Tegangan atau potensial listrik (V) adalah energi listrik yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung-ujung penghantar, dirumuskan V = W/Q, di mana (W) adalah energi potensial listrik dan (Q) adalah muatan listrik.
Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas salah satu besaran dalam kelistrikan, yaitu tegangan atau beda potensial listrik.
Sebelumnya, kita telah menuntaskan pembahasan tentang arus listrik, di mana disebutkan bahwa arus listrik adalah muatan yang mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Definisi tersebut sekaligus menginformasikan kepada kita bahwa tegangan listrik dan arus listrik merupakan dua besaran yang saling terkait.
Tegangan listrik menjadi sebab timbulnya arus listrik. Dengan kata lain, muatan listrik memerlukan tegangan agar bisa mengalir.
Lantas, apa sih hakikat tegangan listrik itu? Nah, hal inilah yang akan dijelaskan dalam materi ini. Selain itu, akan dijelaskan pula simbol, satuan, rumus, dan contoh soal tegangan listrik beserta jawabannya.
Baiklah, kita mulai saja materinya...
Daftar Isi
Pengertian Tegangan Listrik
Apa yang dimaksud dengan tegangan listrik? Dalam ilmu kelistrikan, tegangan
listrik disebut juga dengan potensial listrik, yaitu energi listrik yang
diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung-ujung
penghantar.
Dalam pengertian yang lain, tegangan listrik bisa juga diartikan sebagai
"dorongan" listrik yang bisa diberikan terhadap elektron yang mengalir melalui
rangkaian.
Dorongan ini disebut gaya gerak listrik (ggl), yaitu energi yang dimiliki
sumber arus listrik yang seolah-olah berfungsi sebagai gaya penggerak muatan
listrik dalam rangkaian
Gaya gerak listrik (ggl) dihasilkan oleh sumber tegangan listrik. Semakin
besar tegangan suatu sumber, maka semakin besar pula gaya gerak listrik yang
dihasilkan.
Sumber Tegangan Listrik
Sumber tegangan listrik adalah semua yang terlibat dalam perubahan bentuk
energi lain menjadi energi listrik.
Sumber tegangan listrik diperlukan untuk menciptakan beda tegangan atau beda
potensial listrik dengan cara memproduksi kelebihan elektron di suatu kutub
dan mengurangi elektron di kutub yang lain.
Akibatnya, aliran elektron akan terjadi dari kutub negatif ke kutub positif
dan di saat bersamaan akan mengalir pula arus listrik konvensional dari kutub
positif (potensial tinggi) ke kutub negatif (potensial rendah).
Hal ini bisa diibaratkan dengan aliran air yang mengalir dari tempat tinggi ke
tempat rendah. Semakin besar perbedaan ketinggiannya, semakin besar pula
kecepatan alirannya.
Begitu pun arus listrik, agar arus bergerak dengan cepat, di antara kedua
kutub harus diberi beda tegangan yang tinggi.
Jenis-Jenis Sumber Tegangan Listrik
Secara umum, sumber tegangan listrik dibagi menjadi dua jenis, yaitu
tegangan listrik searah (DC) dan tegangan listrik bolak-bolak (AC).
1. Sumber Tegangan Listrik Searah (DC)
DC merupakan singkatan dari Direct Current, artinya arus listrik
searah. Jadi, sumber tegangan listrik DC adalah sumber tegangan yang
menghasilkan arus listrik searah.
Tegangan listrik arus searah yang paling banyak dikenal dewasa ini berasal
dari proses elektrokimia dan perubahan energi mekanik.
Berikut ini beberapa contoh sumber tegangan listrik searah (DC) dalam
kehidupan sehari-hari:
- Elemen elektro kimia
- Elemen Volta
- Accumulator (aki)
- Elemen kering
- Termo elemen
- Photo Electric Cell
- Generator arus searah (DC)
2. Sumber Tegangan Listrik Bolak-Balik (AC)
AC merupakan singkatan dari Alternating Current, artinya arus
bolak-balik. Jadi, sumber tegangan listrik AC adalah sumber tegangan yang
menghasilkan arus listrik bolak-balik.
Listrik yang berada di dalam rumah kita termasuk arus listrik AC. Tegangan
listrik AC berasal dari proses induksi elektromagnetik dengan cara memutar
kumparan di dalam medan magnet tetap.
Putaran tersebut menyebabkan terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya
magnet di dalam kumparan sehingga menghasilkan gaya gerak listrik
(ggl).
Contoh sumber tegangan listrik AC dalam kehidupan sehari-hari adalah listrik
PLN dan generator AC.
Simbol dan Satuan Tegangan Listrik
Dalam fisika, tegangan listrik disimbolkan dengan huruf kapital V dan
dinyatakan dalam satuan SI Volt, yang diadopsi dari nama fisikawan Italia
penemu baterai, Alessandro Volta.
