Pengertian dan Rumus Arus Listrik dalam Fisika

Arus Listrik dalam Fisika—Arus listrik adalah laju aliran muatan listrik melewati suatu titik atau bagian. Arus listrik dikatakan ada ketika ada aliran bersih muatan listrik melalui suatu bagian. Muatan listrik dibawa oleh partikel bermuatan, sehingga arus listrik adalah aliran partikel muatan.

Partikel yang bergerak disebut dengan pembawa muatan, sedangkan dalam konduktor yang berbeda mungkin jenis partikel yang berbeda. Pembawa muatan di sirkuit listrik muatan sering kali elektronnya bergerak melalui kawat. Sementara itu, dalam elektrolit pembawa muatannya adalah ion, sedangkan dalam gas terionisasi (plasma) adalah ion dan elektron.

Sistem Satuan Internasional (SI) memberikan satuan dari arus listrik yaitu ampere, yang merupakan aliran muatan listrik melintasi permukaan dengan kecepatan satu coulomb per detik. Ampere (simbol: A) adalah unit dasar SI. Arus listrik diukur menggunakan perangkat yang disebut dengan ammeter.

Arus listrik menyebabkan pemanasan Joule, yang menciptakan cahaya dalam bola lampu pijar. Hal itulah yang juga menciptakan medan magnet, yang digunakan dalam motor, generator, induktor, dan transformator.

 

Pengertian dan Rumus Arus Listrik

Arus listrik juga merupakan aliran elektron dari atom ke atom yang terjadi pada sebuah penghantar dengan kecepatan dalam waktu tertentu. Timbulnya arus listrik dikarenakan adanya beda potensial di kedua ujung penghantar yang terjadi karena mendapatkan suatu tenaga untuk mendorong elektron-elektron tersebut berpindah-pindah tempat.

Gerakan aliran elektron ini akan menuju tempat yang lebih lemah tekanannya. Besar kecilnya arus listrik yang terjadi tergantung kepada pembangkit listrik yang mengeluarkan tenaga tersebut.  Tenaga dorong listrik dibutuhkan agar kita bisa memanfaatkan energi listrik, tetapi tenaga ini haruslah mencukupi dan sesuai jumlahnya.

Berdasarkan hal tersebut, arus listrik harus dapat dialirkan dan diputuskan dengan kecepatan yang stabil. Kecepatan perpindahan arus listrik disebut dengan laju arus yang dapat ditulis dengan I dengan satuan ampere. Arus listrik tersebut terjadi jika muatan listrik tersebut mengalir setiap detik, sehingga terdapat persamaan muatan listrik, arus listrik, dan waktu, dengan rumus sebagai berikut.

I = Q/t atau Q = I x t

Keterangan:
I = kuat arus listrik (A)
Q = banyaknya muatan Listrik (coulomb)
t = waktu (s)

Pelajaran-pelajaran di buku ini ditulis untuk mereka yang tak tahu atau hanya sedikit mengetahui tentang sains modern. Kesemuanya memberikan rangkuman singkat aspek-aspek paling mengagumkan dari revolusi besar yang telah terjadi dalam fisika pada abad ke-20 dan ke-21, juga pertanyaan dan misteri yang ditimbulkannya. Sains menunjukkan kepada pembaca cara memahami dunia dengan lebih baik.

Ini sebuah buku tentang sukacita penemuan. Sebuah pengantar fisika modern yang memengaruhi pikiran, menghibur, dan menyenangkan, serta telah menjadi buku terlaris di Italia dan Inggris Raya. Carlo Rovelli menawarkan penjelasan yang mengejutkan—dan secara mengejutkan mudah ditangkap—tentang relativitas umum, mekanika kuantum, zarah-zarah dasar, gravitasi, lubang hitam, arsitektur rumit jagat raya, dan peranan manusia di dalam dunia yang menakjubkan dan aneh ini. Ia membawa kita menuju batas-batas pengetahuan kita: ke sudut-sudut terkecil tatanan penting ruang, kembali ke asal-usul jagat raya, dan ke dalam proses pemikiran kita.

 

Jenis-Jenis Arus Listrik

Aliran arus listrik dari sumber arus listrik dibedakan menjadi dua macam, yaitu arus searah dan arus bolak-balik. Simak di bawah ini penjelasan dan contoh-contohnya!

1. Direct Current (Arus Searah)

Arus searah merupakan arus listrik yang nilainya tidak berubah, yaitu positif atau hanya negatif saja, serta memiliki nilai yang tetap atau konstan terhadap satuan waktu.  Sumber arus searah diperoleh dari elemen-elemen yang memberikan energi listrik yang mengalir secara merata setiap saat, seperti elemen volta, baterai, dan akumulator.

