Perbedaan Gaya Gerak Listrik dan Tegangan Jepit

Ilustrasi gaya gerak listrikDalam mempelajari konsep-konsep kelistrikan terdapat dua besaran penting yang mempunyai “kedekatan” yaitu gaya gerak listrik dan tegangan jepit. Meskipun kedua besaran listrik mempunyai kedekatan, tetapi keduanya merupakan besaran yang berbeda.

Dalam hal ini, kedekatan antara gaya gerak listrik dengan tegangan jepit tersebut adalah keduanya merupakan besaran yang berhubungan dengan potensial listrik. Baik gaya gerak listrik maupun tegangan jepit mempunyai satuan yang sama, yaitu volt. Nah, bagaimana dengan perbedaan antara gaya gerak listrik dengan tegangan jepit?

Simak uraian singkat berikut ini.

Ketika dua kutub suatu baterai dihubungkan menggunakan seutas kawat konduktor, maka dengan segera akan ada arus listrik yang mengalir melalui kawat konduktor tersebut. Satu kutub dari baterai tersebut akan terus mengalirkan elektron-elektron ke konduktor, sedangkan kutub lainnya akan terus menerima elektron-elektron tersebut.

Peristiwa mengalirnya elektron tersebut disebabkan karena adanya tegangan atau beda potensial di antara kedua kutub. Tegangan atau beda potensial inilah yang disebut gaya gerak listrik (GGL).

Penggunaan istilah gaya gerak listrik sebenarnya merupakan analogi dengan besaran penyebab gerak, yaitu gaya dalam konteks ilmu mekanika. Tetapi sebenarnya, gaya gerak listrik bukan besaran yang mempunyai dimensi yang sama dengan gaya.

Jadi, gaya gerak listrik merupakan sesuatu yang menyebabkan elektron bebas dapat mengalir melalui suatu penghantar (konduktor) dari suatu titik ke titik yang lain.

Karena aliran elektron berlawanan dengan aliran arus listrik konvensional, yaitu dari potensial rendah ke potensial tinggi, maka besarnya gaya gerak listrik adalah sama dengan beda potensial di antara ujung-ujung (kutub-kutub) sumber listrik ketika sumber listrik tersebut tidak sedang mengalirkan arus, yaitu ketika berada pada rangkaian terbuka.

Pernahkah Anda mengukur tegangan sebuah baterai?

Apabila Anda perhatikan, pada sebuah baterai terdapat tulisan 1,5 V atau 1,5 volt. Akan tetapi, jika Anda mengukur tegangan di antara kutub-kutub baterai tersebut dengan menggunakan voltmeter, Anda akan memperoleh nilai tegangan tersebut tidak akan sama dengan nilai tegangan yang tertera pada label baterai, tetapi nilainya akan lebih kecil dari 1,5 V. Mengapa demikian?

Pada dasarnya, nilai tegangan yang tertera pada label sebuah baterai merupakan besar gaya gerak listrik baterai. Nilai tersebut akan turun ketika tegangan baterai diukur dengan menggunakan voltmeter. Hal ini dikarenakan ketika voltmeter dipasang pada kutub-kutub baterai, baterai tersebut terpasang dalam suatu rangkaian listrik tertutup, sehingga ada arus listrik yang mengalir melalui rangkaian.

Dalam hal ini, nilai beda potensial atau tegangan sumber arus listrik yang terbaca pada voltmeter dinamakan dengan tegangan jepit Tegangan jepit adalah beda potensial antara kutub-kutub elemen listrik (sumber arus listrik) selama mengalirkan arus listrik.

Nilai tegangan jepit selalu lebih kecil dari nilai gaya gerak listrik. Hal ini karena elemen listrik mempunyai hambatan dalam, yang dilambangkan dengan r. Hambatan dalam ini akan bekerja ketika elemen dirangkai dalam rangkaian listrik tertutup, sehingga hambatan dalam ini akan mengurangi nilai GGL sumber.

Hubungan GGL, tegangan jepit, dan hambatan dalam sumber arus listrik dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

V = E – Ir

dengan:

: tegangan jepit (volt)

: GGL sumber (volt)

: arus listrik yang mengalir melalui hambatan dalam (A)

: hambatan dalam sumber arus listrik (ohm)

Berdasarkan konsep energi, harga tegangan jepit (E) lebih besar daripada harga tengangan jepit(V) karena adanya disipasi energi, yaitu sebagian energi listrik berubah menjadi kalor (energi panas) pada rangkaian.

Speak Your Mind

*