IPA

Bunyi Hukum Ohm – Rumus, Pengertian, Contoh Soal, Percobaan

Hukum Ohm merupakan salah satu teori hukum dalam ilmu fisika yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, khususnya yang berkaitan dengan kelistrikan. Khususnya, hukum Ohm ini mempelajari arus listrik pada rangkaian tertutup.

Arus listrik mengalir karena adanya beda potensial di antara dua titik pada suatu penghantar. Contoh dari hukum ini dapat ditemukan pada segala hal yang berkaitan dengan arus listrik, seperti misalnya televisi, senter, radio dan lainnya.

Bunyi Hukum Ohm

Hukum Ohm merupakan sebuah hukum ilmu fisika, khususnya tentang kelistrikan yang bunyinya:

“Besar arus listrik (I) yang mengalir melewati suatu konduktor atau penghantar berbanding terbalik dengan hambatannya (R), dan berbanding lurus dengan tegangan atau beda potensialnya (V).”

Hukum tersebut dapat diartikan bahwa besarnya arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian melalui sesuatu yang disebut dengan pengantar atau konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial atau tegangannya pada ujung-ujung rangkaian dan akan berbanding terbalik dengan hambatan rangkaiannya.

 

Pengertian Hukum Ohm

Pengertian Hukum Ohm mencakup tentang bunyi yang menyatakan bahwa kuat arus di dalam suatu rangkaian akan berbanding lurus dengan tegangan pada ujung-ujung rangkaiannya dan juga akan berbanding terbalik dengan hambatan rangkaiannya.

Semakin besar hambatan atau resistansi di dalam sebuah rangkaian listrik, maka akan semakin kecil arus yang mengalir. Begitupun sebaliknya, apabila sumber daya yang diberikan sangat besar, maka beban juga harus mampu menerima daya yang lebih besar pula.

Selanjutnya, apabila beban menerima daya di atas kemampuannya, maka dapat menimbulkan kerusakan di dalam komponen alat tersebut. Keadaan ini disebut juga dengan overload.

Apabila arus yang mengalir pada rangkaian terlalu besar untuk dapat diterima oleh beban, maka dapat dipakai satu komponen listrik atau disebut dengan resistor. Resistor ini adalah salah daru komponen listrik yang menyebabkan tegangan listrik menjadi lemah atau turun.

Di dalam penerapannya, teori hukum Ohm dapat juga digunakan dalam Rangkaian Elektronika, khususnya untuk memperkecilkan Arus Listrik, Memperkecil Tegangan dan memperoleh Nilai Hambatan. Hukum Ohm ini diterapkan untuk menemukan hasil dari tegangan listrik, hambatan listrik dan juga kuat arus yang terjadi di dalam sebuah rangkaian listrik.

 

Rumus Hukum Ohm

Dari bunyi dari hukum Ohm seperti yang telah dituliskan di atas, maka rumus dari hukum Ohm ini dapat ditulis seperti persamaan berikut ini:

V = I x R

I = V / R

R = V / I

Keterangan tentang rumus Ohm tersebut, yaitu:

  • V = Voltage, yaitu beda potensial atau disebut juga dengan tegangan yang satuan unitnya adalah Volt ( V)
  • I = Current, yaitu Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere ( A )
  • R = Resistance, yaitu hambatan atau resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω )

Komponen di dalam rangkaian listrik masing-masing digambarkan menggunakan simbol-simbol khusus. Hal ini bertujuan agar komponen dan koneksi dapat digambarkan secara jelas.

Satu hal yang pasti di dalam perhitungan rumus Hukum Ohm, satuan unit yang digunakan adalah Volt, Ampere dan Ohm.

Apabila terdapat unit lainnya, seperti millivolt, kilovolt, miliampere, megaOhm atau kiloOhm, maka perlu dilakukan konversi ke ketiga unit tersebut, yakni Volt, Ampere dan Ohm. Hal ini bertujuan agar mempermudah dalam perhitungan. Selain itu, tujuan lainnya adalah untuk mendapatkan hasil yang benar.

 

Contoh Soal Hukum Ohm

Hukum Ohm sangat erat kaitannya dengan kelistrikan. Oleh sebab itu, untuk bisa menghitung Arus Listrik (I), Tegangan (V) dan Resistansi atau Hambatan (R ) pun dibutuhkan beberapa perangkat kelistrikan, seperti sebuah DC Generator (power supply), Amperemeter, Voltmeter dan sebuah potensionmeter yang sesuai dengan nilai yang dibutuhkan.

