ARUS LISTRIK SEARAH
1. Pengertian Listrik Arus Searah
Listrik Arus Searah (Direct Current atau DC) adalah
aliran elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik yang
lebih rendah. Pada umumnya sumber arus listrik searah adalah baterai seperti
aki dan elemen volta dan juga panel surya. Selain dari aki sumber arus searah
didapat juga melalui arus bolak balik yang yang dirubah menjadi arus searah
yaitu dengan menggunakan penyearah (Rectifier).
Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor.
Dahulunya arus listrik searah dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari
ujung sumber positif ke ujung sumber negatif. Pengamatan-pengamatan yang lebih
baru menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron)
yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini
menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang “tampak” mengalir
dari kutub positif ke kutub negatif. Arus listrik searah banyak digunakan dalam
peralatan rumah tangga, hal ini karena komponen elelktonika sebagian besar
adalah menggunakan arus searah.
PEMBAHASAN
1. Besaran – Besaran Listrik Arus Searah
2. Arus Listrik
Dalam tinjauan mikroskopik, sebuah benda dikatakan
brmuatan listrik jika benda tersebut kelebihan atau kekurangan elektron. Benda
yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif, sedangkan benda yang kekurangan
elektron akan bermuatan positif.
Ketika dua benda yang berbeda jumlah
muatannya ( positif dan negative ) dihubungkan dengan sebuah konduktor,
sebagian muatan (positif dan negatif ) salah satu dari kedua benda akan saling
mengalir menuju benda lainnya melalui konduktorsehingga dicapai keadaan
seimbang yakni muatan listrik kedua benda menjadi sama. Terjadinya aliran arus
listrik karena perbedaan potensial listrik yang mendorong muatan positif
mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Aliran muatan listrik
positif in disebut arus
listrik. Arus listrik mengalir secara spontan dari potensial tinggi ke potensial
rendah melalui konduktor, tetapi tidak dalam arah sebaliknya. Aliran muatan ini
dapat dianalogikan dengan aliran air dari tempat ( potensial gravitasi ) tinggi
ke tempat ( potensial gravitasi) rendah.
2. Kuat Arus LIstrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya
muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap satuan waktu.
Simbol kuat arus
listrik adalah I.
Secara sistematis kuat arus listrik dituliskan dengan
persamaan sebagai berikut.
Ket : I = kuat arus listrik (A)
q = muatan listrik (C)
t = waktu (s)
Banyaknya muatan yang mengalir pada konduktor besarnya
sama dengan kelipatan besar muatan sebuah electron – 1,6. C Jika pada konduktor
mengalir n buah , maka total muatan yang mengalir memenuhi persamaan sebagai
berikut.
Rapat arus (J) adalah besar kuat arus listrik per
satuan luas penampang. Satuan rapat arus dalam system SI adalah ampere / atau
A.
Contoh :
Sebuah kawat penghantar mempunyai penampang berbentuk
lingkaran dengan diameternya 2 mm, dialiri arus sebesar 2 A selama 2 menit.
Hitunglah jumlah muatan yang mengalir melewati, suatu penampang tertentu dan
besar rapat arusnya ?
Penyelesaian :
Diketahui : I = 2 A
T = 2 menit
d = 2mm = 2.
Ditanya : a. q ?
b. J ?
Jawab :
1. q = I . t
= 2 . 120 = 240 C
1. J
= =
Jadi jumlah muatan yang mengalir adalah 240 C dan
besar rapat muatannya adalah
3. Potensial Listrik
Arus Listrik dapat mengalir dari potensial tinggi ke
potensial rendah menggunakan sumber energy, mislanya baterai. Potensial listrik
ini yang akan menimbulkan perbedaan tegangan antara kedua kutub positif dan
negative pada suatu penghantar listrik.
Beda Potensial adalah besarnya energy yang diperlukan
untuk memindahkan muatan dari suatu titik berpotensial tinggi ke titik
berpotensial rendah. Beda potensial listrik ( tegangan ) timbul karena dua
benda yang memiliki potensial listrik berbeda dihuungkan oleh suatu penghantar.
