Arus Listrik
Arus listrik didefinisikan sebagai aliran muatan listrik melalui sebuah konduktor. Muatan listrik dapat berpindah apabila terjadi beda potensial. Beda potensial dihasilkan oleh sumber listrik, misalnya baterai atau akumulator. Setiap sumber listrik selalu mempunyai dua kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (–). Arus ini bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah, dari kutub positif ke kutub negatif, dari anoda ke katoda. Arah arus listrik ini berlawanan arah dengan arus elektron.
Pada dasarnya rangkaian listrik dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian listrik terbuka dan rangkaian listrik tertutup. Rangkaian listrik terbuka adalah suatu rangkaian yang belum dihubungkan dengan sumber tegangan, sedangkan rangkaian listrik tertutup adalah suatu rangkaian yang sudah dihubungkan dengan sumber tegangan. Aliran muatan-muatan listrik terjadi pada rangkaian listrik tertutup.
Ketika rangkaian tertutup terbentuk, muatan dapat mengalir melalui kawat pada rangkaian, dari satu kutub baterai ke kutub yang lainnya. Aliran muatan seperti inilah disebut arus listrik. Aliran muatan listrik positif identik dengan aliran air.
Ketika membahas tentang arus listrik akan lebih mudah dipahami jika kita analogikan dengan aliran air. Seperti yang kita ketahui bahwa air mengalir secara alami dari tempat yang lebih tinggi, misalnya pegunungan, ke tempat yang lebih rendah misalnya lembah. Maka air akan mengalir dari pegunungan ke lembah. Daerah/titik berpotensial tinggi kita analogikan dengan pegunungan tersebut, dan sedangkan titik berpotensial rendah kita ibaratkan dengan lembah. Maka arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sama seperti air yang mengalir dari pegunungan ke lembah. Penganalogian dengan air seperti ini juga akan sangat membantu ketika kita membicarakan hambatan dan tegangan listrik.
 |
| *physics for scientists and engineers |
Perlu dipahami ketika kita membicarakan arus yang mengalir pada rangkaian, yang dimaksud adalah arah aliran muatan positif. Arah arus yang identik dengan arah muatan positif ini yang disebut arus konvensional.
Di dalam konduktor banyak mengandung elektron bebas. Berarti, bila sebuah kawat penghantar dihubungkan ke kutub-kutub sumber tegangan(misal: baterai), sebenarnya elektron bermuatan negatiflah yang mengalir pada kawat. Arah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi (berlawanan dengan arah aliran muatan positif).
 |
| physics for scientists and engineers |
Akan tetapi hal ini tidak masalah, karena banyaknya elektron yang mengalir dalam suatu penghantar sama dengan banyaknya muatan listrik positif yang mengalir, hanya arahnya yang berlawanan.
Menghitung Kuat Arus Listrik
Besarnya arus listrik atau biasa disebut kuat arus listrik, sebanding dengan banyaknya muatan listrik yang mengalir. Kuat arus listrik merupakan kecepatan aliran muatan listrik. Jadi yang dimaksud dengan kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang melalui penampang suatu penghantar setiap satuan waktu.
Bila jumlah muatan Q melalui penampang penghantar dalam waktu t, maka kuat arus I secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
dengan:
I : kuat arus listrik (A)
Q : muatan listrik yang mengalir (C)
t : waktu yang diperlukan (s)
Arus listrik diukur dalam coulomb per sekon dan diberi nama khusus yaitu ampere yang diambil dari nama fisikawan Prancis bernama Andre Marie Ampere (1775 - 1836). Satu ampere didefinisikan sebagai satu coulomb per sekon (1 A = 1 C/s). Satuan-satuan lain yang sering digunakan adalah miliampere (1 mA = 10-3 A) atau mikroampere (1μA = 10-6 A).
Berdasarkan persamaan diatas dapat disimpulkan bahwa satu coulomb adalah muatan listrik yang melalui sebuah titik dalam suatu penghantar dengan arus listrik tetap satu ampere dan mengalir selama satu sekon.
Mengingat muatan sebuah elektron sebesar -1,6 × 10-19 C, (tanda negatif (-) menunjukkan jenis muatan negatif), maka banyaknya elektron (n) yang menghasilkan muatan 1 coulomb dapat dihitung sebagai berikut.
1 C = n × besar muatan elektron
1 C = n × 1,6 × 10-19 C
n = 6,25 × 1018
Jadi, dapat dituliskan 1 C = 6,25 × 1018 elektron.
Mengukur Kuat Arus Listrik
Bagaimana cara mengukur besarnya arus listrik?
Alat untuk mengukur kuat arus listrik adalah amperemeter (disingkat ammeter).
 |
| google image |
Pada pengukuran kuat arus listrik, amperemeter disusun seri pada rangkaian listrik sehingga kuat arus yang mengalir melalui amperemeter sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar.
Cara memasang amperemeter pada rangkaian listrik adalah sebagai berikut.
 |
| allaboutcircuits.com |
a. Terminal positif amperemeter dihubungkan dengan kutub positif sumber tegangan (baterai).
b. Terminal negatif amperemeter dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan (baterai).
Jika sakelar pada rangkaian dihubungkan, maka lampu pijar menyala dan jarum pada amperemeter menyimpang dari angka nol. Besar simpangan jarum penunjuk pada amperemeter tersebut menunjukkan besar kuat arus yang mengalir.
Cara membaca skala amperemeter adalah sebagai berikut:
Jika sakelar dibuka, maka lampu pijar padam dan jarum penunjuk pada amperemeter kembali menunjuk angka nol. Artinya tidak ada aliran listrik pada rangkaian tersebut. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa arus listrik hanya mengalir pada rangkaian tertutup.
Sakelar
Sakelar adalah alat yang berfungsi menghubungkan dan memutuskan arus listrik dalam waktu sementara. Sakelar dipasang pada rangkaian listrik secara seri. Ketika sakelar bekerja, rangkaian listrik tertutup dan arus listrik mengalir. Ketika sakelar tidak bekerja, maka rangkaian listrik menjadi terbuka, sehingga arus listrik tidak mengalir. Sakelar dalam rangkaian listrik dibedakan menjadi dua macam, yaitu sakelar satu kutub dan sakelar tukar. Sakelar satu kutub digunakan untuk menyambung atau memutus arus pada satu cabang rangkaian, sedangkan sakelar tukar digunakan untuk menyambung dan memutus arus pada dua cabang rangkaian secara bergantian.
Sekering
Sekering mempunyai fungsi sebagai pemutus arus listrik secara otomatis. Sekering terbuat dari logam bertitik lebur rendah yang berupa kawat halus. Jika arus listrik yang lewat terlalu besar atau melebihi kapasitas, maka kawat ini akan meleleh dan putus sehingga aliran arus listrik akan berhenti. Misalnya, jika terjadi korsleting (hubungan pendek), maka kuat arus akan membesar. Arus yang besar ini dapat memanaskan kawat sekering sampai meleleh dan akhirnya putus. Sekering tidak hanya dipasang pada instalasi listrik rumah tangga saja, tetapi juga dipasang pada alat-alat listrik yang lain, seperti televisi, komputer, dan radio. Sekering sangat penting untuk keamanan.
EmoticonEmoticon