Arus konvensional adalah arus yang mengalir dari potensial listrik tinggi ke rendah, yang berlawanan arah dengan arah aliran elektron. Pada konduktor padat, arus listrik berlawanan arah dengan elektron yang bergerak, sedangkan pada zat cair dan gas arahnya berlawanan dengan arah gerak ion-ion positif. Artinya arus listrik dapat terjadi di benda padat, cair, maupun gas. Show Jadi, jawaban yang tepat adalah A. Pengertian Arus Listrik (Electric Current) – Arus listrik atau dalam bahasa Inggris sering disebut dengan Electric Current adalah muatan listrik yang mengalir melalui media konduktor dalam tiap satuan waktu. Muatan listrik pada dasarnya dibawa oleh Elektron dan Proton di dalam sebuah atom. Proton memiliki muatan positif, sedangkan Elektron memiliki muatan negatif. Namun, Proton sebagian besar hanya bergerak di dalam inti atom. Jadi, tugas untuk membawa muatan dari satu tempat ke tempat lainnya ini ditangani oleh Elektron. Hal ini dikarenakan elektron dalam bahan konduktor seperti logam sebagian besar bebas bergerak dari satu atom ke atom lainnya. Atom dalam bahan konduktor memiliki banyak elektron bebas yang bergerak dari satu atom ke atom lainnya dengan arah yang acak (random atau tidak teratur) sehingga tidak mengalir ke satu arah tertentu. Namun ketika diberikan Tegangan pada konduktor tersebut, semua elektron bebas akan bergerak ke arah yang sama sehingga menciptakan aliran arus listrik. Arus listrik atau Electric Current biasanya dilambangkan dengan huruf “I” yang artinya “intesity (intensitas)”. Sedangkan satuan Arus Listrik adalah Ampere yang biasa disingkat dengan huruf “A” atau “Amp”. 1 Ampere arus listrik dapat didefinisikan sebagai jumlah elektron atau muatan (Q atau Coulombs) yang melewati titik tertentu dalam 1 detik (I = Q/t). Sedangkan dalam Hukum Ohm menyatakan bahwa besarnya Arus Listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau konduktor adalah berbanding lurus dengan beda potensial atau Tegangan (V) dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R). Rumus Hukum Ohm adalah I = V/R. Arus listrik dapat kita analogikan sebagai aliran air pada sebuah tangki air. Makin besar tekanan airnya dan makin kecil hambatan pada pipa (ukuran pipa yang besar) maka jumlah aliran air juga akan banyak. Demikian juga dengan aliran arus listrik, makin tinggi Tegangan yang diberikan dan makin kecil hambatan listrik pada suatu rangkaian, makin besar pula Arus listriknya. Tekanan air dapat mewakili Tegangan listrik (V) sedangkan hambatan yang kecil (ukuran pipa yang besar) dapat mewakili Hambatan Listrik (R ). Aliran Arus ListrikPada teori aliran arus listrik, kita mengenal ada dua teori tentang aliran arus listrik yaitu aliran arus listrik konvensional (conventional current flow) dan aliran elektron (electron flow). Aliran Arus Listrik Konvensional (Conventional Current Flow)Secara konvensional kita sering menyebutkan bahwa aliran listrik dalam suatu rangkaian elektronika adalah mengalir dari arah positif (+) ke arah negatif (-). Arah aliran arus konvensional ini adalah aliran arus yang menggunakan prinsip muatan, dimana arus listrik atau current sering didefinisikan sebagai aliran muatan listrik positif pada suatu penghantar dari potensial tinggi ke potensial rendah. Namun arah aliran arus listrik ini berlawanan dengan prinsip aliran elektron pada suatu penghantar. Konsep rangkaian dengan aliran arus listrik konvensional ini digunakan untuk mempermudahkan pemahaman terhadap arah aliran muatan listrik yaitu dari postif ke negatif. Aliran Elektron (Electron Flow)Arah aliran Elektron ini berlawanan dengan arah aliran arus listrik konvensional. Karena pada dasarnya elektron adalah partikel yang bermuatan negatif dan bergerak bebas yang ditarik ke terminal positif. Dengan demikian, arah aliran listrik pada suatu rangkaian adalah aliran elektron dari kutub negatif baterai (katoda) dan kembali lagi ke kutub positif baterai (anoda). Jadi arah aliran elektron adalah dari arah negatif (-) ke arah positif (+). Pengertian Arus Listrik DC dan Arus Listrik ACAda dua jenis arus listrik berdasarkan arah aliran listriknya. Arus listrik yang mengalir satu arah atau pada arah yang sama disebut dengan Arus Searah atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Direct Current yang disingkat dengan DC. Contoh sumber Arus searah adalah seperti Baterai, Aki, Sel Surya dan Pencatu Daya (Power Supply). Sedangkan arus listrik yang mengalir dengan arah arus yang selalu beubah-ubah disebut dengan Arus Bolak-balik atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Alternating Current yang disingkat dengan AC. Bentuk gelombang AC pada umumnya adalah gelombang Sinus. Namun pada aplikasi tertentu juga terdapat bentuk gelombang segitiga dan bentuk gelombang persegi. Contoh sumber Arus bolak-balik adalah listrik PLN dan listrik yang dibangkitkan oleh generator listrik. Selain itu, gelombang audio dan gelombang radio juga merupakan bentuk gelombang AC.
