Current War

Teori Dasar Arus Listrik

   Jika kita membahas arus listrik itu artinya kita sedang membahas muatan listrik dan jika kita berbicara muatan kita juga sedang berbicara elektron pada suatu penghantar atau konduktor. Satuan arus adalah ampere (A) yang didefinisikan sebagai  arus konstan dalam dua konduktor paralel  yang panjangnya tak terhingga dan penampangnya sangat kecil ,berjarak satu meter  dalam vakum yang menghasilkan gaya antar konduktor tersebut sebesar  2,0 x 10^-7 newton per meter. Dalam konsep yang lebih mudah dipahami  adalah bahwa arus terjadi sebagai akibat adanya  pergerakan muatan-muatan, dan 1 ampere sama dengan jumlah muatan 1 coulomb yang bergerak melewati permukaan yang tetap selama 1 sekon.  Sehingga fungsi arus dalam satuan waktu dituliskan sebagai berikut.

           

    Muatan-muatan yang bergerak dapat berupa ion positif atau ion negatif. Ion positif, yang bergerak ke kiri yang ditunjukan Gambar (a),  menghasilkan arus i, yang juga berarah ke kiri. Jika ion-ion ini melewati bidang permukaan S dengan laju satu coloum per sekon , maka arus yang dihasilkan adalah satu ampere.ion-ion negatif yang negatif yang bergerak ke kanan, ditunjukan pada Gambar  (b), juga menghasilkan arus yang berarah ke kiri.

Sumber : https://www.tneutron.net

  Analogi yang lebih sederhana untuk menjelaskan arus adalah dengan membayangkan muatan-muatan yang pada Gambar (a) dan (b) adalah sekumpulan pembalap, konduktor kita asumsikan sebagai sirkuit balapan, dan S merupakan titik start. Arus merupakan seberapa banyak pembalap yang melewati        garis start (S) dalam selang waktu satu second.

  Untuk lebih memhami lebih lanjut konsep dan  persamaan diatas maka simak contoh berikut, misalkan  muatan yang ditransfer melalui suatu batang konduktor adalah 120 Coulomb dalam selang waktu 30 detik, maka arus yang mengalir dalam batang konduktor tersebut adalah :

Teori Arus Konvensional vs  Aliran Elektron

Sumber : www.electrical4u.com

   Pada awalnya Ilmuan bernama Franklin (1750)  menggambarkan listrik sebagai suatu aliran air yang tidak terlihat. Jika sebuah benda yang memiliki kelebihan cairan dari keadakan normalnya maka benda tersebut disebut bermuatan positif, sebaliknya jika benda tersebut memiliki cairan yang lebih sedikit dari keadakaan normalnya maka benda tersebut dikatan bermuatan negatif. Berdasarkan teori tersebut Frankin menyimpulkan bahwa  muatan  listrik mengalir dari positif (kelebihan) menuju negatif (kekurangan).Teori tersebut tampaknya sangat mudah dipahami. Namun setelah ditemukannya konsep atom oleh ilmuan fisika bernama Joseph thomson yang menyatakan bahwa aliran arus listrik dalam suatu batang konduktor memiliki arah yang berlawanan dari aliran arus yang disebutkan oleh teori konvensional yaitu dari negatif ke positif.
     Sejauh ini teori arus konvensional dan aliran elektron masih sama-sama digunakan. Kedua teori tersebut sama-sama menyatakan arah aliran arus dalam sirkuit  listrik, tetapi  dalam notasi arah arus listrik kedua teori tersebut  memiliki arah notasi yang bertolak belakang.  Mendengar kedua teori tersebut mungkin sekarang muncul pertanyaan, teori manakah yang benar? Maka saya akan menjawab teori yang benar adalah teori arus elektron.Karena kita tahu bahwa arus listrik terjadi sebagai adanya pergerakan elektron bebas secara kontinyu dan  elektron  yang bermuatan negatif (e^-)  akan bergerak untuk mencari  proton yang bermuatan positif.Dalam teori atom muatan yang lebih mungkin bergerak adalah elektron lebih tepatnya elektron valensi , sementara proton berada di inti atom yang sangat seimbang dan terikat kuat.   Pergerakan elektron untuk mencari proton inilah yang kemudian kita sebut arus listrik.Tetapi jika anda bertanya teori mana yang harus kita gunakan atau kita yakini? Saya lebih tertarik dengan pertanyaan seperti ini  dan saya menjawab dengan kalimat ,tergantung anda siapa ?. Karena jika anda seorang insyinyur teknik elektro yang menggunakan teori arus listrik untuk menganalisa arus listrik dalam suatu rangkaian listrik, saya menyarankan untuk menggunakan teori arus konvensional karena lebih mudah dipahami bagi sebagian besar orang.Kita lebih mudah memahami aliran arus dalam suatu sirkuit dengan membayangkan aliran air. Ketika anda menganalisa suatu rangkaian, parameter yang akan anda cari adalah berapa besarnya nilai arus dalam suatu rangkaian atau  di suatu komponen yang terdapat dalam rangkaian tersebut tanpa peduli bagaimana arah pergerakan elektron dalam rangkaian tersebut.Lain halnya jika anda adalah seorang teknisi yang berurusan dengan tabung vakum atau tabung elektron yang digunakan untuk memperbesar sinyal listrik. Perangkat ini bekerja pada fenomena elektron yang melesat melalui vakum, dan laju aliran elektron tersebut dikendalikan oleh besarnya tegangan yang diberikan terhadap dua pelat logam pada perangkat tersebut . Untuk memahami perangkat tersebut akan lebih mudah dipahami ketika divisualisasikan dengan menggunakan notasi aliran elektron. Walaupun faktanya teori arus aliran elektron menunjukan pergerakan arus sebenarnya, tetapi hingga saat ini teori arus konvensional masih digunakan, bahkan buku-buku teks teknik elektro sebagian besar menggunakan teori arus konvensional. Tidak ada yang salah anda mau menggunakan teori arus yang mana, asalkan jika anda melakukan analisa terhadap suatu sirkuit listrik  anda harus konsisten menggunakan satu teori arus untuk mendapatkan nilai arus yang benar.

