Makalah fisika van de graff

1. MAKALAH FISIKA DASAR
GENERATOR VAN DE GRAFF SEDERHANA
Dosen pengampu : Ridwan Ramdani M. Si
Disusun Oleh : Kelompok 3
Anggota :
Mar’ah Nisful Lailiyah (1187010049)
Muhammad Ikhlasul Adnan (1187010055)
Salsabiil Rana (1187010069)
Shya’fiyah Az Zahra (1187010072)
Siti Noerjami’ah (1187010074)
PROGRAM STUDI : MATEMATIKA 2018 B
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG
2018 / 2019

2. PENDAHULUAN
1. Latar belakang
Sesungguhnya fenomena elektrostatik merupakan pemandangan yang sering sekali kita
lihat sehari-hari. Beberapa dari kita mungkin pernah iseng menggosokkan penggaris plastik
pada tangan kita kemudian mendekatkannya ke rambut teman kita hingga nampak
beberapa helai rambut berdiri karenanya. Menurut pergerakannya, listrik di bagi menjadi
dua yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Pada alat ini .yaitu Generator Van De
Graff menggunakan konsep listrik statis. listrik statis adalah listrik yang
muatan – muatannya diam. Listrik statis mempelajari sifat kelistrikan suatu benda tanpa
memperhatikan gerakan atau aliran muatan listriknya. Partikel zat yang ukurannya paling
kecil dan tidak dapat dibagi lagi adalah atom. Tiap atom tersusun dari inti atom dan
elektron. Inti atom (nukleos) terdiri dari proton dan neutron. Adapun elektron bergerak
mengelilingi inti atom pada lintasannya dan mendapat gaya tarik inti atom. Masa proton
dan elektron lebih besar dibandingkan dengan masa elektron. Gaya ikat inti terhadap
elektron antara bahan satu dengan yang lain berbeda, karena sesuatu hal, elektron dapat
lepas dari lintasannya dan berpindah ke atom yang lain. Perpindahan elektron tersebut
menyebabkan perubahan muatan suatu atom. Berdasarkan hal itu,atom dikelompokkan
menjadi 3 yaitu,bermuatan positif, bermuatan negatif dan netral. Atom dikatakan
bermuatan negatif jika kelebihan elektron sedangkan atom bermuatan positif jika
kekurangan elektron. Adapun yang dikatakan atom netral jika jumlah proton dan netronnya
sama. Benda netral dapat dibuat menjadi bermuatan listrik dengan cara menggosok.
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. 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, benda tersebut akan bermuatan positif. 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 negative 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 Graff merupakan mesin listrik statik yang menghasilkan tegangan DC yang
sangat tinggi, yaitu dengan cara mengumpulkan muatan listrik dan menyimpannya pada
permukaan bola logamberongga (hollow pherical). 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.

3. Oleh karena itu, alat peraga sederhana ini mendukung bagi pembelajaran IPA dikelas
yaitu sebagai media pembelajaran yang kontekstual dan fakta dapat menunjukan proses
dan gejala alamyang dipelajari dalam teori listrik statis sebagai penerapan dalam teknologi.
Selain, pembuatan alat ini terjangkau lebih murah daripada harga generator van de graaf
yang semestinya tetapi sebagai alat bantu sederhana dapat menjadikan alernatif untuk
memperjelas pemahaman dan pendalaman materi terutama listrik statis dalamaplikasi
teknologi yang dapat dipertunjukan di dalam pembelajaran dikelas agar pembelajaran yang
berlangsung lebih menarik dan bermakna, sehingga guru semestinya akan mengajar dengan
lebih baik dengan menggunakan alat peraga sederhana ini dalam memperjelas materi yang
diajarkan dan sebagai tanda keprofesionalan guru dalam membuat perangkat pembelajaran
yang sederhana, maka pembelajaran IPA dikelas menjadi lebih menarik dan menyenangkan.
2. Tujuan
a. Membuat generator Van De Graff sederhana.
b. Mempelajari prinsip kerja generator Van De Graff.
c. Menunjukan adanya gaya tolak menolak antara muatan pada tisu dan kaleng.