Berdasarkan jenis satuannya, tegangan listrik adalah salah satu besaran
turunan. Selain itu, tegangan listrik juga termasuk ke dalam besaran
skalar.
Alat Ukur Tegangan Listrik
Alat yang digunakan untuk mengukur besarnya tegangan listrik disebut
voltmeter. Alat ini bekerja berdasarkan prinsip hukum Ohm yang
menyatakan bahwa tegangan listrik sebanding dengan besar arus untuk
nilai hambatan yang sama.
Prinsip kerja voltmeter adalah menimbang tegangan yang diukur dengan
tegangan yang sudah diketahui besarnya dengan menggunakan sirkuit
jembatan.
Bagaimana cara mengukur tegangan listrik? Jadi, pengukuran beda
potensial dilakukan dengan mengatur batas ukur pada alat dan
menghubungkan dua kabel dari voltmeter ke ujung-ujung lampu, dirangkai
secara paralel.
Beda potensial antara kutub-kutub sumber listrik ketika sakelar terbuka atau tidak mengalirkan arus disebut gaya gerak listrik (GGL), dilambangkan E.
Sedangkan, beda potensial antara kutub-kutub suatu elemen listrik ketika sakelar ditutup atau mengalirkan muatan listrik disebut tegangan jepit, dilambangkan V.
Beda potensial antara kutub-kutub sumber listrik ketika sakelar terbuka atau tidak mengalirkan arus disebut gaya gerak listrik (GGL), dilambangkan E.
Sedangkan, beda potensial antara kutub-kutub suatu elemen listrik ketika sakelar ditutup atau mengalirkan muatan listrik disebut tegangan jepit, dilambangkan V.
Rumus Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah energi potensial listrik per satuan muatan,
dirumuskan:
V = W/Q
Keterangan:
- V = tegangan/potensial listrik (Volt)
- W = energi potensial listrik (J)
- Q = muatan listrik (C)
Dalam suatu rangkaian tertutup, tegangan listrik berbanding lurus dengan kuat arus listrik dan kemampuannya untuk menggerakkan listrik dipengaruhi oleh besarnya hambatan, dirumuskan:
V = I . R
Keterangan:
- V = tegangan/potensial listrik (volt)
- I = kuat arus listrik (A)
- R = hambatan listrik (Ω)
Selain itu, hubungannya dengan daya listrik, dirumuskan dengan persamaan
matematis:
V = P/I
Keterangan:
- V = tegangan/potensial listrik (volt)
- I = kuat arus listrik (A)
- P = daya listrik (watt)
Contoh Soal Tegangan Listrik
Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang tegangan listrik:
Contoh Soal 1
Jumlah muatan yang dipindahkan pada sebuah rangkaian listrik adalah 15
Coulomb. Jika energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan tersebut
dari ujung-ujung rangkaian adalah 45 Joule, berapakah besar tegangan
listrik antara ujung-ujung rangkaian tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
- Q = 15 C
- W = 45 J
Ditanyakan:
- V...?
Penyelesaian:
V = W/Q
= 45/15
= 3 Volt
Jadi, besar tegangan listrik antara ujung-ujung rangkaian adalah 3
Volt.
Contoh Soal 2
Pada suatu penghantar yang memiliki hambatan 110 Ohm mengalir arus
listrik sebesar 2 A. Berapakah beda potensial pada penghantar
tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
- R = 110 Ω
- I = 2 A
Ditanyakan:
- V...?
Penyelesaian:
V = I . R
= 2 . 110
= 220 Volt
Jadi, beda potensial pada penghantar adalah 220 Volt.
Contoh Soal 3
Sebuah pembangkit listrik menghasilkan daya sebesar 1 Mega Watt
yang akan dialirkan ke rumah-rumah penduduk. Jika kuat arus yang
mengalir 8 A, berapakah tegangan listrik yang dihantarkan?
Jawaban:
Diketahui:
- P = 1 MW = 1.000.000 Watt
- I = 8 A
Ditanyakan:
- V...?
Penyelesaian:
V = P/I
= 1.000.000/8
= 125.000 Volt
Jadi, tegangan listrik yang dihantarkan adalah 125.000 Volt.
Kesimpulan
Jadi, tegangan atau potensial listrik (V) adalah energi
listrik yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan
listrik dari ujung-ujung penghantar, dirumuskan V =
W/Q, di mana (W) adalah energi potensial
listrik dan (Q) adalah muatan listrik.
Gimana adik-adik, udah paham kan materi
tegangan listrik di atas? Jangan lupa lagi yah.
Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa
membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.
makasiiii banyakkkk kak
BalasHapussama sama, semoga bermanfaat
BalasHapus