" /> Gaya Menggerakkan Elektron | TN Elektro

Gaya Menggerakkan Elektron

Seperti telah kalian ketahui, bahwa muatan listrik menghasilkan gaya di dalam medan listrik, jik atidak berlawanan akan mengakselerasi partikel yang dikandung muatan listrik tersebut. Mari kita amati Gambar 1.19 (a). Yang menarik dari fenomena tersebut adalah usaha yang dilakukan untuk menggerakkan muatan di dalam medan listrik. Jika usaha sebesar satu joule diperlukan untuk menggerakkan muatan Q, sebesar satu coulomb dari posisi 0 ke posisi 1, dan posisi 1 memiliki potensial sebesar satu volt terhadap posisi 0; maka 1 V = 1 J/C.

Potensial listrik tersebut mampu mengerjakan usaha karena adanya masa (m) seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 1.19(b), di mana masa (m) dinaikkan melawan gaya grafitasi (g) setinggi (h) di atas permukaan datar. Ejergi potensial (mgh)merepresentasikan kemampuan untuk melakukan usaha ketika masa (m) dilepaskan kembali. Karena masa (m) jatuh, terjadi akselerasi dan energi potensial dikonversi menjadi energi kinetik.
image
Gambar 1.19 Usaha untuk Menggerakkan Elektron

Beda potensial dalam bahasa Inggris voltage atau seringkali orang menyebut dengan istilah tegangan listrik adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya.

Keterkaitan antara kerja yang dilakukan sebenarnya adalah energi yang dikeluarkan, sehingga pengertian diatas dapat dipersingkat bahwa tegangan adalah energi per satuan muatan. Secara matematis dituliskan:
image

Ada dua cara menganalis beda potensial, yaitu: (a) tegangan turun (voltage drop), dan tegangan naik (voltage rise). Untuk aplikasi praktis, yang lazim digunakan adalah pengertian kedua yaitu tegangan turun, yakni jika dipandang dari potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah dalam hal ini dari terminal A ke terminal B.
image
Gambar 1.20 Beda Potensial Listrik

Jika kita gunakan istilah tegangan turun, maka jika beda potensial antara kedua titik tersebut adalah sebesar 5 Volt, maka VAB = 5 Volt dan VBA = -5 Volt. Tegangan naik digunakan jika dipandang dari potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi dalam hal ini dari terminal B ke terminal A. Kembali ke masalah awal, hukum muatan listrik menyatakan bahwa muatan yang sejenis akan saling tolak. Konsekuensinya, ada sentakan atau gaya, akibat tarikmenarik dari dua muatan listrik yang berbeda.

Kita menyebut sentakan dari tarikmenarik ini sebagai gaya medan listrik. Bila dua muatan yang berbeda dihubungkan melalui konduktor, maka kelebihan electron pada satu sisi akan mengalir ke titik di mana terjadi kekurangan electron. Tetapi bila dua muatan tersebut dihubungan melalui isolator, yang tidak dapat mengalirkan electron, maka kelebihan electron pada satu sisi tidak dapat berpindah tempat. Sepanjang electron tidak dapat mengalir, besarnya medan listrik antara dua ujung yang bermuatan dan terisolasi tersebut akan meningkat.

Sebagai hasilnya tegangan antara dua ujung yang bermuatan disebut tekanan listrik. Tekanan listrik ini dapat menjadi semakin besar. Setelah batas kemampuannya terlewati, kekuatan isolator tidak mampu lagi menahan kelebihan electron, sehingga electron akan bergerak menyerbu melewati isolator ke ujung lainnya. Tekanan listrik yang menyebabkan elektron mengalir lazim disebut tegangan. Tegangan merupakan perbedaan potensial listrik atau muatan listrik antara dua titik.

Tegangan listrik diukur dalam satuan volt. Di mana besaran tegangan satu volt merupakan jumlah tekanan yang diperlukan untuk menekan satu amper arus elektron melalui konduktor yang memiliki resistansi sebesar satu ohm. Dalam prakteknya untuk mengukur tegangan dalam skala kecil lazimnya menggunakan ukuran milivolt, di mana 1 mvolt = 0.001 volt. Sebalinya untuk mengukur tegangan dalam skala tinggi, digunakan ukuran kilovolt, di mana 1 kvolt = 1000 volt.

Sebuah besaran dan polaritas harus ditetapkan guna menjelaskan potensial atau tegangan secara lengkap. Tanda-tanda polaritas di dalam rangkaian ditempatkan di dekat kedua penghantar di mana tegangan didefinisikan. Pemberian tanda polaritas tegangan pada rangkaian listrik sangat penting untuk memudahkan analisa rangkaian.
image
Gambar 1.21 Pemberian Tanda Polaritas Sumber Tegangan