Perdebatan Antara Arah Aliran Arus Rangkaian Listrik dengan Arah Aliran Elektron

Quipperian familiar dengan rangkaian listrik maupun segala hal mendasar yang berhubungan dengannya, seperti tegangan, arus, dan hambatan? Pernahkah kamu memperhatikan tulisan yang berada di balik baterai telepon genggam maupun laptop? Apa arti dari tulisan “Output 19 V===3,42 A” pada alat tersebut? Lalu, apa yang akan terjadi jika arus yang mengalir lebih dari atau kurang dari itu? Penasaran dengan jawabannya? Simak pembahasan berikut, yuk, Quipperian!

Bunyi Hukum Ohm Serta Analoginya

Kali ini, kita akan membahas mengenai beberapa hal utama mengenai listrik. Hukum paling fundamental dalam urusan rangkaian listrik adalah Hukum Ohm. Teori ini menjelaskan hubungan antara tegangan (voltase), arus listrik, dan hambatan (resistor), yaitu nilai arus listrik yang melewati suatu konduktor atau penghantar aliran listrik berbanding lurus dengan voltase dan berbanding terbalik dengan resistor. Secara matematis, bunyi Hukum Ohm tersebut dapat dinyatakan sebagai:


Salah satu contoh sumber tegangan listrik adalah baterai. Tegangan (notasi V) ini memiliki satuan berupa volt. Selanjutnya, perbedaan potensial pada sumber daya tersebut menyebabkan adanya arus listrik yang mengalir pada konduktor. Arus listrik (notasi I) menyatakan banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam satuan waktu. Jadi, arus listrik juga bisa dinyatakan sebagai:

Berdasarkan rumus di atas, selain memiliki satuan berupa ampere (A), satuan arus listrik juga bisa dinyatakan sebagai Coulomb/sekon.

Selanjutnya, resistor (notasi R) merupakan hambatan yang ada pada setiap konduktor dan memiliki satuan ohm (Ω). Sekecil apapun, konduktor selalu memiliki hambatan. Jenis konduktor yang paling sering digunakan dan dijumpai adalah kawat. Meskipun simbol ohm diambil dari huruf omega pada bahasa Yunani, faktanya satuan maupun Hukum Ohm berasal dari nama pencetus teori tersebut, yaitu George Simon Ohm, seorang matematikawan sekaligus fisikawan berkewarganegaraan Jerman yang mencetuskan Hukum Ohm pada tahun 1825.

Agar bisa memahami dengan lebih baik tentang cara kerja tegangan, arus listrik, dan hambatan, mari kita perhatikan perbandingan berikut:

Kita akan memisalkan rangkaian listrik sebagai pompa beserta aliran airnya dalam suatu pipa berupa siklus. Pompa bekerja karena adanya perbedaan tekanan pada air sama seperti baterai yang bekerja karena adanya perbedaan potensial antarkedua kutubnya. Beda potensial ini menyatakan perbedaan jumlah elektron yang berada pada dua kutub suatu sumber daya listrik.

Berikutnya, perbedaan tekanan pada air membuat air mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.  Pada rangkaian listrik, hal tersebut serupa dengan adanya perbedaan potensial sumber daya yang menyebabkan arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Lalu, bagaimana dengan resistor? Pada siklus pompa air, salah satu penghambat aliran air bisa berupa penyempitan rongga pipa.

Cara Menghitung Arus pada Rangkaian Listrik

Sekarang kita akan coba menghitung arus yang mengalir pada suatu rangkaian listrik dengan memisalkan suatu rangkaian listrik sederhana dengan konduktor berupa kawat yang memiliki satu hambatan sebesar 8 Ω. Ketika kita memasang sumber daya listrik berupa baterai dengan beda potensial 16 V, berapa nilai arus yang mengalir di sepanjang kawat tersebut?

Jadi, kuat arus yang mengalir di sepanjang kawat tersebut adalah sebesar 2 A.

Perbedaan Arah Aliran Arus Listrik dengan Elektron

Jika kita kembali pada pengertian beda potensial yang telah dijelaskan di atas, istilah tersebut mengarah pada perbedaan banyaknya jumlah elektron yang terdapat di dua kutub sumber daya listrik. Kutub dengan jumlah elektron lebih sedikit bertanda positif sementara kutub dengan jumlah elektron lebih banyak bertanda negatif.

Kemudian telah dipelajari juga mengenai arus listrik yang menyatakan banyaknya muatan listrik yang mengalir per satuan waktu dengan arah dari kutub positif menuju kutub negatif. Sebaliknya, seperti yang kita pelajari pada mata pelajaran kimia, elektron mengalir dari kutub negatif ke kutub positif.

Lalu, pernyataan manakah yang benar? Apakah arus listrik seharusnya mengalir dari kutub negatif ke kutub positif? Atau justru sebaliknya, elektron yang harus mengalir dari kutub positif ke kutub negatif?

Sebenarnya perbedaan arah ini semata disebabkan oleh sejarah, Quipperian. Tujuh puluh lima tahun sebelum Ohm mengemukakan teori fundamentalnya, arah arus listrik sudah ditemukan lebih dulu oleh Benjamin Franklin. Ia bukan hanya seorang presiden ke-6 dari negara bagian Pennsylvania, Amerika Serikat, tetapi juga seorang ilmuwan, penulis, penemu, dan aktivis, lho.

Pada tahun 1750, secara sembarang, Franklin memberi label positif dan negatif pada masing-masing kutub dari sumber daya listrik karena ia belum mengetahui tentang sifat elektron. Dia hanya paham bahwa ada sesuatu, yang ia beri nama sebagai muatan listrik, yang mengalir dan memiliki sifat yang bertolak belakang sehingga ia pun menyatakan bahwa muatan mengalir dari kutub positif ke negatif.

Meski demikian, Franklin tidak sepenuhnya salah karena memang teori mengenai arah aliran elektron baru ditemukan 150 tahun kemudian dan pada beberapa hal, aliran arus listrik tidak selalu melibatkan elektron.

Aplikasi Hukum Ohm pada Kehidupan Sehari-Hari

Setelah memahami istilah dan cara kerja rangkaian listrik sederhana, kita bisa menjumpai hal tersebut pada kehidupan sehari-hari, lho, Quipperian. Misalnya saja pada lampu yang membutuhkan tegangan sebesar 4,5 V.

Jika kita memasang baterai dengan beda potensial 6 V, lampu tersebut akan menyala dengan sangat terang. Akan tetapi, jumlah tegangan yang diberikan melebihi nilai yang dibutuhkan oleh lampu tersebut sehingga lampu akan lebih cepat rusak.

Nah, mempelajari prinsip dasar listrik bisa membuat kita menjadi lebih bijak dalam menggunakan dan menentukan komponen listrik sesuai kebutuhan, lho! Hal ini juga bisa membuat perangkat elektronik kita tidak mudah rusak, Quipperian. Jika ingin memahami lebih dalam lagi konsep mengenai listrik, kamu bisa mempelajarinya dengan berlangganan di Quipper Video. Klik link berikut, yuk!

Link cara daftar: bit.ly/caradaftarquipper

Link registrasi: https://learn.quipper.com/signup/video/ID

Sumber:

Apakah Manusia Bisa Menciptakan Medan Magnetik Sendiri?

Penulis: Laili Miftahur Rizqi



Konsultasi langsung dengan tutor di Quipper Video Masterclass. DISKON, kode promo: CERMAT Daftar Sekarang