Muatan Listri, Kerapatan arus,arah arus listrik

Muatan Listrik

Muatan listrik

Jumlah muatan elementer (biasanya pada peristiwa kelistrikan turut serta bermilyar-milyar elektron dan dengan demikian berarti muatan elementer) menghasilkan suatumuatan listrik tertentu (simbol formula Q ).

Satuan muatan listrik ditetapkan 1 Coulomb (simbol C). Dalam hal ini berlaku :

1 C = 6,24 . 10¹⁸   muatan elementer

Sebelumnya telah dijelaskan bahwa

Kita uraikan persamaan tersebut kedalam Q, sehingga menjadi  Q= I . t

Dengan demikian faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya muatan listrik Q ditentukan oleh arus I dan waktu t.

Dalam pada itu kita pasang arus I dalam A dan waktu t dalams, sehingga diperoleh satuan muatan listrik adalah 1 As, yang berarti sama dengan 1 C.

1 Coulomb = 1 Ampere sekon

Contoh :

Sebuah aki mobil diisi dengan 2,5 A.

Berapa besarnya muatan listrik aki tersebut setelah waktu pengisian berlangsung selama 10 jam ?

Jawaban :

            Q = I . t

            Q = 2,5 A . 10 h = 25 Ah = 25 A . 3600 s = 90.000 As =90.000 C

Kuat Arus Listrik

Kuat arus Listrik

Semakin banyak elektron-elektron yang mengalir melalui suatu penghantar dalam tiap detiknya, maka semakin besar pula kekuatan arus listriknya, biasa disebut kuat arus listrik.

Arus sebanyak 6,24 triliun elektron
(6,24 • 10¹⁸) tiap detik pada luas penampang penghantar, maka hal ini dikenal sebagai kuat arus 1 Ampere.

Dengan demikian dapat dikatakan :

1 C = 6,24 . 10¹⁸   muatan elementer 

Sebelumnya telah dijelaskan bahwa 

Ampere adalah satuan dasar yang sah untuk kuat arus listrik

Sudah menjadi kebiasaan dalam keteknikan, supaya lebih sederhana maka besaran-besaran teknik seperti misalnya kuat arus diganti dengan simbol formula dan demikian pula untuk simbol nama satuan (simbol satuan).

Simbol formula untuk kuat arus Listrik adalah  I

Simbol satuan untuk Ampere adalah  A

Pembagian dan kelipatan satuan :

1 kA  = 1 Kiloampere    = 1000 A          = 10³ A

1 mA = 1 Milliampere    = 1/1000 A       = 10^-3 A

1 mA  = 1 Mikroampere = 1/1000000 A = 10^-6 A

Pada “undang-undang tentang besaran dalam hal pengukuran” sejak 2 Juli 1969 kuat arus listrik ditetapkan sebagai besaran dasar dan untuk satuan dasar 1 Ampere didefinisikan dengan bantuan reaksi tenaga kuat arus Listriktersebut

Kuat arus Listrik dalam teknik listrik berkisar pada jarak yang sangat luas :

Lampu pijar :               100 s.d. 1000 mA

Motor listrik :                1 sampai 1000 A

Peleburan :                  10 s.d. 100 kA

Pesawat telepon :       beberapa mA

Arah Arus Listrik

Arah arus Listrik

1.  Arah arus elektron

Kita buat suatu rangkaian arus listrik tertutup, dengan demikian didapatkan suatu proses sebagai berikut :

Pada kutub negatip pembangkit tegangan (kelebihan elektron), elektro
n bebas pada ujung penghantar didorong menuju beban. Pada kutub positip (kekurangan elektron) elektron bebas pada ujung penghantar yang lain tertarik. Dengan demikian secara umum terjadi arus elektron dengan arah tertentu.

gambar arah arus elektron 

Arah Arus Listrik (elektron) mengalir dari kutub negatip pembangkit tegangan melalui beban menuju kutub positip.

2.  Arah arus Listrik secara teknik

Pengetahuan teori elektron zaman dulu menduga bahwa sebagai penanggung jawab terhadap mekanisme penghantaran didalam logam adalah pembawa muatan positip dan oleh karenanya arus mengalir dari kutub positip melalui beban menuju kutub negatip. 
Jadi berlawanan dengan arah arus Listrik elektron yang sebenarnya sebagaimana diutarakan dimuka. Meskipun pada saat ini telah dibuktikan adanya kekeliruan anggapan pada

mulanya, namun didalam teknik listrik untuk praktisnya anggapan arah arus tersebut tetap dipertahankan. Sehingga ditemui adanya perbedaan antara arah arus Listrik (elektron) terhadap arah arus secara teknik atau secara umum juga disebut arah arus.

 Arah Arus listrik mengalir dari kutub positip pembangkit tegangan melalui beban menuju kutub negatip.

Gambar 1.12     Arah arus elektron dan Arah arus secara teknik 

Jenis-jenis Arus listrik | Arus listrik Searah | Arus listrik bolak-balik

Jenis-jenis arus listrik

Secara prinsip jenis-jenis arus listrik  dibedakan menjadi 2 yaitu : 
1.arus searah (direct current)
2.arus bolak-balik dan arus bergelombang (alternating current).

1.Arus listrik searah

Tegangan yang bekerja pada rangkaian arus listrik tertutup selalu dengan arah yang sama, maka arus listrik yang mengalir arahnya juga sama. Biasa disebut dengan arus searah (simbol normalisasi : ¾ ).

Arus listrik searah adalah arus listrik yang mengalir dengan arah dan besar yang tetap/konstan.

Berarti bahwa pembawa muatan listrik bergerak dengan arah arus listrik tertentu.

Grafik arus fungsi waktu (grafik garis)

Besarnya arus listrik pada saat yang berbeda diperlihatkan pada suatu grafik (grafik arus fungsi waktu). Untuk maksud ini sumbu horisontal sebagai waktu (misal 1s, 2s, 3s dst.) dan sumbu vertikal sebagai arusnya (misal 1A, 2A, 3A dst.)

Besarnya arus listrik yang sekarang ditetapkan pada 1, 2 atau 3 sekon, untuk masing-masing waktu yang berlaku ditarik garis lurus keatas atau kebawah (lihat gambar 1.14). Kita hubungkan titik yang sesuai dengan suatu garis, dengan demikian maka didapatkan suatu grafik arus fungsi waktu (grafik garis). Gambar grafik seperti ini dapat dibuat secara jelas dengan suatu oscilloscope.

2.Arus listrik bolak-balik

Tegangan pada suatu rangkaian arus, arahnya berubah-ubah dengan suatu irama/ritme tertentu, dengan demikian maka arah dan besarnya arus selalu berubah-ubah pula. Biasa disebut arus listrik bolak-balik (simbol normalisasi : ~ ).

  

Berarti bahwa elektron bebasnya bergerak maju dan mundur

Gambar 1.15 Grafik Arus listrik Bolak-Balik 

Disini pada arus bolak-balik, sebagaimana digunakan didalam praktik, arahnya selalu berubah-ubah (misalnya 50 kali tiap sekon), elektron-elektron didalam penghantar kawat hanya sedikit berayun/bergerak maju dan mundur.

Arus Bergelombang

Suatu arus listrik yang besarnya selalu berubah, tetapi arah arus listrik tersebut tetap konstan, maka
dalam hal ini berhubungan dengan suatu arus listrik yang terdiri atas sebagian arus  listrik searah dan sebagian yang lain berupa arus bolak-balik. Biasa disebut sebagai arus 
bergelombang (alternating current).

Arus bergelombang adalah suatu arus yang terdiri atas sebagian arus searah dan sebagian arus bolak-balik.

Salah satu bentuk lain dari arus bergelombang yang sering ditemukan dalam praktik yaitu berupa pulsa arus searah (lihat gambar 1.16a)

Arus hanya dapat diketahui dan ditetapkan melalui reaksi atau efek yang ditimbulkannya.

• Reaksi panas

Arus listrik selalu  memanasi penghantarnya.

Didalam kawat logam misalnya, elektron-elektron saling bertumbukan dengan ion-ion atom, bersamaan dengan itu elektron tersebut memberikan sebagian energi geraknya kepada ion-ion atom dan memperkuat asutan panas ion-ion atom, yang berhubungan dengan kenaikan temperatur.

Penggunaan reaksi panas arus listrik ini misalnya pada open pemanas, solder, kompor, seterika dan sekering lebur.

• Reaksi cahaya

Pada lampu pijar reaksi panas arus listrik mengakibatkan kawat membara dan dengan demikian menjadi bersinar, artinya sebagai efek samping dari cahaya.

Reaksi cahaya secara langsung ini ditemukan pada penggunaan tabung cahaya, lampu mercury, lampu neon dan lampu indikator (negative glow lamp).

• Reaksi kemagnitan

Gas seperti neon, argon atau uap mercury dipicu/diprakarsai oleh arus listrik sehingga menjadi bersinar.

Percobaan : Suatu magnit jarum diletakkan dekat dengan penghanta
r yang berarus.
Gambar 1.17 Reaksi Kemagnitan arus Listrik 

Perhatikan : Jarum magnit disimpangkan !

Arus listrik selalu membangkitkan medan magnit.

Medan magnit melaksanakan suatu tenaga tarik terhadap besi. Medan magnit saling berpengaruh satu sama lain dan saling tolak-menolak atau tarik-menarik.

Penggunaan reaksi kemagnitan seperti ini misalnya pada motor listrik, speaker, alat ukur,
pengangkat/kerekan magnit, bel, relay dan kontaktor.

• Reaksi kimia arus listrik

Percobaan :
Dua buah kawat dihubungkan ke sumber tegangan arus searah (misalnya akkumulator) dan ujung-ujung yang bersih dimasukkan kedalam bejana berisi air, yang sedikit mengandung asam (misalnya ditambah asam belerang)
Gambar 1.18 Reaksi Kimia Arus Listrik

Pada kedua kawat terbentuk gas-gas yang naik keatas. Hal tersebut berhubungan dengan hidrogen dan oksigen. Hidrogen dan oksigen merupakan unsur-unsur kimia dari air. Jadi air terurai dengan perantaraan arus listrik.

Arus listrik menguraikan zat cair yang bersifat penghantar.

Pada penyembuhan secara listrik, arus digunakan untuk memberikan kejutan listrik (electro shock).

Penggunaan reaksi kimia arus listrik yaitu dapat ditemukan pada elektrolisa, pada galvanisasi, pada pengisian akkumulator.

• Reaksi pada makhluk hidup

Dengan persyaratan tertentu, misalkan seseorang menyentuh dua buah penghantar listrik tanpa isolasi, maka arus dapat mengalir melalui tubuh manusia. Arus listrik tersebut membangkitkan atau bahkan menimbulkan “sentakan/sengatan listrik”
Pada penyembuhan secara listrik arus digunakan untuk memberikan kejutan (elektro shock).

Rapat arus Listrik

Salam sejahtera sobat2 q sekalian,,,kali ini saya akan membahas tentang rapat arus(kelanjutan dari postingan sebelumnya) ...baik langsung saja kita ke T K P,,,,,LOH LOH LOH



Rapat Arus listrik di dalam penghantar listrik
Percobaan :
Kawat konstantan diameter 0,2 mm dan kawat konstantan lain diameter 0,4 mm salah satu ujungnya dikopel, kedua ujung yang lain dihubungkan ke auto trafo. Arus listrik dinaikkan sedikit demi sedikit hingga kawat mulai membara.
   
gambar 1.13 arus listrik pada penghantar dgn penampang yang berbeda

Kawat dengan luas penampang kecil telah membara, sementara itu kawat yang luas penampangnya besar masih belum memperlihatkan reaksi panas.

Meskipun pada kedua kawat mengalir arus listrik yang sama, penghantar dengan luas penampang kecil panasnya lebih kuat. Jadi untuk pemanasan kawat tidak hanya dipengaruhi oleh reaksi arus saja tetapi juga oleh luas penampang kawat. Semakin rapat arus listrik dorongan arus listrik  didalam penghantar, semakin keras pula tumbukan yang terjadi antara elektron dengan ion-ion atom, maka pemanasannya menjadi lebih kuat. Pemanasan penghantar praktis tergantung pada rapat arus listrik. Dari sinilah digunakan istilah Rapat arus Listrik (simbol S).

Satuan rapat arus listrik oleh karenanya adalah  A/mm²

Pada penentuan penghantar logam, kumparan dan komponen-komponen lain yang berhubungan dengan pemanasan yang diijinkan pada komponen tersebut maka Rapat arus  Listrik merupakan suatu besaran konstruksi yang penting.

Contoh :

Sebuah penghantar tembaga dengan luas penampang 2,5 mm²  sesuai PUIL boleh dibebani dengan 16 A.

Berapa besarnya rapat arus Listrik pada penghantar tersebut ?

 Jawaban:

A/mm²



Gambar 1.14  Grafik arus listrik Searah