Data Loading...
HUKUM OHM by Maulana ardiansyah Flipbook PDF
Materi Hukum Ohm Ditulis dengan tujuan untuk mentuntaskan tugas proyek PTIK Nama : Maulana Ardiansyah Nim : 210210102086
109 Views
90 Downloads
FLIP PDF 678.6KB
HUKUM OHM
Hukum ohm merupakan salah satu ilmu dasar dari elektronika. Ilmu yang satu ini sangat berguna untuk membantu kita dalam menghitung arus, tegangan, atau resistansi dari suatu rangkaian listrik. Dimana hukum ohm menyatakan hubungan antara matematis dan arus, tegangan, dan juga resistansi jaringan. Nama dari hukum tersebut diambil dari seorang ahli fisika dan juga matematika asal Jerman bernama Georg Simon Ohm. Ohm adalah orang pertama yang meneliti hubungan antara kuat arus listrik dan beda potensial di sebuah penghantar. Pada penelitian tersebut, Ohm menemukan hubungan yang matematis antara kuat arus listrik dan beda potensial, yang pada akhirnya dikenal dengan nama Hukum Ohm.
1.
Pengertian Hukum Ohm Pengertian Hukum Ohm sendiri adalah arus listrik yang sebanding dengan tegangan
dan berbanding terbalik dengan resistensi. Sedangkan menurut Kamus Collins, pengertian dari Hukum Ohm adalah prinsip arus listrik yang mengalir melalui suatu konduktor yang sebanding dengan beda potensial. Namun suhu tetap bernilai konstan. Konstanta proporsional merupakan resistansi dari konduktor. Pengertian Hukum Ohm di atas tidak akan membantu banyak jika kita tidak mengetahui variabel apa yang kita gunakan, apa persamaannya, dan bagaimana cara menggunakannya. Jika berdasar pada Kamus Inggris Amerika, Hukum Ohm mempunyai rasio yang sebanding dengan arus yang ada di dalam rangkaian dc yang diberikan tegangan dan berbanding terbalik dengan resistensi. Tak hanya dc saja, Hukum Ohm juga berlaku untuk rangkaian ac. Persamaan Hukum Ohm dan rumus Hukum Ohm menggambarkan mengenai bagaimana arus mengalir melalui material apa saja saat tegangan diberikan. Satu hal yang perlu kamu ingat yaitu perbedaan antara resistensi rendah dan resistensi yang tinggi. Sebuah kabel listrik ataupun konduktor lain mempunyai resistensi rendah, hal tersebut berarti bahwa arus akan mengalir dengan mudah. Sebaliknya, apabila resistensi tinggi, maka arus akan sulit untuk mengalir.
Diketahui bahwa semakin besar beda potensial yang muncul, maka kuat arus yang mengalir akan semakin besar juga. Besarnya perbandingan antara beda potensial dan kuat arus listrik selalu sama atau konstan. Sehingga beda potensial setara dengan kuat arus (V ~ I). Jika dilihat secara matematis, bisa dituliskan bahwa V = m x l, m merupakan konstanta perbandingan antara beda potensial dan kuat arus. Salah satu rumus yang menggambarkan Hukum Ohm yaitu berbunyi, “arus yang mengalir di suatu penghantar sebanding dengan beda potensial yang ada di antara ujung-ujung penghantar dengan syarat suhunya tetap atau konstan. Pada awalnya, Hukum Ohm terdiri dari dua bagian. Bagian yang pertama yaitu definisi dari hambatan yaitu V = IR. Hubungan tersebut seringkali dinamai dengan Hukum Ohm. Namun, Ohm juga mengatakan bahwa R merupakan suatu konstanta yang tidak bergantung pada V ataupun I. Hubungan V =IR bisa diterapkan di dalam resistor apapun, yang mana V adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan dan I adalah arus yang mengalir di dalamnya. Sementara R adalah hambatan ataupun resistansi resistor itu. Hukum Ohm sendiri berbunyi, “Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar atau hambatan besarnya sebanding dengan beda potensial atau tegangan antara ujung-ujung penghantar tersebut. Pernyataan itu bisa dituliskan sebagai berikut yaitu I ∞ V.”
2.
