Hukum Ohm

 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan

Setelah mengikuti praktikum ini, mahasiswa diharapkan :

1)      Menentukan karakteristik beberapa komponen listrik dengan menggunakan amperemeter dan voltmeter.

2)      Mengenal hubungan seri dan paralel.

1.2 Alat

Alat-alat percobaan  :

1)      Amperemeter dc

2)      Voltmeter dc

3)      Sumber  arus dc

4)      Beberapa komponen(lampu,hambatan,NTC dan dioda)

5)      Kabel-kabel penghubung

 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Pengertian Hukum Ohm

Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya atau juga menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor.

Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinyatidak 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.

Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:

dimana I adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere, Vadalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt, dan Radalah nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuanohm.

Hukum ini dicetuskan oleh Georg Simon Ohm, seorang fisikawan dari Jerman pada tahun 1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827.

ada 2 bunyi hukum Ohm yaitu :

1)   Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda potensial (Tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan I ∞ V atau V ∞ I, Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan Hambatan (R) sehingga persamaannya menjadi V = I.R. Dimana V adalah tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R adalah hambatan (Ohm).

2)   Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R.

Fungsi utama hukum Ohm adalah digunakan untuk mengetahui hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan Ohmmeter. Kesimpulan akhir hukum Ohm adalah semakin besar sumber tegangan maka semakin besar arus yang dihasilkan. Kemudian konsep yang sering salah pada siswa adalah hambatan listrik dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik. Konsep ini salah, besar kecilnya hambatan listrik tidak dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik tetapi dipengaruhi oleh panjang penampang, luas penampang dan jenis bahan.

2.2  Konsep Hambatan Listrik

Misalkan kita punya sebatang kawat, maka didalam kawat itu sebenarnya punya jutaan elektron yang bergerak secara acak dengan kelajuan 10 pangkat 5 m/s. Ketika kawat ini tidak kita hubungkan dengan sumber tegangan maka elektron akan bergerak disekitar tempat nya saja, dia tidak akan bisa jauh-jauh dari tempatnya semula. Hal ini disebabkan karena disekitarnya berdesak – desakan dengan elektron lain dan juga ada pengaruh gaya ikat inti.

Bagaimana jika kawat tersebut kita hubungkan dengan sumber tegangan maka elektron mulai mengalir dengan kelajuan 1 mm/s. Menurut para ahli energi yang diperoleh dari sumber tegangan digunakan elektron untuk berpindah, dan saat berpindah elektron juga mengeluarkan energi. Dalam perjalanannya elektron juga mendapat halangan elektron – elektron yang lain. Besarnya halangan yang dialami elektron inilah yang disebut dengan hambatan listrik suatu benda.

Seperti penjelasan awal tadi hambatan dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu panjang, luas dan jenis bahan. Hambatan berbading lurus dengan panjang benda, semakin panjang maka semakin besar hambatan suatu benda. Hambatan juga berbading terbalik dengan luas penampang benda, semakin luas penampangnya maka semakin kecil hambatannya.. Inilah alasan mengapa kabel 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. Secara matematika dapat dituliskan : 

dimana ρ adalah hambatan jenis (ohm/m), L adalah panjang benda (m) dan A adalah luas penampang (m kuadrat) biasanya luas penampang bentuknya lingkaran.

2.4 Rangkaian Resistor Seri Dan Paralel

Untuk menghitung resistansi total pada resistor yang disusun secara seri dan paralel memerlukan suatu perhitungan matematika yang tidak terlalu sulit. Jika menghitung resistansi total pada resistor seri dapat dilakukan cara menjumlahkan secara langsung seluruh resistor yang terhubung seri sedangkan pada resistor paralel membutuhkan perhitungan khusus.

1)        Untuk rangkaian resistor seri :

2)          Untuk rangkaian resistor paralel:

BAB III

PROSEDUR PENGERJAAN

1)      Disusun rangkaian seperti pada gambar 1 dengan memakai lampu, dan belum dihubungkan dengan sumber tegangan.diperperhatikan besarnya tegangan listrikyang harus digunakan (ditentukan oleh asisten)

2)      Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, dengan persetujuannya, barulah rangkaian dihubungkan dengan sumber  tegangan

3)      Dicatat  kuat arus untuk beberapa harga beda potensial dari yang kecil hingga yang besar(menanyakan pada asisten harga-harga tegangan ini). Begitu juga sebaliknya dari yang besar hingga yang kecil

4)      Diulangi percobaan di atas dengan menggunakan termistor,NTC, hambatan dan diode.

5)      Diulangi percobaan 1 s/d 3 dengan menggunakan 2 komponen yang dipasang seri.

