Arus listrik
DI SUSUN OLEH : KELOMPOK 1
NAMA :
YUDITH GENEIZA MAHOLLE MOCHAMMAD DENNY KOOS A SATRIO ARIF ZULKARNAEN CAHYO NUGROHO WIJAYANTO ADI SUJOKO
KELAS : 1IA05
MATA KULIAH : FISIKA KIMIA DASAR 1A
FAKULTAS : TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN : TEKNIK INFORMATIKA
UNIVERSITAS
GUNADARMA
DEPOK
2016
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar belakang
Listrik merupakan kebutuhan manusia yang
sangat penting dalam kehidupannya. Banyak peralatan yang ada di sekeliling kita
selalu menggunakan bantuan listrik. Berkat bantuan dari listrik-listrik inilah
manusia dapat dengan mudah menyelesaikan pekerjaan mereka. Dalam hal
kelistrikan, memang banyak tokoh yang telah
berpartisipasi. Sebut saja de Coulomb, Alesandro Volta, Hans C. Cersted,
dan Andre Marie Ampere. Mereka ini dianggap "jago-jago" terbaik
di bidang listrik. Namun, dari semua itu,
orang tak boleh melupakan satu nama yang sangat berjasa dan dikenal sebagai
perintis dalam meneliti tentang listrik dan magnet.
Dialah Michael Faraday, seorang ilmuwan asal
Inggris.
Penemuan Faraday pertama yang penting di
bidang listrik terjadi tahun 1821. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan
bahwa jarum magnet kompas biasa dapat
beringsut jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak berjauhan. Dari
temuan ini, Faraday berkesimpulan, jika
magnet diketatkan, yang bergerak justru kawatnya. Bekerja atas dasar dugaan
ini, dia berhasil membuat suatu skema yang
jelas di mana kawat akan terus-menerus berputar berdekatan dengan magnet
sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat. Sesungguhnya, dalam hal ini Faraday
sudah menemukan motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus
listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Betapa pun primitifnya, penemuan
Faraday ini merupakan "nenek moyang" dari semua motor listrik yang
digunakan dunia sekarang ini. Sejak penemuannya yang pertama pada tahun 1821,
Michael Faraday si ilmuwan autodidak ini namanya mulai terkenal. Hasil
penemuannya dianggap sebagai pembuka jalan dalam bidang kelistrikan. Listrik dibagi menjadi
dua macam, yaitu listrik dinamis dan listrik statis. Listrik dinamis mempelajari
tentang muatan-muatan listrik bergerak,
yang menyebabkan munculnya arus listrik, sedangkan listrik statis mempelajari
tentang muatan listrik yang diam. Disini saya akan menjelaskan tentang listrik
dinamis.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
PENGERTIAN ARUS LISTRIK
Sebelum
membahas mengenai arus listrik, kami akan membahas sedikit mengenai rangkaian
listrik, karena arus listrik itu tidak jauh dari yang namanya rangkaian.
pembahasan tentang arus listrik, perlu kiranya kita mengetahui terlebih
dahulu beberapa hal megenai apa itu yang dimaksud dengan listrik. Untuk
memahami tentang listrik, perlu kita ketahui terlebih dahulu pengertian dari
arus. Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau muatan yang
mengalir dalam satuan waktu dengan simbol I (dari kata Perancis : intensite),
dengan kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan tersebut
bergerak maka akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun
akan hilang.
Muatan akan bergerak jika ada
energi luar yang memepengaruhinya. Muatan adalah satuan terkecil dari atom atau
sub bagian dari atom. Dimana dalam teori atom modern menyatakan atom terdiri
dari partikel inti (proton bermuatan + dan neutron bersifat netral) yang
dikelilingi oleh muatan elektron (-), normalnya atom bermuatan netral. Muatan
terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif dan muatan negative Arah arus
searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau berlawanan dengan
arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif apabila
kehilangan elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron dari
partikel lain. Coulomb adalah unit dasar dari International System of Units (SI)
yang digunakan untuk mengukur muatan listrik. Di mana muatan 1 elektron =
-1,6021 x 10-19 coulomb, dan 1 coulomb = -6,24 x 1018 elektron.
Dari uraian diatas sehingga dapat
disimpulkan bahwa Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan
elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik
dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere Contoh arus listrik dalam
kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere
(μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200
kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir Dalam
kebanyakan sirkuit arus
searah dapat
diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan
sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.
Arus listrik juga dapat kita analogikan dengan arus
air. Air mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang lebih rendah, dan akan
menggenang di tempat yang tidak mempunyai perbedaan ketinggian. Demikian halnya
dengan listrik. Listrik akan mengalir dari tempat yang mempunyai potensial
tinggi ke tempat yang berpotensial lebih rendah. Kalau arus air, jelas medium
yang mengalir adalah air.
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.
Secara matematis dapat ditulis:
Contoh
cara menghitung arus listrik:
1.
Pada
suatu penghantar mengalir muatan listrik sebanyak 60 coulomb selama 0,5 menit.
Hitung besar arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut ?
Penyelesaian:
Diketahui: Q = 60 C
t = 0,5 menit
= 30 sekon
Ditanyakan: I = ........ ?
Dijawab:
Diketahui: Q = 60 C
t = 0,5 menit
= 30 sekon
Ditanyakan: I = ........ ?
Dijawab:
I= Q/t
I
= 60 / 30
I
= 2 ampere
Jadi besar kuat arus listrik yang
mengalir pada penghantar 2 ampere.
Medium yang mengalir sebenarnya adalah
elektron atau (muatan negatif) yang tidak bisa kita lihat dengan kasat mata.
Contoh sederhananya, bila kita menghubungkan kutub positif dengan kutub negatif
battery dengan kabel, maka akan terjadi aliran elektron dari kutub
negatif ke kutub positif battery. Arus listrik ternyata didefinisikan
sebagai aliran muatan positif (hole) yang ‘seolah-olah’ mengalir dari
kutub positif ke kutub negatif karena aliran elektron dari arah sebaliknya
seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Dianggap
sebagai aliran muatan positif, karena sebenarnya muatan positif tidak dapat
bergerak. Arus ini bergerak dari potensial tinggi ke potensial rengah, dari
kutub positif ke kutub negative, dari anode menuju katode. Arah arus listrik
ini berlawanan arah dengan arus electron. Di dalam bahan semikonduktor,
hantaran arus listrik tidak hanya dilakukan oleh electron-elektron yang ada
pada pita konduksi, tetapi juga oleh kekosongan energy pada pita valensi, yang
ditinggalkan electron. Kekosongan ini disebut hole, seolah-olah sebagai muatan
positif yang lindah dan dapat mengantarkan arus.
Dalam teori rangkaian arus merupakan pergerakan muatan positif. Ketika
terjadi beda potensial disuatu elemen atau komponen maka akan muncul arus
dimaan arah arus positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah dan
arah arus negatif mengalir sebaliknya.
B.
MACAM-MACAM ARUS
Arus dapat dibagi menjadi 2 yaitu:
1. Arus
searah (Direct Current/DC)
Arus
searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja
(tidak berubah dari positif kenegatif, atau sebaliknya. Arus DC juga bias diartikan sebagai
arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu, artinya
diaman pun kita meninjau arus tersebut pada wakttu berbeda akan mendapatkan
nilai yang sama Rangkaian Listrik.
2. Arus
bolak-balik (Alternating Current/AC)
Arus AC adalah arus
yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu dengan karakteristik
akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu (mempunyai perida waktu : T).
C. ARAH ARUS
Arus(current)adalah
sebarang gerak muatan dari suatu daerah ke daerah lainya .Dalam subbah ini kita
akan membicarakan arus dalam material konduksi. Sebagian besar pemakaian
tekhnologi muatan yang bergerak yang bergerak melibatakan arus semacam
ini.
Dalam
situasi elektrostatis medan listrik itu adalah nol di mana pun di dalam
konduktor, dan tidak arus.
Perhatikan gambar di bawah ini:
Arus
yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar
dari percabangan tersebut. i1 + i4 = i2
+ i3 . Untuk arus yang konstan, besar arus I dalam
Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:
di
mana I adalah arus listrik, Q adalah muatan listrik,
dan t adalah waktu (time). Sedangkan secara umum, arus listrik
yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:
Dengan
demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang
waktu 0 hingga t melalui integrasi.