Arus Listrik Dimulai dengan definisi umum tentang arus listrik. Arus listrik didefinisikan aliran
muatan listrik. Arus listrik mengukur berapa banyak muatan listrik yang mengalir per satuan waktu. Jika dalam selang waktu t jumlah muatan listrik yang mengalir adalah Q , maka besarnya arus listrik didefinisikan sebagai :
I=
𝐐 𝐭
Satuan muatan listrik adalah coulomb dan disingkat C dan satuan arus listrik adalah ampere, yang disingkat A. Dengan demikian 1 ampere = 1 colulomb/detik. Muatan listrik ada yang bertanda positif dan ada yang bertanda negatif. Arah arus listrik didefinisikan searah dengan arah aliran muatan positif. Pada logam-logam sebenarnya yang mengalir adalah electron-elektron yang memiliki muatan negative. Muatan positif berupa atom-atom yang ditinggalkan electron tidak dapat mengalir karena terikat kuat membangun logam tersebut. Mengingat definisi arus listrik searah dengan aliran muatan positif maka arah arus listrik dalam logam berlawanan dengan arah aliran electron. Jadi,
ketika kita mengambar arah arus dalam kawat dari kanan ke kiri sebenarnya yng terjadi adalah aliran electron dari kiri ke kanan. Muatan listrik dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain karena adanya beda potensial. Tempat yang memiliki potensial tinggi melepaskan muatan ke tempat yang memiliki potensial rendah. Besarnya arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial, V, antara dua tempat, atau I V . Kesebandingan di atas selanjutnya dapat ditulis 𝟏
I=𝐑 𝑽 dengan R didefinisikan hambatan listrik antara dua titik. Satuan hambatan listrik adalah Ohm dan disingkat . Mengapa R disebut hambatan listrik? Karena R berperan menghambat mengalirnya muatan listrik. Makin besar R maka arus listrik makin sulit mengalir yang ditandai dengan arus yang makin kecil.
3.
Hambatan Listrik Menurut persamaan Hukum Ohm, hambatan listrik bisa diartikan sebagai hasil bagi
beda potensial antara ujung-ujung penghantar dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar itu sendiri. Untuk mengenang jasa Georg Simon Ohm, namanya digunakan sebagai satuan hambatan listrik yang kita kenal dengan Ohm atau (Ω) atau penghantar tersebut dikatakan memiliki hambatan satu ohm jika di dalam penghantar mengalir sebuah arus listrik sebesar satu ampere. Dimana hal itu disebabkan adanya beda potensial antara ujung-ujung penghantar sebesar satu volt. Arus listrik yang ada dalam material adalah berupa pergerakan partikel-partikel elektron bebas. Dalam material yang mengandung banyak elektron bebas, maka material tersebut akan mudah menghantarkan listrik, sebaliknya pada material yang tidak memiliki elektron bebas, maka material tersebut sulit atau tidak dapat menghantarkan listrik. Dalam suatu logam, elektron-elektron bebas bergerak di antara ion-ion logam yang bermuatan positif. Keberadaan ion-ion logam tersebut menghambat pergerakan elektron bebas di dalam logam. Ditinjau kondisi dengan asumsi bahwa gaya hambat yang dialami oleh elektron sebanding dengan kecepatannya (tetapi arahnya berlawanan dengan kecepatan gerak elektron). Bahanbahan tertentu sengaja dibuat untuk memberikan hambatan tertentu pada arus listrik. Alat yang memberi hambatan pada arus listrik adalah resistor atau hambatan. Ketika suatu muatan q bergerak melalui suatu hambatan R, muatan tersebut akan kehilangan energi potensial listrik
sebesar q∆V . Energi sebesar ini akan berubah menjadi energi dalam dari hambatan (berupa getaran atom-atom dalam resistor) yang tampak sebagai panas. . Sehingga daya disipasi panas yang dilepaskan oleh suatu hambatan R adalah sebesar
P=
4.
∆U ∆t
= ∆V
∆q ∆t
= ∆V I = I 2R
Rumus Hukum Ohm Secara matematis, Rumus Hukum Ohm adalah V = I x R. Dimana I adalah arus listrik
yang mengalir di dalam sebuah penghantar dalam satuan ampere. Sementara V adalah tegangan listrik yang ada di kedua ujung penghantar dalam satuan volt. Kemudian R adalah nilai hambatan listrik atau resistensi yang ada di suatu penghantar dalam satuan Ohm. Hubungan antara arus listrik, hambatan, dan tegangan listrik dalam suatu rangkaian ada di dalam Hukum Ohm. Pada saat membuat percobaan tentang listrik, Ohm menemukan beberapa hal sebagai berikut: a. Jika hambatan tetap, arus yang ada di dalam tiap rangkaian berbanding langsung dengan tegangan. Namun bila tegangan bertambah, maka arus juga akan bertambah dan bila tegangan berkurang maka arus juga akan berkurang. b. Jika tegangan tetap, maka arus yang ada di dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik dengan rangkaian tersebut. Namun jika hambatan bertambah, maka arus akan berkurang dan jika hambatan berkurang maka arus akan bertambah. Dalam hambatan tetap, arus dan juga tegangan akan berbeda-beda.
Hukum Ohm sendiri bisa dinyatakan dalam bentuk rumus. Dimana dasar rumusnya dinyatakan sebagai berikut :
Keterangan : R = banyaknya hambatan listrik I = banyaknya aliran arus listrik E = banyaknya tegangan listrik yang ada di dalam rangkaian tertutup
5.
Hambatan Serial dan Parallel a. Hambatan seri Di dalam rangkaian beberapa resistor yang disusun secara seri, maka bisa
didapatkan nilai resistor yang totalnya didapatkan dengan cara menjumlah semua resistor yang disusun secara seri. Hal tersebut mengacu pada pengertian bahwa nilai kuat arus yang ada di semua titik di dalam rangkaian seri akan selalu sama.
