah listrik yang sama dengan satu mobil batubara.

Penggunaan listrik

Saat ini, kehidupan tanpa listrik menjadi mustahil. Hal ini telah menjadi cukup terintegrasi ke dalam kehidupan masyarakat di abad kedua puluh satu. Listrik sering digunakan untuk penerangan, misalnya menggunakan lampu listrik atau lampu neon, dan untuk mengirimkan segala jenis informasi melalui telepon, televisi dan radio, dan dulu telegraf. Juga pada abad ke-20 muncullah daerah baru penerapan kelistrikan: sumber tenaga untuk motor listrik trem, kereta bawah tanah, bus troli, dan kereta listrik. Listrik diperlukan untuk pengoperasian berbagai peralatan rumah tangga, yang secara signifikan meningkatkan kehidupan manusia modern.

Saat ini, listrik juga digunakan untuk menghasilkan bahan berkualitas dan mengolahnya. Gitar elektrik, yang digerakkan oleh listrik, dapat digunakan untuk menciptakan musik. Listrik juga terus digunakan sebagai metode yang manusiawi untuk membunuh penjahat (kursi listrik) di negara-negara yang mengizinkan hukuman mati.

Selain itu, mengingat kehidupan manusia modern menjadi hampir mustahil tanpa komputer dan telepon seluler, yang memerlukan listrik untuk beroperasi, pentingnya listrik sulit untuk ditaksir terlalu tinggi.

Listrik dalam mitologi dan seni

Dalam mitologi hampir semua bangsa ada dewa yang mampu melontarkan petir, yaitu yang bisa menggunakan listrik. Misalnya, di antara orang-orang Yunani, dewa ini adalah Zeus, di antara orang-orang Hindu adalah Agni, yang dapat berubah menjadi petir, di antara orang-orang Slavia adalah Perun, dan di antara orang-orang Skandinavia adalah Thor.

Kartun juga punya listrik. Jadi masuk Kartun Disney Black Cloak merupakan anti-hero Megavolt yang mampu mengendalikan listrik. DI DALAM animasi Jepang Pokemon Pikachu memiliki listrik.

Kesimpulan

Studi tentang sifat-sifat listrik dimulai pada zaman dahulu dan berlanjut hingga saat ini. Setelah mempelajari sifat-sifat dasar listrik dan mempelajari cara menggunakannya dengan benar, kehidupan manusia menjadi lebih mudah. Listrik juga digunakan di pabrik, pabrik, dan lain-lain, sehingga dapat digunakan untuk memperoleh manfaat lain. Pentingnya listrik, baik di alam maupun dalam kehidupan manusia modern, sangatlah besar. Tanpa fenomena kelistrikan seperti petir, kehidupan tidak akan muncul di bumi, dan tanpa impuls saraf, yang juga timbul akibat listrik, mustahil terlaksananya kerja terkoordinasi antara seluruh bagian organisme.

Masyarakat selalu mensyukuri keberadaan listrik, meski belum mengetahui keberadaannya. Mereka menganugerahi dewa utama mereka kemampuan melempar petir.

Manusia modern juga tidak melupakan listrik, tapi mungkinkah melupakannya? Dia memberikan kekuatan listrik pada karakter kartun dan film, membangun pembangkit listrik untuk menghasilkan listrik, dan masih banyak lagi.

Jadi listrik hadiah terbesar, yang diberikan kepada kita secara alami dan, untungnya, telah kita pelajari untuk menggunakannya.

Kursus video "Dapatkan nilai A" mencakup semua topik yang diperlukan untuk berhasil lulus Ujian Negara Bersatu dalam matematika dengan 60-65 poin. Sepenuhnya semua soal 1-13 Profil Ujian Negara Terpadu matematika. Juga cocok untuk lulus Ujian Negara Terpadu Dasar dalam matematika. Jika Anda ingin lulus Ujian Negara Bersatu dengan poin 90-100, Anda harus menyelesaikan bagian 1 dalam 30 menit dan tanpa kesalahan!

Kursus persiapan Ujian Negara Bersatu untuk kelas 10-11, serta untuk guru. Semua yang Anda butuhkan untuk menyelesaikan Bagian 1 Ujian Negara Bersatu dalam matematika (12 soal pertama) dan Soal 13 (trigonometri). Dan ini lebih dari 70 poin pada Ujian Negara Terpadu, dan baik siswa dengan nilai 100 maupun siswa humaniora tidak dapat melakukannya tanpa poin tersebut.

Semua teori yang diperlukan. Cara cepat solusi, jebakan dan rahasia Ujian Negara Bersatu. Seluruh tugas saat ini bagian 1 dari Bank Tugas FIPI telah dianalisis. Kursus ini sepenuhnya memenuhi persyaratan Ujian Negara Terpadu 2018.

