Muatan dan atom: apa itu listrik

Ke mana perginya listrik?

Lampu menyala, baterai lama-lama habis. Wajar kalau kita membayangkan listrik itu semacam cairan yang mengalir dari baterai lalu "dimakan" lampu.

Bayangan itu terasa masuk akal, tapi keliru. Di materi ini kamu akan melihat apa yang sebenarnya bergerak, dan apa yang sebenarnya habis.

Isi sebuah atom

Semua benda tersusun dari atom. Ketuk tiap bagiannya.

Proton

Bermuatan positif (+). Terkunci di inti atom, tidak berpindah-pindah di kabel.

Neutron

Tidak bermuatan. Juga di inti atom.

Elektron

Bermuatan negatif (−). Berada di sekitar inti. Pada logam, sebagian elektron terluar bisa berpindah dari atom ke atom.

Netral

Atom biasa punya jumlah proton dan elektron yang sama, jadi muatannya saling meniadakan.

Satuan muatan adalah coulomb (C). Satu elektron membawa muatan yang sangat kecil, sekitar 1,6 × 10⁻¹⁹ C (ingat Notasi ilmiah dan pangkat 10).

Tebak dulu

Sebuah kabel tembaga sepanjang 1 meter belum disambung ke apa pun.

1. Apakah di dalam kabel itu ada elektron yang bisa bergerak?
   • Tidak ada, elektronnya datang dari baterai nanti
   • Ada, sangat banyak, sudah di sana sejak awal
   • Ada, tapi hanya di ujung-ujungnya
   Jawaban

   Ada, sangat banyak, sudah di sana sejak awal. Logam penuh dengan elektron bebas, bahkan saat tidak tersambung ke apa pun. Baterai tidak mengisi kabel dengan elektron. Ia hanya mendorong elektron yang sudah ada.

Seperti rantai sepeda

Bayangkan rantai sepeda. Saat kamu mengayuh, seluruh rantai bergerak bersamaan. Pedal tidak "membuat" rantai, dan roda tidak "menghabiskan" rantai. Rantai hanya berputar.

Rangkaian listrik mirip begitu: elektron yang sudah ada di seluruh kabel bergerak bersama-sama, mengelilingi jalur, lalu kembali ke baterai. Jumlah elektronnya tidak berkurang.

Yang habis dari baterai adalah energi kimia di dalamnya, yaitu kemampuannya mendorong. Lampu mengubah energi itu menjadi cahaya dan panas.

Muatan yang bergerak = arus

Tiga gagasan yang akan dipakai di materi-materi berikutnya.

Muatan

Sifat partikel (proton +, elektron −). Diukur dalam coulomb.

Gerakan muatan

Kalau muatan bergerak bersama ke satu arah, itulah arus listrik. Dibahas di materi Arus listrik.

Dorongan

Sesuatu harus mendorong muatan supaya bergerak. Dorongan itu disebut tegangan. Dibahas di materi Tegangan.

Benar atau salah?

1. "Lampu memakai habis listrik yang lewat, jadi kabel sesudah lampu lebih sedikit listriknya."
   • Benar
   • Salah
   Jawaban

   Salah. Elektron yang masuk lampu sama banyaknya dengan yang keluar. Yang dipakai lampu adalah energinya, bukan muatannya.

2. "Baterai adalah gudang elektron yang dikirim ke kabel."
   • Benar
   • Salah
   Jawaban

   Salah. Baterai adalah pendorong, bukan gudang muatan. Elektron yang bergerak sudah ada di kabel dan komponen.

3. "Pada kabel logam, yang bergerak adalah elektron, bukan proton."
   • Benar
   • Salah
   Jawaban

   Benar. Proton terkunci di inti atom. Pada logam, elektron bebaslah yang berpindah. (Di cairan seperti air garam atau di dalam baterai, ion juga bisa bergerak.)

Untuk yang penasaran lebih dalamlanjutan

Muatan elementer e = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ C. Sejak 2019 nilai ini ditetapkan pasti dan dipakai untuk mendefinisikan ampere dalam Sistem Satuan Internasional (SI).

Pada tembaga, kira-kira satu elektron bebas per atom, sekitar 8,5 × 10²⁸ elektron bebas per meter kubik. Karena jumlahnya sangat besar, arus besar pun hanya butuh kecepatan hanyut (drift) yang kecil.

Sinyal listrik merambat lewat medan elektromagnetik di sekitar kabel, dengan kecepatan sebagian besar dari kecepatan cahaya. Itu berbeda dari kecepatan elektronnya sendiri.

Selesai

• Atom berisi proton (+), neutron, dan elektron (−). Di logam, sebagian elektron bisa bergerak bebas.
• Listrik adalah gerakan muatan yang sudah ada di kabel, bukan zat yang mengalir dari baterai.
• Yang habis dari baterai adalah energinya, bukan muatannya.

Berikutnya

Kode materi l1 · versi 0.1 · 2026-10-06