Tanda desimal dilambangkan dengan titik bukan koma. Contoh: 5.6, 10.25, 3.14, 2.17, dan 5.333….
Tanda pemisah ribuan tidak digunakan. Contoh, satu juta ditulis 1000000. Kecuali jika diperlukan—seperti angka yang sangat besar—maka spasi penggabung (non-breaking space atau ) akan digunakan. Contoh, satu triliun ditulis 1 000 000 000.
Satuan TIDAK dicetak miring. Contoh, satu volt ditulis $1\;\mathrm{V}$, tiga ampere ditulis $3\;\mathrm{A}$, sepuluh kilogram ditulis $10\;\mathrm{kg}$.
Muatan listrik statis cenderung tidak bergerak. Terjadi karena ketidakseimbangan muatan (elektron− dan proton+).
Karena ketidakseimbangan muatan tersebutlah terjadi arus listrik. Benda yang bermuatan negatif (lebih banyak elektron) akan memindahkan elektronnya ke benda yang bermuatan positif.
Muatan negatif berpindah kepada muatan positif karena berbeda jenis, maka saling tarik-menarik (±seperti magnet).
Bisa dibuat dengan menggesekkan dua benda, memindahkan elektron dari suatu benda ke benda lain.
Muatan biasanya dilambangkan dengan $Q$ atau $q$ dan satuannya adalah $\mathrm{C}$ (coulomb). Satu coulomb sama dengan muatan 6.241509 × 1018 elektron, atau
6 241 509 074 460 762 607.776 e−.
Dilambangkan dengan $Q$ karena muatan adalah kuantitas (quantity) dari listrik yang dialirkan dengan kuat arus satu ampere dalam satu detik.
Sedangkan listrik dinamis adalah muatan listrik yang dapat bergerak dalam suatu rangkaian listrik (electric circuit). Muatan listrik bergerak di dalam konduktor (kabel, dan semacamnya), aliran ini disebut sebagai arus listrik, seolah-olah sungai yang mengalir.
Arus listrik bergerak dari positif ke negatif. Tetapi, elektron (e−) bergerak dari negatif ke positif.
Arus listrik bergerak dari potensial tinggi (positif) ke potensial rendah (negatif). Seperti ketinggian pada sungai, air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah. Begitulah arus listrik, bergerak karena ada perbedaan potensial. Beda potensial ini memiliki satuan volt $(\mathrm{V})$, beda potensial juga disebut sebagai tegangan dan voltase (voltage).
Nah, muatan listrik (coulomb) juga bisa dianalogikan sebagai air di sungai yang mengalir. Muatan listrik adalah air di sungai tersebut. Arus listrik adalah kecepatan (debit) air di sungai. Tegangan listrik adalah perbedaan ketinggian di sungai.
Didapat rumus berikut.
$$ I = \frac{Q}{t} $$
$I$: kuat arus listrik, atau banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu tertentu.
$Q$: muatan listrik.
$t$: waktu.
Kuat arus dilambangkan dengan $I$ karena asalnya dari bahasa Prancis “intensité du courant” (intensitas arus).
Pernah lihat baterai? Satuan muatan listriknya adalah $\mathrm{mAh}$ (milliampere-hour atau miliampere-jam, satu ampere sama dengan seribu miliampere). Kenapa tidak coulomb? Karena untuk kemudahan menghitung masa pakai baterai. Contohnya, baterai dicas dengan kuat arus $500\;\mathrm{mA}$ selama $3\;\mathrm{jam}$, maka muatan listriknya adalah $1500\;\mathrm{mAh}$,
Baterai dengan kapasitas $6000\;\mathrm{mAh}$ dicas dengan kuat arus $2\;\mathrm{A}$, berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengecas baterai tersebut sampai penuh? Hitunglah kapasitas baterai dalam coulomb!
Hukum Ohm
Hukum Ohm menjelaskan keterkaitan kuat arus listrik, tegangan listrik, dan hambatan (resistansi atau resistance). Ia menyatakan bahwa jika tegangan dinaikkan, arusnya akan naik.
Didapatkan rumus berikut.
$$ {I = \frac{V}{R}}\text{ atau }\boxed{V = IR}\text{ atau }{R = \frac{V}{I}} $$
$V$: tegangan atau voltase, satuannya volt $(\mathrm{V})$.
$R$: hambatan atau resistansi, satuannya ohm $(\mathrm{\Omega})$.
Nah, tegangan di rangkaian seri ($R_1$ dan $R_{2,3,4}$) berbeda. Karena kita ingin mencari kuat arus di $R_2$, maka kita harus mencari tegangan di $R_{2,3,4}$. Kuat arus tidak perlu, karena kuat arus di rangkaian seri sama.
Gunakan rumus $V_\mathfrak{n} = I \times R_\mathfrak{n}$ untuk rangkaian seri.
Energi listrik tergantung pada tegangan dan muatan listrik yang mengalir, dapat dirumuskan
$$ W = V \cdot Q $$
$W$: energi listrik $(\mathrm{J})$.
$V$: tegangan, voltase, atau beda potensial $(\mathrm{V})$.
$Q$: muatan listrik $(\mathrm{C})$.
Energi listrik dilambangkan dengan $W$ karena berasal dari bahasa Inggris “work” yang berarti usaha.
*Tolong dicatat $W$ sebagai variabel bermakna energi listrik, $\mathrm{W}$ sebagai satuan bermakna watt.
Karena $Q = It$, bisa juga dirumuskan sebagai $W = V \cdot I \cdot t$.
Karena $V = IR$, bisa juga $W = I^2 \cdot R \cdot t$.
Karena $I = \frac{V}{R}$, bisa juga $W = \frac{V^2}{R} \cdot t$.
Dapat disimpulkan bahwa
$$ \begin{gather*} \boxed{W = V \cdot Q} \\ \text{atau} \\ W = V \cdot I \cdot t \\ \text{atau} \\ W = I^2 \cdot R \cdot t \\ \text{atau} \\ W = \frac{V^2}{R} \cdot t \end{gather*} $$
$W$: energi listrik.
$V$: tegangan.
$Q$: muatan listrik.
$I$: kuat arus.
$t$: waktu.
$R$: hambatan.
Energi listrik juga bisa menggunakan satuan $\mathrm{kWh}$ (kilowatt-hour atau kilowatt-jam), penjelasan ada di bagian selanjutnya.
Daya listrik adalah energi listrik yang digunakan dalam satu satuan waktu. Satuan daya listrik adalah $\mathrm{W}$ (watt). Nah, $1\;\mathrm{W} = 1\;\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{s}}$ atau bisa ditulis $1\;\mathrm{J}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}$.
$$ \begin{gather*} \boxed{P = \frac{W}{t}} \\ \text{atau} \\ P = VI \end{gather*} $$
$P$: daya listrik $(\mathrm{W})$.
$W$: energi listrik $(\mathrm{J})$.
$t$: waktu.
$V$: tegangan.
$I$: kuat arus.
*Tolong dicatat $W$ sebagai variabel bermakna energi listrik, $\mathrm{W}$ sebagai satuan bermakna watt.
Dilambangkan dengan $P$ karena berasal dari bahasa Inggris “power.”
Satuan joule (joule sama dengan watt-sekon: $1\;\mathrm{J} = 1\;\mathrm{W}{\cdot}\mathrm{s}$) terlalu kecil untuk kebutuhan pemakaian listrik sehari-hari. Dipakailah satuan yang lebih besar, yaitu watt-jam $(\mathrm{Wh})$ dan kilowatt-jam $(\mathrm{kWh})$. Persamaannya $1\;\mathrm{kWh}$ sama dengan $3.6 \times 10^6\;\mathrm{J}$ atau $3.6\;\mathrm{MJ}$ (megajoule, megajoule sama dengan sejuta joule).
Tagihan listrik dihitung setiap energi listrik yang digunakan. Biasanya harga listrik PLN adalah Rp1300/kWh sampai Rp1600/kWh.
Kulkas dengan daya 500 watt digunakan selama 5 jam per hari, berapa kWh yang digunakan kulkas tersebut selama 7 hari? Jika harga listrik adalah Rp1500/kWh, berapa besar tagihan listrik untuk menggunakan kulkas tersebut?
Klik untuk melihat penyelesaian
$$ \begin{align*}
P &:= 500\;\mathrm{W} \\
t &:= 5\;\frac{\mathrm{h}}{\mathrm{d}} \times 7\;\mathrm{d}
\end{align*} $$
$:=$ bermakna “didefinisikan dengan.” Digunakan untuk mendefinisikan, seperti pernyataan dari soal.