Muatan dan Arus Listrik
Arus listrik adalah muatan listrik yang mengalir atau berpindah tempat. Aliran listrik mudah mengalir pada benda konduktor. Arus searah (DC) adalah arus listrik yang mengalir hanya pada satu arah, misal arus listrik baterai. Arus bolak-balik (AC) adalah arus listrik yang mengalir bolak-balik dan berganti arah secara terus menerus, misal arus listrik PLN.
Arus listrik dapat mengalir pada benda padat karena ada sebagian elektron yang dapat bergerak bebas dari satu atom ke atom lainnya, arus listrik yang mengalir pada konduktor padat hanya mengalir pada satu arah, karena muatan listrik yang mengalir di sana hanya elektron.
Pada benda cair dan gas, arus listrik dapat mengalir pada dua arah secara bersamaan, alirannya muatan listriknya berupa aliran ion positif dan ion negatif. Contoh konduktor cair adalah larutan asam dan larutan garam, lartan tersebut disebut larutan elektrolit. Ion adalah atom atau molekul yang kehilangan atau kelebihan elektron. Ion positif jika kekurangan elektron dan ion negatif jika kelebihan elektron.
1. Kuat arus listrik
Kuat arus listrik adalah suatu besaran yang menggambarkan jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Kuat arus listrik merupakan salah satu besaran pokok dengan satuan ampere (A), secara matematis dirumuskan menjadi:
I = Kuat arus listrik (ampere)
q = muatan listrik (coulomb)
t = waktu (sekon)
Aliran muatan listrik bergantung pada jenis muatannya
Arah arus listrik di antaranya dapat diketahui oleh dioda, dioda hanya dilewati oleh arus listrik pada arah tertentu. Jika dioda dipasang pada arah yang berlawanan dengan arah aliran muatan, arus listrik akan berhenti mengalir di komponen tersebut. Untuk mengukur kuat arus listrik digunakan amperemeter (ammeter). Besar arus listrik yang terukur dapat dilihat pada penunjuk jarum (pada ammeter analog) atau angka (pada ammeter digital).
2. Potensial listrik
Salah satu alat yang dapat menyediakan energi bagi elektron adalah elemen listrik. Elemen listrik yang digabung untuk membentuk baterai dapat merubah energi kimia menjadi energi potensial listrik. Energi potensial adalah energi yang tersimpan yang dimiliki oleh suatu benda. Sebuah muatan listrik yang diletakkan pada medan listrik akan memiliki energi potensial listrik (energi listrik). Satuan SI untuk energi listrik adalah joule (J).
Dua titik dalam suatu medan listrik berada pada potensial listrik yang berbeda jika untuk menggerakkan suatu muatan listrik dari satu titik ke titik yang lain harus dilakukan usaha. Beda potensial sebagai besarnya usaha untuk menggerakkan muatan listrik positif sebesar satu coulomb dari satu titik ke titik lain. Secara matematis dirumuskan menjadi:
Beda potensial disebut juga tegangan listrik, satuan beda potensial adalah volt (V). Kapasitor adalah suatu alat yang dapat digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Besarnya muatan yang dapat disimpan kapasitor bergantung pada beda potensial yang diberikan dan ukuran keping kapasitor. Arus listrik hanya dapat mengalir jika terdapat beda potensial. Arus listrik dalam rangkaian akan mengalir dari potensial tinggi (kutub positif/anoda) ke potensial rendah (kutub negatif/katoda). Namun, arus listrik di dalam sumber arus akan mengalir dari potensial rendah (katoda) ke potensial tinggi (anoda). Pada waktu mengalir mengalir di dalam sumber arus, muatan listrik memperoleh energi listrik yang berasal dari reaksi kimia elemen-elemen di dalam sumber arus listrik itu, energi ini berfungsi sebagai gaya penggerak muatan listrik itu sehingga energi yang dimiliki sumber arus itu disebut gaya gerak listrik (ggl) dilambangkan E dengan satuan volt (V).
Besarnya ggl dapat diketahui dengan mengukur beda potensial sumber arus listrik sebelum dipasang dengan komponen listrik lain. Jika sudah dipasang dengan rangkaian lain dan diukur beda potensialnya, maka didapatkan nilai yang berbeda yang disebut tegangan jepit (tegangan terpakai). Besarnya beda potensial listrik dapat diukur dengan voltmeter.
