Kuat Arus Listrik dalam Fisika—Arus listrik merupakan laju aliran muatan listrik yang melalui suatu titik maupun bagian. Arus listrik dapat dikatakan ada jika terdapat aliran bersih muatan listrik melewati suatu bagian. Muatan listrik tersebut dibawakan oleh partikel yang memiliki muatan, sehingga arus listrik merupakan aliran partikel bermuatan.
Partikel yang bergerak dapat disebut dengan pembawa muatan, sedangkan jenis partikel yang berbeda mungkin akan ditemukan di dalam konduktor yang berbeda pula. Pengantar muatan yang ada di sirkuit listrik muatan elektronnya sering kali bergerak melewati kawat. Sementara itu, pembawa muatan di dalam elektrolit adalah ion, sedangkan dalam gas terionisasi atau plasma adalah ion beserta elektron.
Sistem Satuan Internasional (SI) memberikan satuan dari arus listrik yaitu ampere, yang merupakan aliran muatan listrik melintasi permukaan dengan kecepatan satu coulomb per detik. Ampere (simbol: A) adalah unit dasar SI. Arus listrik diukur menggunakan perangkat yang disebut dengan ammeter.
Arus listrik menyebabkan pemanasan Joule, yang menciptakan cahaya dalam bola lampu pijar. Hal itulah yang juga menciptakan medan magnet, yang digunakan dalam motor, generator, induktor, dan transformator. Dalam artikel ini akan dijelaskan rumus kuat arus listik beserta contoh-contoh soalnya.
Daftar Isi
Pengertian dan Rumus Arus Listrik
Arus listrik juga merupakan aliran elektron dari atom ke atom yang terjadi pada sebuah penghantar dengan kecepatan dalam waktu tertentu. Timbulnya arus listrik dikarenakan adanya beda potensial di kedua ujung penghantar yang terjadi karena mendapatkan suatu tenaga untuk mendorong elektron-elektron tersebut berpindah-pindah tempat.
Gerakan aliran elektron ini akan menuju tempat yang lebih lemah tekanannya. Besar kecilnya arus listrik yang terjadi tergantung kepada pembangkit listrik yang mengeluarkan tenaga tersebut. Tenaga dorong listrik dibutuhkan agar kita bisa memanfaatkan energi listrik, tetapi tenaga ini haruslah mencukupi dan sesuai jumlahnya.
Berdasarkan hal tersebut, arus listrik harus dapat dialirkan dan diputuskan dengan kecepatan yang stabil. Kecepatan perpindahan arus listrik disebut dengan laju arus yang dapat ditulis dengan I dengan satuan ampere. Arus listrik tersebut terjadi jika muatan listrik tersebut mengalir setiap detik, sehingga terdapat persamaan muatan listrik, arus listrik, dan waktu, dengan rumus sebagai berikut.
I = Q/t atau Q = I x t
Keterangan:
I = kuat arus listrik (A)
Q = banyaknya muatan Listrik (coulomb)
t = waktu (s)
(Sumber foto: pexels.com)
Aliran arus listrik dari sumber arus listrik dibedakan menjadi dua macam, yaitu arus searah dan arus bolak-balik. Berikut adalah penjelasan dan contoh-contohnya:
1. Direct Current (Arus Searah)
Arus searah merupakan arus listrik yang nilainya tidak berubah, yaitu positif atau hanya negatif saja, serta memiliki nilai yang tetap atau konstan terhadap satuan waktu. Sumber arus searah diperoleh dari elemen-elemen yang memberikan energi listrik yang mengalir secara merata setiap saat, seperti elemen volta, baterai, dan akumulator.
2. Alternating Current (Arus Bolak-Balik)
Arus bolak-balik merupakan arus listrik yang memiliki arah arus yang berubah-ubah dengan bolak-balik. Sifat arus listrik bolak-balik berbentuk gelombang sinusoida, sehingga memungkinkan pengaliran energi secara efisien. Umumnya, arus AC ini adalah arus yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti alat-alat elektronik yang dimanfaatkan untuk kebutuhan manusia. Arus listrik bolak-balik dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik yang bernama generator pada pembangkit listrik.
Contoh Soal Kuat Arus Listrik
1. Sebuah arus listrik melewati sebuah hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar arus listrik adalah 4,0 A dan dalam kurun waktu 10 s. Tentukan besar muatan listriknya!
Jawaban:
Diketahui: I = 4 A; t = 10 s
Ditanyakan: Q
I = Q / t
4 = Q / 10
Q = 40 C
Jadi, besar muatan listrik adalah 40 C.
