Menghasilkan Api Dari Baterei dan Kertas Berlapis Aluminium: Mengapa Bagian Tengah Harus Sempit?

Salah satu cara menghasilkan api tanpa korek api adalah menggunakan baterei dan kertas yang dilapisi aluminium sangat tipis. Seperti diilustrasikan pada Gambar 1.

1. Gunakan kertas berlapis aluminium yang ada di dalam bungkus rokok. Bisa juga dari sumber lain kalau ada yang serupa. Aluminium adalah bahan konduktor, tempat arus listrik mengalir.
2. Kertas tersebut dipotong dengan lebar sekitar 1 cm.
3. Bagian tengah potongan dibuat menyempit.
4. Kertas tersebut dihubungkan dengan dua kutub baterei. Lapisan aluminium menyentuh baterei. Akibatnya muncul api pada bagian yang menyempit. Jika bagian yang menyempit tersebut berada dekat tissue maka tissue segera terbakar.

Jika bagian tengah tidak dibuat menyempit maka mungkin api tidak dapat dihasilkan atau perlu waktu sangat lama untuk menghasilkan api. Mengapa demikian? Gambar 2 adalah ilustrasi potongan kertas di mana bagian tengahnya menyempit. Kita dapat asumsikan bahwa potongan kertas tersebut merupakan susunan seri tiga tahanan

Tahanan total kertas adalah

\( R = R_1 + R_2 + R_3 + R_4 + R_5 \)

Dengan demikian, arus yang mengalir dalam kertas adalah

\( I = {V \over R} \)

Dengan \( V \) adalah tegangan baterei.

Berapa nilai masing-masing tahanan di atas? Kita gunakan hukum Ohm

\( R = \rho {L \over A } \)

dengan

\( \rho \) adalah tahanan jenis lapisan aluminium

\( L \) panjang masing-masing bagian

\( A \) luas penampang masing-masing bagian.

Tebal lapisan aluminium, \( t \) pada tiap bagian sama. Yang berbeda adalah lebar. Yang paling kecil adalah lebar di bagian tengah. Luas penampang memenuhi persamaan \( A = t l \) dengan \( l \) adalah lebar. Dengan rumus di atas maka kita dapatkan

\( R_1 = \rho {L_1 \over {t l_1} } = {\rho \over t} {L_1 \over l_1} \)

\( R_2 = \rho {L_2 \over {t l_2} } = {\rho \over t} {L_2 \over l_2} \)

\( R_3 = \rho {L_3 \over {t l_3} } = {\rho \over t} {L_3 \over l_3} \)

\( R_4 = \rho {L_4 \over {t l_4} } = {\rho \over t} {L_4 \over l_4} \)

\( R_5 = \rho {L_5 \over {t l_5} } = {\rho \over t} {L_5 \over l_5} \)

Karena bentuknya trapesium maka untuk hambatan \( R_2 \) dan \( R_4 \) kita ambil lebar rata-rata.

Tampak dari lima ungkapan persamaan di atas bahwa \( R \propto L/l \). Panjang tiap bagian kira-kira sama (tidak berbeda terlalu jauh) sehingga \( R \propto 1/l \). Jadi makin kecil \( l \) maka tahanan makin besar. Akibtanya tahanan \( R_3 \) adalah yang paling besar.

Ketika arus melewati tahanan maka muncul disipasi panas dengan daya menehuni persamaan

\( P = I^2 R \)

Karena arus yang mengalir pada tahanan susunan seri semuanya sama maka disipasi daya terbesar terjadi pada tahanan \( R_3 \). Oleh karena itulah api muncul di tahanan \( R_3 \) (di tengah kertas).

Kalau ingin api muncul lebih cepat maka daya harus lebih besar lagi. Ini berarti \( R_3 \) haris lebih besar lagi yang dapat diperoleh dengan membuat bagian tengah kertas  makin sempit.

Sumber gambar fitur: youtube.com/watch?v=yXm8b8NRUEY