BAB IIIARUS, HAMBATAN, DAN

HUKUM OHM

BAB IIIARUS, HAMBATAN, DAN HUKUM OHM

Arus listrikadalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama, satuan arus listrik adalah Ampere.

Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif (-) ke terminal positif (+), arah arus listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan elektron.

Formula arus listrik adalah:

Dimana:I = besarnya arus listrik ( Ampere )Q = besarnya muatan listrik ( Coulomb )t = waktu ( detik )

Besarnya kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu penampang kawat penghantar dapat ditentukan dengan rumus :

I = v . Qe . n . A

Dimana :v = kecepatan elektron ( m/s )Qe = muatan elektron ( 1,6 x 10-19C ) n = jumlah elektron per satuan volumeA = luas penampang kawat penghantar ( m2 )

Latihan soal

1. Arus mengalir pada kawat penghantar sebesar 0,5 A. Berapakah muatan yang mengalir dalam kawat itu setiap menit?

2. Berapakah jumlah elektron yang melalui lampu pijar jika arus dalam lampu pijar sebesar 0,75 A?

3. Berapakah jumlah elektron per detik yang melintasi penampang kawat yang dilalui arus0,7 Ampere?

4. Berapakah jumlah elektron melalui lampu pijar jika arus dalam lampu 0,75 Ampere?

Potensial ( Tegangan )Potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda nilai potensialnya. Dari hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut “potential difference atau perbedaan potensial”.Satuan dari potential difference adalah Volt.

“Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”

Formulasi beda potensial atau tegangan adalah:

Dimana:V = beda potensial atau tegangan ( Volt )W = usaha ( Newton-meter atau Nm atau Joule )Q = muatan listrik ( Coulomb )

Rangkaian ListrikPada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 1. Adanya sumber tegangan.2. Adanya alat penghubung.3. Adanya beban.

Gambar Rangkaian Listrik.

Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban. Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Amperemeter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.

Cara Pemasangan Alat Ukur.Pemasangan alat ukur Voltmeter dipasang paralel dengan sumber tegangan atau beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya pemasangan alat ukur Amperemeter dipasang seri, hal ini disebabkan tahanan dalam dari Ampermeter sangat kecil.

“alat ukur tegangan adalah voltmeter dan alat ukur arus listrik adalah amperemeter”

Hukum Ohm

Pada suatu rangkaian tertutup, Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R.

Hukum Ohm dinyatakan dengan Rumus :

V = R x I

Dimana :I = arus listrik ( Ampere )V = tegangan ( Volt )R = resistansi atau tahanan ( Ohm )

Tegangan Jepitadalah gaya gerak listrik (ggl atau E) baterai dikurangi penurunan potensial antara kedua ujung hambatan dalamnya.

Formulasi untuk tegangan jepit adalah :

Vjepit = E – ( I . r ) ( apabila baterai menghasilkan arus )

Vjepit = E + ( I . r )( apabila baterai diberi arus )

dimana r adalah tahanan dalam pada baterai.

Latihan soal

1. Lampu pijar mempunyai hambatan 240 Ohm. Berapakah arus yang mengalirinya jika dihubungkan dengan sumber 220 V?

2. Sebuah radio memakai arus 5A, jika dihubungkan dengan sumber 110 V.

Berapakah hambatannya?

3. Dari gambar, tentukan berapa nilai tegangan antara :a. Titik A dan B.b. Titik C dan D.c. Titik A dan D.

4. PLN memasang kawat tembaga masing-masing sepanjang 100 m dari tiang listrik ke dalam rumah. Jika kawat itu memiliki hambatan 0,100 Ω setiap 1000 m. Tentukan penurunan potensial yang terjadi antara kedua ujung kawat jika dibebani arus 120 A !

5. Suatu baterai menghasilkan ggl 120 V, sedangkan tegangan jepitnya 110 V kalau mengeluarkan arus 20 A. Tentukan hambatan

dalam pada baterai !

6. Sebuah aki dengan ggl 25 V dan hambatan dalam 0,20 Ω. Hitung potensial terminalnya :a. Pada waktu menghasilkan arus 8A ;b. Pada waktu diberi muatan dengan arus sebesar 8A.

Besarnya hambatan suatu kawat penghantar tergantung pada :1. Hambatan jenis2. Panjang kawat3. Luas penampang kawat

Secara matematis dapat ditulis dengan :

Dimana :R = hambatan ( Ohm )ρ = hambatan jenis/resistivitas ( Ohm.m )l = panjang kawat ( m )A = luas penampang kawat ( m2)

Hambatan jenis kawat konduktor akan berubah jika terjadi perubahan suhu, sehingga dapat dirumuskan :

ρt = ρ0 ( 1 + α ΔT )

Dimana :ρt = hambatan jenis ( Ohm.m)ρ0 = hambatan jenis pada suhu awal ( Ohm.m )α = koefisien suhu ( 0C-1 )ΔT = perubahan suhu ( 0C )

Hambatan jenis kawat/resistivitas ( ρ ) bergantung pada jenis kawat dan suhu kawat. Karena hambatan jenis kawat mengalami perubahan saat suhunya berubah, maka hambatan listriknya pun akan mengalami perubahan saat suhunya berubah.

Rt = R0 ( 1 + α ΔT )

Dimana :Rt = hambatan pada suhu t0CR0 = hambatan pada suhu awal

Hubungan serupa didapati pada hambatan jenis/resistivitas ( ρ ) yang merupakan fungsi temperatur, sehingga didapati :

ρt = ρ0 ( 1 + α ΔT )

Dimana :ρt = hambatan jenis/resistivitas pada suhu t0Cρ0 = hambatan jenis/resistivitas pada suhu awal

Latihan Soal

1. Kawat tembaga berdiameter 0,02 m.a.Hitunglah luas penampang kawat itu.b. Hitung hambatan kawat itu sepanjang 100 m, jika resistivitas tembaga 1,73 x 10 -9 Ohm.m

2. Hambatan lilitan tembaga pada 00C ternyata 3,35 Ohm. Berapakah hambatannya pada suhu 500C. Untuk tembaga α = 4,3 x 10-3 0C-1.

3. Sebuah kawat dengan tahanan 5 Ω direntangkan secara beraturan sehingga panjangnya menjadi tiga kali. Berapakah nilai

tahanan yang baru?

4. Diinginkan membuat kawat dengan tahanan 8 Ω dari 5 cm3 logam yang hambatan jenis 9 x 10-8 Ω.m. Berapakah panjang dan luas penampang dari kawat?

5. Lilitan kawat hambatannya 25 Ω pada suhu 200C. Pada suhu 350C hambatannya 25,17

Ω. Berapakah koefisien hambatan kawat?