Di artikel tentang Arus dan Tegangan, kita bisa lihat bahwa umumnya fenomena listrik terjadi karena adanya aliran elektron. Elektron ini mengalir dari potensial yang lebih rendah ke potensial yang lebih tinggi.
Mungkin sebagian dari kamu bingung, karena kamu telah belajar dan tahu bahwa listrik itu mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah.
Jadi, teori manakah yang benar?
Flashback ke abad 17
Sekitar tahun 1750, Benjamin Franklin, seorang peneliti dan juga founding fathers dari Amerika, melakukan eksperimen, yaitu menerbangkan layang-layang pada saat hujan badai. Eksperimen tersebut membuat benang pada layang-layangnya mengeluarkan percikan listrik. Memang eksperimennya bahaya dan bisa membunuh Franklin, tapi untungnya dia baik-baik saja! Di eksperimennya ini, dia menyimpulkan dan membuktikan bahwa petir melepaskan listrik.
Franklin juga melakukan studi tentang listrik statis. Dia mempelajari kenapa apabila kita menggosok kaca dengan bulu atau dengan kain kering, akan terjadi gaya tarik menarik diantara dua benda tersebut. Franklin menyimpulkan bahwa listrik bergerak dari tempat yang mempunyai lebih banyak muatan listrik (kita sebut ‘positif’) ke tempat yang mempunyai muatan listrik lebih sedikit (kita sebut ‘negatif’).
Di tahun 1750 ini teori tentang elektron belum ditemukan. Franklin tidak tau sama sekali tentang elektron di saat itu. Karena Benjamin Franklin merupakan ilmuan ternama dan terhormat, semua orang mengikuti teori Franklin. Kesimpulan dari teori Franklin adalah: Listrik mengalir dari potensial yang lebih tinggi (tempat yang bermuatan lebih positif (+)) ke potensial yang lebih rendah (tempat yang bermuatan lebih negatif (-)).
1 abad setelah penemuan Franklin
Lebih dari 100 tahun tahun penemuan Franklin, elektron ditemukan, yaitu oleh JJ thompson pada tahun 1897. Para ilmuan akhirnya sadar, bahwa dalam kabel logam, arus elektron lah yang menyebabkan terjadinya listrik, dan elektron bergerak dari potensial yang lebih rendah ke potensial yang lebih tinggi. Hal ini tentunya bertentangan dengan teori Franklin!
Apakah Franklin salah?
Jawabannya tidak! di artikel ini saya sebutkan bahwa listrik merupakan fenomena aliran suatu muatan. Muatan berarti bisa saja muatan itu muatan positif ataupun muatan negatif kan!
Kita bisa lihat perbedaan antara teori Franklin dan teori setelah penemuan elektron, yang menjadi beda adalah Arah alirannya.
- Di teori Franklin, muatan listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Arah aliran ini berdasarkan muatan positif!
- Di teori setelah penemuan elektron, muatan listrik mengalir dari potensial rendah ke potensial lebih tinggi. Arah aliran ini berdasarkan aliran elektron/muatan negatif!
Apa bisa muatan positif mengalir?
Bisa! namun pada umumnya memang di rangkaian-rangkaian listrik yang mengalir adalah elektron/muatan negatif! tapi bukan berarti muatan positif tidak bisa mengalir! Contohnya di reaksi baterai Lithium ion, yang dimana ion positif lithium bergerak diantara elektroda. Lebih jelasnya akan saya jelaskan di artikel selanjutnya!
Tapi ingat! Memang pada umumnya yang terjadi pada rangkaian-rangkaian listrik, adalah aliran elektron (muatan negatif) bukan muatan positif.
Kenapa tidak diganti aja? Ganti aja arus listrik = arus aliran elektron?
Jawabannya Kenapa harus diganti? Kalau diganti, akan sangat ruwet/ribet nantinya! Toh teori Franklin juga benar kan? Bahwa listrik merupakan aliran suatu muatan. Elektron muatan juga kan? (muatan negatif)
Di sisi lain, setelah penemuan Franklin, sudah banyak peniliti-peniliti yang telah melakukan penilitan tentang listrik dengan menggunakan teori Franklin. Selama 100 tahun lebih penelitian, (sampai sebelum ditemukannya elektron) semuanya baik-baik saja! Coba kalian bayangkan, semua penelitian tersebut dalam kurun waktu 1 abad (atau 3 abad kalau dihitung sampai dengan sekarang) harus diganti semua karena sekarang kita harus menggunakan arah aliran listrik sesuai dengan arah aliran elektron? Bakal kompleks banget kan? Hasil-hasil penelitian, Jurnal, buku pelajaran harus diganti. Ditambah lagi, masyarakat dunia harus menyesuaikan teori ini.
Jadi, kita harus pakai teori Franklin atau Aliran elektron?