4. DASAR TEORI
GeneratorVan De Graaff
Generator Van de Graff adalah mesin pembangkit listrik yang biasa dipakai untuk
penelitian di laboratorium. Salah satu contoh generator Van de Graff yang ada di Indonesia
terdapat di Pusat Peragaan Iptek di Taman Mini Indonesia Indah. Generator ini dibuat
oleh Robert Jemison Van de Graaff (1901-1967). “generator Van de Graff” merupakan alat
yang dapat menghasilkan muatan listrik statis dalamjumlah yang sangat besar melalui
proses gesekan Beliau adalah seorang fisikawan berkebangsaan Amerika Serikat. Generator
Van de Graff terdiri atas :
a. dua ujung runcing yang terdapat di bagian atas dan bawah.
b. sebuah silinder logam yang terdapat di bagian bawah.
c. sebuah silinder polietilen yang terdapat di bagian atas.
d. sabuk karet yang menghubungkan kedua silinder.
e. konduktor berongga berbentuk bola (kubah).
“generator Van de Graff” ini berfungsi untuk menghasilkan muatan listrik, khususnya
percepatan partikel bermuatan dalam eksplorasi atom. Sebuah “generator Van de Graff”
terdiri atas kubah logam, sisir logambawah dan atas, silinder logam di bagian atas dan
silinder politena di bagian bawah, dan sabuk karet yang menghubungkan silinder logamdan
silinder politena.
Bentuk dasar “generator Van de Graff” ini seperti :
Gambar 1. GeneratorVanDe Graaf
Gambar 2. PrinsipKerjaGenerator VanDe Graaf

5. Generator Van de Graff prinsip kerjanya sama dengan menghasilkan muatan listrik
dengan cara menggosok (metode gesekan). Gesekan antara sabuk karet dengan silinder
logam bagian bawah menimbulkan muatan listrik negatif pada sabuk karet. Gesekan antara
sabuk karet dengan silinder politilen bagian atas menimbulkan muatan listrik positif pada
sabuk karet. Gerakan sabuk karet ke atas membawa muatan negatif mengalir ke kubah
melalui ujung runcing di bagian atas. Elektron akan tersebar menempati seluruh permukaan
kubah. Pada kubah bagian dalam tidak terdapat elektron. Adapun, gerakan sabuk karet ke
bawah membawa muatan positif. Muatan positif sabuk karet ini mengalir melalui ujung
runcing bawah ke tanah untuk dinetralkan. Silinder logam bawah dijalankan dengan motor
listrik, sehingga sabuk karet terus-menerus bergerak, menghasilkan muatan
negatif mengalir ke kubah, sehingga terbentuk muatan listrik yang besar pada kubah
generator Van de Graff.
Proses ini berlangsung terus menerus sehingga kubah mengumpulkan muatan listrik
positif dalam jumlah yang banyak. Pada gambar di atas terlihat bahwa muatan listrik negatif
pada sabuk karet bawah mengalir melalui sisir logambawah ke tanah dan dinetralkan.
Generator ini dapat menghasilkan tenaga listrik sampai dua juta volt. Apabila kubah
generator ditanahkan, akan terlihat percikan kecil seperti kilat kecil. Kita juga dapat
merasakan kekuatan listrik ini dengan menerima muatan dari generator pada saat
menyentuh kubahnya.
Seperti yang kalian tahu bahwa generator Van de Graaff sebuah generator elektrostatik
yang menggunakan sabuk yang bergerak untuk mengumpulkan sangat tinggi stabil tegangan
elektrostatis pada bola logam berongga di bagian atas berdiri. Diciptakan pada tahun 1929
oleh fisikawan Amerika Robert J. Van de Graaff, perbedaan potensi modern dicapai Van de
Graaff generator dapat mencapai 5 megavolts. Van de Graaff generator dapat dianggap
sebagai sumber arus konstan terhubung secara paralel dengan kapasitor dan yang sangat
besar hambatan listrik.
Cara Membuat Alat Peraga Generator Van De Graaff Sederhana
Alat dan Bahan
Alat:
1. Gergaji besi
2. Tang pemotong
3. Solder
4. Lem tembak
5. Gunting
Bahan:
1. Karet gelang 1 buah
2. Motor DC (biasanya pada mobil mainan) 1 buah
3. Baterai 9 volt dan penutupnya 1 buah

6. 4. Kaleng 1 buah
5. Lem lilin secukupnya
6. Kabel serabut secukupnya
7. Pipa PVC secukupnya
8. Pipa PVC “T” 1 buah
9. Katrol ( sekoci ) 1 buah
10. Papan persegi 1 buah
11. Kardus persegi 1 buah
12. Tisu secukupnya
13. Solasiban secukupnya
Metoda
1. Potong secukupnya pipa PVC dan lem pada kayu penyangga.
2. Letakkan motor DC pada pipa penghubung “T”, usahakan agar menempel dengan
pas dengan ukuran diameter pipa.
3. Letakkan karet gelang pada ujung motor DC, buatlah seperti katrol. Kemudian
satukan dengan gambar pada langkah 1.
4. Potong kembali pipa secukupnya, dan letakkan di atas pipa “T”. Kemudian buat
lubang untuk menyimpan batang besi. Batang besi digunakan sebagai penyangga
atas karet gelang. Untuk memudahkan perputaran bagian pinggir dari katrol diberi
lem tembak.

