Arus Listrik: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal

Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak pernah terlepas dari alat-alat listrik. Seperti pananak nasi elektronik, kompor listrik, setrika dan masih banyak lagi. Oleh karena itu kita tidak pernah bisa terlepas dari penggunaan alat berarus listrik. Apakah arus listrik itu?

Pengertian Arus Listrik

Arus listrik ialah setiap gerakan pembawa muatan listrik , seperti partikel bermuatan subatom (misalnya, elektron yang bermuatan negatif, proton yang bermuatan positif), ion ( atom yang kehilangan atau memperoleh satu atau lebih elektron), atau hole (kekurangan elektron yang dapat dianggap sebagai partikel positif).

Arus listrik diukur dalam amp (A); jika arus sangat kecil maka digambarkan dalam mili-amp (mA), 1000 mA = 1A. Gaya penggerak (tekanan listrik) di belakang aliran arus dikenal sebagai tegangan dan diukur dalam volt (V) (Tegangan juga dapat disebut sebagai beda potensial, atau gaya gerak listrik).

Sifat Arus Listrik

Arus listrik dalam kawat, di mana pembawa muatannya adalah elektron, adalah ukuran jumlah muatan yang melewati titik mana pun dari kawat per satuan waktu. Dalam arus bolak-balik , gerakan muatan listrik dibalik secara berkala; tidak dalam arus searah .

Dalam banyak konteks , arah arus dalam rangkaian listrik diambil sebagai arah aliran muatan positif, arah yang berlawanan dengan arus elektron yang sebenarnya. Ketika didefinisikan demikian, arus disebut arus konvensional.

Hambatan Arus Listrik

Sifat material yang membatasi aliran arus dikenal sebagai resistansi (R), satuan resistansi adalah ohm (Ω). Resistansi terhadap arus bolak-balik lebih tepat disebut impedansi tetapi, dalam aplikasi ini, resistansi dan impedansi dapat dianggap setara.

Hubungan antara arus, tegangan dan hambatan dinyatakan dengan Hukum Ohm. Ini menyatakan bahwa arus yang mengalir dalam rangkaian berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik dengan resistansi rangkaian, asalkan suhunya tetap konstan.

Hambatan keseluruhan suatu benda tergantung pada sejumlah sifat termasuk panjangnya, luas penampang dan jenis materialnya. Semakin panjang sebuah konduktor, semakin besar resistansinya; misalnya, kawat dua meter memiliki dua kali hambatan kawat satu meter dengan sifat serupa.

Semakin besar penampang konduktor, maka semakin rendah resistansinya: kabel listrik overhead memiliki resistansi yang jauh lebih rendah daripada lampu lentur dengan panjang yang sama. Bahan yang berbeda juga memiliki kemampuan yang berbeda untuk menghantarkan listrik.

Logam menghantarkan listrik dengan sangat baik tetapi bahan seperti keramik atau kaca biasanya tidak menghantarkan listrik sama sekali dan dikenal sebagai isolator. Hewan mengandung proporsi cairan yang tinggi yang akan menghantarkan listrik dengan baik; namun kulit, lemak, tulang dan rambut adalah konduktor yang buruk.

Arus listrik akan mengambil jalur dengan hambatan paling kecil melalui jaringan hewan, sehingga hanya sebagian kecil dari arus terukur yang akan menembus otak. Hewan dengan bulu tebal, kulit tebal, lapisan lemak atau tengkorak tebal akan memiliki hambatan listrik yang tinggi.

