Gaya gerak listrik (ggl), hambatan dalam, tegangan terminal

Arus listrik mengalir dalam suatu rangkaian tertutup, dari potensial tinggi ke potensial rendah. Ketika arus listrik bergerak melalui suatu komponen hambatan listrik, terjadi pengurangan energi potensial listrik karena energi listrik terpakai pada hambatan tersebut. Agar arus listrik tetap mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah maka harus ada alat untuk menambah energi potensial listrik, alat tersebut adalah gaya gerak listrik (ggl) atau lebih tepat disebut sumber tegangan listrik. Ggl atau sumber tegangan listrik merupakan komponen yang mengubah suatu jenis energi menjadi energi listrik, misalnya baterai, aki, sel surya atau generator listrik.

Sumber tegangan listrik (ggl)

Gambar di samping merupakan ilustrasi sederhana sebuah rangkaian tertutup yang mempunyai ggl (ε) dan hambatan (R). Garis vertikal yang panjang pada sumber ggl mewakili potensial tinggi sedangkan garis vertikal yang pendek mewakili potensial rendah. Muatan listrik bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah. Muatan listrik yang bergerak selama selang waktu tertentu disebut arus listrik, di mana arah arus listrik ditunjukkan oleh tanda panah.

Ketika berada pada potensial tinggi, muatan mempunyai energi potensial listrik. Energi potensial listrik berkurang ketika muatan listrik bergerak melewati resistor. Ketika muatan listrik bergerak dalam sumber ggl dari potensial rendah ke potensial tinggi, energi potensial listrik bertambah.

Hambatan dalam

Ketika muatan listrik bergerak di dalam sumber ggl dari potensial rendah ke potensial tinggi, muatan tersebut mengalami hambatan. Sumber tegangan listrik yang sebenarnya dalam kehidupan biasanya mempunyai hambatan dalam, yang dinyatakan dengan simbol r. Ketika muatan listrik mengalir melalui hambatan dalam (r), terjadi penurunan potensial atau energi potensial listrik berkurang. 

Tegangan terminal

Tegangan terminal (V) atau tegangan jepit merupakan tegangan neto yang dihasilkan oleh sebuah sumber tegangan listrik atau sumber ggl. Secara matematis, dinyatakan melalui persamaan :

V = ε – I r

Keterangan :

V = Tegangan terminal, ε = ggl, I = arus listrik, r = hambatan dalam.

Jika sebuah baterai 12 Volt mempunyai hambatan dalam 0,2 Ω maka ketika arus 2 A mengalir dari baterai, tegangan terminal bernilai 12 – (0,2)(2) = 12 – 0,4 = 11,6 Volt.

Ketika tidak ada arus listrik yang mengalir dari baterai, nilai tegangan terminal = ggl. Misalkan ggl = 12 Volt maka tegangan terminal = 12 Volt. Apabila ada arus listrik yang mengalir dari sumber ggl, tegangan terminal bernilai lebih kecil dari ggl.

Ggl merupakan tegangan listrik yang tercantum misalnya pada baterai, sedangkan tegangan jepit merupakan tegangan listrik yang sebenarnya atau beda potensial sebenarnya, di mana nilainya dipengaruhi oleh arus listrik yang mengalir di dalam baterai.