Sumber Arus Listrik Searah (Arus DC)
Pernahkah Anda melihat sebuah Remot Control Televisi (TV)? Tahukah Anda kenapa Remot Control tersebut bisa dipakai untuk mengganti channel televisi (TV)?
Arus searah adalah arus listrik yang jalurnya hanya positif atau hanya negatif saja, (tidak bisa diganti atau dibolak balik dari positif ke negatif atau sebaliknya).
Arus listrik akan bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah, atau dari kutub positif ke kutub negatif, dan dari anoda ke katoda. Arah arus listrik ini berlawanan arah dengan arus sebuah elektron. Muatan listrik bisa berpindah jika terjadi beda potensial.
Beda potensial atau pembagi tegangan dapat dihasilkan dari sumber listrik, misalnya sebuah baterai atau aki (akumulator). Pada setiap sumber listrik selalu memiliki dua kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (-). Jika kutub-kutub baterai dihubungkan dengan jalur penghantar yang kontinu (terus menerus), kita akan menghasilkan sebuah rangkaian listrik yang nampak seperti gambar di bawah ini:
Diagram rangkaiannya akan nampak seperti pada gambar di bawah ini:
Arus listrik yang mengalir pada kawat tersebut didefinisikan sebagai jumlah total dari muatan yang melewatinya per-satuan waktu pada suatu titik. Dengan demikian sebuah Arus Listrik I bisa dirumuskan sebagai berikut:
Keterangan:
I = Kuat arus listrik yang mengalir (A)
q = Jumlah muatan listrik (C)
Δt = Selang waktu detik/second (s)
Arus listrik diukur dalam satuan coulomb per-detik dan diberi nama khusus yaitu ampere yang diambil dari nama seorang fisikawan asal Prancis bernama Andre Marie Ampere (1775-1836). Satu ampere diartikan sebagai satu coulomb per-detik/second (1 A = 1 C/s). Satuan-satuan terkecil yang sering dipakai adalah miliampere (1 mA = 10-3 A) atau mikroampere (1μA = 10-6 A).
Alat untuk mengukur sebuah kuat arus listrik adalah Amperemeter (biasanya disingkat Ammeter). Besar atau kecilnya sebuah muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap detik disebut kuat arus listrik.
Kuat arus listrik bisa diukur dengan menggunakan alat yang dinamakan Amperemeter.
Amperemeter biasanya disusun secara berurutan (seri) dalam sebuah rangkaian listrik, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Kemudian Untuk cara membaca skala pada Amperemeter adalah sebagai berikut:
Setelah Ampere meter terpasang pada sebuah rangkaian dan sakelar ditutup maka arus listrik akan mengalir dan jarum Amperemeter akan menunjuk angka tertentu sesuai dengan besar arus yang terukur. Arus listrik akan dianggap sebagai aliran muatan positif, walaupun sebenarnya muatan positif tidak bisa bergerak.
Seperti yang sudah di jelaskan sebelumnya bahwa arus listrik hanya akan bergerak dari potensial tinggi menuju potensial rendah, atau dari kutub positif (anoda) menuju kutub negatif (katoda). Kemudian pada penampang konduktor, kuat arus listrik bisa didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor pada setiap satuan waktu.
Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut:
Keterangan:
I = Kuat arus listrik
Q = Muatan listrik
n = Jumlah elektron/volume
v = Kecepatan elektron
Apabila Anda memperhatikan dengan teliti bagian dalam kabel listrik yang berupa kawat, serabut (terdiri atas beberapa kawat kecil), atau bahkan lilitan kawat besar (yang dipakai pada tiang-tiang listrik). Pada prinsipnya, kuat arus hanya dipengaruhi oleh sumber arus, jadi bentuk penampang pada sebuah kabel akan mempengaruhi rapat arus yang mengalir.
Keterangan:
J = Rapat arus (J) atau (A/m2)
I = Kuat arus listrik (A)
A = Luas penampang yang dilewati arus (m2)
e = Muatan 1 elektron = 1,6 × 10-19
Dalam pengertian lain yang lebih sederhana, rapat arus didefinisikan sebagai kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar tiap satu satuan luas. Secara matematis bisa ditulis:
Contoh yang lainnya adalah pada listrik yaitu kabel yang dilapisi dengan bahan karet tujuanya agar kita tidak tersengat aliran listrik. Contoh bahan isolator adalah karet, plastik, kayu, dll.
Anda perlu hati-hati dengan knalpot motor yang tidak memiliki pelindung, karena knalpot kebanyakan terbuat dari bahan campuran besi dan alumunium. Knalpot bisa sangat panas karena knalpot termasuk dalam bahan konduktor yang baik.
