Arus listrik didefinisikan sebagai aliran muatan listrik melalui sebuah konduktor dalam selang waktu tertentu. Dalam suatu penghantar, muatan yang mengalir adalah elektron-elektron yang bergerak bebas. Aliran arus listrik pada suatu penghantar hampir sama dengan aliran kalor pada suatu benda. Di mana kalor mengalir dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke suhu benda yang lebi rendah. Aliran kalor akan berhenti jika suhu kedua benda tersebut sama (kesetimbangan termal). Nah, dalam aliran arus listrik juga akan berlaku hal yang sama, jika kedua titik memiliki beda potensial yang sama maka aliran muatan listrik akan berhenti. Arus ini bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah, dari kutub positif ke kutub negatif, dari anoda ke katoda.
Arah arus listrik ini berlawanan arah dengan arus elektron. Muatan listrik dapat berpindah apabila terjadi beda potensial. Beda potensial dihasilkan oleh sumber listrik, misalnya baterai atau akumulator. Setiap sumber listrik selalu mempunyai dua kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (–). Apabila kutub-kutub baterai dihubungkan dengan jalur penghantar yang kontinu, kita dapatkan rangkaian listrik tampak seperti pada Gambar (a), diagram rangkaiannya tampak seperti pada Gambar (b).
Dalam hal ini, baterai (sumber beda potensial) digambarkan dengan simbol:
Garis yang lebih panjang menyatakan kutub positif, sedangkan yang pendek menyatakan kutub negatif. Alat yang diberi daya oleh baterai dapat berupa bola lampu, pemanas, radio, dan sebagainya. Ketika rangkaian ini terbentuk, muatan dapat mengalir melalui kawat pada rangkaian, dari satu kutub baterai ke kutub yang lainnya. Aliran muatan seperti ini disebut arus listrik. Arus listrik yang mengalir pada kawat tersebut didefinisikan sebagai jumlah total muatan yang melewatinya per satuan waktu pada suatu titik. Maka arus listrik I dapat dirumuskan:
I = Q/Δt
Dengan Q adalah jumlah muatan yang melewati konduktor pada suatu titik selama selang waktu Δt. Arus listrik diukur dalam coulomb per sekon dan diberi nama khusus yaitu ampere yang diambil dari nama fisikawan Prancis bernama Andre Marie Ampere (1775 - 1836). Satu ampere didefinisikan sebagai satu coulomb per sekon (1 A = 1 C/s). Satuan-satuan terkecil yang sering digunakan adalah miliampere (1 mA = 10-3 A) atau mikroampere (1μA = 10-6 A). Alat untuk mengukur kuat arus listrik dinamakan amperemeter (disingkat ammeter).
Contoh Soal tentang kuat arus listrik
Arus listrik sebesar 5 A mengalir melalui seutas kawat penghantar selama 1,5 menit. Hitunglah banyaknya muatan listrik yang melalui kawat tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
I = 5 A
t = 1,5 menit = 90 sekon
Ditanya: Q = ... ?
Jawab:
Q = I.t = (5A) (90 s) = 450 C
Konduktor banyak mengandung elektron bebas. Berarti, bila kawat penghantar dihubungkan ke kutub-kutub baterai, sebenarnya elektron bermuatan negatiflah yang mengalir pada kawat. Ketika kawat penghantar pertama kali dihubungkan, beda potensial antara kutub-kutub baterai mengakibatkan adanya medan listrik di dalam kawat dan paralel terhadapnya. Dengan demikian, elektron-elektron bebas pada satu ujung kawat tertarik ke kutub positif, dan pada saat yang sama elektron-elektron meninggalkan kutub negatif baterai dan memasuki kawat di ujung yang lain. Ada aliran elektron yang kontinu melalui kawat yang terjadi ketika kawat terhubung ke kedua kutub. Sesuai dengan ketentuan mengenai muatan positif dan negatif, dianggap muatan positif mengalir pada satu arah yang tetap ekuivalen dengan muatan negatif yang mengalir ke arah yang berlawanan. Ketika membicarakan arus yang mengalir pada rangkaian, yang dimaksud adalah arah aliran muatan positif. Arah arus yang identik dengan arah muatan positif ini yang disebut arus konvensional.