WATAK LAMPU PIJAR Menurut percobaan yang dilakukan oleh seorang saints Jer man yang bernama Georg Simon Ohm pada tahun 1826, menunjukkan bahwa kuat arus yang melalui sebuah penghantar sebanding dengan beda potensial pada kedua ujung penghantar penghantar asal asa l suhu tidak berubah. Artinya, semakin besar beda potensial yang dihasilkan oleh sumber tegangan, semakin besar pula arus listrik yang dihasilka n.
V ~ I «««« (1). Oleh karena V ~ I maka harga V/I adalah konstan pada temperatur tetap Menurut Ohm, nilai perbandingan beda potensial dengan arus yang mengalir merupakan harga hambatan yang dimiliki oleh sebuah konduktor dan nilainya selalu konstan. Dengan demikian,
Keterangan ¨ V= tegangan satuannya Volt I = kuat arus dengan satuan Ampere R = hambatan denagn satuan Ohm ( W ) Pernyataan ini untuk selanjutnya dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi : ´Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial pada kedua ujung penghantar itu, dan berbanding terbalik dengan hambatannya asalkan suhu penghantar tidak berubah ´ Dalam sistem SI, hambatan R dinyatakan dala m satuan volt per ampere atau sam sa ma dengan ohm yang biasa ditulis dengan lambang omega ( ) .
Agar kita dapat lebih memahami mengenai hubungan tegangan dan kuat arus mari kita lakukan kegiatan berikut. Menyelidiki
Hubungan Tegangan dengan Kuat Arus
1. Sediakan 3 buah baterai 1,5 V, sebuah ampermeter, sebuah voltmeter, lampu pijar 3,8 V dan kabel secukupnya. 2. Buatlah rangkaian 1 buah baterai yang dihubungkan dengan 1 lampu dan ampermeter dan voltmeter seperti tampak pada gambar. 3. Amati nyala lampunya dan catat angka yang ditunjuk oleh ampermeter dan volt meter. 4. Sekarang ulangi kegiatan di atas dengan menambah baterainya menjadi 2 dan ulangi lagi dengan 3 baterai. 5. Catat kuat arus dan tegangannya kemudian masukkan dalam table berikut
1. Penerapan Hukum Ohm dan Kirchhoff dalam kehidupan sehari hari. Coba Anda perhatikan bola lampu di rumah! Bila bola lampu diberi tegangan 220 volt, 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 220V diberi tegangan 110V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang lebih kecil dari yang seharusnya sehingga lampu 220V tersebut menyala redup. Sebaliknya jika lampu 110V diberi tegangan 220V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang terlalu besar dari yang seharusnya sehingga lampu 110V 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. Ada tiga buah lampu dengan daya berbeda masingmasing 5 watt, 60 watt, dan 100 watt yang dihubungkan dengan sumber daya yang sama seperti gambar di bawah ini. Ternyata lampu 5 watt nyalanya paling terang dibandingkan nyala lampu 60 watt dan 100 watt. Mengapa demikian ? Sedangkan apabila lampu dihubungkan paralel, maka nyala lampu 100 watt paling terang dibandingkan kedua lampu lainnya.
Gambar 2.11 : Rangkaian Lampu Seri
Di sini peran Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff dalam rangkaian seri dan paralel pada pemasangan lampu. Jaringan lampu deng an pemasangan paralel digunakan pada jaringan listrik PLN di rumah-rumah. Jelaskan mengapa demikian?
2. Faktor- Faktor yang
Mempengaruhi
Besarnya Sebuah Hambatan
Apakah hambatan yang dimiliki oleh ka wat penghantar yang berbeda jenisnya juga berbeda ? Tentu saja berbeda sebab masing-masi ng jenis kawat memiliki hambat jenis yang berbeda. Apa yang dimaksud dengan hambat jenis ? Perhatikan penjelasan berikut: Ada tiga faktor yang mempengaruhi besarnya sebuah hambatan yaitu : y y y
Besarnya hambatan sebanding dengan panjang kawatpanjang ka wat ( l) Besarnya hambatan sebanding dengan jenis kawat penghantar ( r ) , Besarnya hambatan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat (A)
Jadi secara matematis persamaan untuk hambatan dapat ditulis
R=
Ohm r = R
ohm.m
R = hambatan dengan satuan Ohm l = panjang kawat dengan satuan m r = hambat jenis dengan satuan Ohm.m A = luas Penampang dengan satuan m 2 Jadi hambat jenis suatu kawat penghantar adala h hambatan sepotong kawat penghantar yang panjangnya satu meter dan luas penampangnya satu meter persegi. Berikut adalah tabel hambat jenis beberapa zat.
Tabel 2.1 Hambat Jenis
3.
Hambatan Seri dan Paralel
Pada pembelajaran konsep arus listrik melalui percobaan anda telah menemukan bahwa jika beberapa lampu dirangkai secara paralel ternyata menghasilkan nyala lampu yang terang dan sebaliknya jika beberapa lampu dirangkai secara seri ternyata nyala lampunya lebih redup. Dapatkah Anda menjelaskan mengapa t erjadi demikian? Untuk mengetahuinya marilah kita lakukan kegiatan berikut ini! Menyelidiki
1. 2.
3. 4. 5.
Hambatan Rangkaian Seri dan paralel
Sediakan 3 buah penghambat warna yang besarnya sama yaitu 10 W dan 1 lampu kecil . Susunlah rangkaian lampu dan ketiga hambatan yang dirangkai secara seri dan hubungkan dengan baterai seperti tampak pada gambar, hubungkan dengan catu daya 12V. Amati nyala lampu, kemudian ukur nilai ketiga hambatan seri tadi dengan menggunakan Multitester. Sekarang ubahlah susunan ketiga hambatan tersebut menjadi paralel seperti tampak pada gambar 2. Amati nyala lampu, kemudian ukur dengan Multitester nilai ketiga hambatan tersebut.
Apa yang dapat anda simpulkan dari percobaan ini. Diskusikan dengan teman sekelompok buat laporannya, dan presentasikan hasilnya .
Ulangi kegiatan diatas dengan mengganti hambatan dengan lampu -lampu kecil seperti tampak pada gambar berikut. Buatlah rangkaian lampu seri seperti tampak pada gambar, amati nyala lampu- lampunya. Ukur tegangan pada ujung-ujung sumber arus dan pada ujung-ujung tiap lampu. Catat hasilnya dan bandingkan tegangan-nya. Kemudian matikan salah satu lampu, apa yang terjadi ?
Selanjutnya rangkaian lampu paralel seperti tampak pada gambar, amati nyala lampulampunya. Ukur tegangan pada ujung-ujung sumber arus dan pada ujung-ujung tiap lampu. Catat hasilnya dan bandingkan tegangan-nya. Kemudian matikan salah satu lampu, apa yang terjadi?
4. Instalasi Listrik di Rumah Tangga
Salah satu contoh pemakaian seharihari rangkaian paralel adalah pemasangan instalasi listrik di rumah tangga seperti tampak pada ilustrasi gambar berikut!
Gambar 2.12 Instalasi di Rumah Tangga
5. Rangkaian Hambatan Seri Rangkaian hambatan seri adalah beberapa ha mbatan yang disusun secara berurutan. Ujung yang satu dihubung-kan dengan pangkal ya ng lainnya, seperti tampak pada ga mbar R 1, R 2, dan R 3 dapat diganti dengan R PS yang nilainya sama dengan jumlah dari R 1, R 2, dan R 3 sehingga R PR = R 1 + R 2 + R 3 ««««(1) Hal tersebut merupakan penurunan dari : V PQ = V PQ + V QR + V RS ««««(2) Menurut hukum Ohm, V PQ = I . R PQ, V QR = I . R QR, V RS = I . R RS Maka persamaan ( 1 ) dan (2) menjadi :
I . R PS = I . R PQ + I . R QR + I . R RS ««««(3) Oleh karena I (rangkaian seri) sama maka kita dapatkan : R PS = R PQ + R QR + R RS atau R PS = R 1 + R 2 + R 3 6.
Rangkaian hambatan secara Paralel
Rangkaian hambatan secara paralel adalah beberapa hambatan yang disusun sedemikian rupa sehingga antara hambatan yang satu dan h a mbatan lainnya berdampingan. Perhatikan diagram berikut! Beberapa hambatan yang disusun paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan ya ng nilainya sama dengan jumlah dari
sehingga
«««««««« (4) Menurut hukum Ohm dan hukum Kirchhoff, kita dapat menurunkan bahwa : I AB = I 1 + I 2 + I 3 ««««« (5) Karena
I AB =
maka persamaan (4) dan (5) menjadi :
«««««. (6) karena V AB sama maka kita dapatkan :
««««««(7) Dalam praktek jarang sekali hambatan-hambatan dalam suatu jaringan disusun seri atau paralel saja., Pada umumnya merupakan gabungan dari kedua rangkaian itu.