Gambar dua hambatan seri
Beda potensial hambatan ekuivalen pengganti kedua hambatan serial di atas adalah
∆V = IRs = ∆V1 + ∆V2 = IR1 + IR2 sehingga hambatan ekuivalen yang setara dengan dua hambatan serial adalah
Rs = R1 + R2
b. Hambatan Paralel Di dalam rangkaian beberapa resistor yang disusun secara paralel, maka perhitungan nilai resistor totalnya mengacu pada pengertian bahwa besar kuat arus yang masuk ke dalam percabangan sama dengan besar kuat arus yang keluar dari percaangan.
Gambar dua hambatan parallel
Total arus yang mengalir pada hambatan pengganti akan sama dengan
Itot =
∆V Rp
= I1 + I2 =
∆V R1
+
∆V R2
sehingga hambatan ekuivalen yang setara dengan dua hambatan parallel adalah
1 Rp
=
1 R1
+
1 R2
Contoh Soal Hukum Ohm 1.
Tiga buah hambatan disusun secara seri, masing-masing nilainya 4 ohm, 3 ohm dan 5 ohm. Hambatan ini kemudian dipasang pada tegangan 120 volt. Hitunglah besarnya tegangan pada hambatan 3 ohm? Jawab: R1 = 4 ohm R2 =3 ohm R3 =5 ohm V = 120 volt Rtotal = 4 ohm + 3 ohm + 5 ohm = 12 ohm V=I.R I = V/Rtotal = 120 /12 = 10 A V pada R2 (bernilai 3 ohm) adalah VR2 = I X R2 = 10 X 3 = 30 volt
Soal Hukum Ohm 1.
Perhatikan gambar rangkaian listrik dibawah ini. Berapa nilai kuat arus listrik yang menglair pada rangkaian tersebut?
Pemabahasan: Diketahui: R1 = 4 ohm R2 = 4 ohm R3 = 3 ohm R4 =1 ohm V = 3 volt
Ditanya: I = ...?
Jawab: Kita cari total hambatan listrik Paralel terlebih dahulu.
Kemudian, Kita cari total hambatan listrik Seri nya.
Selanjutnya, baru kita cari nilai kuat arus listriknya. I=V/R
I=3/6 I=1/2 Ampere Jadi, nilai kuat arus listrik adalah ½ ampere.
2.
Sebuah hambatan masing-masing memiliki nilai 6 Ω dan 3 Ω di susun secara paralel. Selanjutnya hambatan tersebut dirangkai dengan baterai bertegangan 3 volt. Berapa nilai kuat arusnya?
Pemabahasan: Diketahui: R1 = 6 Ω R2 = 3 Ω V = 3 volt
Ditanya: I = ..?
Jawab: Cari total hambatannya paralel terlebih dahulu dengan rumus berikut.
Kemudian, baru cari nilai kuat arus listrik nya. I=V/R =3/2 =1,5 A Jadi, nilai kuat arus listrik adalah 1,5 Ampere.
3.
Sebuah resistor masing-masing memiliki hambatan 2 ohm dan 2 ohm yang dirangkai secara seri. Selanjutnya, kedua hambatan dirangkai dengan tegangan baterai yang nilainya 6 volt. Berapa nilai kuat arus listrik yang mengalir pada kedua hambatan tersebut?
Pembahasan: Diketahui: R1 = 2 Ω R2 = 2 Ω V = 6 volt
Ditanya: I = ...?
Jawab:
Rtotal=R1+R2 =2+2 =4 Ω I=V/R I=6/4 I=1,5 A Jadi, nilai kuat arus listrik yang mengalir pada kedua hambatan adalah 1,5 Ampere.
4.
Perhatikan skema rangakaian listrik dibawah ini. berapakah nilai hambatan pada R3?
Pembahasan: Diketahui: R1 = 3 Ω R2 = 2 Ω I = 1A V = 6 volt Ditanya: R3 = ...? Jawab: V=I×R R=V/I R=6/1 R=6 ohm
Rtotal=R1+R2+R3 6=3+2+R3 6=5+R3 6-5=R3 1=R3
R3=1 Jadi, nilai hambatan listrik pada R3 adalah 1 ohm
5.
Perhatikan gambar berikut. Bila diketahui R1 dan R2 bernilai sama yaitu 10 Ohm dan kuat arus yang mengalir 3 Ampere. Hitunglah tegangannya.
Pembahasan Diketahui: I =3A R1 = 10 Ω R2 = 10 Ω Ditanya : V ?
Jawaban :
1/RTotal=1/R1+ 1/R2 1/RTotal=1/10+ 1/10 1/RTotal=1/5 Rtotal=5 Ω
V= I×R V= 3×5 V= 15 Volt
Jadi, tegangan suatu rangkaian tersebut adalah 15 Volt.