ARUS LISTRIK, HUKUM OHM

Arus Listrik

Arus listrik merupakan pergerakan partikel-partikel bermuatan yang melalui suatu titik pada suatu rangkaian listrik. Menggunakan istilah arus dalam konteks ini merupakan penyederhanaan untuk mengatakan sesuatu yang terjadi di dalam kawat, yaitu aliran muatan. Partikel bermuatan yang bergerak dalam penghantar disebut sebagai pembawa muatan. Tidak semua muatan yang bergerak menimbulkan arus. Elektron yang bergerak secara acak dalam penghantar tidak akan menimbulkan arus listrik, harus ada pergerakan muatan dalam satu arah supaya terjadi arus listrik. Arah arus listrik disepakati sesuai dengan arah pergerakan pembawa muatan positif, istilah arus ini disebut sebagai arus konvensional. Namun kenyataannya, pembawa muatan yang bergerak adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang berlawanan arah dengan arus konvensional. Meskipun demikian sampai saat ini tetap berlaku bahwa arah arus listrik sesuai dengan pembawa muatan positif dengan asumsi bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.

Syarat-syarat arus listrik dapat mengalir dalam penghantar kawat yaitu: rangkaian harus tertutup dan harus ada beda potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Misalkan pada rangkaian listrik tertutup dengan sebuah baterai, arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif baterai.

Arus listrik dapat dianalogkan dengan aliran air dalam pipa, muatan listrik dapat mengalir jika ada sumber energi sebagai pompa muatan. yang dapat disebut gaya gerak listrik (g.g.l). Gaya gerak listrik ini dapat diperoleh dari baterai, aki, sel volta. Arus listrik merupakan salah satu besaran pokok yang ditetapkan dalam Sistem Internasional (SI). Besaran fisis arus listrik menyatakan besar laju muatan yang melewati penampang kawat. Secara matematis arus listrik dinyatakan sebagai:

dengan Q yaitu besar muatan (Coulomb), t yaitu waktu (sekon) dan I yaitu arus listrik (ampere). Arus listrik sebesar 1 ampere berarti terdapat muatan 1 Coulomb yang melewati penghantar kawat dalam 1 detik. Partikel pembawa muatan terdiri dari sejumlah partikel elektron. Satu partikel elektron bermuatan 1,6 x 10^-19 C, sehingga persamaan di atas dapat dituliskan juga sebagai berikut:

Hukum Ohm

Suatu penghantar listrik yang diberi beda potensial V diantara kedua ujungnya maka akan mengalir arus listrik I dengan besar arus listrik I sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujungnya. Terdapat dua jenis penghantar listrik didasarkan karakter arus listrik yang dihasilkan saat diberi tegangan yaitu ohmik dan non ohmik. Grafik fungis arus listrik terhadap tegangan untuk penghantar ohmik dan non ohmik dapat terlihat pada gambar.

Untuk penghantar ohmik, grafik fungsi arus I terhadap tegangan V membentuk garis lurus. Gradien garis dari grafik tersebut merupakan sebuah nilai dari penghantar tersebut yang disebut resistansi atau hambatan (R). Secara matematis persamaan untuk penghantar ohmik adalah:

dengan V yaitu tegangan (volt), I yaitu arus listrik (ampere) dan R yaitu resistansi/hambatan (Ohm) dari penghantar (konduktor). Persamaan ini disebut sebagai Hukum Ohm yang menyatakan bahwa:

Kuat arus yang melalui suatu konduktor ohm adalah sebanding (berbanding lurus) dengan beda potensial antara ujung-ujung konduktor asalkan suhu konduktor tetap