HUKUM OHM
Sumber: e-dukasi.net
========================================================
B. Voltmeter
1. Kuat Arus Listrik Pernahkah Anda mendengar kata kuat arus listrik? Coba diingat! Di rumah Anda lampu menyala disebabkan oleh aliran listrik dalam rangkaian arus bolak-balik.
Jika Anda menghubungkan lampu listrik kecil dan baterai dengan kabel, apa yang terjadi? Lampu akan menyala, yang disebabkan oleh aliran listrik dalam rangkaian arus searah.
Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di dalam suatu penghantar. Arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron.
Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat arus listrik. Jadi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu.
Gambar. 8 Segmen dari sebuah kawat penghantar berarus
Jika dalam waktu t mengalir muatan listrik sebesar Q, maka kuat arus listrik I adalah:| I = Q/t |
Q = Muatan Listik ( coulomb )
t = Waktu (sekon)
Makin banyak jumlah muatan listrik yang bergerak, makin besar pula kuat arusnya. Dari pembahasan di atas, apakah Anda sudah mengerti? Bila belum, coba perhatikan contoh soal di bawah ini.
Contoh soal:
Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360 coulomb dalam waktu 1 menit, kita dapat menentukan kuat arus listrik yang melintasi
kawat penghantar tersebut. Caranya seperti berikut:
Diketahui: Q = 360 coulomb
t = 1 menit = 60 sekon
Maka kuat arus listrik ( I ) adalah ….
I = Q/t
= 360/60
= 6 A
Jadi kuat arus listrik (I) itu adalah 6 A.
Bagaimana, mudah bukan! Bila Anda sudah memahaminya, sekarang coba Anda selesaikan soal-soal berikut!. Ingat, latihan ini dikerjakan secara mandiri!
Latihan 1
1. Apakah yang dimaksud dengan kuat arus listrik?
2. Sebutkan satuan kuat arus listrik!
3. Jumlah muatan yang mengalir melalui penampang kawat penghantar dengan kuat arus listrik 2 ampere selama 15 menit adalah ….
Kunci Jawaban Latihan 1
1. Kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir di dalam kawat penghantar tiap satuan waktu.
2. Ampere atau coulomb/sekon
3.
Diketahui :
I = 2 Ampere
t = 15 menit = 900 sekon
Ditanyakan : Q = …………………
Jawaban :
I = Q/t
Q = I . t = 2.900 = Q = 1.800 coulomb
-------------------------------------------------------------------------------------------
2. Beda Potensial atau Tegangan Listrik (V)
Setelah Anda mempelajari kuat arus listrik, selanjutnya kita akan mempelajari beda potensial atau tegangan listrik.
Untuk mempelajari beda potensial atau tegangan listrik, coba kita perhatikan sebuah baterai; yang Anda pasti sudah tahu, pada baterai itu terdapat 2 (dua) kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif. Bila kutub positif dan kutub negatif kita hubungkan dengan kawat penghantar listrik, maka akan mengalir elektron dari kutub negatif melalui penghubung ke kutub positif.
Para ahli telah melakukan perjanjian bahwa arah arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Jadi arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron.
Seandainya Anda ingin lebih jelas lagi, perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar. 9 Perjanjian arah arus listrik
1. kutub positif (+)
2. kutub negatif (–)
3. arah arus listrik
4. arah gerak elektron
Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya beda potensial antara kutub positif dengan kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif.
Jadi arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan aliran elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.
Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.
-------------------------------------------------------------------------------------------
3. Hubungan antara Tegangan listrik (V) dan Kuat arus listrik (I)
Setelah Anda mengetahui tentang kuat arus listrik (I) dan tegangan listrik (V), Anda akan bertanya apa hubungannya antara kedua besaran tersebut? Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang guru Fisika berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm. Dan lebih dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi:
Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung dengan beda potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantar tetap.
Hasil bagi antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dinamakan hambatan listrik atau resistansi (R) dengan satuan ohm ( Ω )
Hambatan dalam rangkaian listrik diberi simbol:
atau gambar sebenarnya adalah 
Maka persamaannya dapat ditulis:
| R= V/I atau R = atau V = I . R |
Keterangan:
R : hambatan listrik (ohm = ( Ω ))
V : beda potensial atau tegangan (volt = V)
I : kuat arus listrik (ampere = A)
Sebelum diberikan contoh soal, cobalah Anda pelajari lagi bahan pelajaran hubungan V dan I. Bila Anda telah paham, bacalah contoh soal berikut!
Contoh Soal:
Arus listrik 400 mA mengalir pada suatu penghantar. Jika beda potensial antara
ujung kawat 40 V, carilah hambatan listrik kawat tersebut!
Diketahui: I = 400 mA = 0,4 A
V = 40 V
Ditanyakan: R..??
Dijawab:
R = V/I = 40/0,4
R = 100
Latihan 2
1. Sebutkan alat ukur kuat arus!
2. Sebutkan alat ukur beda potensial/tegangan!
3. Apakah satuan dari tegangan?
4. Tuliskan lambang dari hambatan/tahanan!
5. Hitung kuat arus listrik yang mengalir melalui kawat penghantar, bila besarnya hambatan kawat 10 ohm. Dan ujung-ujungnya diberi tegangan sebesar 1,2 kV!