 

2. Alternating Current (Arus Bolak-Balik)

Arus bolak-balik merupakan arus listrik yang memiliki arah arus yang berubah-ubah dengan bolak-balik. Sifat arus listrik bolak-balik berbentuk gelombang sinusoida, sehingga memungkinkan pengaliran energi secara efisien. Umumnya, arus AC ini adalah arus yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti alat-alat elektronik yang dimanfaatkan untuk kebutuhan manusia. Arus listrik bolak-balik dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik yang bernama generator pada pembangkit listrik.

 

Contoh Soal Kuat Arus Listrik dan Jawabannya

Soal 1

1. Sebuah arus listrik melewati sebuah hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar arus listrik adalah 4,0 A dan dalam kurun waktu 10 s. Tentukan besar muatan listriknya!

Jawaban:
Diketahui: I = 4 A; t = 10 s
Ditanyakan: Q
I = Q / t
4 = Q / 10
Q = 40 C
Jadi, besar muatan listrik adalah 40 C.

 

Soal 2

2. Tentukan kuat arus yang mengalir jika tegangan listrik suatu rangkaian listrik sebesar 15 volt resistor yang dipasang sebesar 30 Ω!

Jawaban:
Diketahui:
Tegangan listrik (V) = 15 V
Hambatan R = 30 Ω
Ditanyakan: I
I = V / R
I = 15 / 30
I = 0,5 A
Jadi, tegangan listrik suatu rangkaian tersebut 0,5 ampere.

 

Soal 3

3. Tentukan kuat arus yang mengalir jika tegangan listrik suatu rangkaian listrik sebesar 15 volt resistor yang dipasang sebesar 30 Ω!

Pembahasan:

Diketahui:
Tegangan listrik (V) = 15 V
Hambatan (R) = 30 Ω

Ditanyakan:
Kuat arus listrik (I)?

Jawaban:
I= V/R
I= 15/30
I= 0,5 A
Jadi, tegangan listrik suatu rangkaian tersebut adalah 0,5 ampere.

 

Soal 4

4. Perhatikan gambar di bawah ini! Berapa nilai kuat arus listrik jika beda potensial yang diketahui adalah 44 volt, R1=10, dan R2=12?

Pembahasan:

Diketahui:
Beda potensial (V)= 44 V
Hambatan (R) = 10 Ohm dan 12 Ohm

Ditanyakan:
Kuat arus listrik (I)?

Jawaban :
Rangkaian Seri = R1+ R2
Rangkaian Seri = 10 + 12
Rangkaian Seri = 22 Ohm

I= V/R
I= 44/22
I= 2 Ampere
Jadi, kuat arus listrik (I) suatu rangkaian tersebut adalah 2 ampere.

 

Soal 5

5. Sebuah rangkaian listrik memiliki hambatan seri sebanyak 2 buah dengan nilai masing-masing 10 ohm dan 20 ohm. Tentukan kuat arus jika beda potensial yang terjadi pada rangkaian tersebut adalah 30 volt!

Pembahasan:

Diketahui:
Beda potensial listrik (V) = 30 volt
Hambatan (R) = 10 ohm dan 20 ohm

Ditanyakan:
Kuat arus listrik (I)?

Jawaban:
Rangkaian Seri = R1+ R2
Rangkaian Seri = 10 + 20
Rangkaian Seri = 30 Ohm

I= V/R
I= 30/30
I= 1 A
Jadi, kuat arus listrik (I) suatu rangkaian tersebut adalah 1 ampere.

 

Soal 6

6. Apabila sebuah Resistor R memiliki beda potensial di kedua ujungnya sebesar V dan dialiri sebuah arus listrik I. Tentukan besar rasio perbandingan kuat arus mula-mula terhadap kuat arus akhir, apabila resistor R dinaikkan menjadi 2 kali dari nilai awal!

Pembahasan:
Kuat arus mula-mula
I= V/R
Keterangan: I adalah kuat arus mula-mula

Kuat arus ketika arus resistor R, ketika R dinaikkan menjadi 2 kali dari nilai awal(2.R)
I’= V/(2R)=0,5(V/R)
Keterangan: I’ adalah Kuat arus seteah dinaikkan

Dikarenakan I= V/R
I/I’ = (V/R)/ (0,5V/R)
I/I’ = 1/ (0,5)
I/I’ = 2/1
I/I’ = 2 : 1
Jadi, besarnya rasio perbandingan kuat arus awal terhadap kuat arus akhir adalah 2 : 1.

