Arus Listrik dan Beda Potensial

▬▬▬ Arus Listrik dan Beda Potensial ▬▬▬

Pada musim penghujan, seringkali terjadi hujan deras yang disertai angin dan petir. Hari ini langit tampak mendung dan gelap, sepertinya akan turun hujan. Kresna dan Arjuna bergegas pulang ke rumah. Lalu tampak kilatan cahaya dari langit yang menyentuh bumi dan, "dddyyyyyaaaaaaarrrrrr.....", suara petir menggelegar. Kresna dan Arjuna pun terkejut mendengarnya. Titik-titik air pun jatuh dari langit dengan lebatnya. Mereka terpaksa berteduh di dalam perpustakaan sambil bercakap-cakap.

        Petir adalah fenomena alam yang diakibatkan oleh perbedaan potensial antara awan dan bumi. Awan mengandung energi listrik karena di dalamnya terdapat muatan-muatan listrik. Apa kalian tahu apa itu beda potensial? Sebelum belajar lebih lanjut tentang potensial listrik, kalian harus memahami materi tentang listrik dinamis dan arus listrik. Ayo, simak ulasan berikut.
        Listrik merupakan salah satu bentuk energi. Listrik yang selalu bergerak setiap saat disebut listrik dinamis. Muatan listrik negatif---elektron bebas---di dalam kawat penghantar memiliki arah gerak yang berlawanan dengan arus listrik. Pergerakan muatan ini didorong oleh medan listrik yang bergerak secara berlawanan terhadap muatan negatif. Tidak hanya muatan negatif yang bergerak, tetapi muatan positif pun bergerak searah dengan arus listrik. Benda yang memiliki muatan positif lebih banyak dinilai memiliki potensial yang lebih tinggi. Jika kedua benda yang berbeda potensial ini dihubungkan dengan sebuah kawat penghantar, maka akan timbul arus listrik, seperti pada petir. Adapun mekanisme munculnya arus listrik, akan ditunjukkan oleh gambar berikut.

Dengan demikian, arus listrik didefinisikan sebagai muatan yang mengalir dalam selang waktu tertentu melalui sebuah penampang atau dapat dirumuskan sebagai berikut.

I=Qt$I=\frac{Q}{t}$

        Satuan Internasional arus listrik adalah ampere (A) dimana satu ampere setara dengan satu Coloumb/ sekon (C/s). Satu ampere didefinisikan sebagai kuat arus tetap yang dialirkan melalui dua buah kawat yang sangat panjang dengan ketebalan yang dapat diabaikan, dimana dua buah kawat ini diletakkan sejajar sejauh 1 meter pada ruang vakum sehingga menghasilkan gaya sebesar 2×10^-7 N setiap meter kawat. 
        Lalu pernahkah terpikir oleh kalian bahwa pada sel saraf manusia juga terjadi arus listrik meskipun hanya berorde mikro? Sel saraf menghantarkan impuls yang terdiri dari ion-ion dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh yang lain. Namun, perlu dipahami bahwa mekanisme permbatan impuls listrik dalam suatu sel saraf sangat jauh berbeda dengan konduksi listrik pada penghantar logam.
        Tentunya, untuk memindahkan elektron dari satu ujung kawat penghantar ke ujung lain karena adanya perbedaan potensial memerlukan energi bukan? Energi ini disebut sebagai beda potensial listrik atau tegangan. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

V=WQ$V=\frac{W}{Q}$

Keterangan:
V = beda potensial listrik atau tegangan (V);
W = energi (J); dan
Q = besar muatan (C).

Contoh Soal

Sumber energi listrik sebesar 180 kJ akan dipasang dalam sebuah instalasi sehingga menghasilkan beda potensial sebesar 20 V. Berapakah kuat arus yang dapat dialirkan dalam waktu 0,25 jam?
Penyelesaian
Diketahui:
W = 180 kJ = 180.000 J
V = 20 V
t = 14$\frac{1}{4}$ jam = 15 menit = 900 s
Ditanyakan: I?
Jawab:

Q=WV $Q=\frac{W}{V}$

I=Qt $I=\frac{Q}{t}$

I=WVt=WVt $I=\frac{\frac{W}{V}}{t}=\frac{W}{Vt}$

I=210.000(20)(900) $I=\frac{210.000}{\left(20\right)\left(900\right)}$

I=10 $I=10$A

Jadi, kuat arus yang dialirkan sebesar 10 A.

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share

Sign up here with your email