E. Ringkasan Materi Pokok Bahasan Listrik Dinamis
2) Hukum Ohm
1) Hambatan
Hambatan merupakan besaran yang menyatakan mudah atau tidaknya suatu penghantar untuk menghantarkan arus listrik. Materi yang dapat menghantarkan arus listrik disebut dengan konduktor. Kemampuan penghantar untuk menghantarkan arus listrik dinyatakan dengan daya hantar, sedangkan ukuran sukar mudahnya untuk menghantarkan arus listrik disebut dengan hambatan. Jika suatu materi memiliki daya hantar yang besar maka hambatannya kecil, dan sebaliknya jika memiliki hambatan yang
besar maka daya hantarnya kecil. Daya hantar adalah besaran yang menyatakan kemampuan suatu penghantar untuk dapat menghantarkan arus listrik. Komponen yang dipergunakan utnuk menghambat atau membatasi arus listrik disebut dengan resistor. 2) Hukum Ohm
Hasil bagi tegangan antara ujung-ujung beban dengan kuat arus yang mengalir dalam rangkaian merupakan besar hambatan dari beban yang digunakan. Hasil bagi antara kuat arus dalam suatu beban dengan beda potensial (tegangan) antara ujung-ujung beban tersebut merupakan besarnya daya hantar dari beban yang dipakai. Bila hambatan disimbolkan dengan R, beda potensial (tegangan) disebut V, daya hantar listrik disebut K, dan kuat arus disebut I, maka berlaku hubungan sebagai berikut:
I V R= atau R V I = atau V = I x R V I K = atau K I V = atau I = V x K R K = 1 atau K R= 1 atau 1 = K x R Keterangan:
R = hambatan, satuannya ohm (Ω); I = kuat arus, satuannya ampere (A); V = tegangan, satuannya volt (V); K = daya hantar listrik, satuannya (
ohm 1
b. Hambatan pada kawat penghantar
Faktor – faktor yang menentukan besarnya hambatan penghantar: 1) Bila jenis dan penampang sama, makin panjang penghantar makin
besar hambatanya, percobaan yang sangat teliti membuktikan bahwa hambatan sebanding atau berbanding lurus dengan panjang kawat penghantar. Berarti bila panjang kawat n kali semula, maka hambatan juga menjadi n kali semula, sehingga R ≈ L
2) Bila dan jenis panjangnya sama, makin besar penampang kawat, makin kecil hambatanya. Percobaan yang ideal menunjukan bahwa hambatan berbanding terbalik dengan penampang kawat. Berarti bila penampang kawat n kali, maka hambatan menjadi kali
n 1 , sehingga R ≈ A 1
3) Bila panjang dan luas penampangnya sama, maka hambatanya ditentukan oleh jenisnya. Pengaruhnya pada besar hambatan dinyatakan dengan hambatan sejenis, yang diberi simbol ρ (dibaca rho). Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis, sehingga R ≈ρ
secara matematis hubungan dari ke tiga faktor di atas dapat dinyatakan sebagai berikut : A L R= ρ atau L A x R = ρ
Keterangan:
R = hambatan kawat, satuannya ohm (Ω); ρ = hambatan jenis kawat, satuannya ohm mm2 dalam SI adalah ohm. m2/m = ohm m; L = panjang kawat satuannya meter (m); A = luas penampang kawat, satuanya mm2/m2.
Dapat dikatakan hambatan jenis merupakan besarya hambatan dari suatu materi tertentu yang panjangnya 1 meter dan luas penampangnya 1 mm2.
c. Kemampuan zat menghantarkan arus listrik
Benda atau materi yang dapat menghantarkan arus listrik disebut penghantar atau konduktor, sedangkan yang sulit atau tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut bukan penghantar yang baik atau isolator.
d. Arus listrik pada rangkaian tak bercabang dan bercabang
Gambar 9. Rangkaian listrik tak bercabang (sumber; Purwanto: 2001, hal 25)
Berdasarkan gambar di atas dapat dipahami bahwa pada rangkaian tak bercabang, kuat arus yang mengalir disetiap titik
besarnya sama. Sehingga ketiga amperemeter tersebut menunjukkan angka yang sama.
