HAMBATAN LISTRIK KAWAT PENGHANTAR

1 Arah Arus Listrik Arus listrik didefinisikan sebagai aliran muatan-muatan listrik. Adapun muatan listrik ada dua macam yaitu muatan listrik positif dan muatan listrik negatif yang keduanya bergerak dalam arah yang berlawanan. Arah arus listrik ditentukan me- nurut perjanjian arah gerak muatan listrik positif, yaitu dari potensial tinggi ke poten- sial rendah. Dalam penghantar logam, arus listrik berupa aliran elektron-elektron yang ber- gerak dari potensial rendah ke potensial tinggi. Walaupun demikian, kesepakatan di atas masih tetap berlaku hingga sekarang. Gambar di samping adalah suatu rangkaian seder- hana yang terdiri dari sebuah baterai dan sebuah lampu yang dihubungkan dengan kawat penghantar. a Arah arus listrik dalam kawat penghantar dari potensial tinggi kutub positif ke potensial ren- dah kutub negatif. b Arah arus listrik dalam sumber listrik baterai dari potensial rendah kutub negatif ke potensial tinggi kutub positif. 2 Kuat Arus Listrik I Misalnya dalam waktu t detik mengalir muatan listrik sebesar Q coulomb. maka dalam setiap detik mengalir muatan sebesar . Banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap detik melalui suatu penghantar disebut kuat arus listrik, dinyatakan dengan simbol I. Jadi, Keterangan Q = muatan listrik dalam coulomb t = waktu dalam detik I = kuat arus dalam coulombdetik Coulombdetik sering disebut ampere disingkat dengan A, menurut nama seorang ilmuwan Perancis bernama A.M. Ampere 1775–1836. Dari pernyataan ter- sebut di atas didapat : Satuan kuat arus listrik lain yang sering juga digunakan adalah miliampere mA dan mikroampere μA. Satuan besar muatan listrik lain yang juga sering digunakan adalah mikro coulomb μC. 1 3 C x 10 st.C dan 1 C = 1 1000000 9 = μ C 1 1 1000 mA dan 1 A = 1 1000000 = A A μ 1 ampere = 1 coulombsekon I Q t = Q t Gambar 8.12 + 1.5 V IPA SMP Kelas IX 140 Contoh soal: 1. Dalam waktu 1 menit muatan listrik sebesar 180 coulomb dapat mengalir melalui kawat penghantar. Berapa kuat arus listrik yang mengalir dalam kawat peng- hantar tersebut? Penyelesaian : Diketahui : t = 1 menit = 60 sekon Q = 180 C Ditanya : I = ...? Jawab : 2 Kuat arus listrik sebesar 50 mA sedang mengalir melalui kawat penghantar. Berapa besar muatan listrik yang mengalir melalui kawat penghantar tersebut selama 10 sekon? Penyelesaian : Diketahui : I = 50 mA = 0,05 A t = 10 sekon Ditanya : Q = ...? Jawab : Q = I x t Q = 0,05 x 10 Q = 0,5 C UJI PEMAHAMAN 1. Muatan listrik sebesar 4 μc dapat mengalir melalui penghantar dalam waktu 0,01 sekon. Berapakah kuat arus listrik yang menyalir melalui penghantar tersebut? 2. Dalam penghantar logam selama 0,2 sekon dapat mengalir elektron sebanyak 2. 10 17 buah. Jika muatan elektron q e = -1,6 . 10 -19 c, berapakah kuat arus listrik yang mengalir selama itu?

b. Potensial Listrik

Gambar 8.13 di samping, sebuah lampu sedang menyala karena dihubungkan dengan sebuah baterai. Selama lampu menyala kita katakan ter- dapat arus listrik yang mengalir melalui lampu tersebut. Gambar 8.13 + 1.5 V I Q t I = = = 180 60 3 A IPA SMP Kelas IX 141 IPA SMP Kelas IX 142 Jika kemudian lampu mati padam maka kita katakan tidak ada arus listrik yang melalui lampu atau baterai. Tentu sekarang timbul pertanyaan bagi kita, apakah yang menyebabkan timbulnya arus listrik itu? Karena arus listrik tidak dapat kita lihat secara langsung maka untuk memper- mudah pemahaman tentang arus listrik tersebut dan penyebabnya, kita dapat meng- identikkan arus listrik tersebut sebagai aliran air. Untuk itu perhatikan aliran air dalam bejana berhubungan di bawah ini Gambar 8.14 Pada gambar 8.14 a di atas tampak jika kran K dibuka maka terjadi aliran air dari bejana A menuju ke bejana B. Aliran air dalam bejana tersebut berhenti setelah tinggi permukaan air dalam bejana A = tinggi permukaan air dalam bejana B gambar 8.14 b. Aliran air dalam bejana berhubungan tersebut di atas merupakan gambaran se- derhana tentang arus listrik. Dalam kelistrikan, tinggi permukaan air tersebut identik dengan potensial listrik atau tegangan listrik. Jadi, beda potensial listrik atau beda tegangan listrik adalah suatu besaran yang mempengaruhi aliran muatan listrik dalam penghantar, seperti tekanan aliran zat cair. Dalam bejana berhubungan tersebut di atas air dapat mengalir selama terdapat perbedaan tinggi permukaan air dalam kedua bejana berhubungan tersebut. Demikian juga listrik dapat mengalir dalam penghantar selama terdapat beda potensial beda tegangan pada ujung-ujung penghantar tersebut. Jadi, penyebab terjadinya arus listrik dalam suatu penghantar karena adanya beda potensial pada ujung-ujung penghantar tersebut. Satuan beda potensial dalam SI adalah volt. Dua buah titik dikatakan mempunyai beda potensial 1 volt jika untuk memindahkan muatan listrik 1 coulomb dari titik berpotensial rendah ke titik yang berpotensial tinggi diperlukan energi 1 joule. Dari pernyataan tersebut, diperoleh suatu persamaan : Keterangan : V adalah beda potensial, dalam SI bersatuan volt W adalah energi usaha, dalam SI bersatuan joule Q adalah muatan listrik, dalam SI bersatuan coulomb Catatan : 1 Satuan beda potensial yang lain adalah kilo Volt kV, Mega Volt MV 1 kV = 10 3 V ; 1 MV = 10 6 V 2 Satuan energi usaha adalah joule V W Q = A B K b A B K a