Arus Listrik : Pengertian, Rumus Dan Contoh Soalnya

Arus listrik adalah konsep dasar yang mutlak harus dipahami bagi mereka yang ingin belajar tentang ilmu kelistrikan. Apakah itu listrik daya rendah seperti bidang ilmu elektronika maupun kelistrikan daya tinggi seperti pada instalasi listrik PLN. Karena pada dasarnya semua rangkaian elektronika dan sirkuit kelistrikan menjadikan arus listrik sebagai komponen utamanya.

Meskipun tidak terlihat bentuknya, namun arus listrik berperan penting dalam beroperasinya sebuah perangkat listrik ataupun elektronika. Komputer, handphone dan peralatan listrik rumah tangga semuanya menggunakan aliran listrik agar bisa berfungsi.

Pengertian Arus Listrik

Secara singkat arus listrik didefinisikan sebagai aliran muatan listrik pada suatu rangkaian listrik. Muatan listrik tersebut terkandung didalam partikel yang sangat kecil dan merupakan bagian paling kecil dari suatu zat. Partikel tersebut dikenal dengan nama elektron.

Partikel elektron pada suatu molekul zat memiliki muatan listrik negatif. Pada beberapa zat tertentu, ikatan partikel ini di pada lapisan luar atom tidak terlalu kuat sehingga bisa bergerak dengan bebas ke segala arah. Berbeda dengan proton yang memiliki muatan listrik positif dan terikat kuat pada inti atom sehingga tidak mudah bergerak.

Saat terjadi perbedaan potensial muatan listrik, elektron bebas yang bergerak ke segala arah tersebut sebagaian besar akan bergerak mengalir pada arah yang sama. Pergerakan elektron ini akan menuju ke titik yang mempunyai potensial muatan lebih rendah. Aliran pergerakan elektron yang bermuatan negatif inilah yang disebut sebagai arus listrik.

Yang perlu juga diketahui adalah, tidak semua zat memiliki molekul dengan elektron yang bergerak bebas di dalamnya. Ada beberapa zat yang tidak mempunyai elektron bebas sehingga tidak memungkinkan terjadinya aliran elektron. Meskipun ada perbedaan potensial muatan listrik yang mempengaruhinya.

Aliran Listrik Konvensional Dan Aliran Elektron

Seperti yang telah dijelaskan diatas, bahwa partikel yang mengalir akibat adanya perbedaan potensial muatan listrik adalah elektron. Dimana elektron merupakan partikel bermuatan negatif. Aliran elektron tersebut akan menuju titik yang memiliki sedikit elektron.

Sehingga dapat dikatakan sebenarnya aliran listrik yang terjadi dari negatif menuju ke positif. Aliran tersebut akan terus berlangsung hingga tidak ada lagi beda potensial muatan listrik yang mempengaruhinya.

Sebelum ditemukannya konsep aliran elektron, orang telah lebih dahulu memahami listrik mengalir dari kutub positif menuju negatif. Dan sampai sekarang pun orang lebih banyak menggunakan pemahaman bahwa listrik mengalir dari positif menuju negatif. Atau biasa juga dikenal sebagai aliran listrik konvensional.Padahal yang sebenarnya terjadi adalah aliran elektron bergerak dari negatif menuju positif.

Efek Dari Aliran Listrik

Ketika terjadi aliran elektron yang bermuatan listrik pada suatu zat penghantar, maka akan menimbulkan efek berikut ini :

Timbul panas. Aliran elektron yang ada pada suatu zat dapat menghasilkan panas pada zat tersebut. Makin besar aliran listriknya akan semakin besar juga panas yang dihasilkan. Panas ini dihasilkan akibat adanya perubahan energi potensial listrik pada elektron menjadi energi panas.
Munculnya medan magnet. Medan magnet akan muncul disekitar bahan penghantar listrik yang diberikan aliran listrik.

Muatan Listrik

Muatan listrik terkandung di dalam partikel elektron dan proton. Adanya muatan listrik ini mempengaruhi karakteristik dari partikel ketika berinteraksi dengan partikel lainnya. Efek yang terjadi akibat fenomena muatan listrik pada partikel adalah terjadinya gaya tarik dan tolak antara partikel.

Partikel dengan muatan yang sama akan menimbulkan gaya tolak menolak pada keduanya. Demikian sebaliknya, partikel dengan jenis muatan yang berbeda akan saling tarik menarik.

Untuk membedakan jenis muatan yang terkandung pada partikel subatomik dari suatu molekul zat, para ahli menandainya dengan muatan listrik positif dan negatif. Muatan listrik positif dimiliki oleh proton yang berada pada inti atom dan terikat kuat dengan neutron. Sedangkan muatan negatif terkandung di dalam elektron yang berada pada lapisan luar inti atom.

