Kelas X | Gaya Gerak Listrik dan Tegangan Jepit

Gaya Gerak Listrik (GGL)

Pernahkah kamu memerhatikan tulisan 1,5 V pada baterai, atau 6 V dan 12 V pada akumulator? Besaran 1,5 V, 6 V atau 12 V yang tertulis pada badan baterai atau akumulator menunjukkan beda potensial listrik yang dimilikinya. Hal itu sering disebut gaya gerak listrik (GGL). Untuk membantumu memahami pengertian gaya gerak listrik, perhatikan gambar di bawah ini dan perhatikan pula penjelasannya.

Jika sakelar (sk) ditutup, elektron di kutub negatif baterai akan bergerak melalui penghantar menuju kutub positif. Selama dalam perjalanannya, elektron mendapat tambahan energi dari gaya tarik kutub positif. Namun, energi itu akan habis karena adanya tumbukan antarelektron; di dalam lampu tumbukan itu mengakibatkan filamen berpijar dan mengeluarkan cahaya. Sesampainya di kutub positif, elektron tetap cenderung bergerak menuju ke kutub negatif kembali. 

Namun, hal itu sulit jika tidak ada bantuan energi luar. Energi luar tersebut berupa energi kimia dari baterai. Energi yang diperlukan untuk memindah elektron di dalam sumber arus itulah yang disebut gaya gerak listrik (GGL). Pada gambar di atas tegangan terukur pada titik AB (misalnya menggunakan voltmeter) ketika sakelar terbuka merupakan GGL baterai. Adapun tegangan terukur ketika sakelar tertutup merupakan tegangan jepit. Nilai tegangan jepit selalu lebih kecil daripada gaya gerak listrik.

 

Perbedaan GGL dan Tegangan Jepit

Beda potensial dan sebuah sumber tegangan dapat diketahui jika dihubungkan dengan hambatan, misalnya lampu, radio, atau alat elektronik yang lain. Apakah ini berarti, jika sumber tegangan tidak dihubungkan dengan hambatan, tidak mempunyai potensial? Walaupun arus tidak mengalir, sebuah sumber tegangan tetap memiliki beda potensial. Ketika mempelajari alat ukur listrik, kalian telah mengetahui bahwa setiap alat ukur mempunyai hambatan dalam. Demikian pula sumber tegangan. Sumber tegangan, misalnya baterai, aki (accu), dan sumber tegangan lain, juga mempunyai hambatan dalam. Hambatan dalam ini menyebabkan adanya beda potensial di antara kutub-kutubnya, walaupun arus tidak mengalir.

 

Ketika arus tidak mengalir, beda potensial di antara kedua kutub (disebut juga polaritas) sumber tegangan disebut gaya gerak listrik (ggl). Namun, jika arus listrik mengalir, beda potensial pada polaritas sumber tegangan disebut tegangan jepit (V, ). Lalu, bagimanakah hubungan gaya gerak listrik dengan tegangan jepit. Perhatikan Gambar hambatan dalam pada baterai (r) tersusun seri dengan hambatan luar (R).

 

 

 

Kita tahu bahwa di dalam sumber tegangan, misalnya baterai, terdapat hambatan dalam (disimbolkan dengan huruf r). Jika arus mengalir, hambatan dalam ini akan menghambat arus. Akibatnya, tegangan yang seharusnya dihasilkan (ggl) berkurang sebesar IR. Tegangan akhir yang biasanya kita ukur inilah yang disebut tegangan jepit. Jadi, hubungan antara tegangan jepit dengan gaya gerak listrik diberikan dengan persamaan:

V_jepit = ε – Ir

 

Jika tegangan jepit ini dihubungkan dengan sebuah hambatan luar R, maka besar arus yang mengalir dalam rangkaian adalah :

I = V_jepit / Rtotal = E / (R+r)

 

Keterangan:

V_jepit = tegangan jepit (volt)

E = gaya gerak listrik (volt)

I = kuat arus (A)

R = hambatan luar (ohm)

r = hambatan dalam (ohm)

 

Walaupun ggl dan tegangan jepit merupakan dua hal yang berbeda, tetapi dalam pemakaiannya sering dianggap sama. Ini terjadi karena hambatan dalam pada sumber tegangan diangggap tidak ada.