Hukum Ohm Dan Hambatan.doc

HUKUM OHM DAN HAMBATAN RINGKASAN MATERI 2.1 Arus listrik mengalir antara dua titik pada penghantar jika ada beda potensial 2.1.1 Kuat arus sebanding dengan beda potensial - Semakin besar beda potensial, semakin besar kuat arus listrik - Semakin kecil beda potensial, semakin kecil arus listrik - Kuat arus berbanding terbalik dengan hambatan - Hukum Ohm Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar (asal suhunya tetap) - Hambatan suatu penghantar adalah hasil bagi beda potensial dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar itu. Rumus : V = I.R

atau

R = V/I

V = Tegangan (V) I = Kuat arus (A) R = Hambatan (Ω)

Contoh soal : Pada sebuah kawat penghantar mengalir arus sebesar 0,5 Ampere. Jika penghantar tersebut dipasang pada tegangan 110 V, berapa besar hambatan pada kawat tersebut ? Diketahui

:

Ditanyakan

:

Jawab

:

I : 0,5 A V : 110 V R : .............?

R = V/I............? = 110/0,5 = 220 Ω Jadi besarnya hambatan adalah 220 Ω Sebuah penghantar disebut mempunyai hambatan 1 ohm bila beda potensial 1 volt diantara ujung-ujung penghantar, menyebabkan kuat arus yang mengalir melalui penghantar itu sebesar 1 ampere. Satuan hambatan yang lain 1 Kilo Ohm ( K ohm) = 103 Ω 1 Mega Ohm (M ohm) = 106 Ω Alat untuk mengukur hambatan disebut Ohmmeter. Biasanya Ampermeter, voltmeter, dan ohmmeter menjadi satu yang disebut Multimeter/ Avometer

1

Hambatan kawat penghantar ditentukan oleh luas penampang kawat , jenis kawat dan panjangnya. Besarnya hambatan suatu penghantar a) Sebanding dengan panjang penghantar ( L) b) Sebanding dengan hambatan jenis penghantar ( p ) c) Berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar ( A ) - semakin panjang kawat, semakin besar nilai hambatan - semakin besar hambatan jenis kawat,makin besar nilai hambatannya - semakin luas penampang penghantar, semakin kecil nilai hambatannya Rumus : L R = ρ. A R L A ρ

: : : :

Hambatan, satuanya Ohm ( Ω ) Panjang penghantar satuanya meter ( m) Luas penampang penghantar, satuanya ( m2 atau mm2 ) hambatan jenis, satuanya ( Ohm.m atau ohm.mm2/m)

Contoh soal: Tentukan hambatan kawat tembaga yang mempunyai panjang 10 meter dan luas penampang 2.10-7 m2 dan hamabatan jenis tembaga 1,7.10-8 Ohm.m Diketahui : L = 10 m A = 2.10-7 m2 ρ = 1,7.10-8 Ohm.m Ditanya : R = .... Jawab : L R = ρ. A 10 m = 1,7.10-8 Ohm.m. 2.10-7 = 1,7.10-8 Ohm.m2 2.10-7 = 1,7 Ohm 2 = 0,85 ohm 2.1.2 Kemampuan zat menghantarkan arus listrik berbeda – beda Konduktor ialah zat yang mudah menghantarkan listrik Misalnya : logam( besi , tembaga dll ), larutan elektrolit, bumi, badan manusia . dll. Isolator ialah zat yang sukar menghantarkan listrik. Misalnya : kaca, karet, ebonit, mika, parafin, udara, dll Semi konduktor ialah zat yang bersifat sebagai isolator pada suhu biasa ( suhu kamar ) dan bersifat sebagai konduktor bila suhu kamar dinaikan. Misalnya : Germanium, silikon, dll. Semi konduktor merupakan bahan untuk membuat transistor

2

2.1.3 Pada rangkain tercabang jumlah kuat arus yang masuk sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang Hukum kirchoff Besar kuat arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan itu. Rumus : I = I1 + I2 + I3 + ………………………………….+In = I’ I : I1,I2,I3 dan In : I’ :

Kuat arus yang masuk ketitik percabangan Kuat arus pada titik cabang Kuat arus yang keluar dari titik percabangan I1 =2A

Contoh soal I =6A

I2 =…..?

I’ = …..?

