Listrik

Listrik adalah nama umum yang diberikan untuk serangkaian kuantitas dan hukum yang akan kita selidiki. Setiap kuantitas yang diperkenalkan memiliki huruf yang menjadi identitasnya di dalam formula dan rangkaian listrik. Kuantitas fisik yang paling penting adalah arus (I) yang diukur dalam Ampere, dihasilkan oleh arus elektron melalui konduktor. Elektron, seperti semua elemen fisik lainnya, terdiri dari atom yaitu suatu partikel dengan nukleus yang memiliki muatan tertentu, secara umum diidentifikasi sebagai positif dan sejumlah elektron (dengan muatan negatif) yang mengelilingi orbit nukleus (fakta sebenarnya lebih rumit, tetapi untuk memudahkan penggunaan dalam kursus ini maka digunakan penyederhanaan seperlunya). Elektron dipertahankan tetap dalam posisinya oleh nukleus yang memiliki polaritas berlawanan sehingga saling menarik. Dua elemen dengan polaritas berbeda saling menarik sedangkan elemen dengan berbeda saling menolak. Kekuatan penarikan atau penolakan bergantung kepada jenis atom (dengan kata lain material yang terlibat): logam memiliki kekuatan tarikan yang lemah, sedangkan material insulasi memiliki kekuatan tarikan yang lebih susah dikalahkan. Kita akan lihat inilah alasan mengapa logam merupakan konduktor yang baik sedangkan insulator tidak. Kita ambil contoh kabel perunggu, konduktor yang baik, dan kita kenakan pada kedua ujungnya muatan negatif dan positif.

Gambar 4.1 Arus listrik

Elektron milik atom perunggu dalam konduktor memiliki polaritas negatif sehingga tertarik oleh muatan positif dan ditolak oleh muatan negatif pada ujung-ujung kabel. Karena kekuatan tarikan dalam material konduktor lemak, elektron tercuri dari nukleus sehingga terjadi aliran muatan (q). Unit ukuran untuk jumlah muatan adalah Coulomb (C). Pada titik ini kita tahu bahwa arus adalah kuantitas muatan yang melalui konduktor dalam unit waktu 1 sekon. Arus diukur dalam Ampere.

Sekarang kita akan mendefinisikan muatan yang diberikan kepada konduktor. Akumulasi lokal muatan positif atau negatif disebut potensial. Aplikasi dua muatan yang berbeda pada masing-masing ujung konduktor menciptakan perbedaan potensial yang disebut tegangan dan diukur dalam Volt. Pemberian tegangan pada kedua ujung konduktor menghasilkan aliran muatan yang nilainya bergantung kepada tegangan dan karakteristik dari konduktornya.

Ketika tegangan (atau arus) konstan terhadap waktu, disebut continuous tension atau tegangan kontinyu (atau continuous current/arus kontinyu) sedangkan bila bervariasi terhadap waktu disebut alternate tension (atau alternate current). Contoh sederhana alternate current atau arus berubah adalah soket listrik rumah tangga dimana terdapat alternate tension pada laju sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz dan amplitudo 220 Volt.