HUKUM OHM RANGKAIAN SERI DAN RANGKAIAN PARALEL

Rangkaian listrik dapat dibedakan menjadi rangkaian seri dan rangkaian paralel. Pada rangkaian seri, kuat arus listrik yang mengalir pada masing-masing beban adalah sama. jumlah penurunan tegangan pada rangkaian seri dari masing-masing beban seri adalah sama dengan tegangan total pada sumber tegangan, kuat arus yang mengalir pada rangkaian seri tergantung pada jumlah besar beban atau tahanan beban dalam rangkaian, serta jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian terputus, maka aliran arus akan terhenti. Rangkaian paralel yang dicirikan dengan beda potensial atau tegangan pada masing-masing beban sama dengan tegangan sumber, besar kuat arus pada masing-masing cabang adalah tergantung pada besar hambatan masing-masing cabang, tahanan total pada rangkaian lebih kecil daripada hambatan terkecil, serta jika salah satu cabang rangkaian terputus, maka cabang rangkaian yang lain akan tetap menyala. Suatu penghantar listrik umumnya dilapisi oleh suatu bahan isolator listrik. Isolator listrik ini dapat menghentikan pelepesan panas akibat dari adanya aliran listrik. Telah diketahui bahwa suatu kawat penghantar listrik dapat menjadi panas setelah mengantarkan arus listrik. Pergerakan muatan listrik terjadi jika terjadi beda potensial, elektron akan bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi, sehingga dapat disimpulkan bahwa arus lisrtik berpindah dari potensial tinggi (kutub positif) ke potensial rendah (kutub negatif). Dalam kehidupan sehari- hari penggunaan kawat atau kabel listrik sebagai penghantar sering ditanam didalam dinding rumah baik yang terbuat dari bahan campuran semen, pasir dan batu bata maupun dinding yang di lapisi gipsum. George Simon Ohm (1789-1854) yaitu ahli fisika yang menemukan hukum ohm, beliau merumuskan hubungan antara kuat arus listrik (I), hambatan (R) dan beda potensial (V) yang kemudian dikenal dengan hukum Ohm yang penurunannya sebagai berikut : Lihalah sebuah kawat konduktor dengan panjang l dan luas penampang A

Arus tersebut dapat didefinisikan sebagai banyaknya elektron yang melalui sebuah konduktor tiap waktu (atau satu detik). Hukum Ohm berbicara mengenai hubungan antara tegangan listrik (V ) dan arus listrik (I). Sebelum memahami hubungan antar kedua besaran fisika tersebut, perlu pemahaman mengenai definisi arus listrik. Arus listrik merupakan banyaknya muatan listrik yang mengalir persatuan waktu, arah arus listrik didefinisikan searah dengan pergerakan muatan positf atau proton. Pada logam bahan konduktor, muatan yang bergerak sebenarnya muatan negatif atau elektron, sehingga arah penjalaran arus listrik berlawanan dengan arah pergerakan muatan listrik. Hukum Ohm berbunyi: “Untuk suatu konduktor logam pada temperature konstan, perbandingan antara perbedaan potensial antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik adalah konstan” Konstanta disebut dengan hambatan listrik. Secara matematik, hukum Ohm dapat ditulis: = Arus listrik adaah aliran muatan listrik atau muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan adalah satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari atom. Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang memepengaruhinya. Selama muatan tersebut terus bergerak maka akan muncul arus listrik, tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun akan hilang. Arah arus listrik dari dari potensial yang tinggi ke potensial rendah dan berlawanan arah dengan aliran elektron. Kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar ialah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap detik melalui suatu penghantar. Simbol kuat arus adalah I. Jasi, kuat arus listrik dapat dirumuskan: =

ΔQ Δt

Dimana ∆Q adalah jumlah muatan yang melewati konduktor pada suatu lokasi selama jangka waktu ∆t. Satuan kuat arus listrik ialah Ampere (A) yang diambil dari nama seorang ilmuwan Perancis yaitu: Andrey Marie Ampere (1775 – 1836). Berarti 1 A = 1 Coulomb/detik atau 1 C/det.

Kuat arus listrik yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial. Titik yang memiliki potensial tinggi melepaskan muatan ke titik yang memiliki potensial rendah. Kuat arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial antara dua titik atau I ∞ V George Simon Ohm (1787-1854 menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung-ujungnya yang dinyatakan sebagai berikut. ~! Perbandingan di atas menunjukkan bahwa semakin besar tegangan listrik maka arus yang mengalir akan semakin besar. Akan tetapi besarnya arus listrik tidak hanya tergantung pada tegangan tetapi ada besaran lain yang mempengaruhi yaitu hambatan (R) yang diberikan kawat terhadap aliran elektron.Semakin tinggi hambatan kawat maka akan semakin kecil arus yang mengalir untuk suatu tegangan V. Oleh karena itu arus berbanding terbalik dengan hanbatan. Sehingga didapatkan rumusan =

! "

R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda potensial yang melintasi alat tersebut, dan I adalah arus listrik. Hubungan ini sering dituliskan != " Resistor digunakan untuk mengendalikan arus listrik yang memiliki nilai mulai dari kurang dari satu ohm. Terdapat dua kenis resistor yaitu resistor gulung kawat yang terdiri dari kumparan kawat halus dan resistor komposisi yang biasanya terbuat dari karbon semikonduktor. Dalam rangkaian listrik kita menyatakan hambatan dengan simbol

