Tegangan Listrik: Pengertian, Simbol, Satuan, Rumus, Contoh Soal

Daftar Isi

Tegangan atau potensial listrik (V) adalah energi listrik yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung-ujung penghantar, dirumuskan V = ^W/_Q, di mana (W) adalah energi potensial listrik dan (Q) adalah muatan listrik.

Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas salah satu besaran dalam kelistrikan, yaitu tegangan atau beda potensial listrik.

Sebelumnya, kita telah menuntaskan pembahasan tentang arus listrik, di mana disebutkan bahwa arus listrik adalah muatan yang mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.

Definisi tersebut sekaligus menginformasikan kepada kita bahwa tegangan listrik dan arus listrik merupakan dua besaran yang saling terkait.

Tegangan listrik menjadi sebab timbulnya arus listrik. Dengan kata lain, muatan listrik memerlukan tegangan agar bisa mengalir.

Lantas, apa sih hakikat tegangan listrik itu? Nah, hal inilah yang akan dijelaskan dalam materi ini. Selain itu, akan dijelaskan pula simbol, satuan, rumus, dan contoh soal tegangan listrik beserta jawabannya.

Baiklah, kita mulai saja materinya...

Daftar Isi

• 1Pengertian Tegangan Listrik
• 2Sumber Tegangan Listrik
• 3Jenis Sumber Tegangan Listrik
  • 3.1Tegangan Listrik DC
  • 3.2Tegangan Listrik AC
• 4Simbol Satuan Tegangan Listrik
• 5Alat Ukur Tegangan Listrik
• 6Rumus Tegangan Listrik
• 7Contoh Soal Tegangan Listrik
• 8Kesimpulan

Pengertian Tegangan Listrik

Apa yang dimaksud dengan tegangan listrik? Dalam ilmu kelistrikan, tegangan listrik disebut juga dengan potensial listrik, yaitu energi listrik yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung-ujung penghantar.

 

Dalam pengertian yang lain, tegangan listrik bisa juga diartikan sebagai "dorongan" listrik yang bisa diberikan terhadap elektron yang mengalir melalui rangkaian. 

Dorongan ini disebut gaya gerak listrik (ggl), yaitu energi yang dimiliki sumber arus listrik yang seolah-olah berfungsi sebagai gaya penggerak muatan listrik dalam rangkaian

 

Gaya gerak listrik (ggl) dihasilkan oleh sumber tegangan listrik. Semakin besar tegangan suatu sumber, maka semakin besar pula gaya gerak listrik yang dihasilkan.

Sumber Tegangan Listrik

Sumber tegangan listrik adalah semua yang terlibat dalam perubahan bentuk energi lain menjadi energi listrik.

 

Sumber tegangan listrik diperlukan untuk menciptakan beda tegangan atau beda potensial listrik dengan cara memproduksi kelebihan elektron di suatu kutub dan mengurangi elektron di kutub yang lain.

 

Akibatnya, aliran elektron akan terjadi dari kutub negatif ke kutub positif dan di saat bersamaan akan mengalir pula arus listrik konvensional dari kutub positif (potensial tinggi) ke kutub negatif (potensial rendah).

 

Hal ini bisa diibaratkan dengan aliran air yang mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah. Semakin besar perbedaan ketinggiannya, semakin besar pula kecepatan alirannya.

Begitu pun arus listrik, agar arus bergerak dengan cepat, di antara kedua kutub harus diberi beda tegangan yang tinggi.

Jenis-Jenis Sumber Tegangan Listrik

Secara umum, sumber tegangan listrik dibagi menjadi dua jenis, yaitu tegangan listrik searah (DC) dan tegangan listrik bolak-bolak (AC). 

1. Sumber Tegangan Listrik Searah (DC)

DC merupakan singkatan dari Direct Current, artinya arus listrik searah. Jadi, sumber tegangan listrik DC adalah sumber tegangan yang menghasilkan arus listrik searah.

 

Tegangan listrik arus searah yang paling banyak dikenal dewasa ini berasal dari proses elektrokimia dan perubahan energi mekanik.

 

Berikut ini beberapa contoh sumber tegangan listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari:

• Elemen elektro kimia
• Elemen Volta
• Accumulator (aki)
• Elemen kering
• Termo elemen
• Photo Electric Cell
• Generator arus searah (DC)
  

2. Sumber Tegangan Listrik Bolak-Balik (AC)

AC merupakan singkatan dari Alternating Current, artinya arus bolak-balik. Jadi, sumber tegangan listrik AC adalah sumber tegangan yang menghasilkan arus listrik bolak-balik.

 

Listrik yang berada di dalam rumah kita termasuk arus listrik AC. Tegangan listrik AC berasal dari proses induksi elektromagnetik dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet tetap.

