Elektrikal
Arus Listrik : Definisi, Satuan dan Jenis
Definisi: Laju pekerjaan yang dilakukan dalam rangkaian listrik disebut arus listrik. Dengan kata lain, daya listrik diartikan sebagai laju perpindahan energi.
Arus listrik dihasilkan oleh generator dan juga dapat disuplai oleh baterai listrik. Ini memberikan bentuk energi entropi rendah yang dibawa jarak jauh dan juga diubah menjadi berbagai bentuk energi lain seperti gerak, energi panas, dll.
Arus listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu Arus AC dan arus DC. Klasifikasi arus listrik tergantung pada sifat arusnya. Tenaga listrik dijual sehubungan dengan joule yang merupakan produk daya dalam kilowatt dan waktu kerja mesin dalam jam. Kegunaan daya diukur dengan meteran listrik yang mencatat total energi yang dikonsumsi oleh perangkat bertenaga. Arus listrik diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini.
Di mana V adalah tegangan dalam volt, I adalah arus dalam ampere, R adalah resistansi yang ditawarkan oleh perangkat bertenaga, T adalah waktu dalam detik dan P adalah daya yang diukur dalam watt.
Satuan Tenaga Listrik
Satuan arus listriknya adalah Watt.
Jika,
Dengan demikian, arus yang dikonsumsi dalam rangkaian listrik dikatakan satu watt jika satu arus ampere mengalir melalui rangkaian ketika perbedaan potensial 1 volt diterapkan di atasnya. Satuan daya listrik yang lebih besar adalah kilowatt (kW), biasanya adalah digunakan dalam sistem tenaga
Jenis Arus Listrik
Arus listrik terutama diklasifikasikan menjadi dua jenis. Mereka adalah arus DC dan arus AC.
1. Arus DC
Arus DC didefinisikan sebagai hasil kali dari tegangan dan arus. Ini diproduksi oleh sel bahan bakar, baterai dan generator.
Dimana
P – Daya dalam watt.
V – tegangan dalam volt.
I – arus dalam ampli.
2. Arus AC
Arus AC terutama diklasifikasikan menjadi tiga jenis. Mereka adalah daya semu, daya aktif dan daya reaktif.
1. Daya Semu – Daya semu adalah daya yang tidak berguna atau daya idle. Ini diwakili oleh simbol S, dan satuan SI-nya adalah volt-amp.
Dimana
S – kekuatan semu
Vrms – Tegangan RMS = Vpeak√2 dalam volt.
Irms – Arus RMS = Ipeak√2 dalam amp.
2. Daya Aktif – Daya aktif (P) adalah daya nyata yang dihamburkan dalam resistansi rangkaian.
Di mana,
P – daya nyata dalam watt.
Vrms – Tegangan RMS = Vpeak√2 dalam volt.
Irms – Arus RMS = Ipeak√2 dalam amp.
Φ – sudut fase impedansi antara tegangan dan arus.
3. Daya Reaktif – Daya yang dikembangkan dalam reaktansi rangkaian disebut daya reaktif (Q). Ini diukur dalam volt-ampere reaktif.
Dimana,
Q – daya reaktif dalam watt.
Vrms – Tegangan RMS = Vpeak√2 dalam volt.
Irms – Arus RMS = Ipeak√2 dalam amp.
Φ – sudut fase impedansi antara tegangan dan arus.
Hubungan antara daya semu, aktif dan reaktif ditunjukkan di bawah ini.
Rasio nyata terhadap daya semu disebut faktor daya, dan nilainya berada di antara 0 dan 1.
Rumus Kuat Arus Listrik
Kita sudah mengetahui tentang pengertian dari arus listrik, yakni aliran muatan listrik positif pada suatu penghantar dari potensial tinggi ke potensial rendah. Percobaan arus listrik dibawah sebaiknya dilakukan dengan 1 baterai dan 2 baterai untuk mengetahui perbedaan arus listriknya.
Pada baterai terdapat dua kutub yang potensialnya berbeda. Bila kedua kutub tersebut dihubungkan dengan lampu melalui kabel, maka akan terjadi perpindahan elektron dari kutub negatif ke kutub positif atau terjadi arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif, sehingga lampu dapat menyala.
Selanjutnya, Bila baterai yang dipakai dua buah, maka lampu akan menyala lebih terang. Bila baterai yang dipakai tiga buah, maka lampu menyala makin terang. Mengapa demikian? Hal ini dikarenakan beda potensial kutub positif dan kutub negatifnya makin besar sehingga muatan muatan listrik yang mengalir pada penghantar makin banyak atau arus listriknya makin besar.
Besarnya arus listrik (disebut kuat arus listrik) sebanding dengan banyaknya muatan listrik yang mengalir. Kuat arus listrik adalah suatu kecepatan aliran muatan listrik. Dengan demikian, yang dimaksud dengan kuat arus listrik ialah jumlah muatan listrik yang melalui penampang suatu penghantar setiap satuan waktu. Jika jumlah muatan q melalui penampang penghantar dalam waktu t, maka kuat arus I secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
Keterangan:
I : kuat arus listrik (A)
q : muatan listrik yang mengalir (C)
t : waktu yang diperlukan (s)
Berdasarkan persamaan tersebut, bisa disimpulkan bahwa satu coulomb yaitu muatan listrik yang melalui sebuah titik dalam suatu penghantar dengan arus listrik tetap satu ampere dan mengalir selama satu sekon.
Mengingat muatan elektron sebesar -1,6 × 10-19 C, tanda negatif (-) menunjukkan jenis muatan negatif, maka banyaknya elektron (n) yang menghasilkan muatan 1 coulomb dapat dihitung sebagai berikut.
1 C = n × besar muatan elektron
1 C = n × 1,6 × 10-19 C,
n=1/1,6
Jadi, dapat dituliskan 1 C = 6,25 × 1018 elektron.
Contoh Soal Arus Listrik
1. Muatan sebesar 180 coulomb mengalir dalam 30 detik. Hitunglah kuat arus listriknya!
Penyelesaian :
Diketahui :
Q = 180 C
t = 30 sekon
Ditanya I = …. ?
Jawab
I = Q/t
= 180 C/30s = 6 C/s
Jadi, besarnya arus listrik adalah 6 A.
2. Jika diketahui kuat arus sebuah sumber arus listrik adalah 5 A, hitunglah muatan yang mengalir selama 1 menit!
Penyelesaian
Diketahui
I = 5 A
t = 1 menit = 60 detik
Ditanya Q = …. ???
Jawab
I = Q/t
Q = Ixt
= 5 A x 60 s
= 300 C
Jadi, banyaknya muatan yang mengalir adalah 300 C.