Contoh konduktor pada alat-alat listrik adalah tembaga. Kabel listrik menggunakan tembaga karena logam tembaga sangat mudah menghantarkan aliran listrik Dan memiliki hambatan atau resistansi yang sangat kecil sehingga arus listrik bisa mengalir dengan baik. Bahan lainnya yang termasuk konduktor adalah tembaga, besi, baja, kuningan, emas, perak.
Semikonduktor yang sering dipakai pada peralatan elektronik sekarang ini adalah silikon.
Karena silikon biasanya banyak dipakai untuk membuat komponen elektronika seperti IC (Integrated Circuit) dan juga Transistor.
Ada beberapa fakta yang cukup menarik tentang konduktor listrik dan isolator dalam kehidupan sehari-hari, antara lain yaitu:
Cara menggunakan voltmeter yaitu dengan menghubungkan ujung sumber tegangan yang mempunyai potensial lebih tinggi atau (kutub positif) harus dihubungkan ke terminal positif pada voltmeter, Dan ujung sumber tegangan yang mempunyai potensial lebih rendah (kutub negatif) harus disambungkan ke terminal negatif pada voltmeter.
Biasanya voltmeter dipakai untuk mengukur sumber tegangan seperti pada elemen Volta, baterai atau aki. Salah satu contoh voltmeter dan cara menghubungkannya akan ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Maka wajib Anda pasang secara seri yaitu dengan cara memotong penghantar agar arus yang mengalir bisa melalui Amperemeter. Salah satu contoh amperemeter akan ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Multimeter analog lebih banyak atau sering dipakai pada kehidupan sehari-hari, seperti para tukang service TV atau komputer dan kebanyakan memakai multimeter analog.
Kelebihan dari alat multimeter Analog adalah mudah dalam pembacaannya dengan tampilan yang lebih simpel.
Sedangkan untuk kekurangannya adalah akurasinya yang rendah, jadi untuk pengkuran yang membutuhkan ketelitian yang tinggi sebaiknya memakai multimeter digital. Contoh Multimeter Analog bisa dilihat pada gambar di bawah ini:
Kemudian pada Multimeter Digital mempunyai akurasi yang lebih tinggi dan kegunaan yang lebih banyak bila dibandingkan dengan Multimeter Analog. Yaitu mempunyai tambahan-tambahan satuan yang lebih teliti dan juga pilihan pengukuran yang lebih banyak.
Tidak terbatas hanya pada ampere, volt, dan ohm saja. Mutimeter Digital biasanya juga digunakan pada penelitian atau pekerjaan mengukur yang membutuhkan kecermatan tinggi. Tetapi sekarang ini juga sudah banyak ditemui bangkel-bengkel elektronik, televisi (TV), komputer dan service center yang memakai multimeter Digital.
Kekurangan dari multimeter Digital adalah susah untuk memonitor tegangan yang tidak stabil. Jadi jika Anda mau melakukan pengukuran pada tegangan yang bergerak naik-turun, sebaiknya memakai multimeter Analog. Contoh Multimeter Digital bisa dilihat pada gambar di bawah ini:
- Apa yang membuat Remot Control bisa dipakai?
- Kemudian apakah Anda mempunyai telepon seluler (handphone)?
- Atau pernahkah Anda melihat telepon seluler?
- Apa yang membuat telepon seluler bisa menyala?
Arus searah adalah arus listrik yang jalurnya hanya positif atau hanya negatif saja, (tidak bisa diganti atau dibolak balik dari positif ke negatif atau sebaliknya).
1. Arus Listrik dan Kuat Arus Listrik
Arus listrik yaitu sebuah gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu. Arah arus listrik yang mengalir pada sebuah konduktor yaitu dari potensial yang tinggi ke potensial yang rendah atau (berlawanan arah dengan gerak elektron). Sehingga bisa didefinisikan sebagai aliran muatan listrik melalui sebuah konduktor.Arus listrik akan bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah, atau dari kutub positif ke kutub negatif, dan dari anoda ke katoda. Arah arus listrik ini berlawanan arah dengan arus sebuah elektron. Muatan listrik bisa berpindah jika terjadi beda potensial.
Beda potensial atau pembagi tegangan dapat dihasilkan dari sumber listrik, misalnya sebuah baterai atau aki (akumulator). Pada setiap sumber listrik selalu memiliki dua kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (-). Jika kutub-kutub baterai dihubungkan dengan jalur penghantar yang kontinu (terus menerus), kita akan menghasilkan sebuah rangkaian listrik yang nampak seperti gambar di bawah ini:
Diagram rangkaiannya akan nampak seperti pada gambar di bawah ini:
Arus listrik yang mengalir pada kawat tersebut didefinisikan sebagai jumlah total dari muatan yang melewatinya per-satuan waktu pada suatu titik. Dengan demikian sebuah Arus Listrik I bisa dirumuskan sebagai berikut:
Keterangan:
I = Kuat arus listrik yang mengalir (A)
q = Jumlah muatan listrik (C)
Δt = Selang waktu detik/second (s)
Arus listrik diukur dalam satuan coulomb per-detik dan diberi nama khusus yaitu ampere yang diambil dari nama seorang fisikawan asal Prancis bernama Andre Marie Ampere (1775-1836). Satu ampere diartikan sebagai satu coulomb per-detik/second (1 A = 1 C/s). Satuan-satuan terkecil yang sering dipakai adalah miliampere (1 mA = 10-3 A) atau mikroampere (1μA = 10-6 A).
