Bahan Ajar (Kuat Arus Listrik)

Sumber Arus Listrik

A.    Pengertian Arus Lustrik

1.      Arus Listrik

Mengapa arus listrik mengalir? Aliran arus listrik melalui kabel mirip dengan aliran air melalui pipa. Air selalu mengalir karena adanya perbedaan level, yaitu dari level tinggi ke level rendah. Demikian juga rus listrik yang mengalir melaliu kabel karena danya perbedaan “level listrik” di antara kedua titik dalam suatu rangkaian listrik. Kita sebut level listrik ini sebagai beda potensial atau tegangan. Jadi, arus listrik mengalir karena adanya beda potensial antar dua titik dalam rangkaian, yaitu dari titik potensial tinggi ke titik potensial rendah.

Manakah yang ditetapkan sebagai arus listrik, aliran muatan positif atauakah aliran muatan negatif? Secara konvensional, arus listrik ditetapkan sebagai aliran partikel-partikel bermuatan listrik positif dari titik potensial tinggi ke titik potensial rendah. Arus ini dinamakan arus konvensional.

2.      Kuat Arus Listrik

Makin banyak muatan listrik positif yang mengalir melalui suatu penampang kawat dalam waktu tertentu, makin besar arus listriknya. Kuat arus listrik  adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar setiap detik. Kuat arus listrik dapat dinyatakan menjadi rumus sebagai berikut :

   

Keterangan : I = kuat arus listrik (Ampere)

Q = muatan (Coloumb)

t = waktu (detik/sekon)

Contoh :

Pada suatu penghantar dalam waktu 2 menit berpindah muatan listrik sebesar 480 C. Berapakah ampere kuat arus yang mengalir?

Penyelesaian : Diketahui : t = 2 menit = 2 x 60 detik = 120 detik

            Ditanya : I = . . . . ?

Dijawab : I = Q/t

= 480 C/120 detik

= 4 C/s

= 4 Ampere

B.    Sumber Arus Listrik

Arus listrik dapat mengalir dalam suatu penghantar karena adanya beda potensial. Alat yang dapat menimbulkan beda potensial disebut sumber tegangan listrik. Ada dua jenis sumber tegangan :

a.       Sumber tegangan arus searah atau DC (Direct Current)

b.      Sumber tegangan arus bolak-balik atau AC (Alternating Current)

1.      Sumber Tegangan Listrik Arus Searah (DC)

a.      Elemen Volta

        Bagian utama element Volta :

1.      Kutub positif (anoda) terbuat dari bahan lempeng tembaga (Cu)

2.      Kutub negatif (katoda) terbuat dari bahan lempeng seng (Zn)

3.      Larutan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4)

Kelemahan elemen volta :

1.      Perbedaan potensial antara kedua kutub sangat kecil

2.      Tidak dapat mengalirkan arus dalam waktu yang lama, karena terjadi polarisasi yaitu peristiwa timbulnya gelembung-gelembung gas hidrogen yang menempel pada lempeng tembaga (anoda) sehinnga menghambat aliran elektron.

b.      Elemen kering (Baterai)

Kelebihan elemen kering (Baterai)

1.      Beda potensial antara kedua kutub sekitar 1,5 V

2.      Dapat mengalirkan arus listrik lebih lama dan banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari

c.       Akumulator (Aki)

Bagian utama aki :

1.      Elektroda positif yang dilapisi timbal oksida (PbO2)

2.      Elektroda negatif yang dilapisi dengan timbal (Pb)

3.      Larutan elektrolit asam sulfat (H2SO4)

4.      Bejana dari plastik

Kelebihan Aki yaitu :

1.      Beda potensial tiap-tiap elemen sekitar 2 V

2.      Merupakan elemen sekunder, artinya bila muatannya habis bisa diisi ulang dengan cara disetrum dengan sumber arus DC.

C.    Gaya Gerak Listrik Sumber Arus

Gaya gerak listrik (GGL) adalah beda potensial antara kutub-kutub elemen sebelum mengalirkan arus listrik. Dilambangkan dengan simbol (E).

Contoh soal :

Tiga buah baterai dengan masing-masing GGL 9 volt dan hambatan dalamnya 0,5 volt. Jika kedua kutubnya saling dihubungkan dengan sepotong kawat penghantar yang mempunyai hambatan 3 ohm, berapakah besar arus yang mengalir?

Penyelesaian :

Diketahui : n = 3, r = 0,5 ohm, R = 3 ohm, dan E = 9 V

Ditanya : I = . . . . . .?

Dijawab : I = n.E / R + (n + 1)

D.    Mengukur Arus Listrik dan Beda Potensial

1.    Mengukur Arus Listrik

Untuk mengukur besarnya arus listrik, alat yang digunakan yaitu Amperemeter yang dipasang secara seri dengan rangkaian rangkaian listrik. Hal itu dimaksutkan agar kuat arus yang diukur sama dengan kuat arus yang mengalir pada rangkaian.

Cara membaca kuat arus yang ditunjukkan oleh ampermeter yaitu :

2.    Mengukur Beda Potensial

Untuk mengukur beda potensial, alat yang digunakan voltmeter. Yang dipasang secara paralel dengan rangkaian listrik yang akan diukur. Maksutnya kutub positif voltmeter harus dihubungkaan dengan kutub positif rangkaian, begitu halnya dengan kutub negatif voltmeter dihubungkan dengan kutub negatif rangkaian.

Untuk cara penacarian besarnya beda potensial dengan voltmeter sama dengan cara penacarian arus listrik dengan amperemeter, yaitu :