Kehidupan manusia sangat bergantung pada listrik. Secara garis besar, energi listrik dibedakan menjadi dua, yaitu listrik statis dan listrik dinamis.
Listrik dinamis adalah listrik yang bergerak atau disebut arus listrik. Pada listrik dinamis, aliran partikel bermuatan dalam bentuk arus listrik dapat menghasilkan energi listrik. Arus listrik mengalir dari titik potensial lebih tinggi ke titik potensial lebih rendah, apabila kedua titik tersebut terhubung dalam suatu rangkaian tertutup. Penjelasan ini tercantum dalam buku Listrik IPA Kelas IX.
Mengutip buku Teknologi Dasar Otomotif, listrik dinamis merupakan keadaan terjadinya aliran elektron-elektron bebas yang berasal dari elektron-elektron yang sudah terpisah dari atomnya masing-masing. Elektron-elektron akan bergerak melalui suatu benda yang memiliki sifat konduktor.
Bila elektron bebas bergerak ke arah yang tetap, maka listrik dinamis ini disebut listrik arus searah [DC]. Bila arah pergerakan jumlah arus secara periodik terhadap waktu, maka listrik dinamis ini disebut arus bolak balik [AC].
Arus Listrik
Arus listrik adalah aliran muatan listrik yang bergerak [mengalir] melalui penghantar dari sumber listrik dalam tiap satuan waktu. Arus listrik selalu mengalir dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah.
Rumus kuat arus listrik adalah I = Q/t dengan I adalah kuat arus listrik, Q adalah muatan listrik, dan t adalah waktu. Satuan besar kecilnya arus listrik adalah Ampere [A].
Advertising
Advertising
Berdasarkan buku Pembelajaran Konsep Listrik dan Magnet, arus listrik dibedakan menjadi dua, yaitu arus listrik searah atau DC dan arus listrik bolak-balik atau AC.
Baca Juga
Arus listrik searah atau direct current [DC] adalah arus yang aliran listriknya selalu tetap dan konstan sepanjang waktu dan hanya memiliki satu arah, yaitu positif ke negatif.
Sumber penghasil listrik DC dibedakan menjadi dua, yaitu:
Elemen primer adalah elemen yang tidak dapat dimuati kembali bila muatannya habis. Ketika tegangan listrik elemen tersebut habis, maka tidak dapat digunakan lagi. Contoh elemen primer adalah baterai kering.
Elemen sekunder merupakan elemen yang dapat dimuati kembali jika muatannya habis. Hal ini menyebabkan arus listrik dapat mengalir kembali pada elemen tersebut. Contoh elemen sekunder adalah akumulator [aki] dan baterai isi ulang.
Baca Juga
Arus listrik bolak balik atau alternating current [AC] adalah arus yang dalam pengalirannya bergerak bolak-balik, baik arah maupun besarnya. Sumber arus listrik AC tidak dapat ditentukan kutub positif dan negatif meskipun listrik tersebut juga memiliki dua ujung penghantar atau dua ujung saluran.
Hal ini disebabkan arus listrik AC akan mengalir bergantian di antara kedua ujungnya, terkadang berada dalam posisi positif atau negatif. Banyaknya aliran bolak-balik yang ditempuh dalam setiap sekon disebut frekuensi.
Contoh sumber arus listrik AC adalah listrik PLN yang memiliki frekuensi 60 Hz. Artinya, dalam setiap detik, arus telah mengalir bolak-balik sebanyak 60 kali. Listrik yang berada dalam rumah juga termasuk arus listrik AC. Contoh lain dari sumber listrik AC adalah dinamo dan generator listrik.
Hukum Ohm
Sebagaimana dijelaskan dalam buku Hal-Hal yang perlu Kamu Ketahui tentang Listrik, arus listrik dapat mengalir pada rangkaian listrik jika terdapat beda potensial dalam rangkaian tertutup. Hubungan antara kuat arus listrik dengan beda potensial listrik pertama kali diteliti oleh Georg Simon Ohm. Hasil penelitiannya kini dikenal dengan Hukum Ohm.
