Bagaimana menghitung besarnya kuat arus yang mengalir pada rangkaian tertutup

Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.

Tenaga [the force] yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya.

Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.

Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan dan hambatan.

Bunyi Hukum OHM

Hukum ohm semulanya terdiri atas dua bagian.  Bagian pertama tidak lain ialah definisi hambatan yakni V = IR. Sering hubungan ini dinamai hukum ohm. Akan tetapi Ohm juga menyatakan bahwa R adalah suatu kostanta yang tidak tergantung pada V maupun  I. bagian kedua ini hukum tidak terlalu benar seluruhnya. Hubungan V=IR dapat diterapkan pada resistor apa saja di mana V adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan dan I adalah arus yang mengalir di dalamnya, sedangkan R adalah  hambatan atau resistansi resistor tersebut.

Hokum ohm berbunyi “kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar [hambatan] besarnya sebanding dengan beda potensial [tegangan] antara ujung-ujung penghantar tersebut”. Pernyataan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut yaitu I∞V.

Dan dalam kehidupan sehari-hari kuat arus diperlukan seperti kuat arus listrik. Sebagai contoh jika menghubungkan kawat ke baterai 6 V, aliran arus akan dua kali lipat dibandingkan jika dihubungkan ke 3 V. Pada hokum ohm disini menghubungkan antara kuar arus, tegangan dan hambatan.Untuk membuktikannya diperlukan sebuah percobaan.

Disini misalkan diambil sebuah contoh arus listrik dengan aliran air di sungai atau pipa yang dipengaruhi oleh gravitasi. Jika pipa atau sungai hamper rata, kecepatan alir akan kecil. Tetapi jika satu ujung lebih tinggi dari yang lainnya, kecepatan aliran – atau arus – akan lebih besar. Makin besar perbedaan ketinggian makin besar arus.  Bahwa potensial listrik analog, pada kasus gravitasi dengan ketinggian terbing, dan hal itu berlaku pada kasus ini untuk ketinggian dari mana fluida mengalir.  Sama seperti penambahan ketinggian menyebabkan aliran air yang lebih besar, demikian pula beda potensial listrik yang lebih besar atau tegangan menyebabkan aliran arus listrik menjadi lebih besar.

Tepatnya berapa besar aliran arus pada   kawat tidak hanya tergantung pada tegangan tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran electron. Dinding-dinding pipa atau tepian sungai dan batu-batu di tengahnya, memberikan hambatan terhadap aliran arus. Dengan cara yang sama electron-elektron diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin tinggi hambatan ini makin kecil arus untuk suatu tegangan V. sehingga arus berbading terbalik dengan hambatan.

Pengertian Hukum OHM

nya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, namun istilah “hukum” tetap digunakan dengan alasan sejarah.

Rumus Hukum OHM

Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:

V = I x R

dimana I adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere, V adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt, dan R adalah nilai hambatan listrik [resistansi] yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm.

Hubungan antara arus listrik, tegangan listrik, dan harrabatan listrik dalam suatu rangkaian dinyatakan dalam hukum Ohm. Nama Ohm diambil dari seorang ahli fisika dan matematika Jerman, George Simon Ohm [1787 – 1854] seorang fisikawan dari Jerman pada tahun dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827 yang membuat teori ini. Ketika Ohm membuat percobaan tentang listrik, ia menemukan:

1. Bila hambatan tetap, arus dalam setiap rangkaian adalah berbanding langsung dengan tegangan. Bila tegangan bertambah, maka aruspun ber­tambah. Dan bila tegangan berkurang maka aruspun berkurang.
2. Bila tegangan tetap, maka arus dalam rangkaian menjadi berbanding ter­balik terhadap rangkaian itu. Bila hambatan bertambah, maka arus ber­kurang dan bila hambatan berkurang maka arus bertambah.

Dalam hambatan yang tetap, arus dan tegangan berbeda-beda.

Satuan dari hambatan listrik adalah Ohm [[simbul S2 dibaca = Omega]. Hukum Ohm dapat dinyatakan dalam bentuk rumus, dasar rumusnya di­nyatakan sebagai berikut:

R = menunjukan banyaknya hambatan listrik

I = menunjukan banyaknya aliran arus listrik

E = menunjukan banyaknya tegangan listrik di dalam rangkaian ter­tutup.

– Satuan dari hambatan adalah satu Ohm [1Ω]

– Satuan dari aliran arus adalah satu ampere [I A].

– Satuan dari tegangan listrik adalah satu Volt [1 V]

Sifat Arus

Di dalam logam, arus seluruhnya dibawa oleh elektron, sedangkan ion positif yang berat berada tetap pada kedudukan yang biasanya dalam struktur kristal. Hanya elektron valensi [elektron yang terluar] saja yang bebas berperan serta dalam proses penghantaran; elektron yang lain terikat kuat pada ionnya. Dalam keadaan tunak, elektron dicatu ke dalam logam dari salah satu ujungnya dan dikeluarkan dari ujung yang lain, sehingga menghasilkan arus, tetapi logam itu secara keseluruhan netral dipandang dari segi listrik-statik.

Tegangan Listrik

Tegangan listrik [kadang disebut sebagai Voltase] adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. V= I .R

Satuan SI untuk Tegangan adalah volt [V].

Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara m. Di atas menara itu, air disimpan dalam bak air. Makin tinggi letak bak air itu makin besar pula tekanannya. Jika keran dibuka air mulai bergerak di dalam pipa. Kecepatan mengalirnya berhubungan erat dengan tekanan air ter­sebut.