Sedangkan pada rangkaian bercabang, juga dapat dianalogikan sebagai air yang mengalir pada sungai yang bercabang. Aliran air yang mengalir melalui seluruh cabang jumlahnya sama dengan jumlah air yang mengalir sebelum masuk titik percabangan. Perhatikan gambar di bawah ini:
Gambar 10. Rangkaian listrik bercabang (sumber; penulis; pengembangan dari Prasodjo, dkk: 2001, hal 42)
Pada gambar rangkaian diatas berlaku hubungan arus yang mengalir pada amperemeter 2, 3, 4, dan 5 jika dijumlahkan besarnya sama dengan arus yang mengalir melalui titik A. Dapat dikatakan pula arus pada titik B merupakan jumlah dari arus yang mengalir melalui lampu 1, 2, 3, dan 4.
Pada rangkaian bercabang jumlah arus yang mengalir masuk melalui titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang mengalir
keluar dari titik cabang. Pernyataan ini disebut dengan hukum I Kirchoff. Secara matematis pernyataan itu dapat ditulis dengan:
Imasuk titik cabang = Ikeluar dari titik cabang e. Rangkaian hambatan listrik
Cara menyambung resistor dalam suatu rangkaian listrik dapat dilakukan secara seri maupun paralel.
Perhatikan rangkaian lampu pada gambar (11; baik pada rangkaian P, Q, dan R), arus yang mengalir melalui titik X menuju Y melalui R1, R2, dan R3 hanya ada satu jalan arus dan tidak ada titik cabangnya. Hambatan yang dirangkai demikian membentuk rangkaian seri.
Dua beban atau lebih terangkai secara seri bila beban-beban tersebut hanya membentuk satu jalan arus, yaitu tidak ada titik pada terminal yang bersekutu, cermati gambar rangkaian di bawah ini!
Gambar 11. Rangkaian hambatan disusun secara seri (sumber: penulis; pengembangan dari Prasodjo: 2002, hal 45)
Dua beban atau lebih terangkai secara paralel bila sepasang-sepasang terminalnya berhubungan secara langsung.
Gambar 12. Rangkaian hambatan disusun secara paralel (sumber: penulis; pengembangan dari Prasodjo: 2002, hal 45)
Perhatikan gambar rangkaian di atas, Arus listrik yang mengalir melalui titik P menuju titik Q (baik pada rangkaian X, Y dan Z) jalannya bercabang, yaitu melalui R1, dan R2, dan R3 kemudian jalanya menyatu kembali. R1 berhubungan langsung dengan R2, dan R3 serta terminal R1 yang lain menjadi satu atau berhubungan dengan yang lain. Rangkaian yang demikian disebut rangkaian paralel.
Gambar 13. Rangkaian kombinasi (sumber: penulis)
Pada gambar rangkaian di atas R1 dan R4 terangkai secara seri karena hanya membentuk satu jalan arus. R2 dan R 3 terangkai secara paralel karena sepasang-sepasang terminalnya berhubungan secara langsung.
Sifat-sifat rangkaian seri :
1) Pada beberapa hambatan (resistor) yang dipasang seri, hanya ada satu macam arus sehingga dalam rangkaian seri, kuat arus dimana-mana sama.
2) Dalam rangkaian seri, bila ada satu bagian yang terputus maka seluruh rangkaian tidak ada arus.
3) Bila dua penghambat yang hambatanya masing-masing R1 dan R2
dirangkai secara seri maka hambatan secara keseluruhan sama dengan jumlah hambatan kedua resistor tersebut.
4) N resistor yang hambatanya R1,R2,R3,…Rn dapat diganti dengan sebuah resistor Rp dengan catatan nilainya Rp = R1+ R2 ... +Rn. Sifat-sifat rangkaian paralel :
1) Antara ujung-ujung beberapa hambatan yang dirangkai secara paralel hanya ada satu beda potensial.
2) Jumlah arus yang massuk titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang, Imasuk = Ikeluar, hubungan ini disebut dengan hukum I Kirchoff.
3) Pada rangkaian paralel, putusnya salah satu cabang tidak menyebabkan arus pada cabang lain terputus.
4) Bila dua penghambat masing–masing R1 dan R2 dirangkai secara paralel dan hambatan secara keseluruhan Rp maka berlaku hubungan 2 1 1 1 1 R R Rp = + .
5) N resistor yang hambatannya R1,R2,R3,…Rn dapat diganti dengan sebuah resistor Rp asalkan nilainya
n P R R R R