Dalam konduktor padat (terutama logam), sejumlah elektron bebas dalam atom tidak terikat pada atom, tetapi bebas bergerak dalam bahan. Elektron semacam ini disebut elektron bebas. Dalam isolator, tiap elektron terikat erat pada masing-masing atom; jadi tidak mempunyai elektron bebas. Apabila ada medan listrik dalam konduktor padat, elektron bebeas akan bergerak di bawah pengaruh gaya medan. Bila medan listrik ini dihasilkan oleh baterai atau sumber tegangan lain, akan mengalir listrik atau arus listrik.
Bayangkan sepanjang batang logam panjang yang diletakkan dalam medan listrik seperti pada gambar 1.
Segera setelah dalam logam ada medan listrik, elektron bebas mendapat gaya medan listrik, dan bergerak ke kiri. Ujung kanan menjadi positif karena ditinggalkan elektron. Selanjutnya dalam logam akan timbul medan listrik induksi Ei . Makin banyak muatan induksi terkumpul pada ujung logam, makin besar pula kuat medan induksi Ei . Akhirnya harga kuat medan induksi Ei sama dengan kuat medan luar Eo , dan dalam logam kuat medan total menjadi nol. Dalam hal ini, potensial kedua ujung logam menjadi sama besar. Pada keadaan ini aliran elektron akan berhenti, dan pada kedua ujung logam terjadi muatan induksi. Agar aliran elektron bebas berjalan trus, maka muatan induksi harus terus diambil, sehingga dalam logam tidak timbul medan listrik induksi. Alat yang dapat menghasilkan aliran elektron bebas disebut sumber gaya gerak listrik, ggl (electro motive force, emf) yang mampu membuat agar beda potensial kedua ujung logam tetap harganya, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
[caption id="" align="aligncenter" width="413"]
Gambar 2. Batang logam AB dihuungkan dengan kutub-kutub baterai agar terjadi aliran listrik[/caption]Batang logam AB dihubungkan dengan kawat pada dua kutub suatu sumber gaya gerak listrik, misalnya baterai. Kutub positif baterai mempunyai potensial yang tetap harganya (lebih tinggi) terhadap kutub negatif. Beda potensial ini harus tetap bertahan, walaupun kutub positif terus diberi muatan negatif oleh aliran listrik. Dalam sumber gaya gerak listrik, terjadi perubahan atau konversi energi dari suatu bentuk menjadi energi listrik yang mampu menyeberangkan muatan negatif dari kutub positif ke negatif. Gaya gerak listrik (ggl) dilambangkan dengan ε ialah beda potensial antara kedua kutub sumber ggl bila tidak ada arus mengalir. Bila tidak ada lagi ggl, kerja untuk memindahkan muatan q dalam rangkaian tertutup oleh medan listrik haruslah sama dengan nol. Secara matematis dituliskan:
Bila dalam rangkaian tertutup ada sumber tegangan dengan ggl sebesar ε , muatan q mendapat tambahan energi qε , sehingga kerja yang dilakukan oleh medan listrik untuk menggerakkan muatan q haruslah
Bila kuat medan E selalu sejajar dl , seperti pada kawat logam, maka
Arah arus listrik berlawanan dengan gerak muatan negatif, yaitu searah dengan gerak muatan positif seandainya dapat bergerak. Atau arus listrik mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke tempat berpotensial rendah.
[caption id="" align="aligncenter" width="279"]
Gambar 3. Kawat logam dialiri arus listrik. E adalah kuat medan. A adalah luas penampang pada titik P. dq adalah jumlah muatan yang melalui A dalam waktu dt[/caption]Gambar 3 melukiskan muatan positif dq menyeberang melalui suatu penampang di titik P memerlukan waktu dt . Sesuai definisi arus listrik, maka
untuk materi lebih lengkap silahkan download disini
0 Response to "Arus Listrik Searah, Rumus-Rumusnya dan Contoh Soal"
Posting Komentar