Mengapa lampu bisa menyala saat dihubungkan dengan listrik? – Karena aliran elektron (arus listrik) mengalami hambatan di filamen lampu, yang menyebabkan energi kinetik mereka berubah menjadi energi panas dan cahaya melalui efek pemanasan resistif (efek Joule).
Arus Listrik dan Gerak Elektron
Nah, ini adalah pondasi utamanya. Listrik itu sebenarnya adalah gerakan elektron bebas yang sangat cepat mengalir melalui kabel logam. Bayangkan seperti sungai yang deras, tapi partikelnya super kecil dan jumlahnya banyak banget, yaitu sekitar 10²² elektron dalam kabel tembaga sepanjang 1 meter.
Yang menarik, elektron-elektron ini bergerak dari kutub negatif (-) baterai atau sumber listrik menuju kutub positif (+). Kecepatannya memang lambat (sekitar 0,0001 cm/detik), tapi medan listriknya yang merambat sangat cepat (hampir kecepatan cahaya). Jadi, saat kamu menekan sakelar, elektron di ujung lampu langsung bergerak!
Filamen: Titik Tahanan Terbesar
Perhatikan, di dalam bohlam ada kawat kecil yang disebut filamen. Kawat ini sangat tipis dan terbuat dari wolfram murni. Fungsinya adalah sebagai “jalan sempit” yang memaksa elektron saling berebut lewat. Di sinilah terjadi gesekan hebat antara elektron dan atom-atom wolfram.
Sifat wolfram sangat istimewa: titik lelehnya mencapai 3.422°C dan memiliki tahanan listrik yang tinggi. Ketika elektron menghantam atom wolfram, mereka kehilangan energi kinetiknya dan mengubahnya menjadi panas. Inilah sebabnya filamen bisa menyala terang sebelum putus.
Mekanisme Hambatan dan Kalor
Jadi, yang terjadi adalah hukum Ohm bekerja sempurna di sini. Rumusnya: V = I × R (Tegangan = Arus × Tahanan). Semakin besar tahanan (R) filamen, semakin besar pula panas (kalor) yang dihasilkan. Filamen lampu pijar biasanya memiliki tahanan sekitar 144 ohm saat panas, tapi hanya 12 ohm saat dingin.
Ini penting nih: saat lampu baru dinyalakan, arus listrik awalnya sangat besar (bisa 10 kali lipat dari kondisi normal) karena tahanan masih kecil. Itu kenapa lampu sering putus tepat saat dinyalakan, bukan saat menyala terus. Panas yang dihasilkan filamen inilah yang akhirnya memancarkan cahaya.
Transformasi Energi: Panas jadi Cahaya
Perhatikan proses terakhirnya. Ketika filamen mencapai suhu sekitar 2.500°C, atom-atom wolfram mulai bergetar sangat hebat dan memancarkan gelombang elektromagnetik. Sebagian besar memang berupa panas (inframerah), tapi sekitar 5-10% berubah menjadi cahaya tampak yang bisa dilihat mata kita.
Ini disebut radiasi termal. Semakin tinggi suhu filamen, semakin banyak cahaya tampak yang diproduksi. Itu kenapa lampu LED lebih efisien: mereka memakai prinsip elektroluminesensi di mana elektron melepaskan foton langsung tanpa harus memanaskan logam dulu, sehingga efisiensi energinya mencapai 80-90% dibanding lampu pijar yang hanya 5-10%.
Contoh dalam Kehidupan Sehari-hari
Misalnya nih, lampu LED 10 watt di kamar kamu. Dia hanya membutuhkan arus sebesar 0,045 ampere untuk menghasilkan cahaya setara bohlam 60 watt. Kalau pakai bohlam lawas, kamu harus bayar listrik lebih mahal karena 90% energinya terbuang jadi panas, bukan cahaya. Coba pegang lampu bohlam menyala pasti panas banget, sementara LED hanya hangat.
Jadi, intinya lampu menyala karena ada pertarungan seru antara elektron dan hambatan filamen yang mengubah energi gerak jadi cahaya. Pahami ini, maka kamu bakal ngerti kenapa listrik rumahmu bisa bikin kamar terang benderang sampai belajar sampai subuh pun mata tetap melek!
Kesimpulan Sederhana
Jadi, listrik itu ibarat air yang mengalir dan memutar kincir di dalam bohlam untuk menghasilkan cahaya. Nah, kalau sambungannya putus atau arusnya nggak kuat, lampu pasti mati total. Intinya, semua ini terjadi karena aliran elektron yang slay banget bikin filament atau gas di dalamnya bereaksi.