Jawabannya: Kalau saya merekomendasikan untuk pakai teori Franklin aja! Karena teori Franklin lah yang sampai sekarang selalu digunakan dalam dunia kelistrikan. Namun, kalau kamu lebih memilih untuk menggunakan arus elektron sebagai arah arus, juga gapapa! Itu juga benar!
- Teori Franklin dinamakan Arus listrik konvensional. Arus listrik konvensional lah yang biasa kita gunakan dalam dunia kelistrikan. Arus listrik konvensional ini mengalir dari potensial yang lebih tinggi (+), ke potensial yang lebih rendah (-).
- Teori arus berdasarkan aliran elektron dinamakan Arus Elektron. Arus elektron jarang digunakan dalam analisa-analisa kelistrikan. Arus elektron ini mengalir dari potensial yang lebih rendah (-), ke potensial yang lebih tinggi (+).
Jadi, kalau saya menyebut arus listrik, berarti yang saya maksud adalah arus listrik konvensional ya!
Intinya:
Kedua teori itu benar. Kamu bisa memilih teori mana yang kamu mau ikuti. Yang berbeda cuma arah alirannya saja, yang penting kamu harus konsisten dalam pemilihannya ya! Apalagi dalam menganalisa rangkaian listrik! Di artikel analisa rangkaian listrik nanti, saya akan membuktikan bahwa dengan menggunakan teori Franklin (arus listrik konvensional) dan teori aliran elektron (arus elektron), ternyata kita akan mendapatkan hasil analisa rangkaian yang sama kok!
Elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi. Elektronmengalir dari B ke A, sedangkan arus listrik mengalir dari A ke B. Arahgerakan arus listrik berlawanan dengan arah gerakan elektron.Berdasarkan teori listrik konvensional, arus listrik merupakan gerakpartikel bermuatan positif yang mengalir dari potensial tinggi ke10
potensial rendah. Namun, setelah ditemukannya elektron oleh J.J.Thomson (1856-1940), pada hakikatnya arus listrik adalah gerak muatannegatif yang disebut elektron. Oleh karena arus listrik merupakanelektron yang bergerak di dalam penghantar, maka makin besar jumlahelektron yang bergerak, makin besar arus listrik yang mengalir padakawat penghantar.Elektron yang bergerak dinyatakan sebagai muatan listrik yangdilambangkan dengan hurufqdan besar arus yang mengalir dalampenghantar dilambangkan dengan hurufIdalam satuan ampere (A). Aruslistrik ditentukan oleh jumlah muatan listrik yang bergerak dalam selangwaktu tertentu atau dinyatakan dalam persamaan:1 ampere (A) = 1coulombsekon1 coulumb = 1 ampere×sekon1 elektron = 1,6×10−19coulomb1 coulumb = 6,25×10−18elektronJadi, arus listrik sesungguhnya adalah gerakan muatan listrik negatif(elektron) persatuan waktu.Arus listrik hanya dapat mengalir pada suatu rangkaian tertutup,yaitu rangkaian yang tidak berpangkal atau tidak berujung. Apabiladalam rangkaian terdapat lampu, maka terang atau redupnya nyala lampubergantung pada banyak dan sedikitnya arus listrik yang mengalir padarangkaian listrik tersebut.Besarnya kuat arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian dapatdiukur dengan alat amperemeter, seperti gambar dibawah ini11
Amperemeter pada rangkaian dipasang secara seri dan besarnya kuatarus listrik secara sistematis dapat dirumuskan sebagai berikut.Kuat arus =skala yangditunjukskalamaks× arus maksBeda potensial listrikApabila ingin menggunakan alat-alat listrik, dibutuhkan sumbertegangan listrik yang dapat menghasilkan beda potensial listriksecara terus-menerus. Beda potensial listrik merupakan banyaknyaenergi yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik darisuatu titik ke titik yang lain dalam kawat penghantar. Jadi, bedapotensial 1 volt didefinisikan sebagai energi sebesar 1 joule darisumber tegangan untuk memindahkan muatan listrik sebesar 1coulomb.Beda potensial disebut juga tegangan listrik, diberi simbolvdengan satuan volt. Jika beda potensial dinyatakan denganv,energiyang dibutuhkanw, dan banyaknya muatan listrikq, hubunganantara beda potensial, energi, dan muatan listrik dapat ditulis denganrumus sebagai berikut.W = V × qKeterangan:V = beda potensial(volt)W = energi (joule)q = muatan listrik (coulomb)12
Beda potensial listrik atau tegangan listrik dapat diukur denganalat, yaitu voltmeter yang dipasang secara pararel dalam suaturangkaian.
Upload your study docs or become a
Course Hero member to access this document
Upload your study docs or become a
Course Hero member to access this document
End of preview. Want to read all 33 pages?
Upload your study docs or become a
Course Hero member to access this document