 

Soal 7

7. Sebuah rangkaian terdapat dua buah resistor dengan nilai hambatan masing-masing 6 Ω dan 3 Ω. Resistor secara paralel. Tegangan total adalah 4 Volt. Hitunglah kuat arus listrik di rangkaian!

Pembahasan:

Diketahui:
Tegangan (V) =4 Volt
Hambatan (R) = 6 Ω dan 3 Ω

Ditanyakan:
Kuat arus listrik (A) ?

Jawaban:
1/RTotal=1/R1+ 1/R2
1/RTotal=1/6+ 1/3
1/RTotal=1/2
Rtotal=2

I= V/R
I= 4/2
I= 2 A
Jadi, kuat arus listrik (A) suatu rangkaian tersebut adalah 2 ampere.

Sekian contoh-contoh soal mengenai kuat arus listrik lengkap dengan jawaban, pengertian, dan rumusnya. Semakin rajinlah kalian latihan mengerjakan soal agar semakin memahami materinya.

---

Itulah artikel terkait “kuat arus listrik dalam fisika” yang bisa kalian gunakan untuk referensi dan bahan bacaan. Bagikan juga tulisan ini di akun media sosial supaya teman-teman kalian juga bisa mendapatkan manfaat yang sama.

Untuk mendapatkan lebih banyak informasi, Grameds juga bisa membaca buku yang tersedia di Gramedia.com. Sebagai #SahabatTanpaBatas kami selalu berusaha untuk memberikan yang terbaik. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan dan pengetahuan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca. Semoga bermanfaat!

 

Rujukan

• Indrajit, Dudi (2007). Mudah dan Aktif Belajar Fisika. Depok: PT Grafindo Media Pratama.
• Sapta, Bayu (2021). Hal-Hal yang Pelu Kamu Ketahui tentang Listrik. Jakarta: Bee Project.
• Sutria, Yuna; Marwiyah, Masringgit (2022). Fisika Terapan. Bandung: Penerbit Media Sains Indonesia.
• Trigonggo (2019). Sumber-Sumber Tegangan Listrik: Sejarah Penemuan, Prinsip Kerja, dan Penerapannya. Yogyakarta: UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.

Penulis: Fandy Aprianto Rohman

 

Rekomendasi Buku dan E-Book Terkait

1.  Pengenalan Elektronika Daya, Penyearah AC-DC

Pengenalan Elektronika Daya, Penyearah AC-DC merupakan salah satu buku yang dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk para akademisi studi teknik. Buku ini dituliskan oleh Didi Istardi. Elektronika daya adalah suatu cabang keilmuan dalam teknik elektro yang mempelajari tentang aplikasi komponen elektronika dalam sistem kontrol dan peralatan listrik. Sistem kontrol elektronika daya ini digunakan untuk mengontrol berbagai macam peralatan industri seperti motor listrik, pemanas, pendingin, kompresor, pompa, conveyor, dan peralatan industri lainnya. Tak hanya di industri elektronika daya ini juga digunakan untuk mengontrol peralatan listrik rumah tangga seperti televisi, air conditioner (AC), kulkas, blender, dan peralatan lainnya.

Elektronika daya dinilai dapat memberikan solusi terhadap permasalahan di dunia industri untuk dapat melakukan pengaturan terhadap peralatan industri yang mempunyai arus dan tegangan yang besar. Beberapa aplikasi dan peralatan di industri bekerja pada arus yang sangat tinggi mencapai ratusan bahkan ribuan ampere dan tegangan tinggi antara 220 V, 380 V, 600 V, 3,8 KV, bahkan ada yang lebih tinggi lagi. Sistem elektronika merupakan dasar keilmuan aplikasi elektronika daya. Sistem elektronika akan membahas tentang peralatan elektronika yang terdiri atas resistor, semikonduktor, kapasitor, dan komponen lainnya yang dapat menyusun suatu rangkaian elektronika.

Buku ini membahas mengenai konsep dasar pengenalan elektronika daya, pengenalan komponen saklar daya, terminologi dan konsep sirkuit daya, tegangan, arus dan daya dalam sirkuit tiga fase, rangkaian pendukung elektronika daya, rangkaian penyearah tidak dikontrol, DC-DC konverter, dan pengendali tegangan bolak-balik (AC-AC controller).

Terdapat contoh-contoh sederhana dalam penerapan sistem elektronikaa daya itu, sendiri sehingga penerapan konsep, teori, dan metodenya dapat dengan mudah diaplikasikan. Setelah selesai membaca buku ini diharapkan mahasiswa dapat memahami pentingnya konsep dan metode sistem elektronika daya bekerja, kemudian mengaplikasikannya dengan benar.