Kursus berisi 5 topik besar, masing-masing 2,5 jam. Setiap topik diberikan dari awal, sederhana dan jelas.

Ratusan tugas Ujian Negara Bersatu. Masalah kata dan teori probabilitas. Algoritma yang sederhana dan mudah diingat untuk memecahkan masalah. Geometri. Teori, materi referensi, analisis semua jenis tugas Unified State Examination. Stereometri. Trik Rumit solusi, lembar contekan yang berguna, pengembangan imajinasi spasial. Trigonometri dari awal ke soal 13. Memahami bukan menjejalkan. Penjelasan visual konsep yang kompleks. Aljabar. Akar, pangkat dan logaritma, fungsi dan turunannya. Dasar penyelesaian tugas yang kompleks 2 bagian dari Ujian Negara Bersatu.

Masalah keberhasilan lulus Ujian Negara Bersatu mulai mengkhawatirkan anak-anak sekolah satu atau bahkan dua tahun, sebelum mereka lulus dari kelas 11. Dan tidak mengherankan - Ujian Negara Bersatu bukan hanya syarat agar Anda mendapatkan ijazah sekolah pada saat kelulusan, tetapi juga semacam kunci yang membuka pintu kesuksesan. kehidupan dewasa. Bukan rahasia lagi bahwa masuk ke lembaga pendidikan tinggi di tanah air memerlukan ketersediaan wajib sertifikat Unified State Examination di beberapa mata pelajaran khusus. Dan Ujian Negara Terpadu Biologi 2019 sangat penting bagi calon dokter, psikolog, dokter hewan, dan banyak lainnya.

Siapa yang perlu mengambil biologi?

Pertama barang ini diperlukan bagi anak-anak yang ingin sukses dalam mempelajari berbagai cabang ilmu kedokteran, kedokteran hewan, agronomi atau industri kimia, namun pada tahun 2019, sertifikat USE bidang biologi juga akan dipertimbangkan untuk masuk ke fakultas pendidikan jasmani, psikologi, paleontologi, desain lansekap, dll.

Biologi merupakan mata pelajaran yang banyak disukai oleh anak sekolah, karena banyak mata pelajaran yang dekat dan dapat dipahami oleh siswa, dan pekerjaan laboratorium Sebagian besar terkait dengan pengetahuan tentang dunia di sekitar kita, yang menyebabkan minat yang tulus pada anak-anak. Namun ketika memilih Unified State Examination bidang biologi, penting untuk dipahami bahwa jumlah materi yang diserahkan untuk ujian cukup besar, dan untuk masuk ke berbagai fakultas, seringkali juga diperlukan sertifikat di bidang kimia, ilmu pengetahuan alam atau fisika.

Penting! Daftar lengkap sertifikat Ujian Negara Bersatu yang diperlukan, yang memungkinkan Anda melamar pendidikan anggaran atau kontrak di universitas tertentu di Federasi Rusia, dapat ditemukan di situs web lembaga pendidikan yang Anda minati.

tanggal

Seperti mata pelajaran lainnya, pada tahun 2019 Ujian Negara Terpadu Biologi akan diambil pada hari-hari yang ditentukan oleh Kalender Ujian Negara. Draf dokumen ini harus disetujui pada bulan November. Segera setelah tanggal ujian diketahui, kami akan menjadi orang pertama yang memberi tahu Anda kapan ujian biologi dan mata pelajaran lainnya akan berlangsung.

Anda bisa mendapatkan gambaran perkiraan kapan ujian dijadwalkan dengan meninjau kalender tahun sebelumnya. Jadi, pada tahun 2018, mata pelajaran biologi diambil pada hari-hari sebagai berikut:

Individu yang diterima kembali untuk mengikuti tes juga diberikan tanggal tesnya pada bulan April dan Juni.

Inovasi untuk tahun 2019

Meski perubahan mendasar tidak akan mempengaruhi Ujian Negara Terpadu Biologi, namun tetap ada beberapa perubahan pada tiket tahun 2019.

Inovasi utama 2018-2019 tahun ajaran akan mengganti tugas 2 poin pada baris ke-2 (pilihan ganda) dengan tugas 1 poin yang melibatkan bekerja dengan tabel. Dengan demikian, jumlah maksimum Poin utama untuk mata pelajaran ini sekarang akan menjadi 58 (1 poin lebih sedikit dibandingkan tahun 2018).

Jika tidak, struktur CMM tidak akan berubah, yang seharusnya menyenangkan siswa kelas 11, karena dalam proses persiapan mereka akan dapat mengandalkan berbagai materi tahun 2018 yang tersedia di Internet.

