Yuk mari belajar tentang hukum Ohm yang meliputi Pengertian hukum Ohm, Bunyi hukum Ohm, Rumus ukum Ohm, Penerapan hukum Ohm, Hukum Ohm untuk Rangkaian Tertutup dan beberapa contoh soal hukum Ohm.
Pengertian Hukum Ohm
George Simon Ohm yaitu fisikawan dari jerman yang melakukan penelitian buat mencari hubungan antara beda potensial dan kuat arus listrik pada tahun 1927.
Dari hasil penelitiannya, Ohm membuat suatu grafik beda potensial terhadap arus listrik.
Ternyata, grafik tersebut membentuk suatu garis lurus yang condong ke kanan dan lewat titik pusat koordinat (0, 0).
Dari grafik tersebut, Ohm menentukan kalo kemiringan grafik sama dengan besar hambatan Rheostat yang dipakai dalam penelitian tersebut.
Hukum Ohm yaitu suatu pernyataan kalo besar arus listrik yang mengalir lewat sebuah penghantar akan selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan padanya.
Sebuah benda penghantar bisa dikatakan mematuhi hukum Ohm kalo nilai resistansinya gak bergantung pada besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan padanya.
Walaupun hal ini gak selalu berlaku buat semua jenis penghantar, tapi istilah hukum tetap dipakai dengan alasan sejarah.
Bunyi Hukum Ohm
Bunyinya: Besar arus listrik (I) yang mengalir lewat sebuah penghantar atau konduktor akan selalu berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan padanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R).
Supaya lebih jelas lagi mengenai Hukum Ohm, bisa melakukan Praktikum dengan sebuah Rangkaian Elektronika sederhana seperti dibawah ini, yaitu:
Kamu cuma perlu sebuah DC Generator (Power Supply), Amperemeter, Voltmeter dan Potensiometer sesuai pada nilai yang dibutuhkan.
Dari rangkaian elektronika yang sederhana ini, bisa dibandingkan teori Hukum Ohm dengan hasil yang didapat dari praktikum dalam menghitung Arus listrik (I), Tegangan (V), dan Hambatan/Resistansi (R).
Rumus Hukum Ohm
Secara matematis, Hukum Ohm bisa dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah ini, yaitu:
V = I.R
Keterangan:
Rumus mengitung Arus Listrik, yaitu:
I = V/R
Rumus menghitung Tegangan atau Beda Potensial, yaitu:
V = I.R
Rumus menghitung Nilai Resistansi/Hambatan, yaitu:
R = V/I
Persamaan di atas dikenal sebagai hukum Ohm, yang berbunyi Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung – ujung penghantar itu dengan syarat suhunya konstan/tetap.
Rumus Hambatan Rangkaian Seri
RTotal = R1 + R1 + R1 + … + Rn
Rumus Hambatan Rangkaian Paralel
1/RI = 1/R1 + 1/R1 + 1/ R1 + … + 1/Rn
Penerapan Hukum Ohm
Dibawah ini, beberapa penerapan yang ada pada Hukum Ohm, diantaranya yaitu:
- Arus listrik yang diberi sebuah tegangan lebih besar dari tegangan yang seharusnya, maka akan menyebabkan alat listrik tersebut cepat rusak.
- Hukum Ohm dimanfaatkan untuk membuat sebuah rangkaian listrik seri, paralel dan gabungan.
- Aliran listrik yang dipakai buat penggunaan alat listrik, contohnya menyalakan lampu, kulkas, tv, setrika dan alat listrik lainnya.
- Alat listrik yang diberi tegangan lebih kuat dari tegangan yang seharusnya, maka akan menyebabkan alat listrik gak bekerja secara normal
Contohnya: Lampu yang diberi tegangan lebih rendah, akan menyebabkan lampu menyala dengan redup, setrika yang diberi tegangan lebih rendah, akan menyebabkan proses dalam pemanasan pada elemennya jadi sangat lambat/lama.
Hukum Ohm untuk Rangkaian Tertutup
Suatu rangkaian perlu beda potensial antara ujung – ujung rangkaian, supaya arus listrik bisa mengalir. Beda potensial tersebut diperoleh dari sumber tegangan.
Dalam setiap tegangan ada GGL (Gaya Gerak Listrik) yaitu beda potensial anatara ujung – ujung sumber tegangan sebelum dihubungkan sama rangkaian dan disimbolkan dengan (s).
Saat sumber tegangan dihubungkan dengan rangkaian dan arus mengalir lewat rangkaian, beda potensial antara ujung – ujung sumber tegangan ini disebut tegangan jepit (V).
Contohnya, seperti gambar yang ada dibawah ini.
Sebuah sumber tegangan (baterai) dihubungkan dengan suatu rangkaian tertutup. Maka, besar tegangan yang mengalir pada rangkaiannya sebagai berikut:
VAB = ε – Ir atau VAB = I.R
Keterangan:
- VAB = Tegangan jepit (Volt)
- ε = Gaya gerak listrik baterai (Volt)
- r = Hambatan dalam baterai (Ohm)
- I = Arus yang mengalir (Ampere)
- R = Hambatan luar (Ohm)
Contoh Soal Hukum Ohm
1. Buat merancang suatu rangkaian listrik tertutup, dibutuhkan bahan sebagai berikut:
- Sumber daya berupa batu baterai yang menghasilkan tegangan sebesar 32 Volt.
