Hukum OHM

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.

Jika dalam waktu t mengalir muatan listrik sebesar Q, maka kuat arus listrik I adalah:

Jika dalam waktu t mengalir muatan listrik sebesar Q, maka kuat arus listrik I adalah:

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

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.

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).

Contoh Soal:
Arus listrik 400 mA mengalir pada suatu penghantar. Jika beda potensial antara ujung kawat 40 V, carilah hambatan listrik kawat tersebut!

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:

Untuk mempermudah Anda mengenal berbagai macam jenis logam dan hambatan jenisnya, Anda perhatikan tabel di bawah ini!

Cobalah Anda ulangi sekali lagi tentang uraian materi hubungan antara hambatan dengan jenis dan ukuran kawat sebelum mempelajari contoh soalnya.

Read rest of entry

Alat Ukur Listrik

I. Ampermeter

Ampermeter merupakan alat untuk mengukur arus listrik. Bagian terpenting dari Ampermeter adalah galvanometer. Galvanometer bekerja dengan prinsip gaya antara medan magnet dan kumparan berarus.

Galvanometer dapat digunakan langsung untuk mengukur kuat arus searah yang kecil. Semakin besar arus yang melewati kumparan semakin besar simpangan pada galvanometer.

Ampermeter terdiri dari galvanometer yang dihubungkan paralel dengan resistor yang mempunyai hambatan rendah. Tujuannya adalah untuk menaikan batas ukur ampermeter. Hasil pengukuran akan dapat terbaca pada skala yang ada pada ampermeter.

Bagaimana cara menggunakan Ampermeter?
Misalkan Anda akan mengukur kuat arus yang melewati rangkaian pada gambar
1. Misalkan R adalah lampu, maka:

Anda harus memasang secara seri ampermeter dengan lampu. Sehingga harus memutus salah satu ujung (lampu menjadi padam). Selanjutnya hubungkan kedua ujung dengan kabel pada ampermeter, seperti gambar 2.

Hati-hati saat Anda membaca skala yang digunakan, karena Anda harus memperhatikan batas ukur yang digunakan. Misalnya Anda menggunakan batas ukur 1A, pada skala tertulis angka dari 0 sampai dengan 10. Ini berarti saat jarum ampermeter menunjuk angka 10 kuat arus yang mengalir hanya 1 A. Jika menunjukkan angka 5 berarti kuat arus yang mengalir 0,5 A. Secara umum hasil pengamatan pada pembacaan ampermeter dapat dituliskan:

Bagaimana jika saat Anda mengukur kuat arus jarum menyimpang melewati batas ukur maksimal? Ini berarti kuat arus yang Anda ukur lebih besar dari batas ukur alat. Anda harus memperbesar batas ukur dengan menggeser batas ukur jika masih memungkinkan. Jika tidak Anda harus memasang hambatan shunt secara paralel pada Ampermeter seperti pada gambar 4 berikut ini.

Besar hambatan shunt yang dipasang pada Ampermeter tersebut adalah:


Untuk lebih memahami uraian di atas pelajari contoh soal berikut ini.
1. Berapa kuat arus yang mengalir pada rangkaian berikut ini?

2. Suatu Ampermeter mempunyai hambatan dalam 4 Ω , hanya mampu mengukur sampai 5 M A. Ampermeter tersebut akan digunakan untuk mengukur arus listrik yang besarnya mencapai 10 A. Tentukan besar hambatan shunt yang harus dipasang secara paralel pada Ampermeter.

B. Voltmeter
Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik atau beda potensial antara dua titik. Voltmeter juga menggunakan galvanometer yang dihubungkan seri dengan resistor. Coba Anda bedakan dengan Ampermeter!
Beda antara Voltmeter dengan Ampermeter adalah sebagai berikut:
1. Ampermeter merupakan galvanometer yang dirangkai dengan hambatan shunt secara seri, Voltmeter secara paralel.
2. Hambatan Shunt yang dipasang pada Ampermeter nilainya kecil sedangkan pada Voltmeter sangat besar.

Bagaimana menggunakan Voltmeter?
Menggunakan Voltmeter berbeda dengan menggunakan Ampermeter, dalam menggunakan Voltmeter harus dipasang paralel pada kedua ujung yang akan dicari beda tegangannya. Misalkan Anda kan mengukur beda tegangan antara ujung-ujung lampu pada gambar 5.

Anda cukup mengatur batas ukur pada alat dan langsung hubungkan dua kabel dari voltmeter ke ujung-ujung lampu seperti pada gambar 6.

Seperti pada saat Anda menggunakan Ampermeter, jika jarum pada voltmeter melewati batas skala maksimal, berarti beda potensial yang Anda ukur lebih besar dari kemampuan alat ukur. Sehingga Anda harus memperbesar batas ukur. Caranya dengan memasang resistor (hambatan muka) secara seri pada voltmeter. Seperti gambar 7.

Contoh:
Sebuah Voltmeter mempunyai hambatan dalam 3 k , dapat mengukur tegangan maksimal 5 Volt. Jika ingin memperbesar batas ukur Voltmeter menjadi 100 Volt, tentukan hambatan muka yang harus dipasang secara seri pada Voltmeter.

Alat ukur yang Anda pelajari di atas adalah untuk arus searah (dc). Jika ingin digunakan pada arus bolak-balik harus disesuaikan dengan menambahkan diode. Tetapi Anda tidak akan mempelajarinya. Biasanya alat yang tersedia di sekolahsekolah adalah Basic meter. Basic meter dapat berfungsi sebagai Ampermeter ataupun Voltmeter dengan menggeser colokan yang ada.

Read rest of entry