Struktur KIM dalam biologi

Nah, karena sudah mengetahui perubahan apa saja yang akan terjadi pada UN Unified State in Biology, yuk kita simak lebih dekat jenis-jenis tugas dan pembagiannya pada tiket. CMM, seperti sebelumnya, akan mencakup 28 tugas, dibagi menjadi dua bagian:

Format CMM yang diusulkan memungkinkan Anda menilai pengetahuan lulusan dalam 7 blok utama:

Pembagian tugas berdasarkan tingkat kesulitan adalah sebagai berikut:

Untuk menyelesaikan tugas ujian biologi pada tahun 2019, akan dialokasikan waktu 3,5 jam (210 menit), dengan mempertimbangkan bahwa peserta ujian harus menghabiskan rata-rata tidak lebih dari 5 menit untuk setiap tugas blok 1, dan pada setiap gedung. blok ke-2 – dari 10 hingga 20 menit.

Dilarang membawa bahan dan perlengkapan tambahan, atau menggunakannya selama Ujian Negara Terpadu Biologi!

Evaluasi kinerja

Di belakang eksekusi yang benar Peserta ujian dapat memperoleh maksimal 38 poin utama dari 21 tugas blok pertama, dan 20 poin lainnya untuk menyelesaikan 7 tugas blok kedua, yang totalnya 58 poin, yang setara dengan 100 poin hasil Ujian Negara Terpadu.

Blok pekerjaan pertama, di mana peserta ujian mengisi tabel jawaban, diperiksa secara elektronik, dan blok kedua dinilai oleh dua ahli independen. Jika pendapat mereka berbeda lebih dari 2 poin, ahli ketiga dilibatkan dalam pemeriksaan pekerjaan.

Meskipun Hasil Ujian Negara Bersatu sudah lama tidak lagi disamakan dengan nilai tertentu pada skala 5 poin; banyak yang masih ingin tahu bagaimana mereka mengatasi tugas tersebut. Ubah hasil 2019 menjadi nilai sekolah Ini dapat dilakukan dengan menggunakan tabel korespondensi perkiraan berikut:

Untuk mendapatkan sertifikat, cukup dengan mencetak 16 poin utama (atau 36 poin tes), meskipun hasil seperti itu tidak memungkinkan seseorang untuk mengikuti kompetisi untuk tempat anggaran di Universitas.

Pada saat yang sama, nilai kelulusan untuk universitas berkisar antara 65 hingga 98 poin (bukan poin dasar, tetapi tes). Tentu saja, ambang batas kelulusan di universitas-universitas Moskow sedekat mungkin dengan batas atas kisaran tersebut, yang memaksa siswa kelas 11 untuk melakukan persiapan mereka lebih serius dan fokus pada nilai 100 poin daripada ambang batas minimum.

Rahasia persiapan

Biologi adalah ilmu yang sulit; membutuhkan perhatian dan pemahaman, dan bukan sekedar hafalan. Oleh karena itu, diperlukan persiapan yang metodis dan berkesinambungan.

Pelatihan dasar mencakup studi tentang terminologi; tanpa pengetahuan tentangnya, sulit untuk menavigasi biologi sebagai ilmu. Untuk mempermudah menghafal, dukung teori dengan materi ilustrasi, carilah gambar, grafik, diagram yang akan menjadi dasar kerja memori asosiatif. Anda juga perlu membiasakan diri dengan KIM versi demo untuk memahami struktur ujian biologi.

Diperlukan latihan pemecahan masalah tipe tertentu. Dengan menyelesaikan secara sistematis pilihan-pilihan yang disajikan di website FIPI, mahasiswa membentuk strategi untuk menyelesaikan tugas dan mendapatkan kepercayaan diri, yang merupakan asisten yang sangat diperlukan dalam mencapai kesuksesan.

Tanggal UN Unified State Biology tahun 2019 baru diketahui pada bulan Januari 2019.

Apa yang diuji dalam ujian?

Untuk menyelesaikan kertas ujian Peserta Ujian Negara Bersatu Anda harus mampu:

• bekerja dengan diagram, gambar, grafik, tabel dan histogram,
• menjelaskan faktanya
• menggeneralisasi dan merumuskan kesimpulan,
• memecahkan masalah biologis,
• bekerja dengan informasi biologis, dengan gambar objek biologis.

Pengetahuan dan keterampilan lulusan, yang terbentuk selama mempelajari bagian-bagian mata kuliah biologi berikut ini, diuji:

1. "Tanaman".
2. “Bakteri. Jamur. lumut."
3. "Hewan".
4. "Manusia dan kesehatannya."
5. "Biologi Umum".

Makalah ujian didominasi oleh tugas-tugas biologi umum, yang mengkaji pola-pola biologis umum yang memanifestasikan dirinya tingkat yang berbeda organisasi satwa liar. Ini termasuk:

• teori seluler, kromosom dan evolusi;
• hukum hereditas dan variabilitas;
• pola ekologi perkembangan biosfer.

Kami mengundang Anda untuk menonton video bermanfaat ini sekarang: