BIOLISTRIK

 

STRUKTUR ZAT

o   Zat terdiri dari atom-atom.

o   Atom tersusun atas inti atom dan elektron-elektron yang mengeliling inti.

o   Inti atom terdiri dari proton dan neutron.

o   Proton bermuatan listrik positif 1,6 x 10^-19 coulomb.

o   Elekton bermuatan negatif 1,6 x 10^-19 coulomb.

o   Netron tidak bermuatan listrik.

o   Setiap atom memiliki proton dan netron yang sama banyak, sehingga secara keseluruhan, atom tidak bermuatan listrik.

o   Atom yang kehilangan sejumlah elektron, menjadi bermuatan listrik positif dan disebut ion positif.

o   Atom yang menangkap sejumlah elektron menjadi bermuatan listrik negatif dan disebut ion negatif.

HUKUM COULOMB

Antara muatan terjadi gaya. Antara muatan yang senama (positif dengan positif atau negatif dengan negatif) terjadi gaya tolak-menolak. Antara muatan yang tidak senama (positif dengan negatif) terjadi gaya tarik-menarik.

Besarnya gaya antara muatan dirumuskan sebagai Hukum Coulomb sbb.

F = k Q₁Q₂/r²

F = gaya Coulomb

k  = konstante

Q = muatan

r = jarak antara muatan

Beberapa atom sejenis atau berlainan jenis dapat membentuk ikatan yang disebut molekul. Misalnya 2 atom oksigen membentuk satu molekul gas oksigen (O₂). 1 molekul asam sulfat (H₂SO₄) terdiri atas 2 atom H, 1 atom S dan 4 atom O.

LISTRIK MENGALIR

Potensial adalah energi per muatan yang mampu menggerakkan muatan. Satuan potensial = joule/coulomb = volt. Jika ada beda potensial, maka muatan akan bergerak. Muatan positip bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah. Muatan negatif bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi. Dalam logam, pembawa muatan adalah elektron. Dalam elektrolit (larutan yang dapat menghantarkan arus listrik), pembawa muatan adalah ion.

Arus litrik adalah aliran muatan listrik.

Kuat arus listrik = banyaknya muatan yang mengalir persatuan waktu.

I = dq / dt

I = kuat arus

dq = banyaknya muatan, satuannya coulomb

dt = waktu, satuannya sekon.

I = kuat arus, satuannya coulomb/sekon disebut ampere.

Resistansi = Hambatan

Setiap zat memiliki kemampuan untuk menghambat atau menghantar listrik. Zat yang mudah menghantarkan listrik, (hambatannya kecil) disebut konduktor. Contoh, logam pada umumnya , elektrolit, air, kayu basah, tubuh manusia. Zat yang sukar menghantarkan listrik, (hambatannya besar) disebut isolator. Contoh, karet, plastik.

Satuan hambatan = ohm (Ω)

HUKUM OHM

V = I R

V = beda potensial = tegangan (voltage)

I = kuat arus

R = hambatan

DAYA LISTRIK

Daya listrik = tegangan x kuat arus

P = V I     atau

P = (IR) I = I²R    atau

P = V (V/R) = V²/R.

Satuan daya = volt x ampere = watt.

1 kilowatt = 1 kW = 1000 watt.

LATIHAN SOAL.

1.   Dalam waktu 1 menit terdapat 600 coulomb muatan yang mengalir melalui sebuah penghantar

      a. Berapa ampere arus yang mengalir melalui penghantar itu ?

      b. Berapa jumlah elektron yang mengalir dalam waktu 1 detik ?

2. Sebuah lampu pijar memiliki hambatan 55 ohm. Jika lampu tersebut diberi tegangan 220 volt, berapa ampere kuat arus pada lampu itu ?

Jwb :

1.   Dik : t=60s, q=600c, I=…….?

a.       I = dq/dt = 600/60 =10A

b.      N = q/Qe = 600/1,6x10^-19 = 375x10¹⁹

2.   Dik: R=55ohm, V=220volt, I=……?

I = V/R = 220/55 = 4A

Listrik Arus Searah = DC (Direct Current) mengalir hanya dalam satu arah. Contoh sumber arus searah adalah baterai, akumulator (aki).

Listrik Arus Bolak Balik = AC (Alternating Current) mengalir secara bolak balik dengan periode tertentu. Contoh PLN.

LISTRIK DAN TUBUH

Impuls Saraf = Potensial aksi

Simpul saraf terbentuk dari sel-sel khusus yang disebut neuron atau sel saraf. (Lihat  gambar) Neuron menghantarkan pesan dengan sangat cepat melalui serangkaian perubahan listrik yang disebut impuls saraf atau potensial aksi. Neuron menghantarkan impuls saraf karena ada perbedaan potensial di dalam dan di luar membran sel.