 

2. Energi, Ketenagalistrikan, dan Elektronika Daya

Buku ini merupakan kumpulan pemikiran-pemikiran pendek dari penulis selama berkecimpung di bidang energi, ketenagalistrikan, dan elektronika daya. Pemikiran tersebut banyak tersebar dalam Whatsapp Group, Facebook, Blog, maupun Twitter. Pemikirannya sangat bervariasi, mulai dari yang populer sampai yang serius penuh dengan rumus.

Berdasarkan usulan dari banyak kawan, alangkah bergunanya kalau pemikiran tersebut dibukukan, sehingga bisa banyak memberikan manfaat bagi yang memerlukan. Sampai saat ini, memang penulis belum pernah menerbitkan buku karena merasa ilmu yang dimiliki masih jauh dari cukup. Penulis mohon maaf seandainya ada rujukan yang terlupakan atau ada beberapa pihak yang tidak setuju dengan pendapat penulis.

3. Fisika Kuantum: Sejarah dan Kisah Inspiratif Para Tokohnya

Fisika kuantum adalah bidang fisika yang luas yang meliputi setiap mata pelajaran bersangkutan dengan sistem-sistem yang menunjukkan efek mekanis kuantum yang terkenal. Mekanika kuantum sangat penting dipelajari untuk memahami atom-atom secara individual bergabung menjadi ikatan kovalen untuk membentuk molekul-molekul. Aplikasi mekanika kuantum untuk kimia dikenal sebagai kimia kuantum.

Keberanian untuk mendobrak paradigma yang ada merupakan kunci dalam menciptakan perubahan. Sebagai seorang yang memiliki latar belakang dalam bidang teknik dan memilih terjun dalam dunia startup bisnis, Maryana sudah lama tidak menyentuh dunia fisika.

Namun, setelah membaca buku ini Maryana kembali menyadari bahwa perkembangan yang terjadi dalam dunia fisika sebenarnya ikut memberikan dampak dan dapat kita ambil hikmahnya dalam multidimensi keilmuan yang lain, termasuk dalam dunia bisnis startup.

Dalam buku ini dijabarkan secara sangat lengkap dan menarik mengenai sejarah pendobrakan paham fisika klasik menuju fisika kuantum yang sangat panjang dan berliku. Setidaknya semangat para ilmuan fisika kuantum dalam mendobrak paradigma “klasik” inilah yang bisa diadopsi secara langsung dalam bidang keilmuan lain.

Perjalanan para ilmuan fisika kuantum dalam menggali rasa penasaran mereka dan kegigihan untuk tidak pernah puas pada akhirnya membuahkan hasil yang berdampak besar bagi manusia dijabarkan dengan sangat menarik dalam buku ini, dan dikemas agar dapat dipahami bukan hanya oleh para fisikawan, namun juga untuk orang umum seperti saya.

 

4. Buku Fisika Dasar untuk Mahasiswa Ilmu Komputer dan Informatika

Fisika dasar adalah mata kuliah yang termasuk ke dalam cabang ilmu pengetahuan alam, mata kuliah ini adalah salah satu mata kuliah dasar teknik. Materi mata kuliah fisika dasar terdiri dari besaran dan satuan, gerak relatif, dinamika benda titik, gerak rotasi, elastisitas dan osilasi, gravitasi, mekanika fluida, kalor, gelombang mekanik, hokum gauss, medan dan gaya listrik, energi potensial, listrik dan potensial listrik, kapasitor, GGL induksi magnetik, arus bolak-balik, fisika modern.

Buku ini dimaksudkan sebagai buku pegangan mahasiswa peserta mata kuliah Fisika Dasar di Jurusan Ilmu Komputer dan Informatika, tahun pertama. Diharapkan, pemakai buku ini dapat menguasai materi pemaparan Fisika Dasar walau pada satuan kredit semester (sks) sedikit secara efektif pada kualitas hasil pembelajaran yang memadai. Materi dan urutan pemaparan pada setiap pokok bahasannya disesuaikan dengan Springer-Physics for Computer Science Students, tetapi ditulis dan disesuaikan dengan suasana yang lebih mengindonesia.

Sejauh mungkin buku ini menghindari kalkulus yang berkepanjangan. Setiap bab di buku ini disertai contoh soal, latihan akhir bab, dan soal evaluasi pada bagian lampiran buku ini. Untuk meningkatkan pemahaman dalam membaca buku ini, pembaca diharapkan berlatih soal pada contoh soal, dan soal latihan pada akhir bab. Soal latihan tersebut dimulai dari nomor gasal dan dibandingkan dengan kunci jawaban yang juga telah disediakan. Selanjutnya, tingkat pemahaman pembaca dapat diuji lagi dengan mengerjakan soal soal evaluasi pada bagian akhir buku ini.