Tegangan jepit adalah beda potensial antara kutub-kutub suatu sumber listrik ketika sumber mengalirkan listrik. Jika sumber tidak mengalirkan listrik maka terdapat beda potensial yang disebut Gaya Gerak Listrik (GGL). Beda potensial sendiri merupakan suatu dorongan yang menyebabkan elektron-elektron mengalir dari suatu tempat ke tempat lain dalam rangkaian listrik. Atau dapat dikatakan juga bahwa arus listrik akan mengalir jika terdapat beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar.
Sumber yang tidak mengalirkan listrik terdapat pada rangkaian terbuka, sedangkan sumber yang mengalirkan listrik terdapat pada rangkaian tertutup. Sehingga dapat disimpulkan bahwa tegangan jepit terdapat pada rangkaian tertutup dan GGL terdapat pada rangkaian terbuka. Simbol untuk tegangan jepit adalah V, sementara simbol untuk gaya gerak listik adalah ɛ (epsilon). Satuan untuk kedua besaran tersebut sama yaitu volt atau hanya biasa dituliskan dengan V.
Baca Juga: 5 Macam Alat Ukur Kelistrikan dan Cara Menggunakannya
Apa rumus untuk menghitung tegangan jepit? Apa rumus untuk menghitung gaya gerak listrik? Bagaimana cara menghitung tegangan jepit dan gaya gerak listrik? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Table of Contents
Pengertian Tegangan Jepit dan GGL
Tegangan jepit dan GGL merupakan dua jenis beda potensial yang dapat dibedakan dari ada/tidaknya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. GGL terdapat pada suatu sumber tegangan sebelum mengalirkan arus listrik (saat rangkaian tidak mengalirkan arus listrik). Sementara tegangan jepit terdapat saat sumber tegangan setelah mengalirkan listrik atau pada .
Sebagai contoh sebuah baterai (sumber tegangan) diketahui memiliki tegangan sebesar 3 volt. Setelah dipasangkan dalam sebuah rangkaian yang memuat sebuah lampu dan diukur tegangannya menjadi 2,8 volt. Dari contoh ini, besar tegangan 3 volt merupakan GGL dan tegangan 2,8 volt merupakan tegangan jepit.
Kesimpulannya, tegangan jepit merupakan tegangan yang dapat ditemukan antara kutub positif dan negatif pada sumber tegangan ketika sudah terhubung sehingga terdapat aliran listrik. Sedangkan GGL adalah besar tegangan yang dapat ditemukan pada sumber tegangan itu sendiri.
Baca Juga: Kumpulan Rumus Arus, Tegangan, Daya, dsb untuk Rangkaian RLC
Rumus Tegangan Jepit (V) dan GGL (ɛ)
Cara menghitung tegangan jepit dilakukan dengan mengalirkan arus (I) yang mengalir dengan besar hambatan (R) dalam rangkaian. Cara menghitung GGL dilakukan dengan melakukan perkalian antara arus (I) dengan jumlah hambatan luar dan hambatan dalam (R + r). Sehingga nilai GGL pada umumnya lebih besar dari tegangan jepit.
Hambatan dalam (r) atau hambatan sumber tegangan adalah jenis hamabatan yang terdapat pada sumber tegangan saat belum mengalirkan arus listrik. Hambatan luar (R) adalah jenis hambatan yang terdapat di luar sumber tegangan pada suatu rangkaian listrik.
Secara matematis, rumus tegangan jepit (V) dan GGL (ɛ) dinyatakan melalui persamaan-persamaan berikut.
Beda potensial kutub-kutub baterai selama baterai tidak mengalirkan arus listrik disebut tegangan polarisasi (ɛpol) baterai. Di mana tegangan polarisasi adalah tegangan rugi sumber listrik yang besarnya sama dengan perkalian arus dengan hambatan dalam (ɛpol = I × r).
Baca Juga: Hukum Kirchoff I dan II
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Soal dan Cara Menghitung Tegangan Jepit atau GGL
Tiga buah hambatan masing-masing 3 ohm dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan DC yang mengalirkan arus 1,2 A. Jika hambatan dalam sumber tegangan besarnya 1 ohm, besarnya tegangan jepit adalah ….
A. 6 volt
B. 9 volt
C. 12 volt
D. 10,8 volt
E. 12,8 volt
Pembahasan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh beberapa informasi seperti berikut.
- Tiga buah hambatan: R1 = R2 = R3 = 3 ohm
Hambatan total pengganti:
Rtotal = Rs = R1 + R2 + R3
Rs = 3 + 3 + 3 = 9 ohm - Arus yang mengalir: I = 1,2 A
- Hambatan dalam sumber tegangan: r = 1 ohm
Menghithung beda potensial sumber tegangan (ɛ):
ɛ = I × (Rtotal + r)
ɛ = 1,2 × (9 + 1)
ɛ = 1,2 × 10 = 12 volt
Menghitung besar tegangan jepit:
V = ɛ ‒ I × r
V = 12 ‒ 1,2 × 1
V = 12 ‒ 1,2 = 10,8 volt
Jadi, besar tegangan jepit sama dengan 10,8 volt.
Jawaban: D
Contoh 2 – Soal dan Cara Menghitung Tegangan Jepit dan GGL
Sebuah baterai dihubungkan dengan sebuah hambatan listrik menghasilkan arus listrik 0,6 A. Jika pada rangkaian tersebut ditambahkan sebuah hambatan listrik 4 ohm dan dihubungkan secara seri dengan hambatan pertama maka arus akan turun menjadi 0,5 A. Gaya gerak listrik (ggl) baterai adalah ….
A. 4 V
B. 5 V
C. 6 V
D. 12 V
E. 24 V
Pembahasan:
Informasi pada soal memberikan beberapa keterangan besaran beserta nilainya seperti berikut.
- Arus listrik mula-mula: I = 0,6 A
- Hambatan listrik mula-mula = R
- Hambatan listrik baru: R1 = R + 4 ohm
- Arus listrik baru: I1 = 0,5 A
Persamaan GGL pada rangkaian sebelum ada penambahan hambatan:
Persamaan GGL pada rangkaian sebelum ada penambahan hambatan 4 ohm:
ɛ = I1 × (R1 + r)
ɛ = 0,5 × (R + 4 + r)
ɛ = 0,5 × (R + r) + 0,5 × 4
ɛ = 0,5 × (R + r) + 2
Substitusi nilai R + r = ɛ/0,6 sehingga dapat diperoleh persamaan dan penyelesaiannya seperti cara berikut.
ɛ = 0,5 × ɛ/0,6 + 2
0,6ɛ = 0,5ɛ + 2 × 0,6
0,6ɛ = 0,5ɛ + 1,2
0,6ɛ ‒ 0,5ɛ = 1,2
0,1ɛ = 1,2
ɛ = 1,2/0,1 = 12 volt
Jadi, gaya gerak listrik (ggl) baterai adalah 12 Volt.
Jawaban: D
Demikianlah tadi ulasan bagaimana rumus tegangan jepit dan contoh cara menghitungnya. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot) net, semoga bermanfaat!
Baca Juga: Rumus dan Contoh Cara Menghithung Resultan Induksi Magnetik
