Apakah arus listrik itu???
advertisement
Pada saat saklar terbuka ternyata pada rangkaian tidak terjadi apa-apa.Tetapi pada saat saklar tertutup ternyata lampu dapat menyala. Nyala lampu inilah bukti bahwa pada rangkaian itu ada arus listrik. Apakah arus listrik itu??? Arus listrik adalah aliran muatan-muatan listrik pada suatu rangkaian tertutup. Dari konversi yang ada arus listrik digunakan arah seperti aliran muatan positif (kebalikan aliran elektron). Dalam bahasa yang lain arus listrik dapat timbul karena ada beda potensial pada dua titik dan arahnya dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Arus listrik mengalir secara spontan dari potensial tinggi ke potensialrendah melalui konduktor, tetapi tidak dalam arah sebaliknya.Aliran muatanini dapat dianalogikan dengan aliran air dari tempat (potensial gravitasi)tinggi ke tempat (potensial gravitasi) rendah.Bagaimanakah agar air mengalirterus-menerus dan membentuk siklus, sementara air tidak dapat mengalirsecara spontan dari tempat rendah ke tempat tinggi? Satu-satunya cara adalahmenggunakan pompa untuk menyedot dan mengalirkan air dari tempatrendah ke tempat tinggi. Demikian pula dengan arus listrik.Arus listrikdapat mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi menggunakansumber energi, misalnya pompa pada air.Sumber energi ini, di antaranyaadalah baterai. Besarnya arus listrik dinamakan kuat arus listrik dan dideο¬nisikan sebagai banyaknya muatan positif yang melalui suatu titik tiap satu satuan waktu. Dari deο¬nisi ini, kuat arus listrik dapat di rumuskan sebagai berikut: π π°= π Keterangan: I : Kuat Arus (ampere, A) q : jumlah muatan (coulomb, C) t : selang waktu (s) Tahukah kamu? Satu ampere didefinisikan sebagai muatan listrik sebesar satu coulomb yang melewati penampang konduktor dalam satu sekon (1 A = 1 C/s) Oleh karena yang mengalir pada konduktor padat adalah elektron, banyaknya muatan yang mengalir pada konduktor besarnya sama dengan kelipatan besar muatan sebuah elektron, q = e = 1,6 × 10–19 C. Jika pada konduktor tersebut mengalir n buah elektron, total muatan yang mengalir adalah q = ne Perhatikan gambar berikut: Gambar sebuah rangkaian untuk mengukur arus yang mengalir dalam rangnkaian. Alat yang digunakan untuk mengukur arus Amperemeter Gambar 002 rangkaian pengukuran dengan Amperemeter listrik disebut Cara membaca hasil pengukuran Amperemeter π΅ππππ ππππ πππππππ = πππππ πππππ ππππ π πππππ ππππ πππππ ππππππππ Ketika terjadi mati listrik, maka lampu-lampu tidak akan menyala, karena tidak ada arus yang mengalir. Bagaimana agar arus listrik dapat mengalir terus ? Agar arus listrik dapat mengalir terus dalam suatu penghantar, maka pada ujungujung penghantar harus selalu ada beda potensial. Alat yang dapat menghasilkan beda potensial atau tegangan listrik adalah sumber tegangan atau sumber arus listrik. Sumber tegangan bermacammacam, diantaranya adalah elemen volta, elemen kering, dan aki. Elemen volta merupakan sumber tegangan listrik yang pertama yang dikembangkan oleh Alesandro Volta. Beda potensial yang dihasilkan elemen volta sekitar 1,1 vol Sedangkan Elemen kering disebut juga batu baterai. Beda potensial yang dihasilkan batubaterai sekitar 1,5 volt Dan Aki disebut juga baterai basah.Aki merupakan elemen sekunder karena dapat diisi ulang.Jenis aki yang digunakan adalah aki timbal. Gambar 003 elemen volta Pada aki akan tertulis angka seperti: 6 V–10 Ah, 12 V–50 Ah, dan lainlain. Setiap pasang elektroda (sel aki) menghasilkan tegangan 2 volt. Aki 12 volt memerlukan enam buah sel.Aki 6 V–10 Ah artinya aki tersebut memiliki tegangan listrik 6 volt dengan kapasitas 10 Ah (Ampere-hours).Jika aki mengeluarkan arus