Hukum OHM : Pengertian, Bunyi, Rumus, Penerapan, Contoh Soal dan Pembahasannya – Dalam fisika, kita mempelajari tentang hukum ohm, apa itu hukum ohm? Agar lebih memahaminya, kali ini kita akan membahas tentang pengertian hukum ohm, dasar teori, bunyi hukum ohm, rumus, rangkaian, penerapan, penemu hukum ohm serta contoh soal hukum ohm.
Baca Juga : Rumus dan Contoh Soal Kuat Arus Listrik
Pengertian Hukum OHM
Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melewati sebuah penghantar akan selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya. Sebuah benda penghantar bisa dikatakan mematuhi hukum Ohm jika nilai resistansinya tak bergantung pada besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya. Meski hal ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, tapi istilah “hukum” tetap digunakan dengan alasan sejarah.
Penemu hukum ohm atau pencetus hukum ohm adalah Georg Simon Ohm, seorang fisikawan dari Jerman pada tahun 1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827.
Hukum OHM merupakan hukum yang menentukan hubungan antara beda potensial dengan arus listrik. George Simon Ohm menemukan bahwa perbandingan antara beda potensial di suatu beban listrik dengan arus listrik yang mengalir pada beban listrik tersebut menghasilkan angka yang konstan. Konstanta ini kemudian dinamakan dengan hambatan listrik atau Resistansi (R). Untuk menghargai jasanya maka satuan hambatan dinamakan dengan OHM (Ω).
Penerapan Hukum Ohm digunakan untuk menghitung tegangan listrik, hambatan listrik, atau kuat arus dalam rangkaian listrik. Hukum Ohm digunakan secara luas dalam rangkaian elektronika dan merupakan hukum dasar pada rangkaian listrik.
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 berbanding lurus dengan panjang benda, semakin panjang maka semakin besar hambatan suatu benda. Hambatan juga berbanding 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.
Baca Juga : Rumus dan Contoh Soal Listrik Dinamis
Bunyi Hukum OHM
Hukum ohm berbunyi:
Besar arus listrik (I) yang mengalir melewati sebuah penghantar atau Konduktor akan slalu berbanding lurus dengan beda potensial/tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R).
Rumus Hukum OHM
Secara sistematis hukum ohm dirumuskan sebagai berikut:
V = I .R
Keterangan:
V : beda potensial atau tegangan (volt)
I : kuat arus (ampere)
R : hambatan listrik (ohm)
Berikut agar lebih memahaminya:
Rumus menghitung Arus Listrik
I = V / R
Rumus menghitung Tegangan atau Beda Potensial
V = I x R.
Rumus menghitung Nilai Resistansi
R = V / I
Persamaan di atas dikenal sebagai hukum Ohm, yang berbunyi “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu dengan syarat suhunya konstan/tetap”.
Rumus Hambatan Rangkaian Seri
RTotal = R1 + R1 + R1 +…+ Rn
Rumus Hambatan Rangkaian Paralel
1/RI = 1/R1 + 1/R1 +1/ R1 +…+ 1/Rn
Baca Juga : Rumus dan Contoh Soal Listrik Statis
Penerapan Hukum Ohm
Berikut ini penerapan hukum ohm:
- Aliran listrik yang dimanfaatkan untuk penggunaan alat listrik, seperti menyalakan lampu, kulkas, TV, seterika, dan alat listrik lainnya.
- Alat listrik yang diberi tegangan lebih kuat dari tegangan yang seharusnya mengakibatkan alat listrik tidak bekerja normal, misal Lampu yang diberi tegangan lebih rendah mengakibatkan lampu menyala redup; Setrika yang diberi tegangan lebih rendah mengakibatkan proses pemanasan pada elemennya menjadi lambat.
- Arus listrik yang diberi tegangan lebih besar dari tegangan yang seharusnya mengakibatkan alat listrik cepat rusak.
- Hukum ohm dimanfaatkan untuk pembuatan rangkaian listrik seri, paralel, dan gabungan.
Hukum Ohm untuk Rangkaian Tertutup
Suatu rangkaian memerlukan beda potensial antara ujung-ujung rangkaian agar arus listrik dapat mengalir. Beda potensial tersebut diperoleh dari sumber tegangan. Dalam setiap sumber tegangan terdapat GGL (Gaya Gerak Listrik), yaitu beda potensial antara ujung-ujung sumber tegangan sebelum dihubungkan dengan rangkaian dan disimbolkan dengan s. Ketika sumber tegangan dihubungkan dengan rangkaian dan arus mengalir melalui rangkaian, beda potensial antara ujung-ujung sumber tegangan disebut tegangan jepit (V).
Perhatikan gambar berikut!
Sebuah sumber tegangan (baterai) dihubungkan dengan suatu rangkaian tertutup. Besar tegangan yang mengalir pada rangkaian sebagai berikut:
VAB = ε – Ir atau VAB = IR
Keterangan:
VAB = tegangan jepit (volt)
ε = gaya gerak listrik baterai ( volt)
r = hambatan dalam baterai (ohm)
I = arus yang mengalir (ampere)
R = hambatan luar (ohm)
Baca Juga : Pengertian Listrik DC dan AC
Contoh Soal Hukum Ohm
1. Suatu hambatan 15 Ω dihubungkan dengan baterai. Kuat arus yang mengalir adalah 2/3 A. Hitung nilai tegangan pada baterai tersebut!
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
R = 15 Ω
I = 2/3 A
Ditanya: Tegangan pada baterai?
Jawab:
V = I × R
V = 2/3× 15
V = 10 Volt
Jadi, nilai tegangan pada baterai tersebut adalah 10 Volt.
2. Suatu hambatan 14 Ω dirangkai dengan baterai yang memiliki tegangan 8 Volt. Hitung besar kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan!
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
R = 14 Ω
V = 8 Volt
Ditanya: Kuat arus listrik?
Baca Juga : Hukum Kepler I II III
Jawab:
I = V/R
I = 8/14
I = 6/7 A
Jadi, besar kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan adalah 6/7 A.
3. Untuk merancang suatu rangkaian listrik tertutup dibutuhkan bahan sebagai berikut:
a. Sumber daya berupa batu baterai yang menghasilkan tegangan sebesar 32 Volt.
b. Beban, dalam percobaan ini menggunakan lampu pijar.
c. Kabel yang mampu menghantarkan arus sebesar 4 A.
Ternyata, lampu pijar pada rangkaian tersebut dapat menyala jika dialiri listrik sebesar 20 Volt. Dengan demikian, harus memasang resistor untuk menurunkan tegangan pada baterai. Berapa resistansi yang dibutuhkan pada resistor pada rangkaian tersebut agar lampu pijar menyala?
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
V = 32 Volt
I = 4 A
Vlampupijar = 20 Volt
Ditanya: Besar resistor agar lampu menyala?
Jawab:
Besar tegangan yang diturunkan
V = VBaterai – VLampu pijar
V = 32-20
V = 12 Volt
Mencari nilai resistensi
R = V/I
R = 12/4
R = 3 Ω
Jadi, resistansi yang dibutuhkan pada resistor pada rangkaian tersebut agar lampu pijar menyala adalah 3 Ω.
4. Terdapat dua buah baterai memiliki tegangan 2 Volt, kemudian dua baterai tersebut dihubungkan dengan suatu hambatan. Kuat arus listrik yang mengalir 2/3 A. Hitung hambatan rangkaian tersebut!
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
V = 2 Volt
I = 2/3 A
Ditanya: Hambatan pada rangkaian?
Baca Juga : Hukum Newton (1 2 3)
Jawab:
R = V/I
R = 2/(2/3)
R = 3 Ω
Jadi, hambatan rangkaian tersebut adalah 3 Ω.
5. Tiga buah resistor dirangkai secara seri, resistor pertama memiliki hambatan 5 Ω dan resistor kedua memiliki hambatan 3 Ω. Kuat arus pada rangkaian sebesar 2 A dan tegangannya 8 Volt. Berapa hambatan pada R3?
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
R1 = 5 Ω
R2 = 3 Ω
V = 18 Volt
I = 2 A
Ditanya: Hambatan pada R3?
Jawab:
R = V/I
R = 18/2
R = 9
RTotal = R1 + R2 + R3
9 = 5 + 3 + R3
9 = 8 + R3
9-8 = R3
1 Ω = R3
Jadi, hambatan pada R3 adalah 1 Ω.
6. Dua buah resistor memiliki hambatan masing-masing 9 Ω dan 6 Ω dirangkai secara seri. Kedua resistor tersebut dihubungkan dengan baterai yang memiliki tegangan sebesar 30 Volt. Hitung kuat arus yang mengalir pada kedua resistror tersebut!
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
R1 = 9 Ω
R2 = 6 Ω
V = 30 Volt
Ditanya: Kuat arus pada kedua resistor?
Jawab:
Menghitung hambatan total pada rangkaian
RTotal = R1 + R2
RTotal = 9 + 6
RTotal = 15 Ω
Menghitung kuat arus pada rangkaian
I = V/RTotal
I = 30/15
I = 2 A
Baca Juga : Hukum Pascal
Jadi, kuat arus yang mengalir pada kedua resistror tersebut 2 A.
7. Tiga buah resistor memiliki nilai resistor masing-masing 20 Ω, 40 Ω, dan 120 Ω. Jika tiga buah resistor tersebut dirangkai secara paralel, berapa nilai hambatan pada rangkaian tersebut?
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
R1 = 20 Ω
R2 = 40 Ω
R1 = 120 Ω
Ditanya: Hambatan pada rangkaian?
Jawab:
1/RP = (1/R1)+ (1/R2) + (1/R3)
1/RP = (1/20)+ (1/40) + (1/120)
1/RP = (6 + 3 + 1)/120
1/RP = 10/120
RP = 120/10
RP = 12 Ω
Jadi, nilai hambatan pada rangkaian tersebut adalah 12 Ω.
8. Dua buah resistor memiliki nilai hambatan masing-masing 25 Ω dan 35 Ω. Jika, kedua resistor tersebut dirangkai secara paralel dengan tegangan 24 Volt, hitung
a. Besar hambatan pengganti
b. Kuat arus pada rangkaian
c. Kuat arus pada masing-masing resistor
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
V = 24 Volt
R1 = 25 Ω
R2 = 35 Ω
a. Ditanya: Hambatan pengganti?
Jawab:
1/RP = (1/R1)+ (1/R2)
1/RP = (1/25)+ (1/35)
1/RP = 35 + 25/875
1/RP = 60/875
Rp = 875/60
Rp = 13,58 Ω
Jadi, besar hambatan penggantinya adalah 13,58 Ω.
b. Ditanya: Kuat arus rangkaian?
IT = V/RT
IT = 120/13,58
IT = 8,83 A
Jadi, kuat arus pada rangkaian adalah 8,83 A.
c. Ditanya: Kuat arus masing-masing resistor?
Jawab:
Kuat arus resistor pertama:
I1 = V1/R1
I1 = 120/25
I1 = 4,8 A
Kuat arus resistor kedua:
I2 = V2/R2
I1 = 120/35
I1 = 3,42 A
Baca Juga : Hukum Boyle
9. Dua buah resistor dengan nilai hambatan masing-masing 8 Ω, 6 Ω, dan 5 Ω. Resistor dua dan tiga akan dirangkai secara paralel, kemudian dirangkai seri dengan resistor satu. Tegangan pada rangkaian 24 Volt. Hitung
a. Besar hambatan pengganti
b. Kuat arus pada rangkaian campuran
c. Kuat arus pada masing-masing resistor
d. Tegangan pada masing-masing resistor
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
R1 = 8 Ω
R2 = 6 Ω
R1 = 5 Ω
V = 24 Volt
a. Ditanya: hambatan pengganti pada rangkaian?
Jawab:
Hambatan rangkaian paralel
1/RP = (1/R2) + (1/R3)
1/RP = (1/6) + (1/5)
1/RP = (5 + 6)/30
1/RP = 11/30
RP = 30/11
RP = 2,7 Ω
Hambatan rangkaian seri
RTotal = R1 + RP
RTotal = 8 + 2,7
RTotal = 10,7 Ω
b. Ditanya: Kuat arus pada rangkaian campuran?
ITotal = V/ RTotal
ITotal = 24/ 10,7
ITotal = 2,3 A
c. Ditanya: Kuat arus pada masing-masing resistor?
Kuat arus rangkaian seri
ITotal = I1 = 2,3 A
Kuat arus rangkaian paralel
IP = I2 + I3
Kuat arus resistensi dua
I2 = R3/( R2 + R3) × ITotal
I2 = 5/( 6+ 5) × 2,3
I2 = (5/11) × 2,3
I2 = 1,04 A
Kuat arus resistensi tiga
I2 = R2/( R2 + R3) × ITotal
I2 = 6/( 6+ 5) × 2,3
I2 = (6/11) × 2,3
I2 = 1,25 A
Baca Juga : Hukum Archimedes
d. Ditanya: Tegangan pada masing-masing resistor?
Tegangan pada rangkaian seri
V = V1 + V
V = (R1/(R1 + RP)) + VP
V = (8/(8+ 2,7)) + 24
V = (8/10,7) + 24
V = 17,92 Volt
Tegangan pada rangkaian paralel
V = (RP/(R1 + RP)) + V
V = (2,7/(8+ 2,7)) + 24
V = (2,7/10,7) + 24V = 6,04 Volt
Demikian pembahasan tentang pengertian hukum ohm, dasar teori, bunyi hukum ohm, rumus, rangkaian, penerapan, penemu hukum ohm serta contoh soal hukum ohm. Semoga bermanfaat