Jumat, 10 September 2010

PENGERTIAN HAMBATAN, TEGANGAN, KUAT ARUS DAN BUNYI HUKUM OHM


PENGERTIAN HAMBATAN, TEGANGAN, KUAT ARUS
DAN BUNYI HUKUM OHM

1. HAMBATAN

            Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:
R = V/I
di mana V adalah tegangan dan I adalah arus.
Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R).
Bahan yang digunakan untuk hambatan listik adalah resistor
Resistor
Resistor atau yang biasa disebut (bahasa Belanda) werstand, tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronik yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif).
Resistor merupakan salah satu komponen terpenting pada sebuah rangkaian elektronika. Anda dapat melihat resistor hampir pada semua rangkaian elektronika.
Resistor disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan resistor adalah Ohm, yang menemukan adalah George Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika bangsa Jerman. Tahanan bagian dalam ini dinamai konduktansi. Satuan konduktansi ditulis dengan kebalikan dari Ohm yaitu mho.
Kemampuan resistor untuk menghambat disebut juga resistensi atau hambatan listrik. Besarnya diekspresikan dalam satuan Ohm. Suatu resistor dikatakan memiliki hambatan 1 Ohm apabila resistor tersebut menjembatani beda tegangan sebesar 1 Volt dan arus listrik yang timbul akibat tegangan tersebut adalah sebesar 1 ampere, atau sama dengan sebanyak 6.241506 × 1018 elektron per detik mengalir menghadap arah yang berlawanan dari arus.
Beberapa fungsi dari Resistor ialah sebagai berikut:
  • Membatasi arus listrik yang mengalir ke komponen lain. Beberapa komponen elektronika, misalnya LED (Light Emiting Diode) membutuhkan arus listrik agar bisa bekerja. Tetapi apabila arus yang mengalir pada LED tersebut terlalu besar maka dapat merusak LED tersebut. Anda dapat menggunakan resistor untuk mengatasi masalah ini.
  • Mengurangi tegangan pada suatu bagian di rangkaian elektronika. Beberapa rangkaian elektronika membutuhkan tegangan kerja yang berbeda - beda pada setiap bagiannya. Hal ini dapat dengan mudah dilakukan dengan menggunakan resistor. Sambungan resistor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. merupakan rangkaian pembagi tegangan. Misalnya anda mempunyai 2 buah resistor yang nilainya sama, maka tegangan diantara kedua resistor tersebut ialah setengah dari tegangan yang menyuplai resistor tersebut.






 



Gambar 1. Resistor Sebagai Pembagi   tegangan.
Nilai dari sebuah resistor dinyatakan dalam satuan Ohm, dan direpresentasikan dengan huruf dari abjad Yunani yaitu Ω (Omega). Semakin tinggi “Ohm” dari suatu resistor maka semakin besar pula resistansi dari resistor tersebut.
Secara umum tipe resistor ada dua macam, yaitu Resistor tetap (fixed resistor) dan Resistor Variabel (variable resistor). Perbedaannya adalah sebagai berikut:
  • Resistor tetap mempunyai nilai resistansi yang sudah ditentukan. Nilai resistor tersebut biasanya dibaca menggunakan kode warna. Kode warna dimulai pada gelang yang paling dekat dengan ujung resitor, kode warna biasanya terdiri atas 4, 5 atau bahkan 6 gelang warna, untuk lebih jelasnya Lihat gambar 2.

Gambar 2. Kode warna yang digunakan untuk menentukan nilai resistor.
  • Resistor variabel atau yang biasa disebut potensiometer memiliki tahanan yang dapat berubah - ubah secara kontinyu dari nilai resistansi yang paling rendah (minimum) sampai nilai resistansi yang paling besar (maksimum). Nilai maksimum potensiometer biasanya tercetak pada potensiometer itu sendiri.
Tidak semua resistor menggunakan kode warna. Kadang nilai resistor mungkin tercetak pada resistor itu sendiri tanpa menggunakan kode warna. Resistor seperti ini biasanya disebut precision resistor, nilai sebenarnya resistor ini sangat mendekati atau sama dengan apa yang tercetak pada resistor tersebut.

Berdasarkan penggunaanya, resistor dapat dibagi:
  1. Resistor Biasa (tetap nilainya), ialah sebuah resistor penghambat gerak arus, yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon.
  2. Resistor Berubah (variable), ialah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut. Sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini kita bagi menjadi dua, Potensiometer, rheostat dan Trimpot (Trimmer Potensiometer) yang biasanya menempel pada papan rangkaian (Printed Circuit Board, PCB).
  3. Resistor NTC dan PTS, NTC (Negative Temperature Coefficient), ialah Resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan PTS (Positife Temperature Coefficient), ialah Resistor yang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya menjadi dingin.
  4. LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis Resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil.

