Hukum Ohm

1. Hukum Ohm

Hasil eksperimen George Simon Ohm pada tahun 1827 menunjukkan bahwa arus listrik I yang mengalir pada kawat penghantar sebanding dengan beda potensial V yang diberikan pada ujung-ujungnya.

Jika beda potensial diperbesar maka arus yang mengalir juga semakin besar. Hasil eksperimen ini dikenal dengan hukum Ohm. Hubungan antara V dan I secara grafik adalah:

Dari gambar tampak bahwa kuat arus listrik sebanding dengan tegangan yaitu

sehingga

konduktansi dari konduktor yang merupakan kebalikan dari Resistansi,

maka

Sehingga

Dengan:

R = hambatan listrik (ohm, Ω)

V = beda potensial atau tegangan (volt, V)

I = kuat arus listrik (ampere, A)

Perumusan di atas untuk kasus R konstan dikenal sebagai Hukum Ohm yang berbunyi: kuat arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar listrik sebanding dengan tegangan (beda potensial) antara dua titik pada penghantar tersebut, asalkan R konstan.

Melihat grafik hubungan I-V, maka semakin miring (curam) grafik I-V maka hambatannya makin besar dan begitu juga sebaliknya.

2. Hambatan kawat penghantar

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa hambatan kawat penghantar R berbanding lurus dengan panjang kawat lurus l dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat A. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

Besaran ρ dikenal sebagai hambatan jenis atau resistivitas yang nilainya bergantung pada jenis bahan penghantar.

Dalam suatu batas perubahan suhu tertentu, perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu (Δt),

Karena hambatan R berbanding lurus dengan hambatan jenis ρ, maka perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan,

Sehingga,

Dengan:

R_t = hambatan pada suhu t⁰C,

R₀ = hambatan mula-mula,

α = Koefisien suhu hambatan jenis (per ⁰C)

Δt = perubahan suhu (⁰C)

Koefisien suhu hambatan jenis (α) tergantung pada jenis bahan. Meskipun hambatan jenis sebagian besar logam bertambah akibat kenaikan suhu, namun bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Hal ini terjadi pada bahan semikonduktor yaitu, karbon, grafit, germanium, dan silikon.

Contoh soal:

Sebuah kumparan kawat tungsten yang memiliki hambatan 20,0Ω pada suhu 10⁰C digunakan untuk mengukur suhu. Berapa besar hambatannya ketika mengukur suhu 70⁰C? (koefisien suhu tungsten pada 10⁰C adalah 4,5 ´ 10^-3 (⁰C)^-1)

Penyelesaian

Diketahui: R₀ = 20,0 Ω

T₀ = 10⁰ C

T = 70⁰ C

Sehingga

Ditanya : R =…?

Rumus :

dari persamaan tersebut dapat diketahui

sehingga

Jawab :

R = 5,4 Ω + 20,0 Ω = 25,4 Ω

Jadi, besar hambatan ketika mengukur suhu 70⁰C adalah 25,4 Ω

WARM-UP 2

1. Jelaskan hubungan antara kuat arus dengan tegangan!

2. Apa saja yang mempengaruhi hambatan suatu bahan? Jelaskan!

PUZZEL 2

1. Alat pemanas listrik memakai arus 5 A apabila dihubungkan dengan sumber 110 V, berapakah besar hambatan pemanas tersebut?

2. Dua buah kawat penghantar terbuat dari bahan yang sama, panjang kawat pertama dua kali kawat kedua, sedangkan diameter kawat kedua dua kali diameter kawat pertama. Jika kawat pertama mempunyai hambatan 20 Ohm, maka tentukanlah hambatan kawat kedua!

3. Sebuah kumparan kawat tungsten yang memiliki hambatan 15,0 Ω pada suhu 20⁰C digunakan untuk mengukur suhu. Berapa besar hambatannya ketika mengukur suhu 80⁰C? (koefisien suhu tungsten pada 10⁰C adalah 4,5 x 10^-3 (⁰C)^-1.

Untuk melihat simulasi Hukum Ohm dapat dilihat di sini