Muatan listrik yang ada pada suatu partikel zat dihitung dengan satuan Coloumbs (C). Sedangkan pada besarnya muatan listrik dinyatakan dengan simbol Q. Dalam keadaan ideal muatan listrik yang ada pada elektron dan proton mempunyai jumlah yang sama. Hanya saja berbeda jenisnya, muatan elektron berjenis negatif sementara muatan proton ditandai dengan positif.

Kuat Arus Listrik

Besarnya aliran listrik yang terjadi pada elektron ketika diberikan beda potensial muatan listrik akan berbeda beda tergantung pada besarnya perbedaan potensial. Makin besar perbedaan potensial muatan listrik maka akan mengakibatkan aliran listrik yang terjadi makin kuat.

Kita bisa membayangkan arus muatan listrik seperti air pada pipa. Makin besar tekanan yang diberikan pada air, akan menyebabkan makin kuat aliran air di dalam pipa saluran.

Rumus Dan Satuan Arus Listrik

Kuat arus listrik dapat dinyatakan sebagai besarnya aliran muatan listrik dalam satu detik. Karena muatan listrik dinyatakan dalam satuan Coloumb, maka kita bisa menghitung kuat arus yang mengalir pada suatu rangkaian listrik menggunakan rumus dibawah ini :

Kuat arus listrik (I) = Q / t

Dimana :

Q adalah besar muatan listrik (Coloumb)
t adalah satu satuan waktu dalam detik (s)

Sehingga satuan kuat arus listrik dinyatakam dalam Coloumb /detik. Namun dalam prakteknya sering digunakan satuan Ampere untuk menyatakan besarnya aliran listrik yang terjadi dalam satu detik.

Alat untuk mengukur besarnya aliran listrik ini disebut dengan Ampere meter.

Contoh Soal

1). Jika diketahui besar aliran muatan listrik yang terjadi pada sebuah komponen elektronika pada rangkaian listrik adalah sebesar 10 Ampere dalam waktu 4 detik, berapakan besar muatan listrik yang mengalir tersebut ?

Jawab :

Diketahui I = 10 A

t = 4 s

Maka : Q = I x t

= 10 A x 4s

= 40 A/s atau 40 Coloumb

2). Jika muatan listrik sebesar 15 Coloumb mengalir pada suatu rangkaian elektronika selama 7 detik, berapakah besar aliran listrik yang mengalir ?

Jawab :

Diketahui Q = 15 Coloumb

t = 7 detik

Maka : I = Q / t

= 15 Coloumb / 7 detik

= 2,5 Ampere

Arus Searah Dan Bolak Balik

Bentuk arus listrik yang diketahui saat ini ada dua jenis. Arus listrik searah (DC) dan arus bolak balik (AC). Masing masing dari kedua jenis arus tersebut mempunyai sifat dan karakteristik yang khas. Sehingga dalam penggunaanya membutuhkan penanganan yang tidak sama.

Kedua bentuk aliran listrik saat ini telah digunakan secara luas di berbagai peralatan listrik baik dengan daya rendah hingga daya tinggi.

Arus Searah

Sesuai dengan namanya, aliran elektron mengalir dalam satu arah secara kontinu. Aliran elektron ini bergerak dari kutub negatif menuju positif. Namun pada praktek di lapangan para teknisi lebih memahami aliran listrik bergerak dari arah sebaliknya. Yaitu dari kutub positif menuju ke kutub negatif.

Penggunaan listrik searah umumnya pada peralatan listrik dengan daya rendah. Contohnya pada perangkat handphone, lampu senter, mainan anak elektronika anak, dan rangkaian elektronika dengan daya rendah lainnya.

Arus Bolak Balik

Berbeda dengan arus searah, arus bolak balik mempunyai karakter aliran pergerakan elektron secara bolak balik. Setengah waktu bergerak ke satu arah, kemudian setengah waktu berikutnya bergerak kearah sebaliknya. Pergerakan elektron ini bisa digambarkan dalam bentuk gelombang sinusoida.

Satu siklus gerakan bolak balik elektron membentuk gelombang sinusoida dengan dua buah puncak yang berlawanan.

Gerak bolak balik elektron pada aliran listrik AC menghasilkan getaran dengan frekuensi tertentu. Besar frekuensi listrik AC di Indonsia adalah 50 Hz. Itu berarti dalam satu detik, terjadi pergerakan elektron secara bolak balik sebanyak 50 siklus.

Merubah Arus AC Menjadi DC

Seperti yang kita ketahui, listrik di rumah kita termasuk ke dalam jenis listrik AC. Terkadang kita menemui kendala ketika akan menyalakan perangkat elektronika yang membutuhkan aliran listrik searah.

Untuk mengatasi hal ini dapat dilakukan penyearahan aliran listrik dengan menggunakan rangkaian penyearah tegangan. Komponen inti dari rangkaian ini adalah dioda yang berfungsi untuk meyearahkan aliran listrik listrik AC.