Hukum Ohm
Dasar Teori
Hukum ohm menyatakan bahwa tegangan pada terminal – terminal material penghantar berbanding lurus terhadap arus yang mengalir melaui material ini, secara matematis hal ini dirumuskan sebagai berikut
V = IR
Dimana konstanta proporsionalitas atau kesebandingan R disebut sebagai resistansi. Satuan untuk resistansi adalah ohm, yaitu I V/A dan biasa disingkat huruf besar omega, Ω . (Durbin,2005)
Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial. Satu cara untuk menghasilkan beda potensial ialah dengan baterai. George simon ohm (1797-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung – ujungnya . Prinsip Ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkain, Ohm menentukan sebuah persamaan yang simple menjelaskan hubungan antara tegangan, arus dan hambatan yang saling hubungan. Tetapi beberapa zat terutama semi-konduktor , tidak mengikuti hukum Ohm. Sebuah grafik menunjukkan hubungan antara V dan I yang diberikan hukum Ohm menghasilkan garis lurus. Hukum Ohm menggambarkan bagaimana arus, tegangan, dan tahanan berhubungan. Hukum Ohm dapat diterapkan dalam rangkaian tahanan seri. Yang dimaksud dengan rangkaian tahanan seri adalah tahanan dihubungkan ujung ke ujung atau dalam suatu rantai.
Untuk mencari arus yang mengalir pada rangkaian seri dengan tahanan lebih dari satu , diperlukan jumlah total nilai tahanan-tahanan tersebut. Hal ini dapat dimengerti karena setiap tahanan yang ada pada rangkaian seri akan memberikan hambatan bagi arus untuk mengalir (Hayt, 1991 )
Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya. Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya.[1] Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, namun istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan sejarah.[1]
Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:
Dimana :
adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere.
adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt.
adalah nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm.
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 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 oleh panjang penampang, luas penampang dan jenis bahan. 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 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.
Pembahasan
Percobaan Hukum Ohm ini bertujuan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian. Pratikum ini menggunakan beberapa alat yaitu basicmeter, kabel penghubung merah dan hitam, papan rangkaian, jembatan penghubung, saklar satu kutub, kapsitor, dan catu daya. 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). Selain itu 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.
Ketika catudaya dihubungkan ke rangkaian melalui kabel penghubung lalu dihidupkan, maka didapatkan nilai kuat arus dan tegangan. Besarnya tegangan dan kuat arus dapat dilihat dari angka yang ditunjukkan oleh Voltmeter dan Amperemeter. Dimana ampermeter di rangki secara seri dan voltmeter dirangkai secara paralel.
Hukum ohm menyatakan bahwa untuk suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan antara perbedaan potensial ∆V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I yang melaui konduktor tersebut adalah konstan. Konstan ini disebut tahanan listrik R dari konduktor antara dua titik.
Pada pratikum ini, hipotesis saya adalah hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian yaitu kuat arus sebanding dengan besar tegangan atau dituliskan
I/V=R
atau dapat dituliskan hubungan kuat arus dan tegangan yaitu
R= V/I
Dari persamaan kelihatan bahwa R dinyatakan dalam satuan SI sebagai volt ampere atau m2 kg s-1 C-2 , dan disebut ohm (Ω). Jadi satu ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dilewati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu volt diujung-ujung konduktor tersebut
Hukum ohm semulanya terdiri atas dua bagian. Bagian pertama tidak lain ialah definisi hambatan, yakni V=IR. Sering hubungan ini dinamai hokum ohm. Akan tetapi, Ohm juga menyatakan, bahwa R adalah suatu konstanta yang tidak bergantung pada V maupun I. Bagian kedua hokum ini tidak seluruhnya benar.
Hubungan V=IR dapat diterapkan pada resistor apa saja, dimana V adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan, dan I adalah arus yang mengalir di dalamnya, sedangkan R adalah hambatan (resistansi) resistor tersebut.
( Alonso,1979)
Pada pratikum ini, tegangan sumber yang kami gunakan adalah sebagai berikut
Tegangan sumber 1 volt dengan hambatan 1 Ω
Dengan tegangan sumber 1 volt, tegangan yang diperoleh sebesar 74 volt, dan kuat arus yang diperoleh adalah 44 x 104 A. Dengan menggunkan rumus : R = V/I, maka hambatan (R) yang diperoleh adalah 1,68 x 10-4 Ω.
Tegangan sumber 10 volt dengan hambatan 10Ω
Dengan tegangan sumber 10 volt, tegangan yang diperoleh sebesar 58 volt, dan kuat arus yang didapat 43 A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah 1,34 x 10-4 Ω.
Tegangan sumber 100 volt dengan hambatan 10Ω
Tegangan yang diperoleh adalah 0,38 volt, dan kuat arus yang diperoleh 34 A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah 0,01 x 10 -4Ω.
Tegangan sumber 100 volt dengan hambatan 47Ω
Tegangan yang diperoleh adalah 0,94 volt, dan kuat arus yang diperoleh 34 A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah 0,027 x 10 -4Ω.
Tegangan sumber 100 volt dengan hambatan 100Ω
Tegangan yang diperoleh adalah 0,95 volt, dan kuat arus yang diperoleh 34 A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah 0,028 x 10 -4Ω
G. Kesimpulan
Dari hasil perhitungan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Tegangan (V) sebanding dengan kuat arus listrik (I) di mana semakin besar tegangan (V) maka semakin besar pula kuat arus (I) yang dihasilkan
2. Hukum Ohm adalah Perbandingan antara perbedaan potensial ∆ V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I yang melalui konduktor tersebut adalah konstan. Konstan ini disebut tahanan listrik (hambatan) R
