Arus listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik.Berdasarkan perjanjian arah arus listrik diambil sesuai arah gerakanmuatan positif. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah, sedangkan elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial yang lebih tinggi.
Syarat terjadinya arus listrik:
1. Terdapat beda potensial antara kedua ujung konduktor
2. Terjadi dalam rangkaian tertutup (seluruh elemen terhubung)
Gambar 1 menunjukkan rangkaian listrik
sederhana. Rangkaian listrik tersebut merupakan susunan alat-alat
listrik yang terdiri dari sumber arus, kawat penghantar, lampu atau alat
listrik, dan saklar. Pada gambar
1a saklar dalam keadaan terbuka dan rangkaian tersebut disebut rangkaian terbuka. Pada rangkaian terbuka maka arus listrik tidak dapat mengalir sehingga lampu tidak menyala. Pada gambar 1b saklar dalam keadaan tertutup dan rangkaian tersebut disebut rangkaian tertutup. Pada rangkaian tertutup 1b maka arus listrik mengalir melalui rangkaian sehingga lampu menyala
2. Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu penampang konduktor tiap detik.
Jika ada muatan sebesar melewati suatu penampang kon
dalam SI (Sistem Internasional) satuan arus adalah ampere (A).
Satu ampere didefinisikan sebagai muatan satu coulomb yang melewati suatu permukaan dalam waktu 1 detik.
Muatan listrik satu electron adalah 1,6 x 10-19C.
Jika besarnya muatan listrik yang melalui pengantar dalam waktu
tertentu adalah Q Coulomb, maka jumlah electron yang melalui penghantar
adalah;
3. Alat Ukur Listrik
a. Amperemeter
Amperemeter (ammeter): adalah
alat ukur kuat arus listrik. Untuk
mengukur arus yang mengalir melalui resistor pada rangkaian, amperemeter dipasang secara seri dengan resistor itu.
Simbol amperemeter dalam rangkaian adalah;
Dengan
demikian, pada amperemeter dan resistor akan mengalir arus yang sama.
Idealnya, amperemeter memiliki hambatan yang sangat kecil sehingga hanya
sedikit perubahan yang terjadi pada arus yang diukur. Amperemeter
memiliki skala penuh atau batas ukur maksimum, sedangkan kuat arus listrik yang akan diukur mungkin melebihi batas ukur maksimum amperemeter.Galvanometer adalah komponen utam
a yang menyusun amperemeter analog. Agar amperemeter dapat digunakan, maka dipasang suatu hambatan yang paralel dengan galvanometer sehingga kelebihan arus akan mengalir ke hambatan paralel (hambatan shunt) atau Rsh
Arus maksimum yang melalui galvanometer adalah Im, sehingga arus yang melalui Rsh adalah I-Im. Resistor RG dan Rshdipasang secara pararel, maka beda potensial antara a dan b sama besar. Dengan demikian,berlaku
Dengan RG resistor galvanometer dan
b. Voltmeter
Voltmeter adalah alat pengukur
beda potensial (tegangan) antara dua titik. Untuk mengukur beda
potensial pada ujung-ujung resistor maka voltmeter dipasang pararel
dengan resistor itu.
Voltmeter juga memiliki resistansi sehingga pemasangan voltmeter akan mengurangi hambatan antara titik a dan b. Akibatnya, arus yang mengalir pada rangkaian meningkat dan mempengaruhi tegangan pada titik a-b. Idealnya, voltmeter mempunyai hambatan yang sangat besar sehingga efeknya pada rangkaian menjadi minimal.
Agar
voltmeter dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar maka
batas ukur maksimum voltmeter dapat diperbesar dengan menambah hambatan
yang dipasang seri dengan galvanometer penyusun voltmeter itu.
Untuk menghitung besar Rs maka tegangan sebesar V dibagi menjadi dua, yaitu tegangan pada galvanometer Vm dan tegangan pada ujung-ujung resistor Rs yaitu Vs. Jadi, V = Vm + Vs. Resistor Rs dan RG disusun seri sehingga diperoleh resistor ekivalen R = Rs+ RG. Untuk resistor susunan seri, berlaku
Dengan RG adalah resistor galvanometer dan n = V / Vmmenunjukkan perbandingan antara tegangan skala penuh dan tegangan skala penuh galvanometer.
c. Ohmmeter
Ohmmeter
adalah alat pengukur hambatan atau resistansi resistor. Untuk membuat
ohmmeter, galvanometer dihubungkan seri dengan baterai dan resistor Rs.
Ketika
terminal-terminal x dan y dihubungkan ke resistor R yang tidak
diketahui, arus I yang mengalir melalui galvanometer adalah
4. Pembacaan alat ukur listrik dalam rangkaian listrik
Pada
dasarnya pembacaan alat ukur baik itu amperemeter dan voltmeter adalah
sama. Yang perlu diperhatikan adalah batas ukur yang digunakan. Batas ukur adalah batas nilai maksimal yang bisa diukur oleh suatu alat ukur.
Cara untuk membaca hasil pengkuran adalah:
Amperemeter
ada yang mempunyai batas ukur dan skala terbatas. Misalnya sebuah
amperemeter batas ukurnya 5A dengan skala 1–10. Jika saat digunakan
jarum menunjukkan angka 4 pada skala, besar kuat arus listrik yang
terukur adalah sebagai berikut.
Dengan demikian, arus listrik yang terukur sebesar 2 A.
Contoh soal:
Kuat arus listrik yang mengalir dalam 1 jam pada suatu kabel yang luas penampang kawatnya 0,2 mm dalam suatu rangkaian elektronika adalah 0,17 mA. Manakah dari pernyataan berikut ini yang benar?
1. Rapat arus dalam 1 jam adalah 8500 A/m2
2. Besar muatan yang melalui kabel adalah 0,61 C
3. Banyaknya elektron yang mengalir dalam 1 jam adalah 3,81 x 1016 buah
4. Rapat arus dalam 1 jam adalah 850 A/m2
a. 1, 2, dan 3
b. 1 dan 3
c. 2 dan 4
d. 4 saja
e. Semua benar
Penyelesaian:
Diketahui: A = 0,2 mm2
I = 0,17 mA
t = 1 jam = 3600 sekon
Ditanya:
a. J = …..?
b. Q = …..?
c. n = …..?
Jawab:
a) Rapat arus dapat dihitung dengan Persamaan:
b) Untuk selang waktu t = 1 jam = 3600 sekon, muatan yang melalui kabel tersebut diperoleh adalah:
q = It = 0,17 x 10-3 x 3600 = 0,61 C
c) Banyaknya elektron yang menghasilkan muatan 0,61 C adalah
Jadi jawabannya adalah 2 dan 4 (C).