Arus Listrik: Pengertian, Satuan, Jenis, Rumus, Contoh Soal
Daftar Isi
Arus listrik adalah aliran muatan listrik yang bergerak atau mengalir dari
potensial tinggi (kutub positif) ke potensial rendah (kutub negatif),
disimbolkan dengan (I) dan dinyatakan dalam satuan ampere (A).
Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi
fisika kita
kali ini akan membahas tentang salah satu besaran dalam kelistrikan, yakni
arus listrik.
Sejak pertama kali ditemukan pada tahun 1600-an, listrik membawa perubahan
besar dalam kehidupan manusia, bahkan dewasa ini telah menjadi energi utama
yang paling dibutuhkan semua orang.
Meskipun begitu, belum banyak yang tahu apa sih hakikat sebenarnya dari arus
listrik itu dan mengapa ia bisa digunakan untuk menyalakan berbagai jenis
peralatan.
Olehnya itu, materi ini sengaja kami hadirkan untuk menjelaskan semua hal yang
berkaitan dengan arus listrik, meliputi pengertian, satuan, jenis, rumus, dan
contoh soal beserta jawabannya.
Baiklah, kita mulai saja materinya...
Daftar Isi
Pengertian Arus Listrik
Apa yang dimaksud dengan arus listrik? Dalam ilmu kelistrikan, arus listrik
adalah
muatan listrik
yang mengalir atau berpindah tempat karena terdapat perbedaan potensial di
antara dua titik.
Muatan listrik mudah sekali mengalir pada bahan
konduktor. Sebaliknya, arus listrik tidak dapat mengalir pada bahan
isolator.
Kita dapat mengamati adanya arus listrik dengan menghubungkan sebuah baterai
dan bola lampu kecil secara
rangkaian seri
dengan menggunakan kabel konduktor.
Setelah semuanya terhubung, akan didapati bahwa bola lampu langsung menyala.
Hal ini terjadi karena adanya aliran muatan listrik melalui konduktor dan
bola lampu.
Sifat-Sifat Arus Listrik
Beberapa sifat dari arus listrik, antara lain sebagai berikut:
- Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.
- Arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif.
- Arus listrik hanya dapat mengalir pada rangkaian listrik tertutup.
Simbol dan Satuan Arus Listrik
Dalam fisika, arus listrik disimbolkan dengan I dan dinyatakan dalam
satuan SI ampere (A), yang dipungut dari nama seorang fisikawan
berkebangsaan Prancis
Andre-Marie Ampere.
Berdasarkan jenis besarannya, arus listrik merupakan anggota dari tujuh
besaran pokok. Arus listrik juga termasuk ke dalam besaran skalar.
Arah Arus Listrik
Sering terdapat perdebatan menyangkut arah arus listrik. Apakah mengalir
dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda), ataukah
sebaliknya?
Dalam teori kelistrikan, disebutkan bahwa arus listrik mengalir atau
bepindah tempat dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Potensial tinggi terkait dengan kutub positif dan potensial rendah
terkait dengan kutub negatif. Dengan kata lain, arus listrik mengalir
dari kutub positif ke kutub negatif.
Akan tetapi, faktanya kita tahu bahwa partikel pembawa muatan listrik
dalam sebuah penghantar adalah elektron, di mana partikel ini bermuatan
negatif. Jadi, harusnya dari kutub negatif ke kutub positif dong?
Sekilas, terdapat pertentangan. Namun, sebenarnya tidak karena telah
disepakati bahwa aliran listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu aliran
arus positif dan aliran arus negatif.
Kesepakatan itu berpijak pada fakta muatan listrik yang terdiri dari
muatan positif dan muatan negatif. Keduanya menjadi sebab dari fenomena
tarik-menarik dan tolak-menolak dua partikel bermuatan listrik.
1. Aliran Arus Listrik Positif
Ketika kita membicarakan arus listrik dalam suatu rangkaian yang
terdiri dari sumber tegangan (baterai), penghantar, dan beban, maka
sebenarnya yang kita maksud adalah arus listrik positif.
Arus listrik positif disebabkan oleh partikel pembawa muatan positif,
disebut juga dengan istilah "arus konvensional".