Gelang Warna pada Resistor

Pada Resistor biasanya memiliki 4 gelang warna, gelang pertama dan kedua menunjukkan angka, gelang ketiga adalah faktor kelipatan, sedangkan gelang ke empat menunjukkan toleransi hambatan. Pertengahan tahun 2006, perkembangan pada komponen Resistor terjadi pada jumlah gelang warna. Dengan komposisi: Gelang Pertama (Angka Pertama), Gelang Kedua (Angka Kedua), Gelang Ketiga (Angka Ketiga), Gelang Keempat (Multiplier) dan Gelang Kelima (Toleransi).
Berikut Gelang warna dimulai dari warna Hitam, Coklat, Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Ungu (violet), Abu-abu dan Putih.
Sedangkan untuk gelang toleransi hambatan adalah: Coklat 1%, Merah 2%, Hijau 0,5%, Biru 0,25%, Ungu 0,1%, Emas 5% dan Perak 10%. Kebanyakan gelang toleransi yang dipakai oleh umum adalah warna Emas, Perak dan Coklat.
Warna
Gelang Pertama
Gelang Kedua
Gelang Ketiga (multiplier)
Gelang ke Empat (toleransi)
Temp. Koefisien
0
0
×100


1
1
×101
±1% (F)
100 ppm
2
2
×102
±2% (G)
50 ppm
3
3
×103

15 ppm
4
4
×104

25 ppm
5
5
×105
±0.5% (D)

6
6
×106
±0.25% (C)

7
7
×107
±0.1% (B)

8
8
×108
±0.05% (A)

9
9
×109




×0.1
±5% (J)



×0.01
±10% (K)

Polos



±20% (M)





Membaca Kode Warna
Untuk lebih jelasnya lebih baik langsung ke contohnya saja.
contoh:








gambar 3. Resistor dengan kode warna Merah, kuning, oranye, silver.
Nilai dari resistor pada Gambar 3. diatas adalah:
Gelang Pertama : Merah = 2
Gelang Kedua : Kuning = 4
Gelang Ketiga : Oranye = 1000
Gelang Keempat : Silver = 10 %
maka nilai resistor tersebut ialah (24 * 1000)Ω dengan toleransi 10 % atau 24KΩ + 10%

 

Ohm-meter


2. Tegangan
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).
3. Kuat Arus
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.
I = Q/T
Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).
4. Hukum ohm

Georg Simon Ohm, (16 Mac 1789 Erlangen, Jerman - 6 Julai 1854, Munich) pakar fizik Jerman, yang dilahirkan di Erlangen dan mendapat pendidikan di universiti di sana.
Beliau meninggal dunia pada usia 67 tahun. Beliau menuntut ilmu matematik di Universiti Erlangen dan mendapat ijazah kedoktoran pada tahun 1811. Dengan menggunakan peralatan
hasil ciptaannya sendiri, Ohm berhasil menemukan hukum
asas elektrik yang menjadi dasar bagi lahirnya teori-teori elektrik yang lain. Teori elektrik yang ditemukan oleh Ohm itu disebut sebagai Hukum Ohm, yang menyatakan bahawa besar arus yang mengalir dalam rangkaian tertutup adalah berkadar terus dengan jumlah keupayaan yang terdapat pada jepit catu daya dan berkadar songsang dengan jumlah rintangan yang dilaluinya (I=V/R).
            Malangnya, ketika Ohm menerbitkan penemuannya pada tahun 1827, penemuannya itu diperkecilkan oleh rakan sekerjanya dan dia terpaksa mengundurkan diri dari pekerjaannya sebagai guru sekolah menengah. Namun, pada tahun 1833 ia dilantik sebagai profesor di Universiti Nurenberg.

            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.
            Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm.
            Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.
            Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).
            Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada sebuah rangkian.
            `Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
Hukum Ohm menyatakan bahwa besarnya tegangan pada suatu cabang (V) yang mengandung resistor (R) yang dialiri arus sebesar (I) adalah sama dengan hasil resistansi dengan arus yang mengalir pada cara tersebut. Jika ditulis dalam bentuk persamaan adalah sebagai berikut : V = I.R.
Hukum ohm :
V = I R

I = V / R

R = V / I
Kesimpulan :
• Tegangan dinyatakan dengan nilai volts disimbolkan dengan E atau V.
• Arus dinyatakan dengan amps, dan diberi symbol I
• Hambatan dinyatakan dengan ohms diberi symbol R
• Hukum Ohm: V = IR ; I = V/R ; R = V/I
Besarnya daya pada suatu rangkaian dapat di hitung dengan :
P = V . I atau P = I2 . R atau P = V2/ R
Dimana :
P  : daya, dalam satuan watt
V : tegangan dalam satuan volt
I  : arus dalam satuan ampere
Contoh Soal:
Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?
JAWAB :
dik : V = 220 Volt
        I = 10 Amper
Dit : hambatan…………….?
Jawab :
R = V/I
R = 220/10 = 22 ohm
Jadi hambatan yang mengalir adalah 22 ohm
Contoh cara menghitung kuat arus listrik dengan hukum ohm:
 







Sebuah aki yang mempunyai tegangan 12 volt dipakai untuk menyalakan lampu yang mempunyai hambatan 60 W, berapa kuat arus yang mengalir pada lampu ?
Penyelesaian:
Diketahui:   V = 12 volt
                   R  = 60 W

Ditanyakan: I = ........ ?
Dijawab:     
I = V / R = 12 / 60                    
                                    
         Jadi besar kuat arus listrik yang mengalir pada lampu 0,2 ampere.

1 komentar: