Listrik Dinamis: Arus Listrik, Rumus, Contoh Soal, dan Sumbernya

KITA telah mempelajari konsep lompatan elektron pada benda atau disebut listrik statis. Kali ini kita akan belajar tentang aliran elektron pada suatu konduktor yang disebut sebagai listrik dinamis dan pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari. Listrik dinamis memiliki manfaat yang sangat besar dalam kehidupan kita.

Jika kita perhatikan lampu atau peralatan elektronik lain yang menggunakan listrik, semua alat tersebut membutuhkan kabel sebagai penghubung aliran arus listrik. Dari manakah aliran arus listrik tersebut berasal? Apakah makhluk hidup dapat menghasilkan arus listrik sehingga dapat digunakan untuk menyalakan lampu?

Secara umum, aliran arus listrik bersumber dari pembangkit listrik. Selain dihasilkan oleh pembangkit listrik seperti generator, arus listrik juga dapat dihasilkan oleh baterai, aki (accu), dan buah-buahan terutama buah-buahan yang mengandung asam, misalnya jeruk. 

Baca juga : Penggunaan Listrik Statis dalam Teknologi dan Rangkuman 

Lebih jauh tentang arus listrik, berikut uraiannya sebagaimana dilansir dari Buku Ilmu Pengetahuan Alam/Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Untuk SMP/MTs Kelas IX Semester 1 yang ditulis Siti Zubaidah dkk. 

Arus listrik

Ketika menghubungkan lampu dan sumber listrik dengan menggunakan kabel berarti kita membuat suatu rangkaian listrik. Pada rangkaian listrik tertutup (sakelar tertutup atau posisi on), arus listrik akan mengalir dan lampu menyala. 

Arus listrik mengalir karena pada ujung-ujung rangkaian ada beda potensial listrik yang diberikan oleh baterai sebagai sumber tegangan. Ujung kawat penghantar yang memiliki banyak elektron (terhubung dengan kutub negatif baterai) dapat dikatakan memiliki potensial listrik yang rendah. Sedangkan ujung kawat penghantar lain yang memiliki sedikit elektron (terhubung dengan kutub positif baterai) dapat dikatakan memiliki potensial listrik yang tinggi. 

Baca juga : Glosarium dalam Pelajaran IPA Kelas IX Semester 1

Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Sedangkan arah aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif.

Pada rangkaian listrik tertutup, besar arus listrik yang mengalir pada rangkaian dapat ditentukan dengan menghitung besar muatan listrik yang mengalir pada rangkaian setiap detiknya. Hal ini karena besar arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup sebanding dengan besarnya muatan listrik yang mengalir pada setiap detik, atau secara matematis besar arus listrik ditulis sebagai berikut.

I = q/t

I = arus listrik (ampere).
q = muatan listrik (coulomb).
t = waktu (sekon).

Baca juga : Enam Hewan Penghasil Listrik   

Contoh soal 

Arus listrik sebesar 5 mA mengalir pada suatu kawat penghantar selama 0,1 sekon. Berapakah besar muatannya?

Diketahui:

I = 5 mA = 0,005 A.
t  = 0,1 sekon.

Baca juga : Beda Potensial Listrik, Rumus, Contoh Soal, dan Latihan

Ditanyakan: besar muatan yang berpindah pada suatu kawat penghantar.

Jawab:

Besar muatan listrik I = q/t.

q = I × t = 0,005 A × 0,1 s = 5 × 10^-4 C. 

Jadi, besar muatan yang berpindah pada suatu kawat penghantar adalah 5 × 10^-4 C.

Sumber arus listrik

Listrik adalah energi. Karenanya, sesuai dengan hukum kekekalan energi, untuk menghasilkan energi listrik perlu alat yang dapat mengubah energi lain menjadi energi listrik. Secara umum, sumber arus listrik terdiri atas dua jenis, yaitu sumber arus searah (direct current = DC) dan sumber arus bolak-balik (alternating current = AC). 

Elemen volta, baterai, dan akumulator ialah sumber arus DC yang dihasilkan dari reaksi kimia, sehingga disebut juga sebagai elektrokimia. Berdasarkan dapat atau tidaknya diisi ulang, sumber arus listrik dibedakan menjadi elemen primer dan elemen sekunder. 

Elemen primer adalah sebutan bagi sumber arus listrik yang tidak dapat diisi ulang ketika energinya habis. Contohnya baterai kering dan elemen volta. 

Elemen sekunder adalah sebutan bagi sumber arus listrik yang dapat diisi ulang ketika energinya habis. Contohnya akumulator dan baterai Lithium-ion (Li-ion) yang digunakan pada telepon genggam atau kamera. (Z-2)