2. Tentukan kuat arus yang mengalir jika tegangan listrik suatu rangkaian listrik sebesar 15 volt resistor yang dipasang sebesar 30 Ω!
Jawaban:
Diketahui:
Tegangan listrik (V) = 15 V
Hambatan R = 30 Ω
Ditanyakan: I
I = V / R
I = 15 / 30
I = 0,5 A
Jadi, tegangan listrik suatu rangkaian tersebut 0,5 ampere.
3. Tentukan kuat arus yang mengalir jika tegangan listrik suatu rangkaian listrik sebesar 15 volt resistor yang dipasang sebesar 30 Ω!
Pembahasan:
Diketahui:
Tegangan listrik (V) = 15 V
Hambatan (R) = 30 Ω
Ditanyakan:
Kuat arus listrik (I)?
Jawaban:
I= V/R
I= 15/30
I= 0,5 A
Jadi, tegangan listrik suatu rangkaian tersebut adalah 0,5 ampere.
4. Perhatikan gambar di bawah ini! Berapa nilai kuat arus listrik jika beda potensial yang diketahui adalah 44 volt, R1=10, dan R2=12?
Pembahasan:
Diketahui:
Beda potensial (V)= 44 V
Hambatan (R) = 10 Ohm dan 12 Ohm
Ditanyakan:
Kuat arus listrik (I)?
Jawaban :
Rangkaian Seri = R1+ R2
Rangkaian Seri = 10 + 12
Rangkaian Seri = 22 Ohm
I= V/R
I= 44/22
I= 2 Ampere
Jadi, kuat arus listrik (I) suatu rangkaian tersebut adalah 2 ampere.
5. Sebuah rangkaian listrik memiliki hambatan seri sebanyak 2 buah dengan nilai masing-masing 10 ohm dan 20 ohm. Tentukan kuat arus jika beda potensial yang terjadi pada rangkaian tersebut adalah 30 volt!
Pembahasan:
Diketahui:
Beda potensial listrik (V) = 30 volt
Hambatan (R) = 10 ohm dan 20 ohm
Ditanyakan:
Kuat arus listrik (I)?
Jawaban:
Rangkaian Seri = R1+ R2
Rangkaian Seri = 10 + 20
Rangkaian Seri = 30 Ohm
I= V/R
I= 30/30
I= 1 A
Jadi, kuat arus listrik (I) suatu rangkaian tersebut adalah 1 ampere.
6. Apabila sebuah Resistor R memiliki beda potensial di kedua ujungnya sebesar V dan dialiri sebuah arus listrik I. Tentukan besar rasio perbandingan kuat arus mula-mula terhadap kuat arus akhir, apabila resistor R dinaikkan menjadi 2 kali dari nilai awal!
Pembahasan:
Kuat arus mula-mula
I= V/R
Keterangan: I adalah kuat arus mula-mula
Kuat arus ketika arus resistor R, ketika R dinaikkan menjadi 2 kali dari nilai awal(2.R)
I’= V/(2R)=0,5(V/R)
Keterangan: I’ adalah Kuat arus seteah dinaikkan
Dikarenakan I= V/R
I/I’ = (V/R)/ (0,5V/R)
I/I’ = 1/ (0,5)
I/I’ = 2/1
I/I’ = 2 : 1
Jadi, besarnya rasio perbandingan kuat arus awal terhadap kuat arus akhir adalah 2 : 1.
7. Sebuah rangkaian terdapat dua buah resistor dengan nilai hambatan masing-masing 6 Ω dan 3 Ω. Resistor secara paralel. Tegangan total adalah 4 Volt. Hitunglah kuat arus listrik di rangkaian!
Pembahasan:
Diketahui:
Tegangan (V) =4 Volt
Hambatan (R) = 6 Ω dan 3 Ω
Ditanyakan:
Kuat arus listrik (A) ?
Jawaban:
1/RTotal=1/R1+ 1/R2
1/RTotal=1/6+ 1/3
1/RTotal=1/2
Rtotal=2
I= V/R
I= 4/2
I= 2 A
Jadi, kuat arus listrik (A) suatu rangkaian tersebut adalah 2 ampere.
Sekian contoh-contoh soal mengenai kuat arus listrik lengkap dengan jawaban, pengertian, dan rumusnya. Semakin rajinlah kalian latihan mengerjakan soal agar semakin memahami materinya.
Itulah artikel terkait kuat arus listrik dalam fisika yang bisa kalian gunakan untuk referensi dan bahan bacaan. Jika ada saran, pertanyaan, dan kritik, silakan tulis di kotak komentar bawah ini. Bagikan juga tulisan ini di akun media sosial supaya teman-teman kalian juga bisa mendapatkan manfaat yang sama.
Untuk mendapatkan lebih banyak informasi, Grameds juga bisa membaca buku yang tersedia di Gramedia.com. Sebagai #SahabatTanpaBatas kami selalu berusaha untuk memberikan yang terbaik. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan dan pengetahuan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca. Semoga bermanfaat!
Rujukan
- Indrajit, Dudi (2007). Mudah dan Aktif Belajar Fisika. Depok: PT Grafindo Media Pratama.
- Sapta, Bayu (2021). Hal-Hal yang Pelu Kamu Ketahui tentang Listrik. Jakarta: Bee Project.
- Sutria, Yuna; Marwiyah, Masringgit (2022). Fisika Terapan. Bandung: Penerbit Media Sains Indonesia.
- Trigonggo (2019). Sumber-Sumber Tegangan Listrik: Sejarah Penemuan, Prinsip Kerja, dan Penerapannya. Yogyakarta: UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.
Rekomendasi Buku dan E-Book Terkait
1. Pengenalan Elektronika Daya, Penyearah AC-DC
Pengenalan Elektronika Daya, Penyearah AC-DC merupakan salah satu buku yang dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk para akademisi studi teknik. Buku ini dituliskan oleh Didi Istardi. Elektronika daya adalah suatu cabang keilmuan dalam teknik elektro yang mempelajari tentang aplikasi komponen elektronika dalam sistem kontrol dan peralatan listrik. Sistem kontrol elektronika daya ini digunakan untuk mengontrol berbagai macam peralatan industri seperti motor listrik, pemanas, pendingin, kompresor, pompa, conveyor, dan peralatan industri lainnya. Tak hanya di industri elektronika daya ini juga digunakan untuk mengontrol peralatan listrik rumah tangga seperti televisi, air conditioner (AC), kulkas, blender, dan peralatan lainnya.
Elektronika daya dinilai dapat memberikan solusi terhadap permasalahan di dunia industri untuk dapat melakukan pengaturan terhadap peralatan industri yang mempunyai arus dan tegangan yang besar. Beberapa aplikasi dan peralatan di industri bekerja pada arus yang sangat tinggi mencapai ratusan bahkan ribuan ampere dan tegangan tinggi antara 220 V, 380 V, 600 V, 3,8 KV, bahkan ada yang lebih tinggi lagi. Sistem elektronika merupakan dasar keilmuan aplikasi elektronika daya. Sistem elektronika akan membahas tentang peralatan elektronika yang terdiri atas resistor, semikonduktor, kapasitor, dan komponen lainnya yang dapat menyusun suatu rangkaian elektronika.
Buku ini membahas mengenai konsep dasar pengenalan elektronika daya, pengenalan komponen saklar daya, terminologi dan konsep sirkuit daya, tegangan, arus dan daya dalam sirkuit tiga fase, rangkaian pendukung elektronika daya, rangkaian penyearah tidak dikontrol, DC-DC konverter, dan pengendali tegangan bolak-balik (AC-AC controller).
Terdapat contoh-contoh sederhana dalam penerapan sistem elektronikaa daya itu, sendiri sehingga penerapan konsep, teori, dan metodenya dapat dengan mudah diaplikasikan. Setelah selesai membaca buku ini diharapkan mahasiswa dapat memahami pentingnya konsep dan metode sistem elektronika daya bekerja, kemudian mengaplikasikannya dengan benar.
2. Energi, Ketenagalistrikan, dan Elektronika Daya
Buku ini merupakan kumpulan pemikiran-pemikiran pendek dari penulis selama berkecimpung di bidang energi, ketenagalistrikan, dan elektronika daya. Pemikiran tersebut banyak tersebar dalam Whatsapp Group, Facebook, Blog, maupun Twitter. Pemikirannya sangat bervariasi, mulai dari yang populer sampai yang serius penuh dengan rumus.
Berdasarkan usulan dari banyak kawan, alangkah bergunanya kalau pemikiran tersebut dibukukan, sehingga bisa banyak memberikan manfaat bagi yang memerlukan. Sampai saat ini, memang penulis belum pernah menerbitkan buku karena merasa ilmu yang dimiliki masih jauh dari cukup. Penulis mohon maaf seandainya ada rujukan yang terlupakan atau ada beberapa pihak yang tidak setuju dengan pendapat penulis.
3. Simulasi Sistem Tenaga Listrik Menggunakan DigSilent
Buku ini memberikan penjelasan tentang simulasi dalam sistem tenaga listrik. Buku ini lebih memfokuskan pembahasan pada penggunaan DIgSILENT dalam simulasi sistem ketenagalistrikkan. Beberapa contoh soal dan penyelesaian yang akan dibahas dalam buku ini, yaitu (1) analisis sistem aliran daya, (2) analisis kontingensi N-1 yang dilengkapi dengan beberapa contoh simulasi, seperti simulasi susut transmisi, stabilitas tegangan, dan stabilitas frekuensi. Buku ini dilengkapi dengan beberapa contoh soal, baik secara teori maupun praktik seperti yang terjadi di lapangan yang bisa langsung disimulasikan oleh pengguna serta beberapa pembahasan studi kasus yang sering terjadi pada sistem kelistrikan.
Buku ini dilengkapi dengan pembahasan soal-soal yang diambil dari buku-buku referensi dan jurnal. Contoh-contoh soal dalam buku ini pun dibahas secara kompleks dan mudah dimengerti serta dibuktikan kebenarannya dengan penggunaan DIgSILENT sebagai tools. Buku ini digunakan sebagai buku wajib bagi mata kuliah Komputasi Sistem Tenaga Listrik. Buku ini bisa dijadikan sebagai buku pegangan untuk mata kuliah Operasi Sistem Tenaga, Rangkaian Listrik, dan Analisis Sistem Tenaga Listrik. Buku ini juga bisa dijadikan sebagai pegangan bagi para karyawan di bidang industri, seperti perusahaan listrik dan semen, serta perusahaan lain yang menggunakan jaringan listrik. Dilengkapi dengan studi kasus penyelesaian analisis kontingensi N-1 untuk 46 gardu induk serta simulasi beberapa contoh kasus.
4. SMK/MAK Kelas 12 Instalasi Penerangan Listrik, Kompetensi Keahlian Teknik Instalasi Tenaga Listrik
Pemeliharaan Sasis Sepeda Motor adalah salah satu mata pelajaran wajib di bidang keahlian Teknik Otomotif khusus di Teknik Bisnis Sepeda Motor. Pemeliharaan Sasis Sepeda Motor termasuk kelompok muatan peminatan kejuruan yakni sebagai kompetensi keahlian dengan tingkat kognitif C3. Fungsi dari pembelajaran ini adalah untuk mengajarkan kepada peserta didik mengenai teori dan keterampilan yang kompeten mengenai pemeliharaan sasis sepeda motor agar dapat menjadi bekal untuk menempuh dunia usaha nantinya.
Buku ini dapat dijadikan sebagai penunjang pembelajaran pada Sekolah Menengah Kejuruan Teknik Otomotif Kompetensi Keahlian Teknik dan Bisnis Sepeda Motor. Buku karya Riyatno ini berisi materi pembelajaran yang dapat membekali para peserta didik dengan pengetahuan dan keterampilan dalam dunia otomotif (pemeliharaan sasis sepeda motor) yang mengacu pada Kurikulum 2013. Buku juga telah disesuaikan dengan tuntutan kompetensi SMK/MAK di bidangnya. Oleh karena itu, dengan adanya buku ini diharapkan dapat menjadi teman sekaligus menjadi bacaan yang menyenangkan bagi Anda untuk mempelajari lebih dalam tentang pemeliharaan sasis sepeda motor lalu menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari untuk diri sendiri dan lingkungan.
5. Pembangkit Llistrik Tenaga Mini & Mikro Hidro (PLTM & PLTMH)
Kebutuhan energi dewasa ini semakin besar. Dalam rentang 5 hingga 10 tahun ke depan dipastikan akan semakin meningkat. Terutama energi listrik yang akan bertambah secara signifikan dengan adanya pengembangan berbagai infrastruktur yang berbasis pada sumber energi listrik –seperti mobil listrik dan sebagainya. Kita memahami bahwa penyediaan energi listrik masih belum mencukupi kebutuhan masyarakat. Di samping itu, dengan adanya emisi karbon pembangkit listrik dan energi tak terbarukan, memberi kontribusi bagi polusi udara.
Dengan demikian energi alternatif serta energi baru dan terbarukan menjadi penting dan dibutuhkan. Sumber energi terbarukan di Indonesia sangat melimpah. Kita sudah mafhum bahwa air, angin, sinar matahari, panas bumi, tersedia dengan sangat banyak. Belum lagi bio massa, bagas tebu, limbah kelapa sawit, pengolahan kayu, minyak nabati, bio etanol dan bio diesel yang juga sangat besar volumenya. Yang diperlukan adalah teknologi dan intensifikasi untuk memanfaatkan semua potensi tersebut secara fungsional dan maksimal.