Baca Juga
Hukum Ohm menjelaskan keterkaitan beda potensial atau tegangan dari sebuah sumber arus, kuat arus listrik, dan resistansi suatu rangkaian. Hukum Ohm menyatakan, jika tegangan dalam suatu rangkaian dinaikkan, maka arusnya akan naik, begitu pula sebaliknya.
Contohnya, saat tegangan listrik ditambah dua kali, arus juga akan bertambah dua kali. Artinya, kuat arus sebanding dengan tegangan. Jika tegangan tetap konstan, maka resistansi penghantar yang lebih kecil akan menghasilkan arus yang lebih besar karena kuat arus berbanding terbalik dengan hambatan listrik.
Berdasarkan Hukum Ohm, rumus kuat arus listrik adalah I = V/R. I menyatakan kuat arus, V adalah tegangan, dan R adalah resistansi atau hambatan. V merupakan simbol dari beda potensial dengan satuan Volt, R adalah hambatan dengan satuan Ohm [Ω], dan I adalah kuat arus dengan satuan Ampere.
Contoh soal:
Suatu penghantar memiliki hambatan 10Ω. Jika beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut 12V berapa kuat arus yang mengalir dalam penghantar tersebut?
Jawab:
Diketahui: R = 10Ω; V = 12V.
I = V/R
I = 12/10
I = 1,2 A
Jadi, kuat arus yang mengalir adalah 1,2 A.
Rangkaian Listrik
Rangkaian listrik adalah suatu hubungan sumber listrik dengan alat-alat listrik lainnya yang mempunyai fungsi-fungsi tertentu. Berdasarkan kehadiran arus yang mengalir, rangkaian listrik dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian listrik terbuka dan tertutup.
Pada rangkaian listrik terbuka, tidak ada arus listrik yang mengalir. Sedangkan pada rangkaian listrik tertutup, terdapat arus listrik yang mengalir karena kedua kutub pada sumber arus listrik saling dihubungkan.
Baca Juga
Demikian penjelasan tentang listrik dinamis.
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.
I = Q/T
Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere [A].
2. Hambatan [OHM]
Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik [misalnya resistor] dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:
R = V/I
atau
di mana V adalah tegangan dan I adalah arus.
Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm [R].
3. Tegangan [WATT]
Tegangan listrik [kadang disebut sebagai Voltase] adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
V= I .R
Satuan SI untuk Tegangan adalah VOLT [V].
Hukum OHm
Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.
Tenaga [the force] yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya.
Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.
Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan ,dan hambatan.
Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm.
Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance [Hambatan], V untuk voltage [tegangan], dan I untuk intensity [arus], standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber [ seperti baterai dan generator] dan V bersifat lebih umum.
Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor [penghantar].
Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work [usaha] yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter [dalam satu arah]. Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada sebuah rangkian.
Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
HUKUM OHM
E = I R
I = E / R
R = I / E
Kesimpulan :
- Tegangan dinyatakan dengan nilai volts disimbolkan dengan E atau V.
- Arus dinyatakan dengan amps, dan diberi symbol I
- Hambatan dinyatakan dengan ohms diberi symbol R
Hukum Ohm: E = IR ; I = E/R ; R = E/I
Besarnya daya pada suatu rangkaian dapat di hitung dengan :
P = V . I atau P = I2 . R atau P = V2/ R
Dimana :
P : daya, dalam satuan watt
V : tegangan dalam satuan volt
I : arus dalam satuan ampere
Contoh Soal Latihan:
Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?
JAWAB :
Diketahui: V = 220 Volt I = 10 Amper Dit : hambatan…………….? Jawaban:
R = V/R R = 220/10 = 22 ohm
Jadi hambatan yang mengalir adalah 22 ohm
Contoh Soal Latihan:
Didalam suatu rumah tinggal, terpasang sebuah lampu dengan tegangan 220 Volt, setelah di ukur dengan amper meter arusnya adalah 2 ampere, hitunglah daya yang di serap lampu tersebut ?
JAWAB :
Dit : Daya…………….? Jawaban:
P = V.I
P = 220. 2 = 440 Watt
_____________________________________
Sumber:
taghyr.wordpress.com