Perbedaan Gaya Gerak Listrik (GGL) dan Tegangan Jepit

Kadang dalam buku pelajaran mengenai arus searah kita menjumpai istilah GGL dan Tegangan jepit. Keduanya memiliki satuan yang sama yaitu “volt” yang merupakan satuan dari potensial listrik atau beda potensial listrik. 
Lalu apa perbedaan keduanya ? 
Nah di tulisani Pakgurufisika  kali ini kita akan meninjaunya secara konseptual.

Anggap suatu rangkaian sederhana yang terdiri atas Satu hambatan R dan sebuah baterai.

Titik a dan b merupakan kutub positif dan kutub negatif baterai. Ketika saklar ditutup, elektron dari kutub negatif baterai mengalir memasuki resistor di titik b dan keluar dari resistor di titik a. setiap saat elektron meninggalkan satu titik, seketika itu juga elektron lain mengisi tempatnya. Akibatnya tidak ada perubahan besar muatan pada titik-titik dalam rangkaian ( Lihat Gambar dibawah ini !! )

Selama perjalanan dalam resistor ini elektron mendapatkan energi listrik akibat gaya tarik kutub positif baterai. Namun energi listrik ini akan habis terpakai akibat tumbukan elektron-elektron ini dengan atom-atom pada resistor (konduktor). Akibatnya energi elektron sesudah masuk resistor (di titik a) tetap sama dengan energi elektron sebelum masuk resistor (di titik b).

Tiba di a elektron memasuki kutub positif baterai menuju kutub negative baterai. Namun ini tidak mungkin terjadi dengan energi yang dimiliki elektron saja. Gaya tolak dari kutub negative baterai cukup besar untuk dapat ditembus oleh eketron ini. Agar elektron ini dapat masuk ke kutub negative baterai , elektron ini harus mendapatkan gaya atau energi dar luar.

Dalam baterai energi  luar ini berasal dari energi kimia. Energi persatuan muatan yang dipakai untuk memindahkan elektron ini dar kutub positif baterai ke kutub negative baterai dinamakan gaya gerak listrik atau disingkat ggl. Lambing ggl adalah ɛ. Sebenarnya penamaan ggl ini kurang tepat, sebab ɛ ini bukanlah merupakan suatu gaya tetapi adalah merupakan usaha (energi) persatuan muatan yang dilakukan oleh gaya kimia. Satuan ɛ adalah joule/coulomb (usaha/muatan)natau sama dengan volt.

Pada waktu elektron-elektron atau pembawa muatan bergerak di dalam sebuah sumber arus , mereka mengalami hambatan. Hambatan ini dinamakan hambatan dalam. Hambatan dalam mengambil energi elektron atau pembawa muatan sehingga mengurangi besar beda potensial pada hambatan luar.

Perhatikan rangkaian pada gambar di bawah, jika hambatan dalam baterai (aki) diabaikan maka besarnya tegangan (beda potensial) yang dialami oleh hambatan R adalah sama dengan ggl (gaya gerak listrik) baterai ɛ. Tetapi jika hambatan dalam baterai r tidak diabaikan maka tegangan pada R tidak sama dengan ɛ lagi.

Jika arus yang mengalir melalui hambatan ini I maka besar tegangan pada hambatan R adalah (gunakan aturan loop)

V_ab= I.R

V_ab= V_a – V_b = ɛ - Ir

V_ab ini dinamakan tegangan jepit.

Grafik di atas melukiskan perubahan potensial pada rangkaian secara grafik. Kita mulai dari titik c yang potensialnya nol, lalu naik sampai potensial ɛ kemudian turun akibat adanya hambatan dalam, lalu turun lag akibat adanya hambatan luar R, sampai potensialnya mencapai nol kembali.

Sekian. Semoga bermanfaat