I3 =1A Diketahui

:

I =6A I1= 2 A I3= 1 A Ditanya : a. I2 = ......? b. I = .....? jawab : a. I = I1+I2+I3 I2 = I – ( I1+I2) = 6A – ( 2A +1A ) = 3A b. I = I = 6A 2.1.4 Hambatan pada rangkaian listrik dapat disusun menjadi rangkaian seri dan paralel Hambapatn pengganti dari beberapa penghambat dan disusun secara seri adalah Jumlah dari masing-masing hambatan R1

Rumus :

R2

R3

Rs = R1 + R2 + R3 + ………………………………….+Rn

Rs : Hambatan pengganti R1,R2,R3 dan Rn : Hambatan Contoh soal : Tiga buah penghambat masing –masing 2 Ohm, 4 Ohm, dan 3 Ohm, disusun secara seri. Berapakah hambatan pengganti? Diketahui

:

R1= 2 Ohm R2= 4 Ohm R3= 3 Ohm

3

Ditanyakan Jawab

: :

Rs= ...........? Rs= R1 + R2 + R3 = 2 Ohm + 4 Ohm + 3 Ohm = 9 Ohm. Hambatan pengganti dari beberapa penghambat yang disusun secara paralel adalah Jumlah dari kebalikan masing-masing. Rumus :

1

1 =

1 +

R1

Rp

1 +

R2

1 +......... +

R3

Rn

R1

R2 R3

: Hambatan pengganti Rp R1,R2,R3 dan Rn : Hambatan 1 Dimana Rp ≠ Rp Contoh soal : Tiga buah penghambat masing –masing 3 Ohm, 5 Ohm, dan 6 Ohm, disusun secara paralel . Berapakah hambatan pengganti? Diketahui : R1= 3 Ohm R2= 5 Ohm R3= 6 Ohm Ditanyakan : Rp= .....?

Jawab

:

1 Rp

= = = =

Rp

=

1 1 1 + + R1 R2 R3 1 1 1 + + 3 5 6 10 + 6 + 5 30 21 30 9 3 1 = 1 Ohm 21 7

4

HUKUM OHM I.

Standar Kompetensi

:

Memahami Konsep Kelistrikan Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari Mendeskripsikan prinsip kerja elemen dan arus listrik yang ditimbulkannya serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

II.

Kompetensi Dasar

:

III.

Tujuan : Untuk mengetahui hubungan kuat arus dengan beda poetensial

IV.

Alat dan Bahan Charta

V.

Kegiatan a. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan pada gambar dibawah ini hasilnya seperti pada tabel. Amati tabel di bawah ini ! V A

Hambatan ke 1 2 3 4 5

Lampu

R

Tegangan (V) 1,5 Volt 3 Volt 4,5 Volt 6 Volt 7,5 Volt

Kuat Arus (I) 0,01 Ampere 0,02 Ampere 0,03 Ampere 0,04 Ampere 0,05 Ampere

Dari tabel tersebut kesimpulan apa yang anda peroleh ? ............................................................................................................................ b. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan pada gambar dibawah ini hasilnya seperti pada tabel. Amati tabel di bawah ini ! V

Sk

R

A

R (1) 50 Ohm 100 Ohm 150 Ohm 200 Ohm 250 Ohm

I (2) 1,2 A 0,5 A 0,3 A 0,2 A 0,1 A

V (3) 60 V 50 V 45 V 40 V 25 V

IxR (4) …..…….. …..…….. …..…….. …..…….. …..……..

Bandingkan kolom (3) dan kolom (4) pada tabel di atas ! Dari tabel tersebut kesimpulan apa yang anda peroleh ? ............................................................................................................................ Informasi : Kesimpulan tersebut pertama kali ditemukanoleh George Simon Ohm, dan dinamakan Hukum Ohm. Tuliskan rumus sederhana dari Hukum Ohm sesuai dengan percobaan ! ..................................................................................................................................

5

HAMBATAN PENGHANTAR I.

Standar Kompetensi

:

Memahami Konsep Kelistrikan Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

II.

Kompetensi Dasar

:

Mendeskripsikan prinsip kerja elemen dan arus listrik yang ditimbulkannya serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

III.

Tujuan : Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi nilai hambatan penghantar

IV.

Alat dan Bahan Charta

V.

Kegiatan a. Perhatikan gambar 2 jalan raya di bawah ini ! A.

B.

