Dari penjelasan mengenai muatan positif dan negatif, dapat dikatakan bahwa atom terminal positif protonnya lebih banyak dari pada elekronnya, sehingga terminalnya berisi muatan positif. Dan satunya lagi, atom yang terdapat pada terminal negatif mempunyai electron yang lebih banyak disbanding dengan proton, sehingga terminalnya bermuatan negatif. Terminal negative mempunyai suplai electron bebas yang sangat banyak sekali,ke semua electron ini ,terkumpul disuatu area yang kecil dan saling tolak–menolak satu sama lainnya.
Jika perbedaan listrik secara alami terhubung dengan kedua kawat yang bermuatan berbeda ,maka arus bias mengalir dikarenakan adanya perbedaan potensial listrik antara kedua muatan sehingga arus dapat mengalir. Perbedaan potensial listrik biasa disebut dengan tegangan (voltage). Karena ada perbedaaan potensial listrik,maka terjadi electromotive force(emf).
Tegangan (V) adalah unit listrik untuk menerangkan jumlah tekanan listrik yang ada atau sejumlah tekanan listrik yang dibangkitkan oleh aksi kimia di dalam battery. Simbol tegangan =E dan satuan teganan =V, dimana Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”. Dari pernyataan diatas dapat diformulasikan sebagai berikut :
Dimana ; E = W (joule) / Q (coulombs)Volt W = tenaga listrik 1Q =jumlah muatanlistrik Persetaraan satuan : 1volt :0.001 KV volt :1,000mV 1kV:1,000v 2.1. Beda Potensial Tegangan
Tegangan dapat disebut sebagai potensial dan perbedaan potensial. Pada gambar 2-3 (tangki air) menerangkan bagaimana mereka berhubungan satu sama lainnya, saat kedua tangki air dihubungkan dengan sebuah pipa, maka air akan mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang lebih rendah. Tinggi air diukur dari permukaan tanah. Untuk kelistrikan, potensial diukur berdasarkan standar tingkatan kepastian yang disebut dengan alam (eart) atau bumi (ground), potensial dari bumi (ground) diambil dalam angka 0 volt(V). Biasanya alam secara phisik mewakili ground, namun pada bidang otomotif ground adalah terminal battery negative (-).
Tinggi air pada tangki yang lebih rendah diibaratkan sebagai tinggi air dalam nol volt (V). Pada battery, 12 volts artinya adalah perbedaan potensial antara kedua terminal battery kutup positip dan kutup negatip.
Bila ketinggian tempat pada gambar diatas karenakan posisi air berbeda, air akan mengalir dari tangki A ke tangki B, namun apabila bila posisinya tidak berbeda (tekanansama), air tidak akan mengalir. Karena itulah, jika tekanannya tidak berbeda atau sama ,arus akan diam. Karena tidak ada aliran arus, maka Sistem tidak bekerja sehingga tidak terjadi panas. Jika ada perbedaan tekanan antara tangki A dan B maka arus bias mendesak masuk sehingga terjadi panas. Artinya adalah muatan positif pada battery adalah 12 volt dan negatifnya adalah 0 volt. Pada switch buka – tutup yang ada pada gambar 2- 4 dibawah, karena arus mengalir ,lampu bias menyala berdasarkan posisi switch-nya. Agar terjadi aliran muatan (arus listrik) dalam suatu rangkaian tertutup, maka haruslah ada beda potensial atau beda tegangan di kedua ujung rangkaian (kutub baterai sebagai sumber tegangan).
Adalah perbedaan jumlah elektron yang berada dalam suatu arus listrik
Jika energi tiap muatan habis akibat penggunaan, maka di kedua ujung rangkaian tidak akan ada beda potensial (beda potensial bernilai nol volt). Akibatnya komponen-komponen elektronika seperti lampu, trafo, dan lain sebagainya tidak akan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Perhatikanlah gambar berikut. Adanya beda potensial pada ujung ujung sumber tegangan, menyebabkan lampu dalam rangkaian tertutup tersebut dapat menyala. Pada lampu terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor dan cahaya.
2.2. Jenis Tegangan Beda Potensial Tegangan
1. Sumber tegangan listrik searah ( DC = Direct Current )
Tegangan yang bekerja pada rangkaian arus listrik tertutup selalu dengan arah yang sama, maka arus listrik yang mengalir arahnya juga sama. Biasa disebut dengan arus searah (simbol normalisasi : ¾ ). Tegangan listrik searah adalah arus listrik yang mengalir dengan arah dan besar yang tetap/konstan.Yaitu sumber arus listrik yang tidak berubah fasenya. Pada gambar grafik yang memperlihatkan hubungan antara tegangan (V) dan waktu (t) pada tegangan Listrik searah (DC). Berarti bahwa pembawa muatan listrik bergerak dengan arah arus listrik tertentu.
