GENERATOR VAN DE GRAFF

l     Latar Belakang

Kata listrik (electricity) berasal dari kata Yunani, yaitu electron, yang berarti amber. Amber adalah damar pohon yang membatu, dan orang zaman dulu mengetahui bahwa jika batang amber digosokan dengan kain, amber tersebut akan menarik daun-daun kecil atau debu. Sepotong plastik yang keras, batang kaca, atau penggaris plastik yang digosok dengan kain juga akan menunjukan “efek amber” ini. Efek ini disebut dengan istilah Listrik Statis. Pada kasus listrik statis, sebuah benda menjadi bermuatan karena proses penggosokan dan dikatakan memiliki muatan listrik total.

Generator Van De Graff diciptakan oleh Robert J. Van De Graff pada tahun 1932 yang menerapkan prinsip dasar listrik statis dan pemuatan dengan induksi. Caranya dengan berkali-kali memasukkan benda bermuatan ke dalam sebuah konduktor, melainkan muatan dimasukkan secara terus menerus melalui pita bergerak (belt conveyor) misalnya karet. Pada makalah ini kami akan menguraikan generator van de graff sederhana yang telah berhasil kami buat.

        Tujuan

a.       Membuat generator Van De Graff sederhana.

b.      Mempelajari prinsip kerja generator Van De Graff.

c.       Mempelajari sifat-sifat listrik statis.

d.      Menunjukan adanya gaya tolak menolak antara muatan pada tisu dan kaleng.

        Dasar Teori

              Bila sebuah benda logam bermuatan didekatkan ke benda logam yang tidak bermuatan maka elektron-elektron bebas pada benda yang netral tertarik oleh benda yang bermuatan positif dan beberapa diantaranya akan pindah. Karena benda kedua sekarang kehilangan beberapa elektron negatifnya, ia akan memiliki muatan positif total. Proses ini disebut pemuatan dengan induksi, dan kedua benda pada akhirnya akan memiliki muatan yang berjenis sama.

       Salah satu cara untuk menginduksi muatan total pada benda logam adalah dengan menghubungkannya dengan kawat penghantar ke tanah (ground). Karena bumi sangat besar dan dapat menghantar, bisa dengan mudah menerima atau melepaskan elektron, berarti ia berlaku sebagai gudang muatan. Jika sebuah benda bermuatan, misalnya negatif didekatkan ke logam, elektron-elektron bebas pada logam tersebut ditolak dan banyak diantaranya yang mengalir menuruni kawat menuju bumi, hal ini membuat logam tersebut bermuatan positif.

           Generator Van de Graaff merupakan mesin listrik statik yang menghasilkan  tegangan DC yang sangat tinggi, yaitu dengan cara mengumpulkan muatan listrik dan menyimpannya pada permukaan bola logam berongga (hollow spherical). Alat ini dapat digerakkan dengan dua cara. Pertama dengan menggunakan motor listrik yang dapat diatur kecepatan putarannya dan menggunakan listrik 220 V. Yang kedua diputar langsung dengan menggunakan tangan. Hal ini dapat dilakukan dengan hanya memindahkan karet penggerak ke puli motor atau ke puli yang dapat diputar oleh tangan.

             Apabila sebuah konduktor bermuatan disisipkan ke dalam sebuah konduktor rongga, lalu disentuhkan pada dinding dalamnya, maka seluruh muatan pada konduktor pertama berpindah ke konduktor kedua, tak perduli apakah konduktor kedua ini telah bermuatan sebelumnya. Sekiranya tak ada kesulitan akibat adanya faktor isolasi, muatan (dan kerena itu juga potensial) konduktor rongga itu bisa saja ditambah tanpa batas dengan cara mengulang-ulang proses tadi. Dengan naiknya potensial konduktor maka makin besar gaya tolak yang bekerja terhadapnya tiap kali muatan ditambahkan padanya sehingga pada suatu saat konduktor tersebut tidak dapat menampung muatan lagi.

      Metode

A.    Waktu dan Tempat

Hari/Tanggal       : Senin, 10 Mei 2010

Waktu                   : 10.00 s.d Selesai

Tempat                 : Lab. Fisika Dasar, Kampus Bandung.

B.     Alat dan Bahan

1. Kaleng minuman ringan bekas 2. Paku kecil 3. Tabung sekering 4. Karet ban bekas 5. Motor DC 6. Power suply 7. Capit buaya 8. Botol plastik minuman bekas 9. Gergaji

10.  Selotip secukupnya 11. Kabel serabut secukupnya 12.  Pipa PVC “T” 13.  Plester 1 buah 14.  Papan 15.  Gunting 16.  Tang 17.  Tisu

Cara Kerja

           Ketika motor DC dihidupkan, Logam berongga A menyerap muatan - muatan yang ada disekitarnya, kemudian dialirkan oleh kawat serabut G untuk diserap oleh karet D yang diputarkan oleh dinamo F. Muatan-muatan yang diserap oleh karet dibawa berputar menuju kawat serabut H yang dihubungkan dengan ground untuk menyerap muatan negatifnya, sehingga pada kawat hanya tersisa muatan positif saja. Muatan-muatan positif tersebut dibawa berputar kembali menuju kawat serabut G, yang kemudian disalurkan ke logam berongga A, sehingga muatan-muatan positif berkumpul di logam berongga A, Akibatnya logam berongga A memiliki muatan positif lebih banyak dari pada bumi, dan apabila ada benda yang positif mendekati logam misalnya tisu,  maka benda tersebut akan menjauhi logam berongga A karena terjadi gaya tolak menolak. 

I.       Hasil Percobaan

           Gambar di atas menunjukan bahwa kertas tisu menjauhi kaleng karena terjadi gaya tolak meolak antara muatan pada kaleng dan muatan pada tisu. Karena muatan listrik yang berkumpul pada logam berongga A akan menghasilkan listrik statik, sehingga bila ada benda yang bermuatan positif mendekati logam berongga tersebut maka benda tersebut akan menjauhi logam berongga A dan sebaliknya jika benda bermuatan negatif maka benda tersebut akan mendekati logam berongga A.

I.       Kesimpulan

               Pada percobaan ini kami telah berhasil membuat Generator Van de Graff yang menggunakan prinsip listrik statis dan pemuatan induksi. Generator Van De Graff merupakan mesin listrik statik yang menghasilkan  tegangan DC yang sangat tinggi, yaitu dengan cara mengumpulkan muatan listrik dan menyimpannya pada permukaan bola logam berongga (hollow spherical). Salah satu cara untuk menggerakan generator ini dengan menggunakan motor listrik yang dapat diatur kecepatan putarannya dan menggunakan listrik 220 V. Pada kasus listrik statis, sebuah benda menjadi bermuatan karena proses penggosokan dan dikatakan memiliki muatan listrik total. Muatan positif dan muatan negatif pada listrik statis bergantung pada bahan. Bila sebuah benda logam bermuatan positif disentuhkan dengan benda yang bermuatan positif maka akan terjadi gaya tolak menolak, dan bila didekatkan negatif maka akan terjadi gaya tarik menarik.

Daftar Pustaka

[1] D. Halliday, R. Resnick,  J. Walker. (2008). Fundamental of Physic (extended). Singapore : John Wiley and Sons.

[2] Giancoli, Douglas C. (2001). Fisika Edisi Kelima Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta : Erlangga

[3] Paul, Tipler (1991). Fisika Untuk Sains dan Tekhnik Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta : Erlangga.

[4] Finn, Allonso. (1994). Generator Van De Graff.