Gaya Gerak Listrik: Pengertian, Rumus, Contoh Soal

A. Pengertian Gaya Gerak Listrik

Gaya gerak listrik adalah beda potensial antara kedua ujung sumber listrik (misalnya baterai) ketika tidak mengalirkan arus listrik. Gaya gerak listrik umumnya disingkat sebagai ggl.

Sumber gaya gerak listrik adalah komponen yang mengubah energi tertentu menjadi energi listrik misalnya baterai atau generator listrik. Ggl dilambangkan dengan “ε” atau terkadang dituliskan sebagai “ggl” dengan satuan volt (V).

Gaya gerak listrik yang ditimbulkan oleh perubahan fluks magnetik disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi). Kamu bisa membaca lebih lanjut mengenai ggl induksi di artikel berikut ya!

Baca Juga: Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL Induksi): Pengertian, Rumus, Contoh Soal

B. Pengertian Hambatan Dalam

Hambatan dalam adalah hambatan internal yang timbul akibat karakteristik dari sumber listrik itu sendiri. Hambatan dalam dilambangkan dengan “r” dengan satuan ohm (Ω).

C. Pengertian Tegangan Jepit dan Rumus Tegangan Jepit

Tegangan jepit adalah tegangan antara kedua ujung sumber listrik (tegangan terminal) ketika sumber listrik tersebut mengalirkan arus.

Dengan kata lain, saat tidak ada arus mengalir, maka tegangan pada baterai adalah ggl, sedangkan saat ada arus mengalir, maka tegangan pada baterai adalah tegangan jepit.

Tegangan jepit juga terkadang disebut sebagai tegangan terminal atau tegangan output atau hanya tegangan. Tegangan jepit = tegangan terminal = tegangan output = tegangan.

Tegangan jepit dilambangkan dengan “V_j” dengan satuan volt.

Tegangan jepit dapat dihitung dengan rumus/persamaan sebagai berikut.

\begin{aligned}
V_{j}&=\epsilon -I\cdot r\\
&atau\\
V_{j}&=I\cdot R\\
\end{aligned}

Keterangan:
V_j = tegangan jepit (V)
ε = ggl (V)
I = arus listrik (A)
r = hambatan dalam (Ω)
R = hambatan luar (Ω)

D. Perbedaan Gaya Gerak Listrik dan Tegangan Jepit

Tidak sedikit yang terkadang bingung apa perbedaan antara ggl dan tegangan jepit. Tegangan jepit disini juga sama dengan tegangan terminal, tegangan output, atau tegangan. Istilah-istilah tersebut memiliki arti sama.

Perbedaan gaya gerak listrik (ggl) dan tegangan jepit yaitu sebagai berikut:

1. Gaya gerak listrik adalah beda potensial saat tidak mengalirkan arus, sedangkan tegangan jepit (tegangan) adalah beda potensial dalam kondisi apa pun.
2. Gaya gerak listrik adalah tegangan sirkuit terbuka, sedangkan tegangan jepit (tegangan) adalah tegangan sirkuit tertutup.
3. Gaya gerak listrik dapat diukur dengan potentiometer, sedangkan tegangan jepit (tegangan) dapat diukur dengan voltmeter.
4. Gaya gerak listrik adalah tegangan maksimum suatu sumber listrik, sedangkan tegangan jepit (tegangan) belum tentu sebagai tegangan maksimum suatu sumber listrik.
5. Besar gaya gerak listrik selalu konstan, sedangkan besar tegangan jepit (tegangan) belum tentu konstan.

Jadi meskipun keduanya sama-sama mengukur beda potensial dengan satuan volt, tapi keduanya memiliki perbedaan-perbedaan tersebut.

E. Rumus Gaya Gerak Listrik

Gaya gerak listrik dapat dihitung dengan menggunakan rumus/persamaan sebagai berikut.

