Perbedaan Tombol – Arus vs Tegangan
Dalam medan listrik, muatan listrik dipengaruhi oleh gaya yang bekerja padanya; dengan demikian, pekerjaan harus dilakukan pada partikel bermuatan untuk berpindah dari satu titik dalam medan listrik ke titik lain. Usaha ini didefinisikan sebagai beda potensial listrik antara dua titik tersebut. Beda potensial listrik disebut juga sebagai Tegangan antara dua titik. Sebuah gerakan atau aliran muatan listrik di bawah pengaruh perbedaan potensial dikenal sebagai arus listrik. Perbedaan utama antara arus dan tegangan adalah bahwa arus selalu melibatkan pergerakan muatan listrik di bawah medan listrik sedangkan tegangan tidak melibatkan aliran muatan. Tegangan terjadi hanya karena adanya muatan yang tidak seimbang.
Apa itu Tegangan?
Karena atom memiliki jumlah proton dan elektron yang sama, semua materi stabil di alam semesta seimbang secara elektrik. Namun, partikel bermuatan positif atau negatif mungkin memiliki lebih banyak atau lebih sedikit elektron daripada proton karena efek fisik dan kimia eksternal. Di bawah kumpulan muatan serupa, timbul medan listrik yang memberikan potensial listrik atau tegangan ke setiap titik di sekitarnya. Tegangan dapat diperlakukan sebagai properti paling mendasar dalam listrik. Diukur dalam volt (V) menggunakan voltmeter.
Potensial listrik pada suatu titik selalu dianggap sebagai perbedaan antara dua titik, atau pada titik tertentu, tegangan dianggap masing-masing hingga tak terhingga di mana potensialnya adalah nol. Dalam sudut pandang sirkuit listrik, bumi dianggap sebagai titik potensial-nol; karenanya, tegangan pada setiap titik di sirkuit diukur sehubungan dengan bumi (atau tanah).
Tegangan dapat dihasilkan sebagai akibat dari banyak fenomena alam atau paksaan. Petir adalah contoh tegangan karena kejadian alam; ratusan juta tegangan terjadi di awan karena gesekan. Dalam skala yang sangat kecil, baterai menghasilkan tegangan melalui reaksi kimia, mengumpulkan ion bermuatan di terminal positif (Anoda) dan negatif (Katoda). Sel fotovoltaik yang termasuk dalam panel surya menghasilkan tegangan akibat pelepasan elektron dari bahan semikonduktor yang menyerap sinar matahari. Efek serupa dapat dilihat pada fotodioda yang digunakan pada kamera untuk mendeteksi tingkat cahaya sekitar.
Apa itu Arus?
Arus adalah aliran sesuatu, seperti air laut atau udara atmosfer. Dalam konteks listrik, aliran muatan listrik, paling umum aliran elektron melalui konduktor, dikenal sebagai arus listrik. Arus diukur dalam ampere (A) dengan amperemeter. Ampere didefinisikan sebagai coulomb per detik dan sebanding dengan perbedaan tegangan antara dua titik di mana arus mengalir.
Gambar 01: Rangkaian Listrik Sederhana
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 01, ketika arus melewati resistansi murni R, rasio tegangan terhadap arus sama dengan R. Ini diperkenalkan dalam Hukum Ohm yang diberikan sebagai:
V=I x R
Jika tegangan dV berubah melintasi kumparan, juga dikenal sebagai induktor, arus dI melalui kumparan berubah sesuai dengan:
dI=1/L∫dV dt
Di sini, L adalah induktansi kumparan. Hal ini terjadi karena kumparan tahan terhadap perubahan tegangan yang melewatinya dan menghasilkan tegangan balik.
Dalam kasus kapasitor, perubahan arus yang melintasinya dI adalah sebagai berikut:
dI=C (dV/dt)
Di sini, C adalah kapasitansi. Hal ini disebabkan pengosongan dan pengisian kapasitor sesuai dengan variasi tegangan.
Gambar 02: Aturan Tangan Kanan Fleming
Ketika sebuah konduktor bergerak melintasi medan magnet, arus dan tegangan dihasilkan melintasi konduktor menurut aturan tangan kanan Fleming.
Ini adalah dasar dari generator listrik di mana serangkaian konduktor berputar dengan cepat melintasi medan magnet. Seperti yang dijelaskan pada bagian sebelumnya, akumulasi muatan membuat tegangan pada baterai. Ketika kawat menghubungkan kedua terminal, arus mulai mengalir di sepanjang kawat, yaitu elektron dalam kawat bergerak karena perbedaan tegangan antara terminal. Semakin besar resistansi kabel, semakin besar arusnya dan semakin cepat baterai habis. Demikian pula, beban konsumsi daya yang lebih tinggi menarik arus yang lebih tinggi dari suplai. Misalnya, lampu 100W yang terhubung ke catu daya 230V, arus yang ditariknya dapat dihitung sebagai:
P=V ×I
I=100W 230 V
I=0,434 A
Di sini, ketika daya lebih tinggi, konsumsi arus akan tinggi.
Apa perbedaan antara Tegangan dan Arus?
Tegangan vs Arus |
|
| Tegangan didefinisikan sebagai perbedaan energi potensial listrik antara dua titik dalam medan listrik. | Arus didefinisikan sebagai pergerakan muatan listrik di bawah perbedaan energi potensial dalam medan listrik. |
| Kejadian | |
| Tegangan keluar karena adanya muatan listrik. | Arus dihasilkan dengan pergerakan muatan. Tidak ada arus dengan muatan listrik statis. |
| Ketergantungan | |
| Tegangan bisa ada tanpa menghasilkan arus; misalnya pada baterai. | Arus selalu bergantung pada tegangan karena aliran muatan tidak dapat terjadi tanpa beda potensial. |
| Pengukuran | |
| Tegangan diukur dalam Volt. Itu selalu diukur sehubungan dengan titik lain, setidaknya bumi netral. Oleh karena itu, pengukuran tegangan menjadi mudah karena rangkaian tidak terputus untuk menempatkan terminal pengukur. | Arus diukur dalam Ampere dan diukur melintasi konduktor. Mengukur arus lebih sulit karena konduktor harus diputus untuk menempatkan terminal pengukur, atau amperemeter penjepit yang canggih harus digunakan. |
Ringkasan – Tegangan vs Arus
Dalam medan listrik, beda potensial antara dua titik disebut beda tegangan. Harus selalu ada perbedaan tegangan untuk menghasilkan arus. Dalam sumber tegangan seperti fotosel atau baterai, tegangan terjadi karena akumulasi muatan di terminal. Jika terminal ini dihubungkan dengan kabel, arus mulai mengalir karena perbedaan tegangan antara terminal. Menurut Hukum Ohm, arus dalam konduktor berubah secara proporsional dengan tegangan. Meskipun arus dan tegangan saling berhubungan oleh resistansi, arus tidak dapat ada tanpa tegangan. Inilah perbedaan antara arus dan tegangan.