      

Alternating Current (AC) vs Direct Current (DC) 

Sumber : https://studymorefacts.blogspot.co.id

  Pembahasan listrik AC dan listrik DC sering juga dikaitakan dengan istilah Current War. Bahkan pada tahun 2017 telah dirilis film yang berjudul Cureent War di Festival Fim  Internasional Toronto Amerika Serikat.Film tersebut menceritakan bagaimana persaingain antara peruhasaan Edison Electric Light Company (Perusahaan lsitrik DC miliki Thomas Alva Edison) dan Westinghouse Electric Company (Perusahaan listrik AC milik George Westinghouse) yang bersaing untuk menjadi standar lsitrik di amerika. Lalu apa sebenarnya pededaan arus AC dan DC ini, sistem mana yang lebih efisien?

    Dalam arus bolak-balik, muatan listrik berubah arah secara berkala.Akibatnya level tegangan juga berubah bersama arus. Arus AC banyak digunakan sebagai pemasok lsitrik dari pemabngkit ke rumah,gedung, kantor dll. AC diproduksi dengan alat yang disebut dengan alternator. Alternator merupakan tipe khusu generator lsitrik yang diarancang untuk menghasilkan arus bolak-balik. Kawat yang diputar di dalam medan magnet akan menyebabkan induksi elektromagnetik, induksi elektromagnetik menyebabkan adanya arus yang mengalir di sepanjang kawat.Oleh kaena kawat yang berputar dan masuk kedalam medan magnet yang polaritasnya berubah terhadap waktu, sehingga arah arus yang dihasilkan juga berubah terhadap waktu dan disebut dengan arus AC atau arus bolak-balik. Kelebihan dari sistem arus bolak-balik adalah dapat ditransmisikan pada jarak jauh.Pada tegangan tinggi lebih dari 110 kV, lebih sedikit energi yang hilang. Tegangan yang tingggi artinya arus lebih rendah dan arus yang lebih rendah artinya energi yang terdispasi menjadi panas (Rugi-rugi dielektrik) pada jaringan transimisi lebih rendah. Selain itu AC lebih mudah untuk dikonversikan ke nilai yang lebih tinggi menggunkan alat yangg disebut transformator.Pada dasarnya transformator merupakan kumparan kawat pada inti besi yang dapat menaikan atau menurunkan besarnya tegngan AC.Kelebihan dapat ditransmisikan jarak jauh inilah yang menyebabkan hampir seluruh sistem kelistrikan yang diterapkan dinegara-negara didunia saat ini menggunakan sistem AC untuk menyalurkan listrik dari pembangkit ke konsumen.Walaupun sebenarnya, peralatan rumah tangga dan perlatan elektronik lain kebanyakan membutuhkan sumber DC. Gelombang AC biasanya secara matematis digambarkan dengan gelombang sinus untuk mempermudah pemahaman. Pada gelombang sinus terdiri dari amplitudo, frekuensi dan fase. Frekuensi listrik AC dikatan berubah terhadap waktu.

    Dalam sirkuit DC, elekron mengalir dari kutub negatif ke positif (teori arus elektron) atau arus DC mengalir dari kutub positif ke negatif (teori arus konvensional). Umunya listrik DC dihasilkan oleh baterai, elektrokimia dan sel fotovoltaik atau arus AC yang disearahkan. Arus DC memiliki frekuensi yang tetap terhadap waktu yaitu 0. Kelebihan dari lsitrik DC adalah efesinesinya lebih tinggi karena memiliki faktor daya = 1 dan tidak memiliki masalah stabilisasi terhadap sistem.Kekurangan dari sistem lsitrik DC adalah tidak dapat mengirimkan energi pada jarak yang jauh, karena akan kehilangan energi.

      Sejauh ini, AC dan DC sama-sama memiliki peranan penting dalam dunia kelistrikan. Listrik AC menguasai jaringan transmisi di dunia karena dapat ditransmisikan pada jarak yang jauh serta mudah untuk dikonversikan ke nilai tegangan yang lebih tinggi. Sementara listrik AC menguasai peralatan rumah tangga dan alat elektronik lainnya karena efisiensi energinya yang tinggi. Namun beberapa tahun terakhir, jaringan transmisi DC atau yang dikenal dengan istilah HVDC sudah mulai bermunculan dibeberapa negara didunia seperti china dan amerika serikat.

Sekian artikel singkat dan masih jauh dari kata sempurna ini, semoga mendatangkan manfaat bagi teman-teman yang membaca. informasi sedikit bahwa saya insyaallah mempublish satu artikel satu kali dalam seminggu, jadi jangan bosan-bosan ya untuk terus berkunjung ke blog sederhana ini.  akhir kata saya ucapkan terimaksih kunjungannya, wasalamu'alaikum wr.wb.

Reference

Nahvi,N.,dan Joseph A. Edminister.2003.Rangkaian Listrik.Jakarta:Penerbit Erlangga.

http://www.history.com/news/ask-history/what-was-the-war-of-the-currents

https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-1/conventional-versus-electron-flow/

https://www.electrical4u.com/electric-current-and-theory-of-electricity/

https://www.scientificamerican.com/article/edisons-revenge-will-direct-current-make-a-comeback-in-us/