ARUS LISTRIK

Arus Listrik
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian pada satu waktu. Muatan listrik yang dimaksud di sini adalah elektron. Arus listrik terjadi karena adanya aliran elektron dari kutub negatif ke kutub posisif. Pada konsepnya, elektron bergerak dari negatif ke positif, sedangkan arus listrik bergerak dari positif ke negatif? Kenapa demikian, Mari perhatikan gambar berikut:

Pada gambar di atas menunjukkan sumber tegangan listrik yang disambungkan ke sebuah penghantar. Pada kutub positif penghantar, muatan negatif akan ditarik oleh muatan positif pada sumber tegangan melewati ruang-ruang kosong (Hole). Hole digambarkan dalam bentuk bulat tanpa tanda negatif "-". Sedangkan pada kutub negatif penghantar, muatan akan terisi elektron baru dari sumber tegangan, sehingga elektron pada penghantar juga terdorong untuk bergerak ke arah kutub posisitif.

Menurut aturan bahwa arus listrik mengalir dari positif ke negatif,sedangkan elektron mengalir dari negatif ke positif. Kenapa bisa begitu? Karena sejatinya aturan berpatokan bahwa elektron berpindah dari negatif ke positif meninggalkan hole dan mengisi hole baru maka seolah-olah hole tersebut bergerak dari positif ke negatif.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

Tidak semua bahan bisa menghantarkan elektron dengan baik. Kemampuan penghantar mengalirkan elektron ditentukan oleh susunan atom dari bahan penghantar tersebut. Bahan yang mempunyai kemampuan mengalirkan elektron dengan baik disebut dengan konduktor seperi besi, tembaga, air sumur,dll. Sedangkan bahan yang sulit untuk mengalirkan elektron disebut dengan isolator, misalnya plastik, kertas, air murni (H2O), dll.

Untuk arus yang konstan, besar arus dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

di mana adalah arus listrik, adalah muatan listrik, dan adalah waktu (time).

Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:^[6]

Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga melalui integrasi:^[5]

Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut.

Untuk arus yang konstan, besar arus dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan maupun waktu merupakan besaran skalar.^[5] Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah,^[5] salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor.^[5] Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain. Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke dalam^[5] sehingga . Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.^[5]

Arah arus

Definisi arus listrik yang mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk gerakan elektronnya)^[5]

Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional.^[7] Pembawa muatan positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif.^[5] Pada kenyataannya, pembawa muatan dalam sebuah penghantar listrik adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang didorong oleh medan listrik mengalir berlawan arah dengan arus konvensional.^[5] Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:^[5]

Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.^[5]

Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.^[5]