Hambatan Kawat Penghantar dan Rangkaian Hambatan Hambatan Kawat Penghantar besar hambatan suatu suatu kawat penghantar. penghantar. Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, penghantar, makin besar hambatannya, hambatannya, 2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika panjang kawat dilambangkan dilambangkan ℓ, hambatan jenis ρ, dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis :
Nilai hambatan suatu penghantar tidak tidak bergantung pada beda potensialnya. potensialnya. Beda potensial potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan tegangan listrik. Rangakain Hambatan Rangkaian Seri Berdasarkan hukum Ohm: V = IR, pada hambatan R1 terdapat teganganV1 =IR1 dan pada hambatan R2 terdapat tegangan V2 = IR 2. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R1 dan hambatan R2, tegangan totalnya adalah VAC = IR1 + IR2. Mengingat VAC merupakan tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian tak bercabang) di setiap titik sama maka VAC = IR1 + IR2 I R1 = I(R1 + R2) R1 = R1 + R2 ; R1 = hambatan total Rangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R1 ditulis Rs (R seri) sehingga Rs = R1 + R2 +…+Rn, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan dirangkai dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang (agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri, nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam. Rangakaian Paralel dalam rangkaian paralel, nilai hambatan total (Rp) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya penyusunnya (R1 dan R2). Oleh karena itu, beberapa lampu yang yang disusun secara paralel sama terangnya dengan lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati (putus), lampu yang lain tetap menyala. Hukum Ohm dan Hambatan Listrik pada Kawat Penghantar- Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa arus listrik mengalir mengalir dari potensial tinggi tinggi ke potensial rendah. Dengan Dengan kata lain, arus listrik mengalir karena adanya beda potensial. Hubungan antara beda potensial dan arus listrik kali pertama diselidiki oleh George Simon Ohm (1787 – 1854). 1854). Beda potensial listrik disebut juga tegangan listrik. Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa arus listrik sebanding dengan beda potensial. Semakin besar beda potensial listrik listrik yang diberikan, diberikan, semakin besar arus listrik yang dihasilkan. dihasilkan. Demikian juga
sebaliknya, semakin kecil beda potensial yang diberikan, semakin kecil arus listrik yang dihasilkan. Ohm mendefinisikan bahwa hasil perbandingan antara antara beda potensial/tegangan potensial/tegangan listrik dan arus listrik disebut hambatan listrik. Secara matematis ditulis sebagai berikut. R=V/I dengan: R = hambatan listrik (ohm;Ω ), V = tegangan atau beda potensial listrik (volt; V), dan I = kuat arus listrik (ampere; A). sering juga ditulis dalam bentuk V = IR …….. (8– 4) 4) dan dikenal sebagi hukum Ohm. Atas jasa -jasanya, nama ohm kemudian dijadikan sebagai satuan hambatan, disimbolkan Ω . Gambar 5.5 di samping menunjukkan menunjukkan tentang grafik kuat arus I sebagai fungsi beda potensial V. Pada Gambar 5.5 jika suatu bahan penghantar menghasilkan grafik kuat arus I sebagai fungsi, beda potensial V nya nya tidak membentuk membentuk garis lurus, penghantarnya penghantarnya disebut komponen komponen non-ohmik. Untuk bahan penghantar yang menghasilkan grafik kuat arus I sebagai fungsi, beda potensial V-nya membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen ohmik. Hambatan Listrik Konduktor Pernahkah Anda memperhatikan laju kendaraan di jalan raya? Di jalan seperti apa sebuah mobil dapat melaju dengan cepat? Ada beberapa faktor yang memengaruhinya, memengaruhinya, di antaranya lebar jalan, jenis permukaan jalan, panjang panjang jalan dan kondisi kondisi jalan. Jalan dengan kondisi sempit dan berbatu akan mengakibatkan mengakibatkan laju mobil menjadi terhambat. Sebaliknya, jalan yang lebar dan beraspal mulus dapat mengakibatkan laju mobil mudah dipercepat. Demikian pula, panjang jalan akan memengaruhi seberapa cepat mobil dapat melaju. Ketika mobil dapat melaju dengan cepat, dapat dikatakan bahwa hambatan jalannya kecil dan sebaliknya, ketika laju mobil menjadi lambat karena faktor jalan, dapat dikatakan bahwa hambatan jalannya besar. Kuat arus listrik dapat dianalogikan dengan laju mobil di atas. Kuat arus listrik akan kecil ketika melalui konduktor yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar, dan panjang. Sebaliknya, kuat arus listrik akan besar ketika melewati konduktor yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar, dan pendek. Ketika kuat arus listrik kecil, berarti hambatan konduktornya konduktornya besar dan sebaliknya, sebaliknya, ketika kuat arusnya arusnya besar, berarti hambatan konduktornya konduktornya kecil. kecil. Bukti percobaan menunjukkan menunjukkan bahwa bahwa luas penampang, hambatan jenis, dan panjang konduktor konduktor merupakan faktor-faktor yang menentukan besar kecilnya hambatan konduktor konduktor itu sendiri. Secara matematis, hambatan listrik sebuah konduktor dapat ditulis sebagai berikut. R = ρl/A dengan:R = hambatan listrik konduktor (Ω ), ρ = hambatan jenis konduktor (m), l = panjang konduktor (m), dan A = luas penampang konduktor konduktor (m2). Suatu kawat penghantar memiliki hambatan listrik R yang sering disebut juga resistensi. Jika penampang konduktor konduktor berupa berupa lingkaran dengan jari-jari r atau diameter d, luas penampangny penampangnyaa memenuhi persamaan A = ¼ πd2 sehingga πd2 sehingga Persamaan diatas dapat juga ditulis R = (4ρl) / (πd2) Persamaan ini menunjukkan bahwa hambatan listrik konduktor sebanding dengan panjang
konduktor dan berbanding terbalik dengan luas penampang atau kuadrat jari-jari (diameter) konduktor. Hal ini menunjukkan menunjukkan bahwa semakin panjang konduktornya, konduktornya, semakin semakin besar hambatan listriknya. Di lain pihak, semakin besar luas penampangnya penampangnya atau semakin besar besar jari-jari penampangnya, penampangnya, hambatan listrik konduktor semakin kecil. Selain itu, Persamaan ini juga menunjukkan bahwa hambatan listrik konduktor bergantung pada pada hambatan jenis konduktor. konduktor. Semakin besar hambatan jenis konduktor, semakin besar hambatannya. hambatannya. Konduktor yang yang paling baik adalah konduktor yang hambatan jenisnya paling kecil. Di lain pihak, bahan yang hambatan jenisnya paling besar merupakan merupakan isolator paling paling baik. Hambatan jenis konduktor bergantung pada suhunya. Semakin tinggi suhunya, semakin tinggi hambatan jenis konduktor dan semakin tinggi pula hambatan konduktor tersebut. Pengaruh suhu terhadap hambatan konduktor dapat dituliskan dalam persamaan berikut. R=Ro (1+αΔt) …. (8– 7) 7) dengan: R = hambatan konduktor pada suhu t oC, R0 = hambatan konduktor pada suhu t0 oC, α = koefisien suhu hambatan jenis (/oC), dan Δt = t - t0 = selisih suhu (oC). Hukum OHM dikemukakan oleh seorang fisikawan dari Jerman, Georage Simon Ohm pada tahun 1825. Kemudian Hukum Ohm dipublikasikan pada tahun 1827 melalui sebuah paper yang berjudul “The Galvanic Circuit Investigated Mathematically.” Hukum OHM merupakan hukum yang menentukan hubungan antara beda potensial dengan arus listrik. George Simon Ohm menemukan bahwa perbandingan antara antara beda potensial di suatu beban listrik dengan arus listrik yang mengalir pada beban listrik tersebut menghasilkan angka yang konstan. Konstanta ini kemudian dinamakan dengan hambatan listrik atau Resistansi (R). U ntuk menghargai jasanya maka satuan hambatan dinamakan dengan OHM (Ω). Bunyi Hukum Ohm Hukum Ohm Berbunyi : “Kuatnya arus listrik yang mengalir pada sauatu beban listrik sebanding lurus dengan tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan.” Berikut contoh rangkaian Hukum Ohm: Rangkaian Hukum Ohm V = Tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt (V). I = Arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan satuan Ampere (A). R = nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar penghantar dalam satuan Ohm (Ω) Penjelasan: Berdasarkan hukum Ohm, 1 Ohm didefinisikan sebagai hambatan yang digunakan dalam suatu rangkaian yang dilewati kuat arus sebesar 1 Ampere dengan beda potensial 1 Volt. Oleh karena itu, kita dapat mendefinisikan pengertian pengertian hambatan yaitu perbandingan antara beda potensial dan kuat arus. Semakin besar sumber tegangan maka semakin besar arus yang dihasilkan. Jadi, besar kecilnya hambatan listrik tidak dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik tetapi dipengaruhi dipengaruhi oleh panjang penampang, luas penampang dan jenis bahan. Hambatan Hambatan dipengaruhi oleh oleh 3 faktor yaitu panjang, luas dan jenis bahan. Hambatan berbading lurus dengan dengan panjang benda, benda, semakin panjang maka semakin semakin besar hambatan hambatan suatu
benda. Hambatan juga berbading terbalik dengan luas penampang benda, semakin luas penampangnya maka semakin kecil hambatannya. Inilah alasan mengapa kabel yang ada pada tiang listrik dibuat besar-besar, tujuannya adalah untuk memperkecil hambatan sehingga tegangan bisa mengalir dengan mudah. Hambatan juga berbanding lurus dengan jenis benda (hambatan jenis) semakin besar hambatan jenisnya maka semakin besar hambatan benda itu. Penerapan Hukum Ohm Berikut ini contoh penerapan Hukum Ohm untuk menghidupkan lampu LED. Penerapan Hukum Ohm Menghitung Resistor Seri Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun seri, maka dapat diperoleh nilai resistor totalnya dengan menjumlah semua resistor yang disusun seri tersebut. Hal ini mengacu pada pengertian bahwa nilai kuat arus disemua titik pada rangkaian seri selalu sama. Menghitung Resistor Paralel Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun secara paralel, perhitungan nilai resistor totalnya mengacu pada pengertian bahwa besar kuat arus yang masuk ke percabangansama dengan besar kuat arus yang keluar dari percabangan (I in = I out). Dengan mengacu pada perhitungan Hukum Ohm maka dapat diperoleh rumus sebagai berikut. Menghitung Kapasitor Seri Pada rangkaian kapasitor yang disusun seri maka nilai kapasitor totalnya diperoleh dengan perhitungan berikut. Menghitung Kapasitor Paralel Pada rangkaian beberapa kapasitor yang disusun secara paralel maka nilai kapasitor totalnya adalah penjumlahan dari semua nilai kapasitor yang disusun paralel tersebut. Rangkaian Kapasitor Paralel Fungsi Hukum Ohm Fungsi utama dari Hukum Ohm adalah untuk mengetahui hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan alat ukur Ohmmeter. Sejarah Ohm memiliki lambang "Ω", dinamak an dengan hukum Ohm karena ditemukan oleh George Ohm beliau adalah seorang ilmuan fisika (fisikawan). George Ohm memiliki nama lengkap George Simon Ohm, beliau lahir pada 16 maret 1789 dengan kenegaraan Jerman. Ohm dijadikan sebagai satuan hambatan listrik untuk mengenang jasa beliau. Pengertian Hukum Ohm merupakan sebuah teori yang membahas mengenai hubungan antara Tegangan (Volt), Arus (Ampere), dan Hambatan listrik dalam sirkuit (Ohm). 1 Ohm adalah hambatan listrik yang menyebabkan perbedaan satu volt saat arus sebasar 1 Ampere mengalir. Bunyi hukum Ohm: "Kuat arus listrik pada suatu beban listrik berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan". Lambang dari hambatan adalah R, lambang dari Arus adalah I, dan lambang dari tegangan adalah V. Berdasarkan hukum Ohm diatas maka bisa diambil rumus sebagai berikut ini;
Keterangan: I = Besar arus yang mengalir pada penghantar => dengan satuan Volt V = Besar tegangan pada penghantar => dengan satuan Volt R = Besar hambatan => dengan satuan Ohm Berdasarkan patokan rumus diatas maka kita bisa mencari Nilai I, V, dan R pada suatu rangkaian listrik. Untuk mencari R, caranya cukup dengan menggunakan logika berdasarkan rumus diatas. Misal jika 5=10/2, maka 10=5X2 dan 2=10/5. Berdasarkan logika tersebut untuk mencari V rumusnya adalah V=I X R sedangkan untuk mencari nilai R digunakan rumus R=V/I. Contoh soal: Suatu rangkaian listrik tertutup diberi sumber tegangan sebesar 10 Volt, jika Arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 2 Ampere berapakah nilai tahanan bebannya? Jawab, menggunakan hukum Ohm. R=V/I => V=10/2= 5 Ohm Jadi besarnya hambatan listrik pada rangkaian tersebut adalah 5 Ohm.
