Beda Potensial Listrik
Gambar 1.1 memperlihatkan dua buah bola bermuatan listrik. Bola A memiliki jumlah muatan positif lebih banyak daripada bola B. Ketika bola A dan bola B dihubungkan dengan sebuah paku (konduktor), sebagian muatan positif dari bola A akan mengalir melalui paku menuju bola B sehingga dicapai keadaan setimbang, yakni muatan listrik bola A dan B menjadi sama. Bola A (muatan + lebih banyak) dikatakan memiliki potensial listrik lebih tinggi daripada bola B (muatan + sedikit). Perbedaan potensial listrik / tegangan listrik inilah yang mendorong muatan positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Aliran muatan listrik positif ini disebut arus listrik.
Aliran muatan listrik dari bola A ke bola B ini dapat dianalogikan dengan aliran air dari tempat (potensial gravitasi) tinggi ke tempat (potensial gravitasi) rendah. aliran air akan berhenti setelah ketinggian kedua air sama, seperti gambar 1.2
Sejauh ini Anda telah mempelajari bahwa arus listrik adalah aliran muatan positif. Pada kenyataannya, pada konduktor padat, aliran muatan yang terjadi adalah aliran elektron (muatan negatif), sementara muatan positif (inti atom) tidak bergerak. Aliran elektron ini berlawanan dengan aliran muatan positif, yakni dari potensial rendah ke potensial tinggi. Oleh karena arus listrik telah didefinisikan sebagai aliran muatan positif, arah arus listrik pada konduktor padat adalah kebalikan dari aliran elektron, seperti diilustrasikan pada Gambar 1.3
Alat yang memiliki muatan listrik (atau potensial listrik) berbeda di kedua ujungnya adalah sumber arus listrik (seperti baterai, aki, atau generator). Ujung-ujung tersebut dinamakan kutub positif (potensial tinggi) dan kutub negatif (potensial rendah). Perbedaan ini menghasilkan beda potensial atau tegangan yang mendorong arus listrik mengalir
Ketika sebuah bola lampu dihubungkan pada terminal-terminal baterai dengan menggunakan konduktor (kabel), muatan listrik akan mengalir melalui kabel dan lampu sehingga lampu akan menyala.
Banyaknya muatan (Q) yang mengalir melalui penampang konduktor tiap satuan waktu (t) disebut kuat arus listrik atau disebut dengan arus listrik.
dengan satuan arus listrik adalah coulomb per sekon. Satu coulomb per sekon disebut ampere, yaitu satuan arus listrik secara Standar Internasional. Nama satuan ini diambil dari matematikawan Prancis André-Marie Ampère (1775–1836) yang dikenal sebagai pelopor dalam ilmu elektrodinamika.
Besar muatan merupakan kelipatan bilangan bulat dari muatan
elementer (e), maka persamaan arus listrik dapat dituliskan juga sebagai:
dengan n yaitu jumlah muatan dan e adalah muatan elementer 1,6 x 10-19 C.
Muatan listrik sebesar 20 C mengalir pada penampang konduktor selama 5 sekon.
a. Berapakah kuat arus listrik yang melalui konduktor tersebut?
b. Berapakah jumlah elektron yang mengalir pada penampang konduktor tiap
sekon, jika diketahui e = 1,6 × 10–19 C?