Perlu diingat oleh Anda! Jangan melihat dulu kunci jawaban yang telah tersedia.
Kunci Jawaban Latihan 2
1. Ampere meter
2. Voltmeter
3. volt
4. R =
5. Diketahui R = 10 ohm
V = 1,2 kV = 1.200 volt
Ditanyakan I = .…
Jawaban V = I.R
I = V/R = 1200/10
I = 100 Ampere
-------------------------------------------------------------------------------------------
4. Penerapan hukum Ohm dalam kehidupan sehari-hari
Coba Anda perhatikan bola lampu di rumah! Bila bola lampu diberi tegangan (V), apa yang terjadi? Yang terjadi adalah arus mengalir melalui filamen, sehingga bola lampu menyala.
Tegangan yang diberikan pada suatu alat listrik seperti bola lampu harus disesuaikan dengan tegangan yang seharusnya diperuntukkan bagi alat tersebut. Jika lampu 220 V diberi tegangan 110 V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang lebih kecil dari yang seharusnya sehingga lampu 220 V tersebut, menyala redup. Sebaliknya jika lampu 110 V diberi tegangan 220 V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang terlalu besar dari yang seharusnya sehingga lampu 110 V filamennya terbakar.
Jadi Anda harus memahami, bila Anda mempunyai sesuatu alat listrik harus dengan tegangan yang ada di rumah dan tegangan yang tercantum di alat listrik tersebut. Jelas!
-------------------------------------------------------------------------------------------
5. Hubungan antara hambatan kawat dengan jenis kawat dan ukuran kawat
Hambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya kuat arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik. Dalam radio dan televisi, resistansi berguna untuk menjaga kuat arus dan tegangan pada nilai tertentu dengan tujuan agar komponen-komponen listrik lainnya dapat berfungsi dengan baik.
Untuk berbagai jenis kawat, panjang kawat dan penampang berbeda terdapat hubungan sebagai berikut:
| R = p l/ p |
p = Hambatan Jenis Penghantar (Ω m)
l = Panjang Penghantar (m)
A = Luas Penampang Penghantar (m2)
Untuk Kawat berbentuk lingkaran,
A = Ω r2
r = jari jari lingkaran kawat
Untuk mempermudah Anda mengenal berbagai macam jenis logam dan hambatan jenisnya, Anda perhatikan tabel di bawah ini!
| No | ZAT | Hambatan Jenis (p) pada 20o C ( Ohmmeter ) |
| 1. 2. 3. | Penghantar - Perak - Tembaga - Aluminium - Tungsten - Nikel - Besi - Baja - Mangan - Karbon Semikonduktor - Germanium - Karbon - Dioksid tembaga Isolator - Germanium - Karbon | 1,8 x 10-8 1,7 x 10-8 2,8 x 10-8 5,6 x 10-8 6,8 x 10-8 10,0 x 10-8 18,0 x 10-8 44,0 x 10-8 3500 x 10-8 0,5 3,5 x 10-5 1 x 103 1010 - 1014 1013 - 1016 |
Cobalah Anda ulangi sekali lagi tentang uraian materi hubungan antara hambatan
dengan jenis dan ukuran kawat sebelum mempelajari contoh soalnya.
Contoh soal:
Seutas kawat besi panjangnya 20 meter dan luas penampangnya 1 mm2,
mempunyai hambatan jenis 10-7 ohmmeter. Jika antara ujung-ujung kawat
dipasang beda potensial 60 volt, tentukan kuat arus yang mengalir dalam kawat!
Diketahui :
l = 20 m
A = 1 mm2
P = 10-7 ohm meter
Ditanyakan : I = ?
Dijawab :
Langkah pertama, selidiki dahulu nilai hambatannya.
R = p
R = 10-7 . (20/1 x 10-6 )
R = 2 ohm
Berdasarkan hukum OHM:
I = V/R
I = 60/2 = 30A
Bagaimana Anda sudah memahami uraian materi di atas? Mudah-mudahan Anda lebih mudah memahaminya, bila Anda memahami materi ini, Anda langsung kerjakan latihan-3. Bila belum memahami uraian materi ini, cobalah ulangi pembahasan materi tersebut. Jangan merasa bosan/jenuh untuk mengulangi pembahasan ini?
Latihan 3
1. Seutas kawat, yang panjangnya 50 cm, luas penampangnya 2 m2 , ternyata hambatannya 100 ohm. Dengan Demikian, hambatan jenis kawat tersebut sama dengan . . . . . . .
2. Penggunaan kawat penghantar yang terlalu panjang dapat mengakibatkan ….
Kunci Jawaban Latihan 3
1.
Diketahui :
l = 50 cm = 0,5 m
A = 2 mm2
R = 100 ohm
Ditanyakan : P = ?
Dijawab :
Anda Harus menggunakan persamaan:
R = p. l/A
Ubah persamaan berikut menjadi
R.A = P. l
P = R.A / 1 ( masukkan besaran2 nya )
P = ( 100 . 2 x 106) / 400 x 10-6
P = 4 x 10-4
2. Berkurangnya tegangan listrik
Bagaimana jawaban Anda! Betul atau salah! Bila betul, Anda berarti sudah memahami dengan benar. Bila masih salah, ulangilah pemahaman Anda itu. Tetap semangat dan Jangan bosan yaa…..!
0 comments:
Post a Comment