Karakteristik muatan positif adalah keluar dari kutub positif dan
masuk ke kutub negatif. Hal ini cocok dengan definisi arus listrik
yaitu muatan yang mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Dengan kata lain, pembawa muatan positif tersebut bergerak dari kutub
positif baterai menuju ke kutub negatif.
Selain itu, terdapat kesepakatan bahwa:
Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan
2. Aliran Arus Listrik Negatif
Aliran arus listrik negatif disebut juga dengan aliran elektron.
Sebenarnya, inilah partikel pembawa muatan listrik sesungguhnya.
Karakteristik dari muatan negatif adalah keluar dari kutub negatif dan
masuk ke kutub positif. Dengan kata lain, muatan ini mengalir dari
kutub negatif ke kutub positif.
Fakta di atas tidak kompatibel dengan pengertian arus listrik yang
telah disebutkan sebelumnya, bahwa arus listrik mengalir dari
potensial tinggi (positif) ke potensial rendah (negatif).
Berdasarkan uraian di atas, penting untuk menghindari terjadinya
kerancuan pemahaman. Jadi, ketika kita menyebut "arus listrik" maka
yang kita maksud adalah "arus listrik positif".
Sementara, ketika kita ingin membicarakan aliran listrik negatif, maka
kita harus menyebut "arus elektron" secara spesifik.
Bagaimana pun, ketika ketentuan muatan positif dan negatif ditemukan
dua abad yang lalu, dianggap muatan positif mengalir pada satu arah
yang tepat sama dengan muatan negatif yang mengalir ke arah yang
berlawanan.
Jenis Arus Listrik: DC dan AC
Ada dua jenis arus listrik, yaitu arus DC (searah) dan arus AC
(bolak-balik). Keduanya memiliki karakteristiknya masing-masing.
Berikut ini akan kita uraikan...
1. Arus Listrik Searah (DC)
DC merupakan singkatan dari Direct Current, artinya arus
listrik searah. Dalam ilmu kelistrikan, arus listrik searah (DC)
adalah arus listrik yang mengalir dengan arah dan besar yang
konstan atau tetap.
Pada arus listrik searah, bekerja tegangan searah (tegangan dc)
pada rangkaian arus listrik tertutup dengan arah yang selalu sama,
menghasilkan aliran arus listrik yang arahnya juga sama, dari
kutub positif ke kutub negatif.
Sumber arus listrik searah (DC) adalah alat atau benda yang
menjadi sumber listrik arus searah dan menghasilkan arus searah
secara permanen.
Sumber listrik arus searah yang paling banyak dikenal adalah
sumber listrik arus searah yang membangkitkan listrik secara kimia
dan secara mekanik.
Contoh sumber arus listrik searah (DC), antara lain:
- Elemen elektro kimia
- Elemen Volta
- Accumulator (aki)
- Elemen kering
- Termo elemen
- Photo Electric Cell
- Generator arus searah
2. Arus Listrik Bolak-Balik (AC)
AC merupakan singkatan dari Alternating Current, artinya arus
bolak-balik. Dalam ilmu kelistrikan, arus bolak-balik (AC) adalah
arus listrik yang besar dan arahnya berubah-ubah secara periodik
dalam waktu tertentu.
Pada arus listrik AC, tegangan pada suatu rangkaian arus, arahnya
berubah-ubah dengan ritme tertentu, sehingga arah dan besar arus
juga selalu berubah-ubah.
Pada arus listrik AC, tidak dapat ditentukan kutub positif dan
negatif meskipun listrik tersebut juga memiliki dua ujung
penghantar.
Hal ini disebabkan arus listrik AC akan mengalir bergantian di
antara kedua ujungnya, kadang-kadang berada dalam posisi positif
dan kadang-kadang dalam posisi negatif.
Listrik yang berada di dalam rumah kita termasuk arus listrik AC
karena dihasilkan oleh pembangkit listrik AC dari PLN.
Contoh lain penghasil sumber arus listrik AC adalah dinamo dan generator listrik.
Contoh lain penghasil sumber arus listrik AC adalah dinamo dan generator listrik.
Alat Ukur Kuat Arus Listrik
Alat untuk mengukur kuat arus listrik disebut amperemeter atau ammeter. Berikut ini bentuk alatnya:
Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah sinyal listrik ke dalam tegangan, kemudian ditampilkan melalui penyimpangan jarum. Bagian-bagian amperemeter terdiri dari elektromagnet dan jarum.
