Secara umum arus listrik adalah aliran netto muatan listrik yang bersirkulasi secara teratur melalui media bahan konduktif. Media bahan tersebut bisa padat, cair atau gas dan muatannya diangkut oleh pergerakan elektron atau ion. Lebih konkretnya:
- Elektron bergerak dalam benda padat.
- Dalam cairan ion.
- Dan dalam gas, ion, atau elektron.
Meskipun demikian, kasus arus listrik yang paling umum adalah yang dihasilkan oleh pergerakan elektron di dalam konduktor, jadi istilah ini biasanya digunakan untuk kasus khusus ini.
Arus listrik adalah aliran elektron antara dua titik penghantar yang berada pada potensial listrik yang berbeda.
Seperti yang kita pelajari di bagian pergerakan muatan dalam medan listrik, elektron berpindah dari daerah potensial listrik rendah ke potensial listrik lebih tinggi. Saat elektron bergerak, potensial di kedua area cenderung sama dan sedikit demi sedikit pergerakan elektron berhenti. Untuk itu, jika kita ingin menjaga arus listrik tetap konstan, maka perlu menggunakan alat yang memungkinkan adanya beda potensial atau tegangan konstan yang disebut generator arus.
Pengertian
Arus listrik adalah laju aliran muatan negatif dalam konduktor. Dengan kata lain, aliran elektron yang berkelanjutan dalam sirkuit listrik disebut arus listrik. Bahan penghantar terdiri dari sejumlah besar elektron bebas yang bergerak dari satu atom ke atom lainnya secara acak.
Arus listrik merupakan aliran muatan listrik melalui bahan konduktif, karena perpindahan elektron dalam struktur molekulnya, yang pada saat yang sama menghasilkan medan listrik di sekitarnya.
Pergerakan partikel ini selalu dimulai pada kutub positif material, tetapi terjadi dalam arah negatif-positif, karena elektron (bermuatan negatif) tertarik pada muatan positif, meninggalkan ruang yang menempati ruang lain di belakang dan seterusnya.
Untuk mentransmisikan, arus listrik membutuhkan bahan yang memiliki banyak elektron bebas, yaitu, yang terletak di orbit terakhirnya di sekitar inti dan karenanya rentan terhadap mobilisasi, karena kurang kuat tertarik padanya.
Dalam hal ini, dimungkinkan untuk membedakan antara bahan konduktif, semikonduktor dan isolator, sesuai dengan kemampuannya untuk mentransmisikan arus listrik (baik, rendah, dan nol).
Eksperimen pertama dengan listrik pada abad ke delapan belas hanya memiliki muatan listrik yang diperoleh dengan menggosok (statis) atau induksi, jadi kita harus menunggu hingga 1800 untuk memeriksa pergerakan konstan muatan listrik, ketika fisikawan Italia Alessandro Volta mulai menciptakan baterai listrik.
Satuan Arus
Karena muatan diukur dalam coulomb dan waktu dalam detik, maka satuan arus listrik adalah coulomb / sek (C / s) atau ampere (A). Ampere adalah satuan SI dari konduktor. I adalah representasi simbolik dari arus.
Dengan demikian, sebuah kawat dikatakan membawa arus satu ampere ketika muatan mengalir melewatinya dengan kecepatan satu coulomb per detik.
Ketika perbedaan potensial listrik diterapkan pada kawat logam, elektron bebas yang melekat longgar mulai bergerak menuju terminal positif sel yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Aliran elektron yang terus menerus ini membentuk arus listrik. Aliran arus dalam kawat adalah dari terminal negatif sel ke terminal positif melalui sirkuit eksternal.
Konvensi Arah Arus listrik
Menurut teori elektron, ketika perbedaan potensial diterapkan di seluruh konduktor, beberapa materi mengalir melalui rangkaian yang membentuk arus listrik. Dianggap bahwa hal ini mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah, yaitu terminal positif ke terminal negatif sel melalui sirkuit eksternal.
Konvensi aliran arus ini sangat mantap sehingga masih digunakan. Oleh karena itu, arah aliran arus konvensional adalah dari terminal positif sel ke terminal negatif sel melalui terminal eksternal rangkaian. Besarnya aliran arus pada bagian mana pun dari konduktor adalah laju aliran elektron, yaitu muatan yang mengalir per detik.
Secara matematis, diwakili oleh:
Atas dasar aliran muatan listrik, arus terutama diklasifikasikan ke dalam dua jenis, yaitu arus bolak-balik dan arus searah. Dalam arus searah, muatan mengalir melalui searah sedangkan dalam arus bolak-balik muatan mengalir di kedua arah.