- Beban, dalam percobaan ini menggunakan lampu pijar.
- Kabel yang mampu menghantarkan arus sebesar 4 A.
Ternyata, lampu pijar pada rangkaian tersebut bisa menyala kalo dialiri listrik sebesar 20 Volt. Dengan ini, kamu harus memasang resistor buat menurunkan tegangan pada baterai. Berapa resistansi yang dibutuhkan pada resistor pada rangkaian tersebut agar lampu pijar menyala?
Jawaban:
Diketahui:
- VBaterai = 32 Volt
- I = 4 A
- Vlampupijar= 20 Volt
Ditanya: Besar resistor supaya lampu menyala?
Jawab:
Besar tegangan yang diturunkan:
- V = VBaterai – VLampu pijar
- V = 32 – 20
- 12 Volt
Mencari nilai resistansinya, yaitu:
- R = V / I
- R = 12 Volt / 4 A
- R = 3 Ω
Jadi, resistansi yang dibutuhkan pada resistor di rangkaian tersebut supaya lampu pijar menyala adalah 3 Ω
2. Tiga buah resistor dirangkai secara seri, resistor pertama memiliki hambatan 5 Ω dan resistor kedua mempunya hambatan 3 Ω. Kuat arus pada rangkaian sebesar 2 A dan tegangannya 8 Volt. Berapa hambatan pada R3?
Jawaban:
Diketahui:
- R1 = 5 Ω
- R2 = 3 Ω
- V = 18 Volt
- I = 2 A
Ditanya: Hambatan pada R3?
Jawab:
- R = V/I
- R = 18/2
- R = 9
- RTotal = R1 + R2 + R3
- 9 = 5 + 3 + R3
- 9 = 8 + R3
- 9 – 8 = R3
- 1 Ω = R3
Jadi, hambatan yang ada pada R3adalah 1 Ω.
3. Dua buah resistor dengan nilai hambatan masing – masing 8 Ω, 6 Ω, dan 5 Ω. Resistor 2 dan 3 akan dirangkai secara paralel, kemudian dirangkai seri dengan resistor satu. Tegangan pada rangkaian 24 Volt. Hitung
- Besar hambatan pengganti
- Kuat arus pada rangkaian campuran
- Kuat arus pada masing – masing resistor
- Tegangan pada masing – masing resistor
Jawaban:
Diketahui:
- R1 = 8 Ω
- R2 = 6 Ω
- R1 = 5 Ω
- V = 24 Volt
A. Ditanya: hambatan pengganti pada rangkaian?
Jawab:
Hambatan rangkaian paralel, yaitu:
- 1/RP = (1/R2) + (1/R3)
- 1/RP = (1/6) + (1/5)
- 1/RP = (5 + 6)/30
- 1/RP = 11/30
- RP = 30/11
- RP = 2,7 Ω
Hambatan rangkaian seri, yaitu:
- RTotal = R1 + RP
- RTotal = 8 + 2,7
- RTotal = 10,7 Ω
B. Ditanya: Kuat arus pada rangkaian campuran?
Jawab:
- ITotal = V/ RTotal
- ITotal = 24/ 10,7
- ITotal = 2,3 A
C. Ditanya: Kuat arus pada masing-masing resistor?
Jawab:
Kuat arus rangkaian seri, yaitu:
- ITotal = I1 = 2,3 A
Kuat arus rangkaian paralel, yaitu:
- IP = I2 + I3
Kuat arus resistensi dua, yaitu:
- I2 = R3/( R2 + R3) × ITotal
- I2 = 5/( 6+ 5) × 2,3
- I2 = (5/11) × 2,3
- I2 = 1,04 A
Kuat arus resistensi tiga, yaitu:
- I2 = R2/( R2 + R3) × ITotal
- I2 = 6/( 6+ 5) × 2,3
- I2 = (6/11) × 2,3
- I2 = 1,25 A
D. Ditanya: Tegangan pada masing-masing resistor?
Jawab:
Tegangan pada rangkaian seri, yaitu:
- V = V1 + V
- V = (R1/(R1 + RP)) + VP
- V = (8/(8+ 2,7)) + 24
- V = (8/10,7) + 24
- V = 17,92 Volt
Tegangan pada rangkaian paralel, yaitu:
V = (RP/(R1 + RP)) + V
V = (2,7/(8+ 2,7)) + 24
V = (2,7/10,7) + 24 V = 6,04 Volt
Kesimpulan
Dari percobaan yang udah dilakukan, maka bisa diambil kesimpulannya yaitu sebagai berikut:
Hukum Ohm udah dibuktikan dengan alasan kalo sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm kalo nilai resistansinya gak tergantung pada besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan padanya.
Walaupun pernyataan ini gak selalu berlaku buat semua jenis penghantar, tapi istilah hukum tetap dipakai dengan alasan sejarah.
Gimana? Sudah jelas dan paham tentang hukum Ohm itu sendiri? Jangan lupa share juga ke teman – teman kalian semua 😀