Jika tegangan besar, maka arus yang lewat pada kumparan besar, sehingga penyimpangan jarum besar. Jika tegangan kecil, maka penyimpangan jarum juga kecil.
Cara Mengukur Kuat Arus Listrik
Untuk mengukur kuat arus listrik, amperemeter dirangkaian seri dalam rangkaian.Caranya dengan menghubungkan kutub positif rangkaian dengan kutub positif amperemeter dan kutub negatif amperemeter dengan kutub negatif baterai.
Amperemeter memiliki kemampuan mengukur kuat arus listrik sampai batas tertentu yang bisa disebut batas ukur (BU).
Amperemeter memiliki kemampuan mengukur kuat arus listrik sampai batas tertentu yang bisa disebut batas ukur (BU).
Rumus Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir
tiap detik melalui suatu penghantar. Cara menghitung kuat arus listrik bisa dilakukan dengan rumus:
I = Q/t
Keterangan:
- I = kuat arus listrik (A)
- Q = banyaknya muatan listrik (C)
- t = waktu (s)
Hal-Hal yang Mempengaruhi Besarnya Arus Listrik
Dalam suatu rangkaian tertutup, besarnya kuat arus listrik dipengaruhi oleh tegangan atau beda potensial dan hambatan listrik.
Hubungan antara kuat arus listrik, tegangan, dan hambatan listrik diatur oleh Hukum Ohm, yang berbunyi:
Kuat arus listrik sebanding dengan beda potensial yang berikan dan berbanding terbalik dengan hambatan rangkaian.
Secara matematis, dirumuskan:
I = V/R
Keterangan:
- V = tegangan atau beda potensial (Volt)
- R = hambatan listrik (Ω)
Contoh Soal Kuat Arus Listrik
Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang kuat arus listrik:
Contoh Soal
Sebuah penghantar dialiri muatan listrik sebesar 6 C dalam waktu 3 detik. Berapakah kuat arus listrik kawat tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
- Q = 6 C
- t = 3 s
Ditanyakan:
- I...?
Penyelesaian:
I = Q/t
= 6/3
= 2 A
Jadi, kuat arus listrik kawat tersebut adalah 2 A
Contoh Soal
Suatu rangkaian mengalir kuat arus listrik 0.005 A selama 2 menit. Muatan yang dihasilkan adalah?
Jawaban:
Diketahui:
- I = 0,005 A
- t = 2 menit = 120 s
Ditanyakan:
- Q...?
Penyelesaian:
Q = I . t
= 0,005 . 120
= 0,6 C
Jadi, muatan yang dihasilkan adalah 0,6 C.
Contoh Soal
Rangkaian listrik mengalir kuat arus listrik 2 A dan muatan listrik 18.000 Coulomb. Berapakah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan muatan listrik tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
- I = 2 A
- Q = 18.000 C
Ditanyakan:
- t...?
Penyelesaian:
t = Q/I
= 18.000/2
= 9.000 s, atau 150 menit
Jadi, waktu yang diperlukan untuk mengalirkan muatan listrik tersebut adalah 150 menit.
Contoh Soal
Kuat arus listrik yang mengalir pada lampu 350 mA. Jika lampu menyala selama 20 menit, Berapakah muatan listrik yang mengalir pada lampu?
Jawaban:
Diketahui:
- I = 350 mA = 0,35 A
- t = 20 menit = 2.400 s
Ditanyakan:
- Q...?
Penyelesaian:
Q = I . t
= 0,35 . 2.400
= 840 C
Contoh Soal
Sebuah lampu pijar yang hambatannya 50 ohm, dihubungkan dengan tegangan 220 volt. Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu?
Jawaban:
Diketahui:
- R = 50 Ω
- V = 220 volt
Ditanyakan:
- I...?
Penyelesaian:
I = V/R
= 220/50
= 4,4 A
Kesimpulan
Jadi, arus listrik adalah aliran muatan listrik yang bergerak atau mengalir dari potensial tinggi (kutub positif) ke potensial rendah (kutub negatif), disimbolkan dengan (I) dan dinyatakan dalam satuan ampere (A).
Gimana adik-adik, udah paham kan materi arus listrik di atas? Jangan lupa lagi yah.
Sekian dulu pembahasan kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.
Posting Komentar