Sesuai dengan persamaan di atas,
arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan Q maupun waktu t merupakan besaran
skalar. Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit
menggunakan panah, salah
satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan
operasi vektor. 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 sehingga i1 + i4 = i2
+ i3. Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.
Definisi arus listrik yang
mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah
untuk gerakan elektronnya)
Pada diagram digambarkan panah
arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif)
atau disebut dengan istilah arus konvensional. Pembawa muatan positif
tersebut akan bergerak dari kutub
positif baterai menuju ke kutub negatif. 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. Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut
ini:
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.
Konvensi
digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan
pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan
negara.
D. KELAJUAN
HANYUTAN
Saat
sebuah penghantar tidak dilalui arus listrik, elektron-elektron di dalamnya
bergerak secara acak tanpa perpindahan bersih ke arah mana pun juga. Sedangkan saat arus listrik mengalir
melalui penghantar, elektron tetap bergerak secara acak namun mereka cenderung
hanyut sepanjang penghantar dengan arah berlawanan dengan medan listrik yang menghasilkan aliran arus.
Tingkat kelajuan hanyutan (bahasa Inggris: drift speed) dalam
penghantar adalah kecil dibandingkan dengan kelajuan gerak-acak, yaitu antara
10-5 dan 10-4 m/s dibandingkan dengan sekitar 106
m/s pada sebuah penghantar tembaga.
E. ARUS ,
KECEPATAN PENYIMPANG , DAN KERAPATAN ARUS
Kita
dapat menyatakan arus dalam kecepatan penyimpang dalam muatan yang bergerak.
Misalnya terdapat n partikel bermuatan persatuan volume. Kita menamakan n
sebagai konsentrasi partikel;satuan SI nya adalah m−3.anggaplah semua bahwa
partikel itu bergerak dengan kecepatan menyimpang yang sama dengan vd. Dalam
selang waktu setiap dt, setiap partikel berjarak vddt. Partikel-partikel yang
mengalir keluar dari ujung kanan silinder yang dinaungin dengan panjang Vd dt.
Selama dt adalah partikel-partikel yang berada dalam silinder ini pada
permulaan selang waktu dt. Volume silinder itu adalah Avd dt, dan banyaknya
partikel di dalamnya adalah nAvd dt.Jika setiap partikel mempunyai muatan
q.muatan dq yang mengalir ke luar dari ujung silindir itu selama waktu dt.
Dan
arus itu adalah :
dQ=q(nAv d dt)=nqv d A dt.
I= dQ/dt = nqvdA
Arus persatuan luas penampang dinamakan
kerapatan arus (current density)
J =I/A = nqVd.
Satuan kerapatan
aruas adalah ampere per meter kuadrat (A/m2). Jika muatan yang bergerak itu
adalah negative dan bukan positif, seerti dalam gambar 26-2b, keceapatan
penyimpang itu berlawanan dengan E tetapi arus itu masih brada dalam arah yang
sama seperti E disetiap titik dalam konduktor itu. Maka harus I dan kerapatan
arus J tidak bergantung pada muatan itu, sehingga dalam pernyataan- pernyataan
yang di atas itu untuk I dan J kita menggantikan q dengan nilai
mutlaknya.
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Dari uraian diatas, sehingga
dapat disimpulkan bahwa:
·
Pengertian
dari arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan
elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik
dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere Contoh arus listrik dalam
kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere
(μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200
kiloAmpere
·
Arus
listrik dapat di bagi menjadi 2 yaitu arus searah dan arus bolak-balik
·
Arus
yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar
dari percabangan tersebut. i1 + i4 = i2
+ i3
B. SARAN
Kami
menyadari bahwa makalah yang kami buat ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh
karena itu, kritik dan saran dari rekan-rekan atau teman-teman sangat kami
harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Sekian dan terima kasih.
DAFTAR PUSTAKA
v
Tipler.
1991. Fisika untuk Sains dan Tekhnik jilid 2 edisi ke-3. Jakarta :
Erlangga
v
Young
dan Freedman. 2001. Fisika Universitas jilid 2 edisi ke-10. Jakarta:
Erlangga
0 komentar:
Posting Komentar