Hambatan dirangkai Seri Untuk hambatan yang dirangkai secara seri besarnya tahanan pengganti adalah jumlah dari besarnya tahanan dari masing-masing beban. Misal R1=1 Ohm, R2=7 Ohm, dan R3=7 Ohm. Besarnya tahanan pengganti adalah R1+R2+R3= 1+7+7 = 15 Ohm. Hambatan dirangkai pararel Untuk hambatan yang dirangkai secara pararel besarnya tahanan pengganti dirumuskan dengan 1/Rtotal = 1/R1+1/R2+1/R3. Misal tiga buah beban listrik masing-masing berturut-turut memiliki tahanan 1 Ohm, 3 Ohm dan 6 Ohm. Besarapakah besarnya tahanan penggantinya? 1/Rtotal = 1/1+1/3+1/6=6/6+2/6+1/6=9/6, Rtotal= 6/9 Ohm = 6,66 Ohm Note: Hambatan sama dengan Tahanan, hambatan pengganti adalah jumlah hambatan dalam suatu rangkaian. Suatu rangkaian hambatan bisa dirangkai secara seri dan pararel, untuk rangkaian seri besarnya hambatan pengganti adalah jumlah dari keseluruhan hambatan sedangkan untuk rangkaian pararel besarnya hambatan pengganti adalah 1/Rtotal=1/R1=1/R2+1/R3+1/R4+...... Jumat, 29 Januari 2010 Hambatan Jenis Hambatan jenis (resistivitas) adalah faktor kesebandingan (merupakan ciri khas suatu bahan) antara R bahan tersebut dan panjangnya pada arah arus yang melewati (l), serta kebalikan luas A. Nilai hambatan jenis berbeda untuk masing-masing zat. Berdasarkan nilai hambatan jenis, sebuah benda dapat dikelompokkan menurut kemampuannya menghantarkan listrik. Penghantar listrik yang baik disebut konduktor. Contohnya adalah t embaga, besi, emas, larutan garam (NaCl), larutan asam
(H2SO4), dan larutan basa (NaOH). Sedangkan penghantar listrik yang tidak baik disebut isolator. Contohnya adalah mika, plastik, alkohol, minyak tanah, karet, dan larutan gula. Benda yang dapat berfungsi sebagai konduktor atau isolator disebabkan perlakuan yang diberikan kepadanya disebut semikonduktor. Contohnya adalah selenium (Se), Silikon (Si), dan germanium (Ge). 1. Hambatan adalah perlawanan yang dilakukan suatu bahan terhadap aliran arus searah, besarnya sama dengan penurunan tegangan pada bahan tersebut dibagi arus yang melaluinya. Wujud dari hambatan ini berupa peralatan listrik, nilai hambatan pada kawat penghantar atau memang komponen yang sengaja dipasang pada rangkaian listrik. Hambatan disimbolkan dengan R, dengan satuan ohm (Ω) 2. Penghambat/resistor adalah alat yang dibuat untuk menghasilkan hambatan. Hambatan dari resistor berfungsi sebagai pengatur beda potensial/arus listrik. Berdasarkan bahan utamanya resistor dibagi menjadi 2 yaitu, resistor karbon dan resistor kumparan. Berdasarkan nilai yang dihasilkan, resistor dibagi menjadi beberapa macam diantaranya fixed resistor, resistor yang hambatannya dapat diubah, potensio, LDR, dan thermal resistor. 