Berikut ini beberapa contoh soal yang berkaitan dengan aplikasi hukum Ohm dalam dunia fisika kelistrikan:

  1. Contoh Soal Hukum Ohm Untuk Menghitung Arus Listrik (I)

  • Contoh kasus 1:

Berapakah nilai Arus Listrik (I) dari kasus Setting DC Generator (Power Supply) untuk menghasilkan Output Tegangan 10V yang kemudian diatur Nilai Potensiometer ke 10 Ohm?

Pembahasan:

Gunakan rumus untuk menghitung Arus Listrik, yaitu:

I = V / R

Keterangan I = Arus Listrik

V = Tegangan, yaitu 10 V

R = Nilai Resistansi dari Potensiomenter, yaitu 10 Ohm

I = 10 /10

I = 1 Ampere

Maka hasil jawaban dari contoh soal hukum Ohm untuk mencari nilai Arus Listrik (I) yaitu 1 Ampere.

  • Contoh Kasus 2:

Setting DC Generator (Power Supply) untuk menghasilkan Output Tegangan 10V, kemudian atur nilai Potensiometer ke 1kiloOhm. Pertanyaannya adalah berapakah nilai Arus Listrik (I) nya?

Pembahasan:

Langkah pertama adalah dengan mengonversi nilai resistansi 1kiloOhm terlebih dahulu ke dalam satuan unit Ohm, yaitu:

1 kilo Ohm = 1000 Ohm, maka Nilai Resistansi dari Potensiometer (R) = 1000 Ohm

Nilai Tegangan (V) = 10 V

Untuk mencari nilai Arus Listrik (I), rumus yang digunakan adalah:

I = V / R

I = 10 / 1000

I = 0.01 Ampere atau 10 miliAmpere

Dari contoh soal hukum Ohm di atas, ditemukan jawaban hasilnya yaitu 0.01 Ampere atau 10 miliAmpere.

  1. Contoh Soal Hukum Ohm Untuk Menghitung Tegangan (V)

Atur nilai resitansi atau hambatan ( R ) Potensiometer ke 500 Ohm, kemudian atur DC Generator atau Power Supply sampai menghasilkan Arus Listrik (I) 10 mA. Pertanyaannya adalah berapakah tegangan (V) dari kasus ini?

Pembahasan:

Langkah pertama adalah mengonversikan unit Arus Listrik (I) yang masih satu miliAmpere terlebih dahulu ke dalam satuan unit Ampere, yaitu:

10mA = 0.01 Ampere.

Nilai Resistansi Potensiometer = 500 Ohm

Nilai Arus Listrik = 0.01 Ampere

Untuk meencari nilai tegangan (V), maka rumus yang digunakan adalah:

V = I x R

V = 0.01 x 500

V = 5 Volt

Dari contoh soal hukum Ohm di atas, maka hasil dari nilai tegangannya adalah sebesar 5 Volt.

  1. Contoh Soal Hukum Ohm Untuk Menghitung Resistansi atau Hambatan ( R )

Jika nilai Tegangan (V) suatu listrik adalah 12 V, sementara Nilai Arus Listrik (I) adalah 0.5A, maka berapakah nilai Resistansinya?

Pembahasan:

Rumus mencari nilai Resistansi, yaitu:

R = V / I

R = 12 / 0.5

R = 24 Ohm

Maka nilai Resistansi dari kasus di atas adalah 24 Ohm.

 

Rangkaian Listrik Dalam Hukum Ohm

Hukum Ohm memang erat kaitannya dengan ilmu kelistrikan atau tentang rangkaian listrik. Arti dari rangkaian sendiri bermakna lintasan listrik yang dilalui dari sumber daya dan kembali lagi. Semua bagian dari rangkaian sederhana harus dapat menghantarkan listrik dan juga terhubung antara satu dengan yang lainnya. Dalam hal rangkaian listrik ini, terdapat dua jenis rangkaian, yaitu:

  1. Rangkaian seri

Rangkaian seri yaitu rangkaian listrik yang semua komponennya terhubung dari dengan yang lainnya. Contoh dari rangkaian listrik jenis seri ini adalah senter.

  1. Rangkaian pararel

Sementara yang dimaksud dengan rangkaian listrik secara pararel yaitu rangkaian yang memiliki baterai ataupun komponen lainnya yang saling terhubung dengan cara saling menyilang.

Di dalam rangkaian listrik, arus yang lewat, tegangan dan resistansi dihitung dengan menggunakan rumus dari hukum Ohm seperti yang telah dituliskan di atas.

 

Penerapan Hukum Ohm Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Jika berhubungan dengan rangkaian elektronika dan listrik, maka Hukum Ohm pasti digunakan. Bahkan, hukum ini telah dijadikan hukum dasar dalam ilmu tentang rangkaian listrik. Oleh sebab itu, maka jelas jika hukum Ohm memiliki manfaat yang besar bagi dunia kelistrikan.

Selain kita  dapat menghitung arus listrik dan tegangan, kita juga dapat memperkecil arus listrik, memperkecil tegangan pada rangkaian, dan bahkan dapat juga memperoleh nilai resistansi atau hambatan yang diperlukan.

Aplikasi atau penerapan dari Hukum Ohm dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari kita, contohnya yaitu pada saat kita menemukan sebuah alat listrik yang bertuliskan 220 V / 2 A. Tahukah Anda apa tujuan dari penulisan angka dan simbol tersebut?

Tulisan tersebut memberikan informasi kepada kita bahwa alat listrik tersebut akan bekerja optimal dan awet (tahan lama) pada saat dipasang pada tegangan 220 V yang memiliki kuat arus 2 A. Apabila alat listrik tersebut dipasang pada tegangan yang tidak sesuai, entah itu lebih rendah ataupun lebih tinggi, maka hasilnya adalah:

  1. Apabila dipasang pada tegangan yang lebih rendah, misalnya 55 V, maka yang terjadi adalah arus menjadi kecil, sehingga menyebabkan lampu menjadi redup atau tidak terang. Konsep ini merupakan bentuk pemahaman terhadap hukum Ohm, yaitu dengan perhitungan rumus sebagai berikut:

I = V / R

I = 55 / 110

I = 0.5 A

  1. Apabila dipasang pada tegangan yang lebih tinggi, misalnya 440 V, maka yang terjadi adalah akan mengakibatkan kenaikan arus menjadi 4 A. Hal ini sesuai dengan rumus hukum Ohm, yaitu:

Tulisan 220 V / 2 A menginformasikan bahwa alat listrik tersebut memiliki hambatan ( R ) sebesar:

R = 220 V / 2A

R = 110 Ω

Jadi, arus listrik yang diperbolehkan mengalir hanyalah yang sebesar 2 A saja. Sementara ketegangannya adalah sebesar 22- V. Jika dipasang pada tegangan yang lebih besar, yakni 440 V, maka hasilnya adalah:

I = V / R

I = 440 / 110

I = 4A

Arus yang besar ini akan mengakibatkan lampu menjadi sangat terang, namun tidak akan mampu bertahan lama atau akan menjadi cepat rusak, karena putus.

 

Sejarah Latar Belakang Penemuan Hukum Ohm

Dinamakan dengan Hukum Ohm atau yang dalam bahasa internasionalnya disebut dengan Ohm’s Law, karena teori atau konsep ini ditemukan oleh George Simon Ohm. Beliau merupakan seorang ahli Fisika berkewarganegaraan Jerman asal Inggris yang hidup pada tahun 1787 hingga tahun 1854.

Pada awalnya, beliau melakukan sebuah penelitian terhadap resistansi selama satu tahun, yaitu pada tahun 1825 hingga tahun 1826. Hasil dari penelitiannya tersebut dituangkan ke dalam buku yang berjudul “Die galvanische Kette, Mathematisch bearbeitet”dan dipublikasikan pada tahun 1872. Di dalam bahasa Inggris, arti dari judul hasil penelitian Ohm tersebut berarti “Investigasi Matematis Terhadap Rangkaian Galvanis”.

Awal mula beliau melakukan riset adalah karena terinspirasi dari penelitian Fouries tentang ‘heat condition”. Awalnya, beliau menggunakan elemen volta sebagai sumber tegangan. Lalu, tak lama kemudian beliau beralih menggunakan Thermocouple. Hal ini dikarenakan Ohm menganggap Thermocouple lebih stabil dibandingkan dengan elemen volta. Sementara untuk mengukur arus pada sebuah pengantar yang diberi tegangan listrik, beliau menggunakan Galvanometer.

Adapun hasil konsep dari percobaan awal yang dilakukan oleh George Simon adalah bahwa besarnya beda potensial yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan suhu pada junction.

Selanjutnya, Ohm juga melakukan pengukuran tujuan mengganti kabel untuk pengujian terhadap berbagai panjang dan ukuran diameter dari bahan yang berbeda. Dari percobaan ini Ohm menemukan fakta bahwa besarnya pembacaan Galvanometer berbanding lurus dengan suhu. Tidak hanya itu, percobaan ini juga membuktikan bahwa panjang kabel uji berbalik terhadap hasil percobaan tentang pembacaan Galvanometer dan suhu.

