Apa itu Arus Listrik – Rumus dan Contoh

Apa itu arus listrik? Singkatnya, arus listrik adalah laju aliran elektron yang melewati sebuah konduktor. Rangkaian listrik dengan satu parameter ini diukur dalam satuan Ampere (A).

Apa itu Elektron

Elektron adalah partikel dalam struktur molekul suatu zat. Kedengarannya aneh dalam istilah kelistrikan, jadi mari kita lewati formalitas ini untuk kesempatan lain. Dalam istilah kelistrikan, elektron adalah partikel yang membawa muatan negatif.

Saat elektron bergerak, muatan negatif juga ikut bergerak. Pergerakan ini disebut arus listrik, pergerakan elektron. Seberapa banyak elektron bergerak, tergantung pada konduktor, resistansi atau impedansi, dan beban dalam rangkaian.

Konduktor adalah bahan yang mampu mengalirkan arus listrik atau elektron untuk mengalir dari satu titik ke titik lain, bolak-balik. Konduktor sebagian besar terbuat dari logam seperti tembaga, besi, aluminium, baja.

Kebalikan dari konduktor, isolator tidak dapat mengalirkan arus listrik, atau bahan yang menahan aliran elektron dari satu titik ke titik lain. Contoh isolator yang paling umum adalah plastik, kaca, dan kayu.

Apa itu Muatan Listrik

Seperti yang dinyatakan dalam ilmu psikis, atom merupakan materi terkecil yang terdiri dari proton, elektron, dan neutron. Mengetahui hal ini akan membantu kita untuk menyadari hubungan antara hal ini dan arus listrik.

Elektron merupakan muatan negatif (e) dan memiliki besaran 1,602 x 10-19. Untuk menyeimbangkannya, proton membawa besaran yang sama tetapi bermuatan positif.

Muatan listrik merupakan salah satu besaran paling mendasar dari rangkaian listrik.

Muatan adalah partikel atom dalam sistem kelistrikan, diukur dalam Coulomb (C).

Agar tidak membuat pembahasan lebih panjang, berikut ini adalah catatan penting muatan listrik:

• Satuan muatan terbesar adalah Coulomb. Setiap 1 C muatan mengandung 1/(1,602 x 10^-19) = 6,24 x 10¹⁸ elektron.
• Dari pengamatan percobaan, satu-satunya muatan yang terjadi di alam adalah kelipatan integral muatan elektron e = -1,602 x 10^-19 C.
• “Hukum Kekekalan Muatan” menyatakan bahwa muatan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, muatan hanya dapat dipindahkan dari satu titik ke titik lain di mana muatan dapat diubah menjadi bentuk energi lain.

Perhatikan ilustrasi di bawah ini:

Kemanakah arah arus listrik?

Secara teori, elektron mengalir dari negatif ke positif (karena membawa muatan negatif). Namun untuk tujuan konvensional, secara umum disepakati bahwa arah aliran arus akan ditentukan oleh arah aliran muatan positif, bahkan jika elektron bergerak ke arah yang berlawanan.

Satu hal yang perlu diingat, tidak ada elektron yang mengalir di dalam rangkaian jika rangkaian tersebut merupakan rangkaian terbuka, kita perlu menutup rangkaian tersebut.

Apa itu Arus Listrik

Apa itu arus listrik?

Arus listrik adalah aliran muatan (elektron) yang bergerak melalui konduktor listrik yang diukur dalam satuan Ampere (A).

Hal ini dapat dinyatakan dalam persamaan matematika yang menunjukkan hubungan antara arus listrik, muatan listrik, dan waktu.

Dimana:

i = arus listrik (Ampere/A)

q = muatan listrik (Coulomb/C)

Melihat persamaan tersebut, kita dapat menyimpulkan bahwa

1 Ampere sama dengan 1 Coulomb/detik

Untuk menghitung jumlah muatan listrik, kita dapat menggunakan integral untuk kedua sisi.

Melihat dari dua persamaan di atas, kita dapat melihat bahwa jumlah arus listrik dan muatan listrik tidak terikat pada fungsi bernilai konstan.

Ada dua jenis arus listrik beserta tegangan listrik dan daya listrik. Yaitu:

• Arus searah
• Arus bolak-balik

Arus searah (DC) adalah arus yang nilainya konstan terhadap perubahan waktu. Arus ini akan tetap konstan selama parameter dalam rangkaian tidak berubah.

Grafik di bawah ini menunjukkan nilai arus yang konstan, yaitu arus searah. Simbol arus konstan atau arus searah adalah I.

Sebaliknya,

Arus bolak-balik (AC) adalah arus yang nilainya berubah-ubah seiring waktu karena nilainya dipengaruhi oleh waktu (t). Arus listrik ini memiliki nilai positif dan negatif dan mengalir maju dan mundur ke sumber listrik.

Grafik di bawah ini menunjukkan nilai arus yang berubah-ubah seiring waktu, yaitu arus bolak-balik. Simbolnya adalah i.

Grafik di atas adalah arus bolak-balik yang paling umum, yaitu arus bolak-balik sinusoidal. Kita akan mempelajari bentuk-bentuk lain pada kesempatan lain. Intinya, nilai-nilai tersebut berubah berdasarkan waktu dan memiliki polaritas positif dan negatif.

Ingatlah bahwa baik arus searah maupun arus bolak-balik memerlukan alat ukur listrik yang berbeda.

Tanpa menggunakan alat, kita dapat menghitung arus dengan analisis rangkaian tetapi kita perlu memahami simpul, cabang, dan loop terlebih dahulu.

Arus Listrik vs Resistansi

Jika Anda telah mengetahui tentang Hukum Ohm, Anda akan dapat memahami hubungan antara tegangan, arus, dan resistansi. Ini adalah dasar analisis rangkaian listrik.

Karena kita berbicara tentang arus listrik, kita akan mempelajari hubungannya dengan resistansi.

Gambarkan pipa sebagai konduktor dalam rangkaian listrik. Arus atau ampere adalah aliran air. Semakin besar diameter pipa kita, aliran air akan semakin cepat. Dengan kata lain, resistansi yang lebih kecil menyebabkan aliran lebih banyak dan sebaliknya.

Jumlah air adalah tegangan (V), laju aliran air adalah arus (I), sedangkan keran air adalah resistansi (R). Seberapa cepat aliran air dipengaruhi secara langsung oleh seberapa banyak kita membuka keran.

Sumber tegangan dan sumber arus adalah elemen aktif (karena menghasilkan energi listrik), sedangkan resistansi bersifat pasif (karena menyerap energi listrik).

Contoh Arus Listrik

Untuk memulai konsepnya, mari kita tinjau contoh rangkaian listrik di bawah ini:

1. Berapa banyak muatan dalam 4.600 elektron?

Jawaban:

Setiap elektron memiliki -1,602 x 10^-19 C. Jadi, 4.600 elektron akan memiliki -1,602 x10^-19 x 4,600 = -7,369 x 10^-16 C.

2. Total muatan yang memasuki satu terminal adalah q = 5t sin4πt mC. Hitung arus pada t = 0,5 s.

Jawaban:

3. Hitunglah total muatan yang masuk ke terminal selama periode waktu dari t = 1 s hingga t = 2 s jika arusnya adalah i = (3t² – t) A.

Jawaban:

Pertanyaan yang Sering Diajukan