3. Rangkaian penghambat seri adalah dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan dan tak bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titiknya sama besar. Tujuan rangkaian seri adalah untuk memperbesar hambatan dan membagi beda potensial. Hambatan pada rangkaian seri dapat di tentukan dengan rumus Rs = R1 + R2 + R3 + … Rangkaian penghambat paralel adalah dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan, bercabang, dan memiliki lebih dari satu jalur listrik. Rangkaian paralel bertujuan untuk membagi arus listrik. Rangkaian kombinasi adalah rangkaian gabungan dari rangkaian penghambat seri dan rangkaian penghambat paralel Pengertian Hambatan Jenis - Di dalam bohlam terdapar filamen (semacam kawat tipis) yang menyala, jika dialiri arus listrik. Sementara itu, pada setrika listrik terdapat batang besi yang akan memanas jika dialiri arus listrik. Sedangkan pada kompor listrik terdapat kumparan (kawat yang digulun, yang juga akan memanas jika dialiri arus. Filamen pada bohlam, besi pada setrika listrik, dan kumparan pada kompor listrik berfungsi sebagai hambatan listrik, atau disebut penghambat (resistor). Sebagai penghambat, ketiganya tentu mempunyai besar hambatan tertentu atau disebut resistansi. Resistansi atau hambatan disimbolkan dengan R dan mempunyai satuan ohm (Ω). Dalam rangkaian, resistansi digambarkan seperti Gambar berikut. Perhatikan sekali lagi filamen dan beberapa bola lampu dengan besar tegangan yang berbeda (misalnya, lampu 5 V, 20 V, dan 40 V). Jika teliti dalam mengamati, akan menemukan bahwa flamen lampu dengan tegangan terkecil (5 V) lebih panjang daripada flamen lampu 20 V atau 40 V. Karena tegangan berbanding lurus dengan hambatan (akan kita babas kemudian), maka semakin panjang filamen, berarti hambatannya semakin kecil. Selain dipengaruhi panjang filamen (dalam hal umum disebut penghantar), besarnya hambatan juga dipengaruhi oleh hambat jenis
penghantar dan luas penampang penghantar. Huhungan antara hambatan dengan faktor yang memengaruhinya dinyatakan dengan persamaan berikut. R = ⍴ L/A Keterangan: R = Hambatan (Ω) ⍴ = hambat jenis (Ω/m) l = panjang kawat (m) A = luas penampang kawat (m2) Hambatan jenis diartikan sebagai besar hambatan dari sebuah penghantar dengan panjang 1 m dan luas 1 m2. Setiap bahan penghantar mempunyai nilai hambatan jenis tertentu. Pada umumnya, hambatan jenis suatu bahan akan berubah jika suhunya naik. Sebagai contoh, hambatan filamen lampu pijar akan bertambah lebih dari 10 kali lipat, jika suhunya berubah dan 20°C ke suhu pijar 1.800°C. Perubahan hambatan jenis akibat kenaikan suhu akan mempengaruhi besar hambatan penghantar. Besar perubahan hambatan jenis dinyatakan dengan persamaan ∆⍴ = (⍴oα∆t) Keterangan: ∆⍴ = perubahan hambatan jenis ⍴o = hambat jenis semula α = koefieisn suhu hambat jenis ∆t = perubahan suhu penghantar Besar hambatan berbanding lurus dengan hambat jenis penghantar, sehingga besar hambatan juga akan berubah dengan persamaan berikut: ∆R = (Roα∆t) Dengan ∆R = Rt – Ro Rt = Ro + ∆R Rt = Ro(1 + α∆t) Keterangan Rt = hambatan pada suhu toC Ro = hambatan mula-mula