7. 5. Buat satu lubang lagi pada pipa paling atas diantara dua lubang
sebelumnya untuk memasukkan kabel serabut dan letakkan hamper menyentuh
karet gelang.
6. Lubangi bagian atas kaleng, dan letakkan kaleng tersebut di bagian atas alat.
7. Langkah terakhir ialah memasang baterai kepada motor DC.
8. Generator Van de Graaf akhirnya dapat digunakan
Untuk mengujinya dapat kita letakkan beberapa potongan tissue di atas kaleng.

8. Gambar 3. Genertor Van de Graff Sederhana
1. Bagian bagian dari Generator Van de Graff Sederhana
a. Adapter
Di dalam adapter terdapat transformator sebagai pengubah dari arus PLN yaitu arus Ac
menjadi arus DC menggunakan prinsip insuktansi bersama.Arus DC ini yang berfungsi
sebagai sumber energi untuk menggerakkanmotor atau dinamo
b. Dinamo atau motor DC (huruf F) Sebagai penggerak belt atau karet dan ujung
penggeraknya sebagai penghasil muatan negatif.
c. Konduktor A (Kubah A / Kaleng): terbuat dari logam dan hampir bulatseperti bola
bentuknya
d. B merupakan penopang konduktor rongga A: terbuat dari bahan isolator
e. Tiang penopang isolator terpasng pada C yang terbuat dari logam yangbiasanya
(grounded)
f. Sebuah sabuk D (belt) karet yang tak berujung pangkal yang bersifat tak menghantar
melingkari dua buah katrol atas, E dan katrol bawah, F yang juga tidak menghantar

9. g. Roller F terhubung dengan pengayuh yang dihubungkan dengan motor listrik kecil.
Katrol E dan F dilapisi dengan bahan yang berlainan, yaitu katrol E terbuat dari nylon
dan pada pengayuh terbuat dari plastik. Dipilih 8 sedemikian rupa sehingga bila
sabuk D bersentuhan dengan F, pita akan memperoleh muatan positif, sedangkan
bila bersentuhan dengan E, akan mendapat muatan negatif.
h. Ujung runcing G dan H yang terbuat dari logam dalam hal ini adalah kabel
disambungkan secara listrik pada bola konduktor (kaleng) A disebelah atas dan pada
alas C. ujung runcing H yang berada pada bagian atas berfungsi untuk menarik
elektron-elektron dari sabuk.
Gambar 4 : Cara kerja generator van de Graff
Keterangan Gambar 4.
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. Mutan-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.

10. kesimpulan
Generator Van de Graff merupakan salah satu alat yang menggunakan prinsip listrik
statis dan pemuatan induksi sebagai konsep yang akan di bahas oleh mahasiswa sebagai
tugas akhir UAS dengan membuatnya menggunakan -alat dan bahan yang tersedia di
lingkungan dengan mudah sehingga dengan adanya alat peraga ini Mahasiswa dapat
meningkatkan pemahaman penerapan listrik statis dalambidang teknologi yang dapat
diaplikasikan secara langsung oleh Mahasiswa untuk melakukan dan membuatnya sendiri
dengan adanya alat perga sederhana generator van de graaf.
Berdasarkan hasil percobaan, maka kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini
adalah sebagai berikut:
1.Benda dapat bermuat listrik melaui proses gesekan.
2.Dua buah benda yang bermuatan listrik sejenis didekatkan satu sama lainakan tolak-
menolak dan jika muatan listrik berbeda jenis didekatkan satusama lain akan tarik-menarik.

11. Daftar Pustaka
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. (2008). Fundamental of Physic(extended).
Singapore : John Wiley and Sons.Paul,
Jirakulpatana. 2007. Spark Length and the Van de Graaff Generator. ISB Journal of Physics :
Grade 9 Physics, International School Bangkok.
Makalah Genertor Van de Graff ( Pada Acara Diseminasi Fisika 2010), Prodi Fisika Fakultas
Sains dan Teknologi UIN SGD, Bandung, 2010
Sears, Zemansky. 1986. Fisika untuk Universitas 2 Listrik Magnet. Jakarta Erlangga.Tipler
(1991). Fisika Untuk Sains dan Tekhnik Jilid 2 (Terjemahan).Jakarta Erlangga.
https://blogpenemu.blogspot.com/2015/07/robert-j-van-de-graaff-penemu-alat-
Pembangkit-listrik-statis.html
https://artikelnesia.com/2011/10/23/generator-van-de-graff/