RANGKAIAN LISTRIK Rangkaian listrik dibagi menjadi 2 yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel 1.Rangkaian Resistor Seri Ketika sebuah atau lebih jika dihubungkan dari ujung ke ujung dikatakan dihubungkan secara seri seperti terlihat pada gambar berikut

Pada rangkaian seri jika sejumlah muatan Q keluar dari hambatan "1, muatan Q juga pasti akan masuk ke resistor "2. Jadi rambatan dengan jumlah yang sama melewati kedua resistor pada selang waktu tertentu. Maka dapat dituliskan “ Untuk sebuah rangkaian seri yang terdiri atas dua resistor, arusnya sama besar pada kedua resistor karena jumlah muatan yang melewati "1 pasti juga melewati "2 dalam selang waktu yang sama” Hambatan total pada rangkaian seri dapat dirumuskan "

# "1 +

"2 + "3 + ⋯

Beda potensial yang berlaku pada rangkaian resistor seri akan bercabang diantara resistorresistor yang ada. Rumusan beda potensial untuk resistor seri adalah. )! = "* + "+ + ", + ⋯ 2. Rangkaian paralel

Gambar tersebut merupakan rangkaian paralel, jika muatan mencapai titik a yang disebut sebuah percabangan, muatan tersebut terpecah menjadi dua bagian, yang satu melewati "1 dan sisanya melewati "2. Sebuah percabangan adalah suatu

titik dalam sebuah rangkaian dimana arus dapat terpecah. Perpecahan hal tersebut dapat menghasilkan arus pada masing-masing resistor yang lebih kecil dari pada arus yang keluar dari baterai. Oleh karena jumlah muatan kekal, maka arus I yang masuk titik a harus sama dengan total arus yang keluar. Maka dapat dituliskan =

*

+

+

Dimana 1 adalah arus dalam "1, dan 2 adalah arus dalam "2. Ketika dua resistor dihubungkan secara langsung pada kutub baterai, maka “ Ketika resistor-resistor dihubungkan secara paralel, beda potensial pada resistor adalah sama” Maka hambatan total pada rangkaian paralel adalah 1 "

=

1 1 1 + + +⋯ "* "+ ",

CONTOH SOAL DARI HUKUM OHM 1. Sebuah bola lampu senter kecil menarik 300mA dari baterai 1,5V. Hitunglah (a) hambatan bola lampu, (b) jika tegangan turun sampai 1,2V, bagaimana arus akan berubah? diketahu: V=1,5 V Dan 1,2 V I=0,3 A ditanya R, I? dijawab: R=

.

"=

1,5 ! 0,3 )

" = 5 2ℎ =

! "

=

1,2 ! 5 2ℎ

= 0,24 2ℎ 2. baterai dan accu. Pada baterai beda tegangan yang dihasilkan biasanya 1,5 V, meskipun ada juga beberapa baterai yang menghasilkan tegangan lebih kecil atau lebih besar. Ketika dirangkaikan pada sebuah komponen elektronika, misalnya saja sebuah resistor. Arus akan mengalir menurut hukum Ohm. Untuk memudahkan, katakanlah nilai hambatan dari resistor sebesar 1 ohm, maka arus yang seharusnya mengalir dalam kawat adalah? diketahui : V: 1,5 V R: 1 ohm ditanya I? dijawab : I= =

5

1,5 1

= 1,5 ) 3. Jika kuat arus dalam sepotong kawat penghantar adalah 2 ampere, berapakah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penampang kawat penghantar tersebut selama 5 menit ? diketahui: I = 2 ampere t = 5 menit = 300 detik ditanya: ∆Q ? dijawab: I = ∆Q/∆t 2 = ∆Q /300 ∆Q = 2.300 = 600 C 4. Pengaturan Power Supply atau DC Generator untuk dapat menghasilkan output tegangan sebesar 10V, kemudian nilai potensiometer di atur ke 10 ohm. Berapakah nilai arus listrik (I)? diketahui: V = 10 V R = 10 ohm ditanya: I = ..? dijawab: I=V/R I = 10 / 10 I = 1 Ampere Jadi, nilai arus listriknya adalah 1 Ampere.

5. 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?

diketahui: R1 = 2 Ω R2 = 2 Ω V = 6 volt ditanya: I = ...? dijawab: 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. 6. 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?

diketahui: R1 = 6 Ω R2 = 3 Ω V = 3 volt

ditanya: I = ..? dijawab:

I=V/R I=3/2 I=1,5 A Jadi, nilai kuat arus listrik adalah 1,5 Ampere. 7. Perhatikan gambar rangkaian listrik dibawah ini. Berapa nilai kuat arus listrik yang menglair pada rangkaian tersebut?

diketahui: R1 = 4 ohm R2 = 4 ohm R3 = 3 ohm R4 =1 ohm V = 3 volt ditanya: I = ...? dijawab: mencari total hambatan listrik Paralel

Kemudian, mencari total hambatan listrik Seri

nilai kuat arus listriknya. I=V/R I=3/6 I=1/2 Ampere Jadi, nilai kuat arus listrik adalah ½ ampere.