Dari rangkaian percobaan-percobaan yang dilakukan oleh Ohm ini dapat ditarik kesimpulan bahwa besarnya kuat arus adalah nilai yang dibaca oleh Galvanometer akan berbanding lurus dengan beda potensial. Hal ini mengingatkan kita bahwa suhu memang berbanding lurus dengan beda potensial.

Tidak hanya itu, hasil dari rangkaian percobaan Ohm juga ditemukan bahwa besarnya kuat arus juga berbanding terbalik dengan hambatan. Hal ini dikarenakan ukuran panjang kabel adalah berbanding lurus dengan hambatan kabel.

 

Percobaan Hukum Ohm

Berikut ini contoh percobaan hukum Ohm lengkap yang bisa Anda praktekkan di rumah sebagai bukti bahwa hukum Ohm ini memang terbukti:

  1. Tujuan Percobaan, yaitu untuk mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian listrik.
  2. Dasar teori, yaitu:
  • Di dalam arus listrik (I) terdapat hambatan listrik yang bisa menentukan ukuran arus listrik. Ukuran tersebut mencakup ukuran besar dan kecil dengan konsep bahwa semakin besar hambatan listrik, maka semakin kecil kuat arusnya. Begitupun sebaliknya, apabila hambatan listrik semakin kecil, maka kuat arusnya akan semakin besar .
  • Kesimpulan dari Hukum Ohm, yaitu bahwa arus listrik (I) pada sebuah kawat penghantar akan sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung-ujung kawat penghantar tersebut. Apabila dituangkan ke dalam simbol rumus, maka I α V
  • Besarnya arus yang mengalir pada kawat penghantar bergantung pada dua hal, yaitu pada tegangan dan pada hambatan yang dimiliki oleh kawat tersebut terhadap aliran electron. Oleh sebab itu, maka hasil dari kuat arus listrik berbanding terbalik dengan hambatan, yaitu I α I / R
  • Jadi kesimpulannya, arus I yang mengalir akan berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar dan akan berbanding terbalik dengan hambatannya. Inilah yang dimaksud dengan Hukum Ohm (Law’s Ohm). Persamaan rumus dari hukum ini, yaitu I = V / R
  1. Bahan dan alat yang dibutuhkan dalam proses percobaan hukum Ohm, yaitu:
  • 1 buah Voltmeter 10 V DC
  • 1 buah Amperemeter 100mA
  • 3 buah kabel penghubung merah
  • 3 buah kabel penghubung hitam
  • 1 buah hambatan tetap 100 Ω atau bisa menggunakan lampu yang sesuai
  • 1 buah papan rangkaian
  • 1 buah Potensiometer 50 Ω atau bisa juga diganti dengan rheostat ( hambatan geser)
  • 1 buah saklar satu kutub
  • 1 buah jembatan penghubung
  • 1 buah catu daya
  • 3 buah baterai
  1. Langkah-langkah percobaan hukum Ohm, yaitu:
  • Saklar dalam posisi terbuka atau dalam posisi 0
  • Hubungkan catu daya ke sumber tegangan dengan syarat catu daya harus masih dalam keadaan mati atau off, kemudian pilih tegangan keluaran 3 volt DC.
  • Hubungkan rangkaian ke caru daya dengan menggunakan kabel penghubung.
  • Hidupkan catu daya, kemudian tutup saklar S
  • Atur Potensiometer atau Rheostat, agar Voltmeter bisa menunjukkan tegangan sekitar 2 Volt.
  • Baca kuat arus yang mengalur pada amperemeter
  • Catat hasilnya ke dalam table hasil pengamatan.
  • Atur lagi Potensiometer, agar menunjukkan tegangan sedikit lebih tinggi dari 2 volt.
  • Baca kuat arus pada Amperemeter
  • Catat hasilnya ke dalam table pengamatan
  • Ulangi langkah dari mengatur Potensiometer hingga dapat dibaca kuat arusnya, kemudian catat hasilnya sebanyak 3 kali.
  • Buatlah grafik V sebagai fungsi dari I.

Dari langkah-langkah tersebut, Anda dapat memperoleh grafik dari catatan hasil percobaan hukum Ohm, kemudian dapat ditarik kesimpulannya.

 

Demikianlah ulasan mengenai ilmu pengetahuan fisikatentang hukum Ohm. Dari ilmu ini, Anda dapat memperoleh ilmu tentang bagaimana bunyi Hukum Ohm hingga contoh percobaannya yang bisa Anda lakukan sendiri di rumah.

Semoga bermanfaat!

Sumber:

loading...

Leave a Reply