Propagasi = Perambatan = Transmisi

Begitu potensial aksi terbentuk, maka potensial aksi mengalami propagasi atau perambatan. Propagasi terjadi karena efek ion natrium yang memasuki akson. Ion natrium akan menghasilkan area bermuatan positif dan arus akan mengalir dalam sirkuit lokal di antara area positif aktif dan area istirahat yang bermuatan negatif pada akson tepat di depannya. Aliran arus lokal akan mendepolarisasi membran sel di sebelahnya dan akan menyebabkan terbukanya natrium dan terbentuknya potensial aksi baru. Dengan demikian tejadi terjadi proses perambatan potensial aksi sepanjang akson.

  

SISTEM KONDKSI JANTUNG

Jantung berdenyut 70 kali per menit saat istirahat. Jantung berdenyut terus menerus karena adanya sifat listrik jantung. Potensial aksi otot jantung serupa dengan neuron, tetapi terjadi lebih lama. Berbeda dengan otot rangka, otot jantung tidak membutuhkan stimulasi (rangsangan) untuk berkontraksi. Stimulasi pada jantung adalah stimulasi intrinsik (berasal dari jantung sendiri). Karena itu di luar tubuh jantung tetap berdenyut hingga 1 jam atau lebih tanpa ada stimulus luar.

APLIKASI LISTRIK DALAM MEDIS

o  EKG (Elektrokardiogram)

EKG yang normal terdiri dari tiga gelombang yang disebut gelombang defleksi. EKG digunakan sebagai alat bantu diagnostik karena ukuran, frekuensi dan durasi gelombang normal yang terbentuk adalah konstan pada orang sehat. Perubahan apapun pada pola gelombang mengindikasikan adanya masalah.

o  EEG (Elektroensefalogram)

EEG merupakan cara untuk menilai pola listrik pada permukaan kulit kepala dengan menggunakan elektroda. Pola listrik yang terbentuk mencerminkan aktivitas listrik otak yang disebut gelombang otak. EEG digunakan untuk mendeteksi area kerusakan otak. Kegunaan klinisnya untuk mendiagnosis epilepsi, kematian otak, tumor otak dan riset mengenai tidur.

Empat pola gelombang otak:

Ø Gelombang alfa 8 – 10 Hertz (Hz)

Ø Gelombang beta 5 – 10 Hz

Ø Gelombang delta 1 – 2 Hz

Ø Gelombang teta 4 – 6 Hz.

o  Stimulasi saraf dengan listrik transkutan (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation = TENS).

TENS digunakan untuk menghilangkan nyeri pada beberapa keadaan seperti, nyeri reumatik, nyeri punggung, dan nyeri saat persalinan. TENS terdiri dari baterai dan bantalan elektroda. Elektroda diletakkan di sekitar daerah nyeri. Jika digunakan pasien akan merasakan getaran seperti “tusukan jarum”.

                               Mekanisme kerjanya melalui “penutupan gerbang” transmisi nyeri dari serabut saraf kecil dengan menstimulasi serabut saraf besar. Stimulasi serabut saraf besar akan menutup jalur pesan nyeri ke otak dan meningkatkan aliran darah ke daerah nyeri. TENS tidak boleh digunakan pada seseorang dengan penyakit jantung, pengguna alat pacu jantung, pada kehamilan trisemester pertama.

o  Defibrilator

                     Defibrilator digunakan untuk terapi fibrilasi ventrikel (denyut jantung yang tidak terkoordinasi yang dapat menyebabkan infark miokard atau serangan jantung). Fibrilasi ventrikel dihentikan dengan memberikan kejutan listrik yang cukup besar melalui defibrilator. Muatan listrik defibrilator disimpan dan dilepas secara terkontrol pada komponen utama defibrilator yaitu kapasitor atau kondensator. Untuk terapi pasien dua bantalan elektroda diletakkan di dada pasien pada basis dan apeks jantung.

o  Diatermi

                   Diatermi bekerja dengan memberikan arus listrik bolak balik berfrekuensi tinggi (umumnya 1 kHz atau 1000 Hz) melalui tubuh. Tujuan diatermi adalah untuk memotong (pembedahan listrik) dan menutup pembuluh darah (elektrokauter). Ingat bahwa saraf dan jantung paling sensitif terhadap frekuensi rendah (50 Hz) sehingga diatermi frekuensi tinggi tidak mempengaruhi saraf dan jantung.

Sumber: dosen Biodas & Biosper (Bpk. Domi)