Home Fisika

Mengenal Rapat Arus dan Beda Potensial Rangkaian Sederhana atau Satu Loop

Updated: • • min read
Table of Contents

Kita tentu sudah tidak asing mendengar kata listrik. Ya benar. Hampir setiap harinya kita menggunakan listrik, entah dalam bentuk alat elektronik, atau lampu, komputer, dan masih banyak lagi.


Tahukah kamu bagaimana fenomena fisis listrik terjadi ?

Pernahkah kamu berpikir bagaimana konsep kelistrikan entah itu statis ataukah dinamis bahkan konsep tentang kemagnetan dari hal-hal yang dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari.


Saat ini energi listrik sudah menjadi bagian hidup dari peradaban manusia. Seperti yang kita ketahui ada listrik dinamis dan besaran-besaran listrik, contoh, seperti kuat arus, beda potensial, hambatan listrik, daya listrik dan energi listrik.


Disini kita akan melihat lebih jauh tentang kelistrikan, besaran-besaran listrik dan penerapannya serta juga alat-alat ukur listrik.



Besaran Listrik Rangkaian Sederhana atau Satu Loop

Arus Listrik

Pernahkah kalian mendengar tentang aliran listrik ?


Tahukah kamu apa itu aliran listrik ?

Aliran listrik adalah suatu kejadian ketika dalam suatu penghantar atau konduktor terdapat gerakan muatan listrik baik muatan positif maupun muatan negatif.

Berbeda dengan aliran listrik, arus listrik juga memili pengertian sendiri.


Arus listrik adalah laju aliran muatan listrik yang melalui suatu luasan penampang lintang.


Mengenal Tentang Konduktor, Contoh Konduktor, dan Syarat Alus Listrik Mengalir Dalam Konduktor


Apa itu konduktor ?

Konduktor adalah suatu logam, cairan atau gas yang dapat menghantarkan listrik atau dapat bertindak sebagai pembawa muatan.

Secara umum konduktor terbagi atas tiga jenis, yaitu konduktor berupa padatan logam, konduktor berupa cairan, dan konduktor berupa gas.


Terdapat perbedaan yang mendasar antara konduktor logam dengan konduktor gas atau cairan. Pada konduktor padatan logam, pembawa muatannya adalah elektron, sedang pada konduktor yang berupa gas dan cairan, pembawa muatannya adalah ion positif dan ion negatif.



Syarat Suatu Arus Listrik Dapat Mengalir Dalam Konduktor

Syarat-syarat yang diperlukan agar arus listrik dapat mengalir dalam sebuah konduktor adalah
  • Rangkaian harus tertutup
  • Harus ada beda potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik.

Arus listrik dapat digambarkan sebagai aliran air dalam pipa, dimana muatan listrik dapat mengalir jika ada sumber energi sebagai pompa muatan, yang kita sebut sebagai gaya gerak listrik (g.g.l). Gaya gerak listrik dapat diperoleh dari baterai, aki, serta sel volta.


1

Berikut ini adalah gambar sepotong segmen kawat pembawa arus


2

Pada gambar di atas, dapat kita lihat bahwa sejumlah muatan q melewati suatu kawat yang memiliki luas penampang A untuk selang waktu t. Kita dapat menentukan kuat arus yang mengalir di dalam kawat dengan menggunakan persamaan di bawah ini.


Rumus Menghitung Kuat Arus Yang Mengalir Dalam Kawat
I = Jumlah muatan listrik yang mengalir / Selang waktu

I = q/t
Keterangan:
q, adalah jumlah muatan listrik yang bergerak melewati luasan A (coulomb, C)
t, adalah selang waktu (sekon,s)
I, adalah kuat arus listrik (ampere, A)

Persamaan di atas menunjukkan bahwa satuan arus listrik dalam satuan SI adalah coulomb/sekon (C/s) atau dikenal dengan ampere (A).


Tahukah kamu, satuan kuat arus di atas diambil dari penyelidikan seorang fisikawan asal Perancis bernama Andre Marie Ampere yang menyatakan bahwa besaran kuat arus adalah besaran pokok sedangkan jumlah muatan listrik adalah besaran turunannya.


Bila suatu penghantar yang memiliki luas penampang A dan dialiri arus listrik I maka dapat dikatakan bahwa penghantar tersebut dialiri arus listrik dengan rapat arus yang dapat dirumuskan seperti persamaan di bawah ini.