Hambatan Listrik

Hambatan ialah gesekan atau rintangan yang diberikan suatu bahan terhadap suatu aliran arus. Dengan adanya gesekan atau rintangan ini, menye­babkan gerak elektron berkurang. Hambatan-hambatan ini yang menghalang’t gerak elektron disebut resistansi. Jadi resistansi adalah hambatan listrik, makin besar resistansi sebuah penghantar, semakin kecil arus listrik yang megalirnya. Sedangkan alat resistansi disebut resistor at4u tahanan [ditulis dengan notasi huruf R]. Akibat adanya gesekan atau rintangan [resistansi] pada aliran elektron, maka sejumlah energi listrik berubah menjadi energi panas.

Resistor [Hambatan] dapat pula berupa lampu atau elemen pemanas. Tetapi kawat yang panjang pun dapat memberikan hambatan tertentu.

Kuat Arus dan Tegangan

Kuat arua [I] dapat didefinisikan “ jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu”. Dari definisi di atas kuat arus dapat dirumuskan sebagai berikut:

I = dq per dt = qper t

Keterangan:

dq = jumlah muatan [ coulomb= C ]

dt = selisih waktu [ detik ]

I = kuat arus [ ampere=A]

Satuan kuat arus adalah coulomb/detik atau ampere.

Rangkaian Hukum OHM

Berikut ini terdapat beberapa rangkaian menghitung hukum ohm, terdiri atas:

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.

Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun secara paralel, perhitungan  nilai resistor totalnya mengacu pada  pengertian bahwa besar kuat arus yang masuk ke percabangan sama dengan besar kuat arus yang keluar dari percabangan [I in = I out]. Dengan mengacu pada perhitungan Hukum Ohm maka dapat diperoleh rumus sebagai berikut.

Pada rangkaian kapasitor yang disusun seri maka nilai kapasitor totalnya diperoleh dengan perhitungan berikut.

Pada rangkaian beberapa kapasitor yang disusun secara paralel maka nilai kapasitor totalnya adalah penjumlahan dari semua nilai kapasitor yang disusun paralel tersebut.

Contoh Soal Hukum OHM

Berikut ini terdapat beberapa contoh soal hukum ohm, terdiri atas:

1. Tiga buah hambatan disusun secara seri, masing-masing nilainya 4 ohm, 3 ohm dan 5 ohm. Hambatan ini kemudian dipasang pada tegangan 120 volt. Hitunglah besarnya tegangan pada hambatan 3 ohm.

Jawab:

R1    = 4 ohm

R2    =3 ohm

R3    =5 ohm

V = 120 volt

Rtotal = 4 ohm + 3 ohm + 5 ohm = 12 ohm

V = I . R

I = V/Rtotal  = 120 /12  = 10 A

V pada R2 [bernilai 3 ohm] adalah

VR2 =  I X R2

= 10 X 3

= 30 volt

2. Tiga buah hambatan dihubungkan secara paralel. Hambatan tersebut masing masing bernilai 2 ohm, 1 ohm dan 2 ohm. Jika rangkaian hambatan tersebut dihubungkan pada tegangan 12 volt, hitunglah besarnya kuat arus total dan kuat arus yang mengalir pada hambatan 1 ohm.

Jawab:

R1    = 2 ohm

R2    = 1 ohm

R3    = 2 ohm

V = 12 volt

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

= ½  + 1/1  + ½

= 4/2

Rtotal    = ½ ohm

Kuat arus totalnya adalah:

V             = Itotal X Rtotal

Itotal         = V / Rtotal = 12/[1/2] = 24 ampere

Kuat arus pada resistor 1 ampere adalah

IR2           = V / R2 = 12 / 1 =12 ampere

3. Hitunglah besar hambatan pengganti dari rangkain hambatan di bawah ini.

Karena rangkaian yang ujung bersifat terbuka sehingga arus tidak ada yang akan melewati resistor 7 ohm dan 14 ohm, maka kedua resistor tersebut tidak perlu dihitung sehingga rangkaian dapat diubah menjadi seperti berikut.

Karena  resistor 3 ohm, 2 ohm, 1 ohm, 2 ohm dan 4 ohm terhubung secara seri, maka kita dapat menghitung hambatan totalnya [dari rangkaian seri 5 buah resitor tersebut] dengan menjumlahkan sebagai berikut.

Rs = 3 + 2 + 1 + 2 + 4 = 12 ohm

Karena Rs dan resistor 6 ohm terhubung secara paralel, maka sekarang kita dapat menghitungnya dengan rumus:

1/Rp= 1/Rs + 1/6

                 = 1/12 + 1/6

                 = 3/12

Rp            = 12/3

                 = 4 ohm

Karena masing masing resistor sudah terhubung seri maka sekarang kita tinggal menjumlahkan ketiganya sehingga didapatkan sebagai berikut.

Rtotal = 2 ohm + 4 ohm + 3 ohm

                 = 9 ohm

Jadi hambatan total dari rangkaian di atas adalah 9 ohm

4. Jika dalam suatu rangkaian diketahui, beda potensial sebesar  7,5 Volt dan hambatannya sebesar 30 Ohm, maka berapakah kuat arus rangkaian tersebut.

Diketahui :

Beda potensial [V] = 7,5 volt

Hambatan [Ω] = 30 ohm

Ditanya :

Kuat arus [I] ?

Jawab:

5.

Diket  :

V tot : 7,9 V

R1 : 2 Ω

R2 : 5 Ω

R3 : 8 Ω

Ditanya :

a. I di R1……….?

b. I di R2 ……..?

c. I di R3 ………?

d. I tot……………?

Jawab:

Demikianlah pembahasan mengenai Hukum OHM – Bungi, Pengertian, Rumus, Rangkaian dan Contoh Soal semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan kalian semua,, terima kasih banyak atas kunjungannya.

Baca Juga :

Mungkin Dibawah Ini yang Kamu Butuhkan

Video yang berhubungan