6)      Diulangi percobaan 5 dengan komponen di pasang parallel.

7)      Diulangi percobaan 1 s/d 6 untuk rangkaian seperti  gambar 2.

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

4.1 Data Percobaan

1)      Tanpa beban

No	Pengukuran naik		Pengukuran turun
	E ( volt)	I ( mA)	E(volt)	I(mA)
1	3,5	0	10,75	0
2	5	0	7	0
3	7	0	5	0
4	10,75	0	3,5	0

2)      Dengan beban

No.	Komponen	Pengukuran naik		Pengukuran turun
		E ( volt)	I(mA)	E ( volt)	I(mA)
1	Lampu	3,25	40	11	72
		5,5	50	7,5	58
		7,5	57	5,5	48
		11	72	3,5	40
2	Diode	4	0	11	0
		5,5	0	7,25	0
		7,5	0	5,5	0
		11	0	4	0

No.	Komponen	Pengukuran naik		Pengukuran turun
		E ( volt)	I(mA)	E ( volt)	I(mA)
3	Resistor	3	40	10,75	120
		5,5	57	7,25	80
		7	78	5,5	57
		10,75	120	3,5	37
4	NTC	4	60	6,75	370
		5,5	70	5,25	210
		7,25	90	3,5	110
		-	-	-	-

3)      Hubungan seri dan paralel

No	Komponen	Pengukuran naik		Pengukuran turun
		E ( volt)	I(mA)	E ( volt)	I(mA)
1	Lampu dan resistor (terhubung seri)	3,75	25	11	52
		5,5	30	7,5	39
		7,25	40	5,5	30
		11	53	4	25
2	Lampu dan resistor(terhubung parallel)	3,75	79	10,75	195
		5,25	109	7,25	138
		7	139	5,5	110
		11	195	3,75	81

1)      Dengan beban

No.	Komponen	Pengukuran naik		Pengukuran turun
		E ( volt)	I(mA)	E ( volt)	I(mA)
1	Lampu	4,5	40	11	75
		5,5	49	7,5	59
		7,5	59	5,5	49
		11	75	4	39
2	Diode	4	0	11	0
		5,5	0	7,25	0
		7,5	0	5,5	0
		11	0	3,75	0
3	Resistor	4	45	11	125
		5,5	62	7,5	82
		7,5	81	5,5	65
		11	125	4	45
4	NTC	4	39	-	-
		5,5	65	7	130
		7,5	130	5,5	110
		-	-	3,75	75

2)      hubungan seri dan paralel

No	Komponen	Pengukuran naik		Pengukuran turun
		E ( volt)	I(mA)	E ( volt)	I(mA)
1	Lampu dan resistor (terhubung seri)	3,75	29	10,75	52
		5,5	35	7,25	39
		7,25	39	5,5	32
		10,75	55	3,75	25
2	Lampu dan resistor(terhubung parallel)	3,5	75	10,75	180
		5,25	101	7,25	129
		7	129	5,25	101
		10,75	180	3,75	75

Trik Menggunakan Rumus Hukum Ohm

Untuk mengetahui tegangan (V), pada segitiga persamaan Ohm di atas, “V” diberi warna biru yang berarti nilai yang dicari. Sedangkan arus (I) dan resistansi (R) diberi warna hijau yang berarti solusi untuk mencari nilai “V”, karena posisi “I” dan “R” sejajar secara horizontal dalam segitiga tersebut yang memiliki arti I x R, jadi V = I x R.

Pada segitiga kedua digunakan untuk mencari nilai arus (I) ditandai dengan “I” diberi warna biru. Sedangkan tegangan “V” dan resistansi “R” diberi warna hijau yang berarti solusi untuk mencari nilai “I”. Posisi “V” dan “R” berada pada posisi vertikal sehingga memiliki arti V / R, jadi I = V / R.

Pada segitiga ketiga digunakan untuk mencari nilai resistansi (R) yang ditandai dengan “R” diberi warna biru. Sedangkan tegangan “V” dan arus “I” diberi warna hijau yang berarti solusi untuk mencari nilai “R” dan posisi “V” dan “I” berada pada posisi vertikal sehingga memiliki arti V / I, jadi R = V / I.

Pada perumusannya juga dapat di gambarkan dengan grafik 

Contoh peristiwa dalam arus listrik

Gejala kelistrikan ditimbulkan oleh aliran muatan listrik antara dua titik. Semua alat listrik yang setiap hari kita gunakan merupakan susunan komponen-komponen listrik yang membentuk jalur tertutup yang disebut rangkaian.