Rumus Rapat Arus Listrik
J = I/A

Rapat arus (J) adalah besar kuat arus listrik per satuan luas penampang. Dalam sistem SI, satuan rapat arus dituliskan dalam satuan ampere/m2 atau Am-2.


Persamaan di atas digunakan untuk menentukan jumlah muatan, yaitu hasil kali dari kuat arus I dan waktu t atau dapat kita artikan dalam persamaan di bawah ini.


Jumlah muatan yang mengalir (q) = kuat arus yang mengalir(I) x selang waktu(t).

q = It

Satu coulomb adalah muatan listrik yang melalui titik dimana saja dalam rangkaian listrik ketika arus tetap satu ampere mengalir selama satu detik.

Suatu penghantar dikatakan berarus listrik jika pada ujung-ujung penghantarnya terdapat beda potensial V yang ditimbulkan oleh suatu sumber tegangan seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.


2

Penggambaran suatu penghantar dengan hambatan R dan beda potensial antarkedua ujungnya adalah e, dapat diperlihatkan seperti pada gambar di bawah ini.


3

Seorang ahli fisika berkebangsaan Perancis bernama Charles Augustin de Coulomb berhasil menemukan gaya listrik dan juga merumuskan secara matematis persamaannya, sehingga karena jasa-jasanya itulah namanya diabadikan sebagai nama satuan muatan dan nama gaya listrik antar muatan.



Mengenal Dan Memahami Rumus Menghitung Beda Potensial Listrik


Apa itu Beda Potensial Muatan Listrik ?

Beda potensial listrik adalah dorongan yang menyebabkan elektron-elektron mengalir dari suatu tempat ke tempat yang lain.


Perbedaan Gerak Gaya Listrik dan Tegangan Jepit


Apa perbedaan pokok antara gaya gerak listrik dan tegangan jepit?

Gaya gerak listrik atau g.g.l, diberi lambang ε adalah beda potensial antara kutub-kutub suatu sumber listrik. Contohnya pada batu baterai, ketika sumber tidak mengalirkan arus listrik, saklar yang terhubung ke sumber dalam keadaan terbuka. Satuan g.g.l. adalah volt.


Tegangan jepit, diberi lambang V adalah beda potensial antara kutub-kutub suatu sumber listrik, contohnya pada baterai ketika sumber mengalirkan arus listrik saklar yang terhubung ke sumber dalam keadaan tertutup.



Contoh Soal Arus Listrik

Contoh Soal Pertama

Sebuah kawat penghantar mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan diameter 2 mm, dialiri arus listrik sebesar 2 A selama 2 menit. Tentukan jumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dan besar rapat arusnya.
Jawab
Jumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dapat diperoleh dengan menggunakan rumus
q = I t
q = 2 A x 2 menit x 60 sekon/menit
q = 240 A. sekon, atau sama dengan 240 C.

Besar rapat arus yang melalui penghantar dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:
J =I/A
Luas penampang penghantar adalah
A = (π/4)d2
A = 2/(3,14 x 10-5)
A = 0,63 x 104 Am-2

Sehingga rapat arus
J = I/A
J = 2/(3,14 x 10-5)
J = 6,37 x 10-4 Am-2


Contoh Soal Kedua

Sebuah kawat penghantar mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan radius sebesar 2 mm, dialiri arus listrik sebesar 2 A selama 5 menit. Tentukan jumlah elektron yang mengalir melewati suatu penampang tersebut jika diketahui muatan 1 elektron adalah 1 e = 1,6 x 10-19 C.
Jawab
Jumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dapat diperoleh dengan menggunakan rumus
q = I t
q = 2 A x 5 menit x 60 sekon/menit
q = 600 A. sekon
q = 600 C.

Jadi jumlah elektron yang melalui penampang adalah
n = q/e = 600C / 1,6 x 10-19C
n = 3,75 x 1021


Mengenal Tokoh George Simon Ohm (1789 - 1854)

George Simon Ohm (1789 - 1854) adalah seorang Fisikawan asal Jerman lahir di Erlangen, Bavoria. George Simon Ohm pada tahun 1849 pindah ke Universitas Munich.


George Simon Ohm mulai memusatkan perhatiannya pada masalah kelistrikan pada tahun 1825. George Simon Ohm memberikan sumbangan terbesar dalam hukum kelistrikan yang menyatakan bahwa arus listrik yang mengalir dalam rangkaian logam berbanding langsung dengan gaya elektromagnetik total dalam rangkaian tersebut.


Nama Ohm diabadikan sebagai satuan SI dari hambatan listrik.



Materi Terkait