Putaran tersebut menyebabkan terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet di dalam kumparan sehingga menghasilkan gaya gerak listrik (ggl). 

Contoh sumber tegangan listrik AC dalam kehidupan sehari-hari adalah listrik PLN dan generator AC.

Simbol dan Satuan Tegangan Listrik

Dalam fisika, tegangan listrik disimbolkan dengan huruf kapital V dan dinyatakan dalam satuan SI Volt, yang diadopsi dari nama fisikawan Italia penemu baterai, Alessandro Volta.

Berdasarkan jenis satuannya, tegangan listrik adalah salah satu besaran turunan. Selain itu, tegangan listrik juga termasuk ke dalam besaran skalar.

Alat Ukur Tegangan Listrik

Alat yang digunakan untuk mengukur besarnya tegangan listrik disebut voltmeter. Alat ini bekerja berdasarkan prinsip hukum Ohm yang menyatakan bahwa tegangan listrik sebanding dengan besar arus untuk nilai hambatan yang sama.

 

Prinsip kerja voltmeter adalah menimbang tegangan yang diukur dengan tegangan yang sudah diketahui besarnya dengan menggunakan sirkuit jembatan. 

Bagaimana cara mengukur tegangan listrik? Jadi, pengukuran beda potensial dilakukan dengan mengatur batas ukur pada alat dan menghubungkan dua kabel dari voltmeter ke ujung-ujung lampu, dirangkai secara paralel.

Beda potensial antara kutub-kutub sumber listrik ketika sakelar terbuka atau tidak mengalirkan arus disebut gaya gerak listrik (GGL), dilambangkan E.

Sedangkan, beda potensial antara kutub-kutub suatu elemen listrik ketika sakelar ditutup atau mengalirkan muatan listrik disebut tegangan jepit, dilambangkan V.

Rumus Tegangan Listrik

Tegangan listrik adalah energi potensial listrik per satuan muatan, dirumuskan:

 

V = ^W/_Q

 

Keterangan:

• V = tegangan/potensial listrik (Volt)
• W = energi potensial listrik (J)
• Q = muatan listrik (C)

Dalam suatu rangkaian tertutup, tegangan listrik berbanding lurus dengan kuat arus listrik dan kemampuannya untuk menggerakkan listrik dipengaruhi oleh besarnya hambatan, dirumuskan:

V = I . R

Keterangan:

• V = tegangan/potensial listrik (volt)
• I = kuat arus listrik (A)
• R = hambatan listrik (Ω)

Selain itu, hubungannya dengan daya listrik, dirumuskan dengan persamaan matematis:

 

V = ^P/_I

 

Keterangan:

• V = tegangan/potensial listrik (volt)
• I = kuat arus listrik (A)
• P = daya listrik (watt)

Contoh Soal Tegangan Listrik

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang tegangan listrik:

Contoh Soal 1

Jumlah muatan yang dipindahkan pada sebuah rangkaian listrik adalah 15 Coulomb. Jika energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan tersebut dari ujung-ujung rangkaian adalah 45 Joule, berapakah besar tegangan listrik antara ujung-ujung rangkaian tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

• Q = 15 C
• W = 45 J

Ditanyakan:

• V...?

Penyelesaian:

 

V = ^W/_Q

    = ⁴⁵/₁₅

    = 3 Volt

Jadi, besar tegangan listrik antara ujung-ujung rangkaian adalah 3 Volt.

Contoh Soal 2

Pada suatu penghantar yang memiliki hambatan 110 Ohm mengalir arus listrik sebesar 2 A. Berapakah beda potensial pada penghantar tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

• R = 110 Ω
• I  = 2 A
  

Ditanyakan:

• V...?

Penyelesaian:

 

V = I . R

    = 2 . 110

    = 220 Volt

Jadi, beda potensial pada penghantar adalah 220 Volt.

Contoh Soal 3

Sebuah pembangkit listrik menghasilkan daya sebesar 1 Mega Watt yang akan dialirkan ke rumah-rumah penduduk. Jika kuat arus yang mengalir 8 A, berapakah tegangan listrik yang dihantarkan? 

Jawaban:

Diketahui:

• P = 1 MW = 1.000.000 Watt
  
• I  = 8 A
  

Ditanyakan:

• V...?

Penyelesaian:

 

V = ^P/_I

    = ^1.000.000/₈

    = 125.000 Volt

Jadi, tegangan listrik yang dihantarkan adalah 125.000 Volt.

Kesimpulan

Jadi, tegangan atau potensial listrik (V) adalah energi listrik yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung-ujung penghantar, dirumuskan V = ^W/_Q, di mana (W) adalah energi potensial listrik dan (Q) adalah muatan listrik.

 

Gimana adik-adik, udah paham kan materi tegangan listrik di atas? Jangan lupa lagi yah.

 

Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.