Arus Listrik & Rangkaian Arus DC
Dede Djuhana
Departemen Fisika FMIPA UI
dede@fisika.ui.ac.id
0-0
Kuliah Fisika Dasar
Arus Listrik & Rangkaian Arus DC
Arus dan Gerak Muatan
• Arus listrik, I didefinisikan sebagai laju aliran muatan listrik ,∆Q yang melalui suatu pe-
nampang dalam waktu tertentu,∆t
I =
∆Q
∆t
=
Q
t
(1)
satuan arus listrik adalah ampere.
• Menurut konvensi, arah arus searah dengan aliran muatan positif. Hal ini ditetapkan sebelum
diketahui bahwa elektron bebas, bermuatan negatif, yang sebenarnya bergerak dan meng-
hasilkan arus pada suatu kawat penghantar. Jadi elektron bergerak yang berlawanan dengan
arah arus.
dede@fisika.ui.ac.id
1
Kuliah Fisika Dasar
A
Vd
V d t
q
Gambar 1: Arus listrik dan gerak muatan
• Pergerakan pertikel negatif dan positif, memberikan kontribusi terhadap arus. Gerak elek-
tron bebas sebenarnya acak dengan laju relatif tergantung pada energi termalnya. Untuk
mempelajari dibutuhkah dasar “Fisika Zat Padat”.
• Pada saat elektron mendapatkan medan listrik luar(beda potensial sepanjang kawat) maka
elektron bebas akan mengalami suatu percepatan −eE bergerak berlawanan arah medan
listrik. Akibat tumbukan dengan ion-ion kawat maka energi kinetik mengalami disipasi yang
disebut kecepatan drift, vd. Maka jumlah elektron bebas atau partikel yang melalui suatu
dede@fisika.ui.ac.id
2
Kuliah Fisika Dasar
volume adalah nAvd∆t, muatan totalnya
∆Q = qnAvd∆t
(2)
I =
∆Q
∆t
= nqAvd
(3)
• Selain arus dikenal juga dengan rapat arus,~j yaitu
I =
∫
~j · ~dA → j =
I
A
(4)
Kecepatan drift dapat dinyatakan dalam rapat arus
vd =
I
nqA
=
j
nq
(5)
Resistansi dan Hukum Ohm
• Dalam percobaan Ohm didapatkan dalam suatu kawat penghantar bahwa “arus dalam suatu
segmensebanding dengan beda potensial yang melalui segmen tsb”
I =
( 1
R
)
V → R =
V
I
,Ω
(6)
dede@fisika.ui.ac.id
3
Kuliah Fisika Dasar
V
I
NonOhmik
Ohmik
Gambar 2: Plot V dan I untuk bahan ohmik dan nonohmik, pada bahan ohmik nilai hambatan tidak tergan-
tugn pada arus
• Disamping hambatan dikenal juga dengan hambatan jenis, ρ, satuan Ω.m dan did