Arus Listrik Arus Listrik dan Potensial Listrik

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 Contoh soal: Untuk memindahkan muatan listrik sebesar 2 coulomb dari titik A ke titik B di- perlukan energi sebesar 10 joule. Berapakah beda potensial antara titik A dan titik B tersebut? Penyelesaian : Diketahui : Q = 2 C W = 10 J Ditanya : V = ....? Jawab : UJI PEMAHAMAN 1. Berapa energi listrik yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik sebesar μc di antara dua titik yang mempunyai beda potensial 5 volt? 2. Untuk memindahkan elektron sebanyak 20 buah dalam penghantar logam yang mempunyai beda potensial sebesar V diperlukan energi 3,2 . 10 -17 joule. Berapakah nilai V?

2. Rangkaian Listrik

Pada saat arus listrik mengalir melalui suatu penghantar, berarti terjadi aliran elektron-elektron di dalam penghantar dan di dalam sumber tegangan listrik. Jalan yang ditempuh elektron-elektron sewaktu mengalir melalui penghantar atau konduktor dan kutub-kutub elemen disebut rangkaian listrik. Rangkaian listrik tersebut ada yang tidak bercabang dan ada yang bercabang.

a. Rangkaian listrik tidak bercabang

Gambar 8.15 di samping adalah suatu rangkaian tidak bercabang. Dari hasil pengukuran dengan amperemeter di setiap tempat pada rangkaian tersebut ternyata diperoleh hasil pengukuran yang sama. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa besarnya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tidak bercabang di mana-mana adalah sama besar. 100 200 300 400 500 + m A 0.3 A 100 200 300 400 500 + m A 0.3 A 100 200 300 400 500 + m A 0.3 A + 1.5 V + 1.5 V + 1.5 V V W Q V V = = = 10 2 5 volt IPA SMP Kelas IX 143 Gambar 8.15

b. Rangkaian listrik bercabang

Gambar 8.16 adalah suatu rangkaian bercabang yang sederhana. Dari hasil pengukuran dengan amperemeter menunjukkan besar kuat arus listrik yang masuk titik percabangan sama besar dengan kuat arus listrik yang ke- luar titik percabangan. Dengan demikian dapat di- simpulkan bahwa dalam rangkaian bercabang besar kuat arus listrik yang masuk titik percabangan sama dengan besar kuat arus yang keluar titik percabangan. Pernyataan tersebut dikenal dengan nama Hukum I Kirchoff. Contoh : 1 Dari gambar di samping diperoleh: I 1 = I 2 + I 3 2 Dari gambar di samping diperoleh: I 1 + I 3 = I 2

3. Hukum Ohm Pada Rangkaian Listrik

Jika kita kembali menyimak penggambaran arus listrik de- ngan aliran air dalam bejana yang telah kita bahas pada Potensial Listrik ternyata jika semakin tinggi perbedaan tinggi permukaan air dalam kedua bejana tersebut, semakin deras pula