Beda potensialini berfungsi untuk mengaliran muatan dari satu titik ke titik
lainnya dalam suatu penghantar listrik. Besarnya beda potensial dapat
dirumuskan sebagai berikut.
Ket : V = beda potensial ( volt )
W = usaha ( joule )
q = muatan listrik ( coulomb )
4. Hambatan Listrik
Hambatan listrik dapat berupa resistor tetap dan
variable. Resistor tetap dibuat dari karbo atau kawat nikrom tipis. Sedangkan
resistor variable dapat dibedakan menjadi resistor variable tipe berputar dan
tipe bergeser. Hambatan listrik erat kaitannya dengan hokum Ohm, yaitu hokum
yang menyatakan hubungan antara tegangan, arus , danhambatan listrik pada
sebuah penghantar listrik ( konduktor ).
1. Hukum Ohm
Arus Listrik mengalir dari potensial tinggi ke
potensial rendah. Dari hasil percobaan George Simon Ohm ( 1787 – 1854 ) beliau
menyimpulkan bahwa “Besarnya beda potensial listrik ujung – ujung penghantar
yang berhambatan tetap sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir melalui
penghantar tersebut selama suhu penghantar tersebut dijaga tetap”. Karena beda
potensial sebanding dengan kuat arus, maka perbandingan tegangan dengan kuat
arus adalah konstan.
Dari percobaan lebih lanjut dengan menggunakan
penghantar yang berhambatan R, ternyata diperoleh huungan sebagai berikut.
Ket : V = beda potensial ( volt )
I = kuat arus ( ampere )
R = hambatan kawat penghantar ( Ω )
1. Hambatan pada kawat penghantar
Kuat arus listrik akan kecil ketika melalui konduktor
yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar,dan panjang. Sebaliknya,
kuat arus listrik akan besar ketika melewati konduktor yang luas
penampangangnya kecil, hambatan jenisnya besar dan sebaliknya, ketika kuat
arusnya besar, berarti hambatan konduktornya kecil. Apabila hambatan dapat
berupa sebuah kawat penghantar yang lurus.
Penghantar ( , luas penampang kawat
penghantar (A), dan penghantar jenis penghantar ( ). Besarnya hambatan
sebanding dengan panjang kawat dan berbanding terbalik dengan luas penampang
kawat, sehingga dapat dituliskan dalam persamaan :
Ket :
R = hambatan ( Ω )
panjang kawat ( m )
hambatan
jenis kawat ( Ω.m )
A = luas penampang kawat ()
Hambatan jenis konduktor bergantung pada suhunya.
Semakin tinggi suhunya, semakin tinggi hambatan jenis konduktor dan semakin
tinggi pula hambatan konduktor tersebut. Pengaruh suhu terhadap hambatan
konduktor dapat dituliskan dalam persamaan berikut.
Ket :
=
hambatan konduktor pada suhu C (
= hambatan konduktor pada suhu ( Ω
)
α = koefisien suhu hambatan jenis (/)
= t – selisih suhu
2. Rangkaian hambatan listrik
Secara umum rangkaian hambatan dikelompokkan menjadi
rangkaian hambatan seri, hambatan paralel, maupun gabungan keduanya. Untuk
membuat rangkaian hambatan seri maupun paralel minimal diperlukan dua hambatan.
Adapun, untuk membuat rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel minimal
diperlukan tiga hambatan. Jenis-jenis rangkaian hambatan tersebut memiliki
kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh karena itu, jenis rangkaian
hambatan yang dipilih bergantung pada tujuannya.
Hambatan seri
Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan
disebut hambatan seri. Hambatan yang disusun seri akan membentuk rangkaian
listrik tak bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titik besarnya sama.
Tujuan rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan
membagi beda potensial dari sumber tegangan. Rangkaian hambatan seri dapat
diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (Rs).
No comments:
Post a Comment