Sumber Arus Listrik

• Generator
  Generator menggunakan energi mekanik, seperti air yang mengalir melalui bendungan atau gerakan turbin yang digerakkan oleh uap, untuk menghasilkan listrik. Outlet listrik di dinding rumah dan bangunan lain, dari mana listrik untuk mengoperasikan lampu dan peralatan, terhubung ke generator raksasa yang terletak di pembangkit listrik. Setiap outlet berisi dua terminal. Tegangan antara terminal menggerakkan arus listrik melalui alat yang dicolokkan ke stop kontak.
• Sel Elektrolisis
  Sel elektrolisis menggunakan energi kimia untuk menghasilkan listrik. Reaksi kimia dalam sel elektrolitik menghasilkan perbedaan potensial antara terminal sel. Baterai listrik terdiri dari sel atau sekelompok sel yang dihubungkan bersama .
• Sumber Lain
  Ada banyak sumber arus listrik selain generator dan sel elektrolisis. Sel bahan bakar, misalnya, menghasilkan listrik melalui reaksi kimia. Tidak seperti sel elektrolit, bagaimanapun, sel bahan bakar tidak menyimpan bahan kimia dan karena itu harus terus diisi ulang. Sumber arus listrik tertentu beroperasi dengan prinsip bahwa beberapa logam menahan elektronnya lebih kuat daripada logam lain. Platinum, misalnya, menahan elektronnya kurang kuat daripada aluminium. Jika strip platina dan strip aluminium ditekan bersama di bawah kondisi yang tepat, beberapa elektron akan mengalir dari platina ke aluminium. Saat aluminium memperoleh elektron dan menjadi negatif, platina kehilangan elektron dan menjadi positif. Kekuatan logam yang menahan elektronnya bervariasi berdasarkan suhu. Jika dua strip logam yang berbeda bergabung dan sambungan dipanaskan, elektron akan berpindah dari satu strip ke strip lainnya. Listrik yang dihasilkan langsung dengan pemanasan disebut termoelektrik. Beberapa zat memancarkan elektron ketika mereka terkena cahaya. Listrik yang dihasilkan dengan cara ini disebut fotolistrik. Ketika tekanan diterapkan pada kristal tertentu, perbedaan potensial berkembang di antara mereka. Listrik yang dihasilkan disebut piezoelektrik.

Jenis Arus Listrik

Arus Langsung (DC)

Pada jenis arus listrik ini, arahnya selalu sama. Arus listrik yang dihasilkan dari sel atau baterai adalah DC. Karena arah Arus Langsung yang sama, frekuensinya adalah NOL. Pada Arus DC salah satu ujungnya Positif (+) dan ujung lainnya Negatif (-).

Arus Bolak Balik ( AC )

Arus listrik yang arah dan nilainya terus berubah disebut Arus Bolak-balik (AC). Nilai arus AC dalam satu arah meningkat dari NOL ke Maksimum dan turun ke NOL dan kemudian dalam arah yang berlawanan meningkat dari NOL ke Maksimum lagi dan kembali ke NOL.

Karena peningkatan di kedua arah ini, grafik AC terlihat seperti Gelombang. Ini disebut gelombang sinus . Dalam Arus Alternatif atau AC, 50 siklus atau gelombang seperti itu datang dalam SATU Detik. Satu sisi AC adalah FASA dan sisi lainnya NETRAL.

Rumus Arus Listrik

Menurut hukum Ohm, rumus arus listrik adalah,

I = V/R

Di mana,

• V adalah tegangan
• R adalah hambatan
• I adalah arus.

Contoh Soal Arus Listrik

Contoh 1:

Hitung arus yang melalui rangkaian di mana tegangan dan hambatan masing-masing adalah 15V dan 3Ω?

Solusi:  Parameter yang diberikan adalah,
V = 15V
R = 3Ω

Persamaan untuk arus menggunakan hukum Ohm adalah, \(I=\frac{V}{R}\)

I =V/R
= 15/3 = 5A

Contoh 2 :

Tegangan dan hambatan rangkaian diberikan masing-masing sebagai 10V dan 4Ω. Hitung arus yang melalui rangkaian?

Solusi:  Parameter yang diberikan adalah,
V = 10V
R = 4Ω
Persamaan untuk arus menggunakan hukum Ohm adalah, \(I=\frac{V}{R}\)

I= V/R
= 10/4 = 2.5A

Contoh 3 :

Terdapat arus listrik sebesar 5 A yang mengalir melalui sebuah kawat penghantar selama 1,5 menit. Hitunglah berapa banyak muatan listrik yang melewatu kawat tersebut!

Diketahui : I=5A dan t= 1,5 menit=90 menit

Ditanya Q = …?

Jawaban:

Q= I.t
= (5A) (90 s)
= 450 C

Maka didapat bahwa banyaknya muatan arus listrik melalui sebuah kawat yaitu 450 Coulomb.

Kesimpulan Pembahasan

Aliran elektron yang terus menerus dalam suatu rangkaian listrik disebut arus listrik. Elektron bergerak ketika beda potensial diterapkan melintasi kawat atau terminal.

Arus listrik tidak lain adalah laju perubahan muatan listrik melalui suatu rangkaian. Arus ini terkait dengan tegangan dan resistansi rangkaian. Itu dapat diwakili oleh I dan satuan SI adalah Ampere. Arus listrik menghubungkan muatan listrik dan waktu.