Perbedaan Gaya Gerak Listrik (GGL) dan Tegangan Jepit

Saat kita belajar materi listrik dinamis, terutama tentang arus searah, kita sering 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 di antara keduanya? 

Pada kesempatan kali ini, kita akan meninjau perbedaan GGL dengan tegangan Jepit secara konseptual.

Anggaplah 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.
Coba kalian perhatikan gambar di bawah 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).

Saat sampai di titik a, elektron memasuki kutub positif baterai menuju kutub negatif baterai. Namun, hal ini tidak mungkin terjadi dengan energi yang dimiliki elektron saja. Gaya tolak dari kutub negatif baterai cukup besar untuk dapat ditembus oleh elektron ini. Agar elektron ini dapat masuk ke kutub negatif baterai, maka elektron ini harus mendapatkan gaya atau energi dari luar.
Di dalam baterai, energi luar ini berasal dari energi kimia. 

Energi persatuan muatan yang dipakai untuk memindahkan elektron ini dari kutub positif baterai ke kutub negatif baterai dinamakan Gaya Gerak Listrik (GGL). Lambang GGL adalah ɛ. 

Sebenarnya, penamaan GGL ini kurang tepat karena ɛ bukanlah merupakan suatu gaya, tapi merupakan usaha (energi) persatuan muatan yang dilakukan oleh gaya kimia. Satuan ɛ adalah joule/coulomb (usaha/muatan) atau sama dengan volt.

Saat 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 berikut!

Jika hambatan dalam baterai (aki) diabaikan, maka besarnya tegangan (beda potensial) yang dialami oleh hambatan R sama dengan GGL baterai ɛ. Namun, 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):
Vab = I.R
Vab = Va – Vb = ɛ - Ir
Vab 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 lagi akibat adanya hambatan luar R, sampai potensialnya mencapai nol kembali. 

Sekian. Semoga bermanfaat