sebesar 1 ampere, akan tahan selama 10 jam tanpa pengisian kembali.Padasaatakidigunakan,terjadiperubahan energy kimiamenjadi energy listrik.Padasaatakidiisiulang, terjadiperubahan energy listrikmenjadi energy kimia. Perhatikan gambar berikut: Gambar sebuah rangkaian untuk mengukur beda potensian teganganpada sebuah rangnkaian. Alat yang digunakan untuk mengukur arus listrik Voltmeter Gambar 004 rangkaian pengukuran dengan Voltmeter Dihubungkan dengan kutub negatif Dihubungkan dengan kutub positif Cara membaca hasil pengukuran Amperemeter π΅ππππ ππππ πππππππ = πππππ πππππ ππππ π πππππ ππππ πππππ ππππππππ disebut Contoh soal: Perhatikan gambar disamping! Jika jarak yang ditunjukkan pada voltmeter menunjukkan angka 80 dengan batas ukur 300 volt, maka tegangan saat pengukuran sebesar . . . . a. 100 volt b. 150 volt c. 200 volt d. 250 volt e. 300 volt Penyelesaian: π= π πππππ¦ππππππ‘π’πππ’π 80 π₯πππ‘ππ π’ππ’π = π₯ 300 = 200 π£πππ‘ π ππππππππ πππ’π 120 Perhatikan gambar! Jika jarak yang ditunjukkan pada amperemeter menunjukkan angka 10, maka arus yang mengalir saat pengukuran sebesar . . . . a. 1,00 ampere b. 1,25 ampere c. 1,50 ampere d. 1,75 ampere e. 2,00 ampere Penyelesaian: πΌ= π πππππ¦ππππππ‘π’πππ’π 10 π₯πππ‘ππ π’ππ’π = π₯ 5 = 1,25 ππππππ π ππππππππ πππ’π 40 Ujikemampuan 001 1. Tuliskan fungsi alat ukur amperemeter dan voltmeter! 2. Perhatikan penunjukkan jarum amperemeter pada gambar berikut! Berapa besar kuat arus yang terukur? 3. Perhatikan penunjukan jarum amperemeter serta batas ukur maksimum yang digunakan seperti tampak pada gambar berikut ini. Berapa nilai kuat arus yang sedang diukur? 4. Jarum voltmeter AC menunjukkan angka 100, apabila batas ukur 600 volt. Berapa besar tegangannya? 5. Jelaskan definisi kuat arus listrik? Ingatkah kalian? Masih ingatkah kalian cara mudah dalam membolak balikkan persamaan ini??? Ikuti langkah-langkah ini: Ohm menjelaskan hubungan kuat arus dengan beda potensial ujung-ujung hambatan. Seperti penjelasan di depan, jika ada beda potensial antara dua titik dan dihubungkan melalui penghantar maka akan timbul arus listrik. Penghantar tersebut dapat diganti dengan resistor misalnya lampu. Berarti jika ujung-ujung lampu diberi beda potensial maka lampu itu dialiri arus. Dalam eksperimennya, Ohm menemukan bahwa setiap beda potensial ujung-ujung resistor R dinaikkan maka arus yang mengalir juga akan naik. Bila beda potensial diperbesar 2x ternyata kuat arusnya juga menjadi 2x semula. Apakah hubungan yang terjadi? Dari sifatnya itu dapat ditentukan bahwa beda potensialnya sebanding dengan kuat arus yang lewat. Dari eksperimennya diperoleh Hubungan V dan I dan agar kesebandingan di atas sama, Ohm menggunakan konstanta perbandingannya sebesar R ( resistivitas = hambatan ), sehingga di peroleh persamaan V = I Ryang kemudian dikenal sebagai hukum Ohm, dengan R = besar hambatan dan diberi satuan Ohm disimbulkan Ω. Kuat arus listrik berbanding terbalik dengan hambatan: Makin besar hambatan ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. Dengan demikian, arus I yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan hambatannya. Jika digambarkan dalam sebuah grafik maka akan diperoleh sebuah garfik seperti berikut ini: Grafik hubungan antara kuat arus dan tegangan Contoh Sebuah bola lampu dengan hambatan dalam 20 Ω diberi tegangan listrik 6 V.(a) Tentukan arus yang mengalir melalui lampu tersebut. (b) Jika tegangannyadijadikan 12 V, berapakah arus yang melalui lampu tersebut sekarang? Jawab Diketahui: R = 20 Ω π 6π = = 0,3 π΄ π 20Ω π 12 π π πΌ= = = 0,6 π΄ π 20Ω π πΌ= → π’ππ‘π’π π£ = 6π → π’ππ‘π’π π£ = 12π Hal ini menunjukkan bahwa, untuk hambatan tetap, ketika tegangan