\epsilon=I\cdot(R+r)

Keterangan:
ε = ggl (V)
I = arus listrik (A)
r = hambatan dalam (Ω)
R = hambatan luar (Ω)

F. Contoh Soal Gaya Gerak Listrik

1. Soal 1

Sebuah baterai memiliki ggl sebesar 18 V dengan hambatan dalam sebesar 3 Ω. Tentukan tegangan jepit baterai ketika ia mengeluarkan arus sebesar 2 A!

Diketahui:
ggl = 18 V
r = 3 Ω
I = 2 A

Ditanya:
V_j = … ? (tegangan jepit/tegangan ketika mengalirkan arus)

Jawab:

Dengan informasi yang sudah disajikan, kita dapat langsung menjawab soal tersebut dengan persamaan tegangan jepit di atas sebagai berikut.

\begin{aligned}
V_{j}&=\epsilon -I\cdot r\\
V_{j}&=18-2\cdot 3\\
V_{j}&=12V
\end{aligned}

Jadi, tegangan jepit pada baterai tersebut adalah sebesar 12 V.

2. Soal 2

Sebuah lampu yang memiliki hambatan 9,8 Ω disambungkan dengan baterai yang memiliki ggl sebesar 4 V dan memiliki hambatan dalam sebesar 0,2 Ω. Hitunglah kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dan tegangan jepit baterai!

Diketahui:
R = 9,8 Ω
ggl = 4 V
r = 0,2 Ω

Ditanya:
I = … ? (kuat arus listrik yang mengalir)
V_j = … ? (tegangan jepit)

Jawab:

Dari informasi yang diberikan, kita dapat menggunakan rumus/persamaan ggl di atas untuk menghitung arus yang mengalir sebagai berikut.

\begin{aligned}
\epsilon&=I\cdot(R+r)\\
4&=I\cdot (9,8+0,2)\\
4&=I\cdot 10\\
I&=\frac{4}{10}\\
I&=0,4\space A
\end{aligned}

Kemudian untuk menghitung tegangan jepit kita dapat menggunakan rumus/persamaan tegangan jepit dia tas dengan nilai arus yang sudah didapatkan.

\begin{aligned}
V_{j}&=\epsilon -I\cdot r\\
V_{j}&=2-0,4\cdot 0,2\\
V_{j}&=2-0,08\\
V_{j}&=1,92\space V
\end{aligned}

Jadi, kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian adalah 0,4 A dan tegangan jepit baterai adalah 1,92 V.

3. Soal 3

Sebuah alat listrik memiliki hambatan sebesar 19,6 Ω dihubungkan dengan suatu baterai. Baterai tersebut memiliki hambatan dalam sebesar 0,4 Ω. Jika tegangan jepit baterai adalah 1,96 V, maka berapakah ggl dari baterai tersebut?

Diketahui:
R = 19,6 Ω
r = 0,4 Ω
V_j = 1,96 V

Ditanya:
ε = … ? (gaya gerak listrik baterai)

Jawab:

Karena terdapat informasi R dan tegangan jepit namun tidak diketahui besar arusnya, maka kita dapat menghitung besarnya arus terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan tegangan jepit di atas.

\begin{aligned}
V_{j}&=I\cdot R\\
1,96&=I\cdot 19,6\\
I&=\frac{1,96}{19,6}\\
I&=0,1\space A
\end{aligned}

Sehingga dapat dihitung gaya gerak listrik yaitu:

\begin{aligned}
\epsilon&=I\cdot(R+r)\\
\epsilon&=0,1\cdot (19,6+0,4)\\
\epsilon&=0,1\cdot 20\\
\epsilon&=2\space V
\end{aligned}

Jadi, besar gaya gerak listrik dari baterai tersebut adalah 2 V.

Baca Juga: Arus Bolak Balik (AC): Rumus, Jenis Rangkaian, dan Contoh Soal

Referensi:

1. Saripudin, A., Rustiawan, D., & Suganda, A. (2009). Praktis Belajar Fisika 1. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
2. Widodo, T. (2009). Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
3. Difference Between EMF and Voltage – Vedantu