Arus listrik adalah laju aliran muatan listrik melewati suatu titik[1] Sistem Satuan Internasional 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[5] Arus listrik menyebabkan pemanasan Joule, yang menciptakan cahaya dalam bola lampu pijar. Mereka juga menciptakan medan magnet, yang digunakan dalam motor, generator, induktor, dan transformator. Arus searah adalah arus listrik yang nilainya tidak berubah yaitu positif atau hanya negatif saja.[7] Arus searah didefinisikan sebagai arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu. Peninjauan arus listrik pada waktu berbeda, tetap akan mendapatkan nilai yang sama.[8] Sumber arus searah diperoleh dari elemen-elemen yang memberikan energi listrik yang mengalir secara merata setiap saat, seperti elemen volta, baterai, akumulator.[9] Arus bolak-balikArus bolak-balik adalah arus listrik yang memiliki arah arus yang berubah-ubah secara bolak-balik. Sifat arus bolak-balik berbeda dengan arus searah yang arah arusnya tidak berubah-ubah terhadap waktu. Bentuk gelombang dari arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida sehingga memungkinkan pengaliran energi secara efisien. Arus bolak-balik juga dapat mengalir dalam bentuk gelombang segitiga atau bentuk gelombang segi empat. Secara umum, penyaluran listrik arus bolak-balik dari sumber listrik menuju ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Arus bolak-balik juga dialirkan sebagai sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.[10]
Untuk arus yang konstan, besar arus I {\displaystyle I} dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan: I = Q t , {\displaystyle I={\frac {Q}{t}},}di mana I {\displaystyle I} adalah arus listrik, Q {\displaystyle Q} adalah muatan listrik, dan t {\displaystyle t} adalah waktu. Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:[12] Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga t {\displaystyle t} melalui integrasi:[11] Q = ∫ d Q = ∫ 0 t i d t . {\displaystyle Q=\int dQ=\int _{0}^{t}{i}\ dt.}Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan Q {\displaystyle Q} maupun waktu t {\displaystyle t} merupakan besaran skalar.[11] Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah,[11] salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor.[11] 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[11] sehingga i 1 + i 4 = i 2 + i 3 {\displaystyle i_{1}+i_{4}=i_{2}+i_{3}} . Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.[11] Arah arusDefinisi arus listrik yang mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk gerakan elektronnya)[11] Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional.[13] Pembawa muatan positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif.[11] 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.[11] Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:[11] 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.[11]Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.[11] Rapat arusRapat arus adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar.[11] Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter persegi (A/m2).[11] di mana I {\displaystyle I} adalah arus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak lurus terhadap elemen.[11] Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar terhadap dA sehingga persamaan menjadi:[11] I = ∫ J d A = J ∫ d A = J A , {\displaystyle I=\int J\ dA=J\int dA=JA,}maka J = I A , {\displaystyle J={\frac {I}{A}},}di mana A {\displaystyle A} adalah luas penampang total dan J {\displaystyle J} adalah rapat arus dalam satuan A/m2.[11] Kelajuan hanyutanSaat sebuah penghantar tidak dilalui arus listrik, elektron-elektron di dalamnya bergerak secara acak tanpa perpindahan bersih ke arah mana pun juga.[11] 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.[11] Tingkat kelajuan hanyutan dalam penghantar lebih 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.[11]
|