A. Arus Listrik dan Muatan Listrik
Kata arus berarti aliran atau gerakan. Arus Listrik mirip (analog) dengan aliran air. Perhatikan persamaan dan perbedaan di bawah ini.
Gambar 1. Aliran Air
• Air mengalir melalui rangkaian pipa
• Pompa air menghasilkan tekana yang memaksa air mengalir melalui rangkaian pipa.
• Air bergerak (mengalir) mampu melakukan usaha untuk memutar poros turbin
• Air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah
Gambar 2 Arus Listrik
Arus listrik :
• Mengalir melalui rangkaian kabel listrik.
• Baterai menghasilkan tekanan listrik disebut gaya gerak listrik (tegangan listrik) yang memaksa muatan listrik bergerak (arus listrik) mengintari suatu rangkaian listrik
• Arus listrik yang mengalir mampu melakukan usaha untuk memutarkan motor listrik.
• Listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Gambar 3 Aliran Arus listrik
Sebelum electron ditemukan, orang menyatakanbahwa arus listrik adalah aliran partikel-partikelbermuatan listrik yang bergerak dari kutub positif ke kutub negatif baterai. Arah arus ini disebut arah arus konvensional. Sekarang telah kita ketahui bahwa sesungguhnya mustan listrik yang bergerak melalui konduktor adalah electron-elektron yang mengalir dari kutub negative ke kutub positif (berlawanan dengan arah arus listrik).
Gambar 4 Aliran Elektron
Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Hal ini berlawanan dengan arah aliran electron seperi dijelaskan pada gambar 4.
Arus listrik akan mengalir jika ada beban listrik, misalnya lampu, atau pemanas yang tertutup dengan sumber listriknya. Rangkaian tertutup berate rangkaian yang seluruh bagiannya (beban, penghantar, saklar) terhubung dangan sumber listriknya.
Alat-alat tertentu (baterai) mampu menyimpan muatan listrik dan mengalirkannya. Jumlah muatan listrik yang bersimbol (Q) mengandung pengertian kemampuan alat untuk menyimpan atau membuang arus listrik (I) selama waktu tertentu (t).
Secara matematis dapat tertulis:
Q = I X t (coulomb)………………. (1)
= ampere X detik
= coulomb
Keterangan:
Q = muatan listrik dalam satuan coulomb (C)
I = arus listrk dalam satuan ampere (A)
t = waktu dalam satuan sekon (s)
muatan listrik yang terkandung dalam akumulator dinyatakan dalam satuan ampere jam (AH = ampere hour). Besarnya 1 AH = 3600 coulomb.
Satuan-satuan ini diambil dari nama penemunya, seperti acuan mutan listrik coulomb, diambil dari nama penemuanya, Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806). Satuan arus listrik ialah ampere, diambil dari nama Andree Marie Ampere (1755 – 1836).
Seperti telah dinyatakan di atas, bahwa 1 coulomb = 6,24 X 10 elektron yang mengalir dalam rangkaian selama 1 detik.
Jadi:
Q
I =
t
coulomb
=
detik
= ampere
Contoh
Jika arus listrik 3 ampere mengalir pada rangkaian selama 120 milidetik. Hitunglah jumlah muatan listrik yang dipindahkan!
Penyelesaian
Diketehui: I = 3A
t = 120 ms
= 120 X 10 sekon
Ditanya: Q = ?
Jawab:
Q = I X t
= 3 X 120 X 10
= 0, 36 C
1. Arus listrik adalah aliran partikel-
partikel bermuatan positif.
2. Arah arus listrik berlawanan arah
dengan arah arus electron.
3. Arah arus listrik mengalirdari titik
berpotensial tinggi ke titik ber-
potensial rendah.
Pendalaman materi
1.Apakah satuan dari muatan listrik
menurut SI?
2.Terangkan dengan bahasa Anda,
apakah Yang dimaksud dengan arus
listrik?
3.Apakah bedenya arus listrik dengan
arah aliran listrik?
4.Isilah
I C =…electron
Masa electron =…kg.
Masa proton =…kg.
5.Bila sebuah baterai memberikan kuat
arus 0,5 A kepada sebuah lampu se-
lama 2 menit. Berapakah banyak
muatan listrik yang dialirkan?
6.Berapakah besarnya arus listrik yang
mengalir bila jumlah muatan se-
banyak 60 coulom dipindahkan dalam
sebuah rangkaian tertutup selama 0,5
menit?
7.Tentukan kuat arus listrrik yang membawa
60 coulomb melalui sebuah filament lampu
pijar selama 210 sekon!
8.Berapa muatan listrik yang mengalir dalam
kawat jika:
a. arus 1 ampere lewat selama 15 sekon
b. arus 4 ampere lewat selama 50 sekon
c. arus 0,2 ampere lewat selama 5 menit
d. arus 20 ampere lewat selama 2 jam
9.Dalam sebuah tabung gambar televisi,
arus 30 miliampere menuruni tabung
menuju ke layer televisi. Hitunglah:
a. Berapa coulomb muatan yang mencapai
layer selama 1 menit.
b. berapa banyak electron yang mencapai
layer selama 1 menit
10.Buatlah kesimpulan tentang arus listrik
dan muatan listrik.
C. TEGANGAN
Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air didalam menara air. Diatas menara terdapat bak air. Makin tinggi letak air itu, maka makin besar pula tekanannya. Jika keran dibuka, air mulai bergerak dalam pipa dan kecepatan mengalirnya bberhubungan erat dengan tekanan air tersebut.
Gambar 5 Perbedaan tekanan
Menurut teori electron, sebuah benda bermuatan positif benda tersebut kehilangan electron dan sebuah benda bermuatan negative jika benda tersebut kelebihan electron. Dalam keadaan berbeda muatan seperti inilah munnculnya tenaga potensial pada suatu yang berbeda diantara dua benda itu. Oleh karena itu, bila sepotong kawat pwnghantar dihubungkan diantara kedua benda yang berbeda muatan tersebut, menyebabkan terjainya perpindahan muatan diantara benda-benda tersebut.
Peralihan energi itu akan berlangsung terus selama terdapat perbedaan potensial. Perbedaan potensial listrik dapat dihasilkan dengan memberikan tekanan listrik dari suatu pembangkit tenaga listrik.
Jadi, dapat dikatakan bahwa tegangan adalah suatu benda potensial antara dua muatan. Baterai atau generator dapat tegangan diantara dua titik.
Sistem satuan internasional untuk tegangan adalah volt (V) yang diambil dari nama Alexander Volta (1748 – 1827) yang menyatakan: satuan volt adalah perubahan energi sebesar satu joule yang di ambil oleh satu coulomb muatan listrik.
Dapat ditulis secara matematis:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar