Rangkaian Arus Searah Part I

Studi mengenai listrik dibagi dua, yaitu listrik dinamis dan listrik statis. Listrik dinamis mempelajari tentang muatan-muatan listrik bergerak yang menyebabkan munculnya arus listrik. berdasarkan arah arusnya, sumber listrik dibagi menjadi dua, yaitu sumber arus listrik searah (direct current, DC) dan bolak-balik  (alternating current, AC). contoh sumber arus searah adalah baterai, akumulator dan generator DC. sementara itu,  contoh sumber arus bolak-balik adalah arus listrik dari PLN yang setiap hari kita gunakan.

A. Arus Listrik Searah
Sumber arus listrik juga sering disebut sumber tegangan. baterai merupakan contoh dari sumber tegangan DC. apabila kutub-kutub baterai dihubungkan, timbul arus listrik. arus listrik yang ditimbulkan oleh sumber tegangan DC (baterai) merupakan arus listrik searah. perlu diketahui bahwa dalam penghantar logam, muatan yang mengalir berupa elektron, sedangkan dalam zat cair, muatan yang mengalir berupa ion.

banyaknya muatan yang mengalir tiap sekon dinamakan kuat arus listrik dengan satuan ampere (A).
secara matematis, ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

I = kuat arus listrik (ampere = A)

Q = Jumlah muatan (coulomb = C)

t = waktu aliran (s)

Sedangkan untuk menghitung banyaknya elektron yang mengalir untuk muatan 1 coulomb atau banyaknya elektron yang mengalir selama 1 sekon untuk arus sebesar 1 A adalah 

Keterangan:

n = banyaknya elektron yang mengalir 

q = Jumlah muatan (C) 

q_{e =} muatan elektron, dimana q_e bernilai 

B. Mengukur Kuat Arus Listrik 

alat untuk mengukur arus yang mengalir melalui suatu komponen listrik adalah amperemeter. amperemeter harus dirangkai seri dengan komponen yang diukur kuat arusnya. pastikan kutub-kutub positif amperemeter dengan kutub-kutub negatif keduanya telah saling dihubungkan dengan kabel.

C. Hukum Ohm 

Georg Simon Ohm (1789-1854) menyelidiki kaitan hambatan listrik suatu penghantar dengan tegangan dan kuat arus listrik.

Hukum Ohm berbunyi :

"kuat arus dalam suatu rangkaian sebanding dengan tegangan pada ujung-ujung rangkaian dan berbanding terbalik dengan hambatan rangkaian"

secara matematis dapat dirumuskan :

Keterangan :

I = Kuat arus listrik (Ampere)

V = Tegangan listrik (Volt)

R = Hambatan Listrik (Ohm)

Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi hambatan seutas konduktor listrik (R).

- Jenis bahan kawat 

  jenis bahan kawat ditampilkan oleh besaran hambatan jenis kawat (ρ). semakin besar hambatan jenis kawat, semakin besar juga hambatan listriknya.

- panjang kawat 

  semakin panjang kawat semakin besar hambatan listriknya

- luas penampang 

   semakin besar luas penampang, semakin kecil hambatan listriknya.

hambatan listrik seutas kawat dengan hambatan jenis (ρ), panjang (l), dan luas penampang (A) dapat dihitung dengan persamaan berikut .

keterangan :

R = hambatan listrik (Ohm)

ρ = hambatan jenis kawat ( Ohm meter)

l = panjang kawat (m)

A = luas penampang kawat (m²)

Faktor lain yang mempengaruhi hambatan sebuah konduktor adalah suhu. perubahan suhu (ΔT) menghasilkan perubahan panjang  (ΔL), sesuai rumus ΔL = αL₀ΔT , yang ada di sub bab pemuaian panjang. adapun perubahan panjang  (ΔL) akan menghasilkan perubahan hambatan listrik (ΔR). perubahan ΔR sebanding dengan ΔL sehingga ΔR dianalogikan dengan ΔL, yaitu sebagai berikut

ΔR= αR₀ΔT

D. Hukum I Kirchoff tentang arus

hukum I Kirchoff berbunyi : "pada rangkaian listrik yang bercabang, jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang itu"

ΣI_masuk = ΣI_keluar