Besarnya tegangan listrik pada saat yang berbeda diperlihatkan pada suatu grafik (grafik tegangan fungsi waktu). Untuk maksud ini sumbu horisontal sebagai waktu (misal 1s, 2s, 3s dst.) dan sumbu vertikal sebagai arusnya (misal 1A, 2A, 3A dst.).
Besarnya arus listrik yang sekarang ditetapkan pada 1, 2 atau 3 sekon, untuk masing -masing waktu yang berlaku ditarik garis lurus ke atas atau ke bawah (lihat gambar 1.14).
Kita hubungkan titik yang sesuai dengan suatu garis, Gambar 9. Grafik Arus Listrik Searah ( DC)
dengan demikian maka didapatkan suatu grafik arus fungsi waktu (grafik garis). Gambar grafik seperti ini dapat dibuat secara jelas dengan suatu oscilloscope.
Contoh Sumber arus listrik searah ( DC ) 1. Batere/Baterai ( elemen kering )
2. Accumulator ( aki = accu ) (elemen basah ) 3. Elemen Volta ( elemen basah )
4. Solar sel
5. Dinamo DC atau Generator DC
6. Adaptor AC ke DC : a. Adaptor Sistem Perata Tunggal, b. Adaptor Sistem Cabang Tengah, c. Adaptor Sistem jembatan, d. Adaptor Sistem Dwi Kutub
2. Tegangan bolak-balik
Tegangan pada suatu rangkaian arus, arahnya berubah - ubah dengan suatu irama / ritme tertentu, dengan demikian maka arah dan besarnya arus selalu berubah - ubah pula. Biasa disebut arus listrik bolak-balik(simbol normalisasi : ~ ). Berarti bahwa elektron bebasnya bergerak maju dan mundur
Gambar 10. Grafik tegangan listrik Bolak-Balik
Disini pada tegangan bolak-balik, sebagaimana digunakan didalam praktik, arahnya selalu berubah - ubah (misalnya 50 kali tiap sekon), electron - elektron di dalam penghantar kawat hanya sedikit berayun / bergerak maju dan mundur. Suatu tegangan listrik bergelombang yang besarnya selalu berubah, tetapi arah tegangan listrik tersebut tetap konstan, maka dalam hal ini berhubungan dengan suatu arus listrik yang terdiri atas sebagian tegangan listrik searah dan sebagian yang lain berupa tegangan bolak-balik. Biasa disebut sebagai tegangan bergelombang (alternating current). Tegangan bergelombang adalah suatu arus yang terdiri atas sebagian arus searah dan sebagian arus bolak-balik.Salah satu bentuk lain dari arus bergelombang yang sering ditemukan dalam praktik yaitu berupa pulsa arus searah (lihat gambar 4) tegangan hanya dapat diketahui dan ditetapkan melalui reaksi atau efek yang ditimbulkannya.
Sebagai contoh akibat dari reaksi atau efek yang ditimbulkannya adalah sebagai berikut : 1. Reaksi panas
Arus listrik selalu memanasi penghantarnya.Didalam kawat logam misalnya, elektron-elektron saling bertumbukan dengan ion-ion atom, bersamaan dengan itu elektron tersebut memberikan sebagian energi geraknya kepada ion-ion atom dan memperkuat asutan panas ion-ion atom, yang berhubungan dengan kenaikan temperatur.Penggunaan reaksi panas arus listrik ini misalnya pada open pemanas, solder, kompor, seterika dan sekering lebur.
2. Reaksi cahaya
Pada lampu pijar reaksi panas arus listrik mengakibatkan kawat membara dan dengan demikian menjadi bersinar, artinya sebagai efek samping dari cahaya. Reaksi cahaya secara langsung ini ditemukan pada penggunaan tabung cahaya, lampu mercury, lampu neon dan lampu indikator (negative glow lamp).
3. Reaksi kemagnitan
Gas seperti neon, argon atau uap mercury dipicu/diprakarsai oleh arus listrik sehingga menjadi bersinar. Contoh sumber arus listrik bolak balik ( AC )
1. Generator AC
2. Jala-jala PLN yang dihasilkan oleh : PLTA, PLTU, PLTP, PLTN, dll. 3. Inverter DC ke AC
2. HAMBATAN/TAHANAN
Jika suatu elektron bebas bisa bergerak didalam benda, dan dikarenakan elektron mempunyai listrik alami, maka akan terjadi suatu aliran arus listrik. Arus 1 ampere adalah elektron sebanyak 6.25x1018 electron bergerak dalam satu detik. Perlu
juga kita ketahui, bahwa semua jenis benda tersusun dari atom-atom sehingga ada beberapa kemungkinan rintangan bagi elektron bebas untuk bergerak, tertahannya pergerakan elektron bebas biasa disebut dengan tahanan listrik.
Adalah