Arus Listrik

Tujuan Pembelajaran
  • Siswa mampu mengukur kuat arus listrik dan beda potensial pada rangkaian tertutup dengan benar
  • Siswa mampu menyelidiki hubungan antara kuat arus dan beda potensial listrik dengan baik
  • Siswa mampu menerapkan hukum ohm pada rangkaian seri dan dan paralel dengan baik
  • Siswa mampu menentukan perbedaan hambatan beberapa jenis bahan konduktor dan isolator dengan benar

Sebelum elektron ditemukan, para ilmuwan menyepakati bahwa arus listrik adalah aliran muatan listrik positif yang bergerak dari kutub positif ke kutub negatif pada sebuah baterai. Arus listrik ini dikenal sebagai arus listrik perjanjian lama atau konvensional.

Setelah J.J. Thomson (1856-1940) berhasil menemukan elektron, definisi arus listrik pun mulai berubah. Ilmuwan telah mengetahui bahwa zat yang bergerak pada sebuah baterai adalah elektron. Sebagai contoh, dua kutub baterai dihubungkan dengan sebuah kabel atau penghantar. Setelah kedua kutub baterai terhubung dengan kabel, maka akan terjadi aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif. Arus listrik ini dikenal sebagai arus elektron. Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik disebut amperemeter. Untuk lebih memahami bagaimana aliran elektron, mari lakukan kegiatan berikut.

Tujuan Percobaan:

Mengetahui arah aliran arus listrik.

Cara Kerja:
  1. Buatlah sebuah rangkaian listrik sederhana seperti Gambar 1 pada Virtual Lab Interaktif. Rangkaian listrik dibuat dengan menghubungkan kutub positif dan kutub negatif baterai dengan kabel.
  2. Letakkan sebuah hambatan (lampu) di antara keduanya. Setelah rangkaian terbentuk, arus listrik akan mengalir melalui kawat dari kutub positif ke kutub negatif.
  3. Perhatikan pergerakan aliran listrik yang terbentuk.
Rangkaian listrik sederhana Gambar 1. Rangkaian listrik sederhana
  1. Apakah lampu dapat menyala?
  2. Bagaimanakah arah aliran arus listrik yang terbentuk?

Arus listrik mengalir karena pada ujung-ujung rangkaian ada beda potensial listrik yang diberikan oleh baterai sebagai sumber. Ujung penghantar yang memiliki banyak elektron (terhubung dengan kutub negatif baterai) dapat dikatakan memiliki potensial listrik yang rendah, sedangkan ujung penghantar lainnya yang memiliki sedikit elektron (terhubung dengan kutub positif baterai) dapat dikatakan memiliki potensial listrik yang tinggi. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan arah aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif.

Pada rangkaian listrik tertutup, besar arus listrik yang mengalir pada rangkaian dapat ditentukan dengan menghitung besar muatan listrik yang mengalir pada rangkaian setiap detiknya. Hal ini karena besar arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup sebanding dengan besarnya muatan listrik yang mengalir pada setiap detik, atau secara matematis besar arus listrik ditulis sebagai berikut.

$I = \frac{q}{t}$

Keterangan:
$I$ : kuat arus listrik (ampere)
$q$ : muatan listrik (coulomb)
$t$ : waktu (sekon)

Mari Pahami
  1. Arus listrik sebesar 5mA mengalir pada suatu kawat penghantar selama 0,1 sekon. Berapakah besar muatannya?
    Penyelesaian:
    Diketahui:
    $I$ = 5mA = 0,005A
    $t$ = 0,1s
    Ditanyakan: q
    Jawab:
    $I = \frac{q}{t}$
    $q = I \times t$
    $q = 0,005A \times 0,1s $
    $= 5 \times 10^{-4}C$
    Jadi, besar muatan yang berpindah pada suatu kawat penghantar adalah $5 \times 10^{-4}C$
  2. Hitunglah kuat arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar jika besar muatan listrik yang melewati penghantar adalah 300 coulomb selama 1 menit.
    Penyelesaian:
    Diketahui:
    $q = $ C
    $t = $ menit = detik
    Ditanyakan: $I$
    $I = \frac{q}{t}$
    $I = $
    $ I = $ $A$
Mari Berlatih
Sebelumnya