Kuat arus listrik
Nama ini disebut aliran arus listrik, yaitu, kecepatan perpindahan muatan pada material, sebanding dengan kekuatan aliran air di sungai, yang mampu memobilisasi muatan dan melakukan kuantitas usaha.
Menurut Sistem Internasional (SI), kuat arus listrik ini biasanya diukur dalam Coulomb per detik (C / s), yang setara dengan ampere (A); satuan dasar listrik dan penggunaan umum, yang mendapatkan namanya dari fisikawan Prancis André-Marie Ampère. Untuk mengukur kuat arus listrik, digunakan galvanometer atau ammeter.
Jenis
Arus listrik, sesuai dengan sifatnya, dapat beberapa jenis:
Arus searah (DC). Juga disebut arus searah, terdiri dari aliran listrik yang tidak mengubah arah seiring waktunya, yaitu diproduksi berdasarkan perbedaan potensial listrik (tegangan) yang terminal-terminalnya yang lebih besar dan lebih kecil tidak berpotensi dipertukarkan.. Dengan kata lain, arus DC peredarannya selalu sama.
Arus bolak-balik (AC). Berbeda dengan arus DC, itu adalah bentuk listrik yang arah alirannya bervariasi secara siklis, membentuk gelombang arus sinus. Jenis arus AC seperti ini jauh lebih mudah untuk ditransformasikan daripada arus DC, itulah sebabnya rumah dan kantoran banyak menggunakannya. Itu ditemukan oleh Nikola Tesla pada akhir abad ke-19.
Arus tiga fase. Arus tiga fase adalah bentuk listrik yang paling umum dihasilkan, dan terdiri dari tiga arus bolak-balik dengan frekuensi dan amplitudo yang identik, diberikan dalam urutan tertentu dan disebut fase. Sistem ini, juga produk dari eksperimen Tesla, sangat efektif dan karenanya paling populer di planet ini.
Arus fase tunggal. Ini diperoleh dengan mengambil fase tunggal dari arus tiga fase dan kabel netral, yang memungkinkan untuk mengambil keuntungan dari transmisi energi pada tegangan rendah (230 volt). Meskipun digunakan di banyak negara karena cukup untuk mengoperasikan peralatan, banyak perangkat lain yang membutuhkan daya listrik tinggi tidak beroperasi dengannya.
Kegunaan
Arus listrik adalah kekuatan serbaguna, yang menawarkan banyak kegunaan praktis bagi umat manusia, diringkas dalam daftar berikut:
Kalor.
Ketika ditransmisikan oleh bahan yang menawarkan ketahanan terhadap bagiannya (hambatan), listrik menghasilkan peningkatan energi kalor (pemanasan), yang dapat digunakan untuk memanaskan ruang, memasak, dll.
Luminer.
Ketika hambatan listrik dari kawat konduksi sangat besar, aliran elektron memiliki efek pijar yang menghasilkan panas dan terutama cahaya. Ini adalah prinsip pengoperasian bohlam lampu.
Magnetik.
Arus listrik menghasilkan magnet, karena medan listrik yang dihasilkan juga menghasilkan magnet, seperti dalam kasus elektromagnet yang digunakan dalam halaman skrap mobil, atau dalam kompas listrik.
Bahan kimia Listrik juga berfungsi untuk menyebabkan perubahan zat dan mengkatalisasi (mempercepat atau membuat lebih efektif) reaksi kimia tertentu. Ini memungkinkan mekanisme seperti elektrolisis, yang berguna untuk, misalnya:
- melindungi logam dari karat dan korosi.
- Menghancurkan ikatan kimia untuk mendapatkan zat murni (seperti oksigen dan hidrogen dari air).
- Melelehkan logam tertentu (untuk pelapisan emas, misalnya).
Mekanika.
Listrik menyediakan energi yang diperlukan untuk mengaktifkan perangkat yang melakukan pekerjaan tertentu, seperti halnya motor yang menghasilkan gerakan, traksi atau kecepatan.
Efek
Secara umum arus listrik menghasilkan tiga jenis pengaruh:
- Efek kalor. Ketika arus listrik mengalir melalui sebuah konduktor, ia meningkatkan suhunya. Efek ini digunakan di kompor, kompor, dll.
- Efek kimiawi. Jika arus listrik bersirkulasi melalui konduktor ionik, arus ini mampu menghasilkan perubahan kimiawi di dalamnya. Efek ini digunakan dalam elektrolisis.
- Efek magnetik. Aliran arus listrik melalui konduktor menciptakan medan magnet yang mirip dengan yang dihasilkan oleh magnet. Efek ini adalah dasar dari motor listrik, perangkat televisi, radio, amperemeter, voltmeter, dll.
