Arus Listrik dan Kuat Arus Listrik

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

Dalam QS An-Nur: 35, Allah berfirman:

“ Allah (Pemberi) cahaya (kepada) langit dan bumi. Perumpamaan cahaya Allah, adalah seperti sebuah lubang yang tak tembus, yang di dalamnya ada pelita besar. Pelita itu di dalam kaca (dan) kaca itu seakan-akan bintang (yang bercahaya) seperti mutiara, yang dinyalakan dengan minyak dari pohon yang berkahnya, (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak di sebelah timur (sesuatu) dan tidak pula di sebelah barat(nya), yang minyaknya (saja) hampir-hampir menerangi, walaupun tidak disentuh api. Cahaya di atas cahaya (berlapis-lapis), Allah membimbing kepada cahaya-Nya siapa yang dia kehendaki, dan Allah memperbuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia, dan Allah Maha Mengetahui segala sesuatu.”

Dalam ayat diatas menggambarkan bahwa suatu media cahaya seperti sebuah lampu bohlam membutuhkan elemen lain untuk menyala dengan terang. Dalam hal ini elemen tersebut adalah arus listrik.

Pernahkah kalian membayangkan hidup tanpa energi listrik? Lampu, pompa air, setrika, televisi, radio, komputer, kulkas,  dan kompor listrik, merupakan beberapa contoh peralatan yang memerlukan  energi listrik.

1. Pengertian Arus Listrik

Di SMP/MTs, kalian pernah mempelajari konsep muatan listrik. Masih ingatkah mengapa sebuah benda dapat bermuatan listrik? Dalam tinjauan mikroskopik, sebuah benda dikatakan bermuatan listrik jika benda tersebut kelebihan atau kekurangan elektron. Oleh karena elektron bermuatan negatif, benda yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif, sedangkan benda yang kekurangan elektron akan bermuatan positif.

Gambar di atas memperlihatkan dua buah bola bermuatan listrik. Bola A memiliki jumlah muatan positif lebih banyak daripada bola B. Ketika bola A dan bola B dihubungkan dengan sebuah paku (konduktor), sebagian muatan positif dari bola A akan mengalir melalui paku menuju bola B sehingga dicapai keadaan setimbang, yakni muatan listrik bola A dan B menjadi sama. Bola A dikatakan memiliki potensial listrik lebih tinggi daripada bola B. Perbedaan potensial listrik inilah yang mendorong muatan positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Aliran muatan listrik positif ini disebut arus listrik.

Arus listrik adalah aliran muatan positif yang arahnya pada penghantar berlawanan dengan aliran elektron.

 2.    Kuat Arus Listrik

Ketika sebuah bola lampu dihubungkan pada terminal-terminal baterai dengan menggunakan konduktor (kabel), muatan listrik akan mengalir melalui kabel dan lampu sehingga lampu akan menyala. Banyaknya muatan yang mengalir melalui penampang konduktor tiap satuan waktu disebut kuat arus listrik.

Besarnya kuat arus yang mengalir dituliskan dalam persamaan:

I = Q/t

dengan :

I = kuat arus listrik (ampere; A)

Q = muatan listrik (coulomb; C)

t = waktu (sekon; s)

Oleh karena yang mengalir pada konduktor padat adalah elektron, banyaknya muatan yang mengalir pada konduktor besarnya sama dengan kelipatan besar muatan sebuah elektron, q_e = e = 1,6 × 10^–19C.

Jika pada konduktor tersebut mengalir n buah elektron, total muatan yang mengalir adalah:

Q = n.e

dengan:

Q = Muatan yang mengalir (coulomb; C)

n = jumlah elektron
e = muatan elektron = 1,6 × 10^–19 C

 

3.    Mengukur Kuat Arus Listrik

 

Bagaimana cara mengetahui besarnya arus listrik? Alat yang dapat digunakan untuk mengetahui kuat arus listrik adalah amperemeter. 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 seperti pada gambar berikut:

Contoh Soal dan Pembahasan

Muatan listrik sebesar 20 C mengalir pada penampang konduktor selama 5 sekon. Tentukan:

a. Berapakah kuat arus listrik yang melalui konduktor tersebut?

b. Berapakah jumlah elektron yang mengalir pada penampang konduktor tiap sekon, jika diketahui e = 1,6 × 10^–19 C?

Pembahasan:

Diketahui     : Q = 20 C; t = 5 s; e = 1,6 × 10^–19 C

Ditanya         : a. I , b. n

Jawab            :

a.