Alat untuk mengukur sebuah kuat arus listrik adalah Amperemeter (biasanya disingkat Ammeter). Besar atau kecilnya sebuah muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap detik disebut kuat arus listrik.
Kuat arus listrik bisa diukur dengan menggunakan alat yang dinamakan Amperemeter.
Amperemeter biasanya disusun secara berurutan (seri) dalam sebuah rangkaian listrik, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Kemudian Untuk cara membaca skala pada Amperemeter adalah sebagai berikut:
Setelah Ampere meter terpasang pada sebuah rangkaian dan sakelar ditutup maka arus listrik akan mengalir dan jarum Amperemeter akan menunjuk angka tertentu sesuai dengan besar arus yang terukur. Arus listrik akan dianggap sebagai aliran muatan positif, walaupun sebenarnya muatan positif tidak bisa bergerak.
Seperti yang sudah di jelaskan sebelumnya bahwa arus listrik hanya akan bergerak dari potensial tinggi menuju potensial rendah, atau dari kutub positif (anoda) menuju kutub negatif (katoda). Kemudian pada penampang konduktor, kuat arus listrik bisa didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor pada setiap satuan waktu.
Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut:
Keterangan:
I = Kuat arus listrik
Q = Muatan listrik
n = Jumlah elektron/volume
v = Kecepatan elektron
Apabila Anda memperhatikan dengan teliti bagian dalam kabel listrik yang berupa kawat, serabut (terdiri atas beberapa kawat kecil), atau bahkan lilitan kawat besar (yang dipakai pada tiang-tiang listrik). Pada prinsipnya, kuat arus hanya dipengaruhi oleh sumber arus, jadi bentuk penampang pada sebuah kabel akan mempengaruhi rapat arus yang mengalir.
2. Rapat Arus
Rapat arus yaitu aliran muatan pada sebuah luas penampang tertentu di suatu titik penghantar. Dalam Sistem Internasonal (SI) rapat arus mempunyai satuan Ampere per-meter persegi (A/m2). Atau dengan kata lain rapat arus adalah sebuah kuat arus per-satuan luas penampang. Dan secara matematis ditulis:Keterangan:
J = Rapat arus (J) atau (A/m2)
I = Kuat arus listrik (A)
A = Luas penampang yang dilewati arus (m2)
e = Muatan 1 elektron = 1,6 × 10-19
Dalam pengertian lain yang lebih sederhana, rapat arus didefinisikan sebagai kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar tiap satu satuan luas. Secara matematis bisa ditulis:
3. Sifat Kelistrikan Bahan (isolator, konduktor, dan semikonduktor)
a. Isolator
Isolator adalah sebuah zat atau bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik maupun panas. Contoh dari bahan sebuah Isolator yang banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari adalah gagang pemegang panci yang dilapisi dengan plastik yang tujuanya yaitu agar tidak panas pada saat kita memegangnya.Contoh yang lainnya adalah pada listrik yaitu kabel yang dilapisi dengan bahan karet tujuanya agar kita tidak tersengat aliran listrik. Contoh bahan isolator adalah karet, plastik, kayu, dll.
Anda perlu hati-hati dengan knalpot motor yang tidak memiliki pelindung, karena knalpot kebanyakan terbuat dari bahan campuran besi dan alumunium. Knalpot bisa sangat panas karena knalpot termasuk dalam bahan konduktor yang baik.
b. Konduktor
Konduktor adalah suatu bahan atau zat yang dapat menghantarkan listrik atau panas (kalor) dengan baik. Contoh bahan konduktor yang ada di dapur adalah wajan dari alumunium dan berbagai alat dari besi lainya.Contoh konduktor pada alat-alat listrik adalah tembaga. Kabel listrik menggunakan tembaga karena logam tembaga sangat mudah menghantarkan aliran listrik Dan memiliki hambatan atau resistansi yang sangat kecil sehingga arus listrik bisa mengalir dengan baik. Bahan lainnya yang termasuk konduktor adalah tembaga, besi, baja, kuningan, emas, perak.
c. Semikonduktor
Ada beberapa bahan yang bersifat antara konduktor dan isolator, bahan-bahan ini disebut bahan Semikonduktor. Semikonduktor juga termasuk bahan yang penting dalam sebuah elektronik seperti pada ponsel dan komputer. Karena konduktivitas mereka bisa dikontrol sehingga memungkinkan untuk arus mengalir hanya dalam satu arah atau hanya pada keadaan tertentu.Semikonduktor yang sering dipakai pada peralatan elektronik sekarang ini adalah silikon.
