Hai Quipperian, pernahkah kamu memperhatikan baterai ponselmu? Jika diperhatikan, akan muncul keterangan “tegangan muatan = 4,35 V”. Menurut Anda apa arti informasi ini? Ya itu betul. Informasi ini menunjukkan bahwa tegangan pengisian 4,35 Volt diperlukan dan tidak boleh lebih dari itu. Apa itu tegangan listrik?
Nah, pada artikel kali ini Quipper Blog akan membahas pengertian, contoh, dan rumus tegangan listrik. Daripada penasaran, yuk simak selengkapnya!
Pengertian Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah beda potensial antara dua kutub penghantar yang mampu memindahkan muatan listrik. Seperti yang Anda ketahui bahwa muatan listrik seperti elektron akan bergerak jika ada beda potensial atau tegangan.
Elektron bergerak dari kutub negatif ke kutub positif. Pergerakan elektron akan menghasilkan arus listrik yang bergerak berlawanan arah, yaitu dari kutub positif ke kutub negatif.
Analogi tegangan listrik ini sama dengan perbedaan ketinggian, dimana air akan mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah.
Sumber Tegangan Utama
Berdasarkan pola arus listrik yang dihasilkan, sumber tegangan listrik dibedakan menjadi dua, yaitu sumber tegangan DC (arus searah) dan sumber tegangan AC (arus bolak-balik). Berikut perbedaan antara kedua sumber tegangan tersebut.
Sumber Tegangan DC
Sumber tegangan DC adalah sumber tegangan yang menghasilkan arus searah. Arus searah adalah arus yang arah alirannya tetap dan nilainya per satuan waktu. Contoh sumber tegangan DC adalah baterai dan akumulator.
Sedangkan alat elektronik yang biasanya menggunakan sumber tegangan DC adalah handphone, kalkulator, remote TV, dan lain sebagainya.
Besarnya sumber tegangan DC yang umum digunakan berkisar antara 1,5 V hingga 24 volt. Saat menggunakan voltase ini, biasanya Anda akan menemukan tanda polaritas seperti terminal negatif (-) dan positif (+).
Sumber Tegangan AC
Sumber tegangan AC adalah sumber tegangan yang menghasilkan arus bolak-balik. Nah, arus bolak-balik adalah arus yang arahnya tidak tetap dan nilainya per satuan waktu juga tidak tetap atau berubah-ubah.
Contoh sumber tegangan AC adalah listrik dari PLN, genset, genset, turbin dan dinamo. Sumber tegangan AC biasa dilambangkan dengan grafik sinus dalam lingkaran yang berarti bolak-balik.
Rumus Tegangan Listrik
Tegangan merupakan besaran skalar yang memiliki satuan Volt atau V. Satuan ini diambil dari namanya ilmuwan baterai dari Italia, yaitu Alessandro Volta. Rumus tegangan listrik dapat dipecah menjadi beberapa kategori sebagai berikut.
Rumus Tegangan Menurut Hukum Ohm
Salah satu hukum yang mengatur hubungan antara tegangan listrik dan arus listrik adalah hukum Ohm. Menurut Ohm, tegangan listrik berbanding lurus dengan kuat dan hambatan arus listrik. Secara matematis, diformulasikan seperti di bawah ini.
Rumus Tegangan Listrik: V = IR
Deskripsi Rumus:
V = tegangan listrik (V)
I = kuat arus listrik (A)
R = hambatan listrik (ohm)
Nilai 1 Volt menurut Hukum Ohm menunjukkan besarnya tegangan listrik untuk menggerakkan arus listrik sebesar 1 A pada penghantar dengan hambatan 1 ohm.
Perhatikan contoh berikut.
Hambatan listrik 20 ohm membawa arus 1,5 A. Tegangan apa yang digunakan?
R = 20 ohm
SAYA = 1,5 A
Ditanya: V =…?
Menjawab :
Untuk menentukan tegangan listrik, gunakan persamaan hukum Ohm.
V = lr= (1,5)(20) = 30 V
Jadi, tegangan yang digunakan adalah 30V.
Formula Tegangan Listrik Menurut Konsep Bisnis
Tegangan listrik juga dapat didefinisikan sebagai besarnya usaha untuk memindahkan muatan listrik. Secara matematis, rumus hubungan antara tegangan listrik, usaha, dan muatan dinyatakan sebagai berikut.
Rumus Tegangan Listrik: V=W/Q
Deskripsi rumus:
V = tegangan listrik (V)
W = usaha (J)
Q = muatan listrik (C)
Untuk lebih jelasnya, lihat contoh berikut.
Banyaknya energi untuk memindahkan muatan 10 C adalah 200 J. Berapa tegangannya?
Q = 10 C
W = 200 J
Ditanya: V =…?
Menjawab :
Untuk menentukan nilai tegangan listrik, gunakan persamaan di bawah ini.
Cara Mengukur Tegangan
Alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik disebut voltmeter. Selain voltmeter, Anda juga bisa menggunakan multimeter. Dalam penggunaannya, voltmeter dirangkai paralel dengan sumber tegangan.
Cara penyusunannya adalah kutub positif (potensial tinggi) sumber tegangan dihubungkan dengan kutub positif voltmeter dan kutub negatif (potensial rendah) sumber tegangan dihubungkan dengan kutub negatif voltmeter. Perhatikan ilustrasi berikut.
Jika diterjemahkan, bentuk pengukuran dengan voltmeter adalah sebagai berikut.
Nah, untuk menentukan hasil pengukuran voltmeter di atas, kamu bisa menggunakan rumus berikut.
Dari gambar di atas, skala yang ditentukan adalah 60, skala maksimum adalah 100, dan batas pengukuran maksimum adalah 5 V.
Contoh Soal Tegangan Listrik
Agar kamu lebih semangat, mari kita lihat beberapa contoh soal di bawah ini.
Contoh Soal 1
Ani memiliki dua hambatan listrik masing-masing 2 ohm dan 3 ohm. Gurunya meminta Ani menyusun kedua rintangan itu secara paralel. Kemudian, susunan resistansi harus dihubungkan dengan sumber tegangan yang nilainya tidak diketahui. Jika arus terukur 1,5 A, berapakah nilai tegangan yang digunakan?
Dikenal :
R1 = 2 ohm
R2 = 3 ohm
I = 1,5 A
Ditanya: V =…?
Menjawab
Pertama, tentukan nilai resistansi pengganti. Karena disusun secara paralel maka nilai resistansi penggantinya dirumuskan sebagai berikut.
Selanjutnya, tentukan tegangan listrik dengan persamaan hukum Ohm.
V = lrps= 1,5 x 1,2 = 1,8 V
Jadi, nilai sumber tegangan yang digunakan oleh Ani adalah 1,8 V.
Contoh Soal 2
Dalam sebuah konduktor, ada muatan 20 μC. Ketika dihubungkan ke tegangan 12 V, muatan berpindah dari satu kutub penghantar ke kutub penghantar lainnya. Berapa usaha yang diperlukan untuk memindahkan beban?
Dikenal :
C = 20 µC = 2 × 10-5 C
V=12V
Ditanya: W =…?
Menjawab :
Usaha untuk memindahkan muatan dapat ditentukan dengan persamaan di bawah ini.
Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan muatan adalah 2,4 × 10-4 J.
Contoh Soal 3
Dela mengukur tegangan perangkat elektronik dan memperoleh hasil sebagai berikut.
Berapa tegangan yang diukur?
Diskusi :
Hasil pengukuran Dela dinyatakan sebagai berikut.
Jadi, tegangan yang diukur adalah 4 V.
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers!