Gaya Gerak Listrik : Pengertian, Konsep, Rumus, dan Contoh Soal

gaya gerak listrik
Ilustrasi oleh dribbbb.com

Gaya gerak listrik atau GGL adalah beda potensial antara ujung-ujung penghantar sebelum dialiri arus listrik atau dalam suatu rangkaian terbuka.

Ketika kita membeli baterai, seringkali kita melihat ada keterangan 1,5 V . Nah, nilai yang tertera di baterai itu namanya GGL.

Apa sih GGL itu?

Nah, untuk tahu jawabannya, yuk simak ulasan berikut.

Pengertian Gaya Gerak Listrik

Gaya gerak listrik, atau biasa disebut sebagai GGL, didefinisikan sebagai beda potensial antara ujung-ujung penghantar sebelum dialiri arus listrik atau dalam suatu rangkaian terbuka.

Dalam Fisika, GGL disimbolkan dengan ε dan satuannya adalah Volt. Nilai dari GGL biasanya tercantum dalam sumber tegangan, misalnya baterai 1,5 V.

Konsep Dasar Gaya Gerak Listrik

Konsep dari GGL dalam listrik erat kaitannya dengan adanya tegangan jepit. Jika GGL terjadi pada rangkaian listrik terbuka, maka tegangan jepit sebaliknya.

Tegangan jepit adalah perbedaan potensial antara ujung-ujung penghantar yang ada pada suatu sumber listrik setelah dialiri arus listrik atau dalam suatu rangkaian tertutup. Besaran tegangan jepit disimbolkan dengan V dan satuannya adalah Volt.

Perbedaan dari GGL dan tegangan jepit dapat kita lihat lebih jelas pada gambar berikut.

gaya gerak listrik

Sehingga, dari konsep tersebut perlu diketahui bahwa nilai nilai GGL lebih besar dari tegangan jepit.

ε (GGL) > V (tegangan jepit)

Hal ini karena, nilai GGL dipengaruhi adanya hambatan dalam di dalam sumber tegangan listrik. Yaitu, ketika muatan listik bergerak di dalam sumber tegangan listrik, muatan tersebut mengalami hambatan.

Hambatan dalam (r) ini menyebabkan terjadinya penurunan potensial atau energi potensial listrik berkurang.

Rumus Gaya Gerak Listrik

Besarnya tegangan jepit antara titik A dan B dalam rangkaian tertutup dirumuskan sebagai berikut.

VAB = ε – Ir     atau  V = I.R

dengan V adalah tegangan jepit (Volt), ε adalah GGL (Volt), I adalah arus listrik (A), r adalah hambatan jenis (Ohm), dan R adalah hambatan (Ohm).

Baca juga:  Fungsi dan Penejelasan Tulang Pengumpil (Lengkap + Gambar)

Jika sebuah sumber tegangan memiliki hambatan dalam (r), maka besarnya penurunan tegangan akibat hambatan dalam ini dirumuskan:

gaya gerak listrik

Sebagaimana hambatan pada rangkaian listrik, hambatan dalam GGL dapat dirangkai secara seri, pararel, maupun campuran.

1. Susunan Seri GGL

Berikut adalah ilustrasi dari sususan seri GGL

gaya gerak listrik

Karena disusun secara seri, maka nilai total dari GGL atau hambatan dalam adalah jumlah total dari keseluruhan GGL atau hambatan dalam sebagaimana berikut.

εs = ε1 + ε2 + ε3
rs = r1 + r2 + r3

Sehingga diperoleh rumus GGL rangkaian seri adalah sebagai berikut.

gaya gerak listrik

Jika terdapat n buah sumber tegangan atau GGL yang nilainya sama besar, maka dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan
n = banyaknya sumber tegangan
ε = GGL (Volt)
εs = jumlah total GGL seri (V)
V = tegangan jepit (Volt)
r = hambatan dalam (Ohm)
rs = total hambatan dalam seri (Ohm)
R = hambatan (Ohm)
I = arus listrik (A)

2. Susunan Pararel GGL

gaya gerak listrik

Dalam susunan pararel, nilai tegangan setiap susunannya sama.

ε1 = ε2 = ε3
εp = ε1 = ε2 = ε3

Sedangkan nilai hambatan total merupakan penjumlahan sebagaimana berikut.

1/rp = 1/r1 + 1/r2 + 1/r3

Dengan demikian diperoleh nilai GGL total dan hambatan dalam total sebagai berikut.