Karena silikon biasanya banyak dipakai untuk membuat komponen elektronika seperti IC (Integrated Circuit) dan juga Transistor.
Ada beberapa fakta yang cukup menarik tentang konduktor listrik dan isolator dalam kehidupan sehari-hari, antara lain yaitu:
- Beberapa konduktor listrik yang baik/bagus juga merupakan sebuah konduktor panas yang bagus/baik.
- Suhu bisa memainkan peran penting dalam konduktansi material. Secara umum, dengan semakin tinggi sebuah suhu maka semakin rendah konduktivitas, dan resistensi akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu.
- Aluminium mempunyai konduktivitas dari tembaga, tetapi kadang-kadang dipakai dalam kabel karena biayanya lebih rendah.
4. Alat Ukur Listrik
a. Voltmeter
Voltmeter adalah alat yang dipakai untuk mengukur sebuah beda potensial listrik. Voltmeter biasanya disusun secara paralel atau (sejajar) dengan sumber tegangan atau peralataan listrik.Cara menggunakan voltmeter yaitu dengan menghubungkan ujung sumber tegangan yang mempunyai potensial lebih tinggi atau (kutub positif) harus dihubungkan ke terminal positif pada voltmeter, Dan ujung sumber tegangan yang mempunyai potensial lebih rendah (kutub negatif) harus disambungkan ke terminal negatif pada voltmeter.
Biasanya voltmeter dipakai untuk mengukur sumber tegangan seperti pada elemen Volta, baterai atau aki. Salah satu contoh voltmeter dan cara menghubungkannya akan ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
b. Amperemeter
Amperemeter adalah sebuah alat yang dipakai untuk mengukur kuat arus listrik baik untuk arus AC maupun DC yang ada pada rangkaian tertutup. Amperemeter biasa dipasang berderet dengan elemen listrik. Apabila Anda akan mengukur arus yang mengalir pada sebuah penghantar dengan menggunakan Amperemeter.Maka wajib Anda pasang secara seri yaitu dengan cara memotong penghantar agar arus yang mengalir bisa melalui Amperemeter. Salah satu contoh amperemeter akan ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
c. Multimeter
Multimeter adalah sebuah alat pengukur listrik yang juga sering dikenal dengan nama VOM (volt-Ohm meter) yang bisa mengukur tegangan (voltmeter), resistansi (Ohm-meter), maupun arus (amperemeter). Ada dua kategori multimeter, yaitu multimeter analog dan multimeter digital atau DDM (digital multi-meter).Multimeter analog lebih banyak atau sering dipakai pada kehidupan sehari-hari, seperti para tukang service TV atau komputer dan kebanyakan memakai multimeter analog.
Kelebihan dari alat multimeter Analog adalah mudah dalam pembacaannya dengan tampilan yang lebih simpel.
Sedangkan untuk kekurangannya adalah akurasinya yang rendah, jadi untuk pengkuran yang membutuhkan ketelitian yang tinggi sebaiknya memakai multimeter digital. Contoh Multimeter Analog bisa dilihat pada gambar di bawah ini:
Kemudian pada Multimeter Digital mempunyai akurasi yang lebih tinggi dan kegunaan yang lebih banyak bila dibandingkan dengan Multimeter Analog. Yaitu mempunyai tambahan-tambahan satuan yang lebih teliti dan juga pilihan pengukuran yang lebih banyak.
Tidak terbatas hanya pada ampere, volt, dan ohm saja. Mutimeter Digital biasanya juga digunakan pada penelitian atau pekerjaan mengukur yang membutuhkan kecermatan tinggi. Tetapi sekarang ini juga sudah banyak ditemui bangkel-bengkel elektronik, televisi (TV), komputer dan service center yang memakai multimeter Digital.
Kekurangan dari multimeter Digital adalah susah untuk memonitor tegangan yang tidak stabil. Jadi jika Anda mau melakukan pengukuran pada tegangan yang bergerak naik-turun, sebaiknya memakai multimeter Analog. Contoh Multimeter Digital bisa dilihat pada gambar di bawah ini:
5. Contoh Penerapan Arus Searah (DC) pada Kehidupan Sehari-hari
- Lampu senter
- Motor listrik
- Lampu pijar
- Telephone genggam
- Laptop
- Remote Control televisi (TV)
- Peleburan
- Pemanasan kawat yang tidak hanya dipengaruhi oleh reaksi arus saja namun juga oleh luas penampang kawat.
- Dari yang paling lemah adalah di dalam jaringan tubuh manusia hingga yang paling kuat seperti yang terjadi pada petir.