Muatan Bergerak : Arus Listrik

Prev : Muatan Bergerak : Pendahuluan

Kita akan meninjau suatu kelompok muatan yang memiliki polaritas sama dan terkumpul dalam satu ruangan seperti pada gambar di bawah ini.

Dalam elektrostatik, kita sebelumnya telah meninjau kondisi ketika muatan-muatan yang berada di dalam ruangan tersebut tidak bergerak. Namun tentu saja karena hukum Coulomb, tidak mungkin muatan-muatan tersebut akan tetap diam mengingat muatan-muatan tersebut akan saling bertolak kecuali ada suatu gaya ikat yang lebih besar dibanding gaya Coulomb masing-masing muatan yang tidak akan kita bahas dalam seri ini. Dengan kata lain, muatan-muatan tersebut akan bertolak meninggalkan ruangan. Apabila kita tinjau beberapa muatan yang meninggalkan ruangan τ, maka jumlah keseluruhan muatan dalam τ atau Q_i akan berkurang menjadi Q_f. Kita dapat mendefinisikan selisih muatan ini menjadi Δq, atau

Apabila rentang waktu perubahan besar muatan adalah Δt, maka kita bisa mendefinisikan suatu besaran yang menyatakan laju perubahan besar muatan dalam ruang τ dengan lambang I, yaitu

Besaran I ini disebut sebagai arus listrik. Umumnya arus listrik ini didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir di titik tertentu per satuan waktu. Definisi ini sama dengan yang sebelumnya kita definisikan apabila kita mengambil permukaan ruang τ sebagai titiknya, yang akan kita bahas lebih lanjut dalam artikel selanjutnya. Apabila Δq dan Δt mendekati nol, maka I dapat kita nyatakan menjadi

Satuan SI dari arus listrik adalah Ampere, yang nilainya ekivalen dengan Coulomb/detik. Walaupun arus listrik ini terlihat sebagai konsep yang cukup sederhana, Ampere adalah orang pertama yang menyadari bahwa arus listrik ini pada dasarnya adalah transport muatan. Arus listrik merupakan salah satu dari ketujuh besaran pokok yang ditetapkan secara internasional. Uniknya, konsep arus listrik ini tidak memiliki analogi yang sama seperti konsep kecepatan, yang didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh suatu objek per satuan waktu. Dalam konsep kecepatan, besaran jarak dan waktu merupakan besaran pokok, dan kecepatan sebagai besaran turunan. Namun, dalam konsep arus listrik, arus listrik lah beserta waktu yang menjadi besaran pokok, sedangkan muatan listrik sebagai besaran turunan. Dalam artikel ini kita tidak membahas sampai di sana.