εp = ε
rp = r/n

Sehingga rumus dari GGL susunan pararel adalah sebagai berikut.

Keterangan
n = banyaknya sumber tegangan
ε = GGL (Volt)
εp = jumlah total GGL pararel (V)
V = tegangan jepit (Volt)
r = hambatan dalam (Ohm)
rp = total hambatan dalam pararel (Ohm)
R = hambatan (Ohm)
I = arus listrik (A)

Contoh Soal dan Pembahasannya

Berikut adalah beberapa contoh soal mengenai GGL dan pembahasannya.

Contoh Soal 1

Empat buah baterai dengan nilai GGL 1,5 V dengan hambatan dalam 1 Ohm dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan lampu yang mempunyai hambatan 4 Ohm. Berapa nilai tegangan jepit dari rangkaian tersebut dalam rangkaian tertutup?

Baca juga:  Tips Trik Agar Lolos Seleksi Tes Koran (Gunakan Cara Ini)

Pembahasan:

Diketahui: n=4
ε = 1,5 V
r = 1 Ohm
R = 4 Ohm

I = nε/(R+nr)
I = 4 . 1,5 /(4 + 4. 1 )
I = 6/8
I = 0,75  A

Contoh Soal 2

Tiga buah lampu dengan hambatan masing-masing 2, 3, dan 5 Ohm disusun secara seri. Rangkaian tersebut mempunyai GGL 12 dengan hambatan dalam 1 Ohm. Hitunglah nilai kuat arusnya.

Pembahasan:

Diketahui: ε = 12 V
r = 1 Ohm
Rs = (2 +3 + 5) = 8 Ohm

I = ε/(R+r) = 12/(8 + 1 ) = 12/9 = 1,33  A

Contoh Soal 3

Suatu sumber listrik mempunyai satu sumber GGL sebesar 1,5 Volt dengan hambatan tahanan sebesar 0,3 Ohm. Aliran listrik ini akan dialirkan menuju dua lampu pararel dengan hambatan masing-masing 3 Ohm dan 2 Ohm. Tentukan nilai tegangan jepit yang mengalir di rangkaian tersebut.

Pembahasan:

Diketahui: n = 1
ε = 1,5 V
r = 0,3 Ohm
Rp = (3×2)/(3+2) = 1,2 Ohm

I = ε/(R+(r/n)) = 1,5/(1,2 + 0,3 ) = 1,5/1,5 = 1  A

Selanjutnya yaitu mencari nilai tegangan jepit dengan rumus berikut

V = I.R = 1 x 1,2 = 1,2 V

atau

V = ε – Ir = 1,5 – (1 x 0,3) = 1,2 V

Jadi, nilai tegangan jepit rangkaian adalah V = 1,2 Volt

Contoh Soal 4

Tiga buah baterai disusun secara pararel, masing-masing mempunyai GGL 2,7 V dengan hambatan dalam 0,15 Ohm. Jika rangkaian baterai itu digunakan untuk menyalakan lampu 1,75 Ohm. Hitunglah berapa arus yang mengalir

Pembahasan:

Diketahui: n = 3
ε = 2,7 V
r = 0,15 Ohm
R = 1,75 Ohm

I = ε/(R+(r/n)) = 2,7/(1,75 + 0,15/3 ) = 2,7/1,8 = 1,5  A

Contoh Soal 5

Sebuah rangkaian baterai pararel memiliki hambatan dalam 0,2 Ohm dan GGL 1,5 V. Rangkaian ini digunakan untuk menghidupkan lampu dengan hambatan 1,2. Berapa banyak baterai yang harus disusun jika arus yang mengalir sebesar 1,2 A?

Pembahasan:

Diketahui: ε = 1,5 V
r = 0,2 Ohm
R = 1,2 Ohm
I = 1,2 A

I = ε/(R+(r/n))
1,2 = 1,5/(1,2 + 0,2/n )
1,2 + 0,2/n= 1,5/1,2
0,2/ n = 1,25 – 1,2
n = 0,2/0,05
n = 4

Jadi, untuk banyak baterai yang dibutuhkan adalah 4 buah.


Terimakasih telah membaca artikel Saintif tentang GGL. Smeoga bermanfaat ya!

Mahasiswi Departemen Fisika Universitas Diponegoro dengan bidang ilmu Fisika Material

Be the first to comment

Leave a Reply