Lasem

Lasem

Semarang

Pati

Pertanyaan : a. Berangkat dalam waktu yang bersamaan, kedua mobil tersebut untuk mencapai tempat masing-masing. Mobil yang melaului jalan manakah yang mempunyai banyak hambatan ? .............................................................. (1) b. Perumpamaan di atas berlaku untuk arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar. Jadi kawat penghantar yang panjang hambatanya .............. (2) b. Perhatikan gambar di bawah ini ! Dua jalan beraspal yang satu luas, yang satu sempit C.

D.

Pertanyaan: a. Kedua mobil berangkat dalam waktu yang bersamaan. Mobil yang melewati jalan manakah yang hambatanya besar ................................................... (3) b. Perumpamaan di atas berlaku untuk arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar. Jadi kawat penghantar yang luas penampangnya kecil, hambatanya ............................................................................................. (4)

6

c. Perhatikan gambar di bawah ini ! Dua jalan yang satu beraspal yang satu berbatu. E.

F.

Pertanyaan : a. Kedua mobil berangkat dalam waktu yang bersamaan. Mobil yang melewati jalan manakah yang hambatanya besar ................................................... (5) Dan mobil yang melewati jalan manakah yang hambatanya kecil ? ........ (6) b. Perumpamaan di atas berlaku untuk arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar. Jadi kawat penghantar yang jenisnya berbeda-beda maka hambatanya ............................................................................................. (7) Informasi : Hambatan suatu kawat penghantar sebanding dengan hambatan jenis penghantar dan panjang penghantar tetapi berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Kesimpulan : Hambatan suatu penghantar dipengaruhi oleh : a. ....................................................................................................................... b. ....................................................................................................................... c. ....................................................................................................................... 4. Bila hambatan (R), panjang kawat (L), luas penampang (A), dan hambatan jenis kawat (ρ), maka dapat dinyatakan dengan Rumus ……… R = …. ………

7

KUAT ARUS DALAM SUATU PENGHANTAR I.

Standar Kompetensi

:

II.

Kompetensi Dasar

:

III.

Tujuan : Untuk mengetahui bahwa pada rangkaian listrik bercabang besarnya kaut arus yang masuk pada titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang.

IV.

Alat dan Bahan Charta

V.

Kegiatan Dari hasil percobaan yang telah dilakukan seperti pada gambar di bawah ini menghasilkan data yang tercantum pada tabel ! Gambar I1 I

Memahami Konsep Kelistrikan Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari Mendeskripsikan prinsip kerja elemen dan arus listrik yang ditimbulkannya serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

I1

I2 P

Q

I3

Diskusikan ! Lihat gambar diatas ! 1. Rangkaian arus listrik di atas adalah rangkaian arus listrik ................................ 2. Mana yang menyatakan titik cabang arus masuk ? ............................................ 3. Mana yang menyatakan arus masuk pada titik cabang ? ................................... 4. Sebutkan arus cabangnya ! ................................................................................ 5. Arus cabang tersebut mengumpul dititik ............................................................. I

I1

I2

I3

I1

I1+ I2+ I3

8,5

6,4 A

0,5 A

1,6 A

8,5 A

…………………………………

6. Apakah I sama dengan I1 .................................................................................... 7. Bagaimana hubungan antara besarnya I dengan I1+ I2+ I3 ? .............................. 8. Dari jawaban (7) dapat kita ambil kesimpulan bahwa : Besarnya kuat arus yang ………………… pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang ………………… dari titik cabang itu. Hal tersebut di atas dikebal dengan Hukum Kirchoff. Informasi : Dalam suatu rangkaian listrik tak bercabang besarnya kuat arus listrik pada tiap titik sama.

8

HAMBATAN PENGGANTI I.

Standar Kompetensi

:

Memahami Konsep Kelistrikan Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

II.

Kompetensi Dasar

:

Mendeskripsikan prinsip kerja elemen dan arus listrik yang ditimbulkannya serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

III.

Tujuan : Dapat menghitung hambatan pengganti dari beberapa penghambat yang disusun secara seri dan secara pararel.

IV.

Alat dan Bahan Charta

V.

Kegiatan Dari hasil percobaan yang telah dilakukan seperti pada gambar di bawah ini menghasilkan data yang tercantum pada tabel ! Gambar 1 : R1 R2 R3

Amati tabel di bawah ini : R2 R3 R1 (1) (2) (3) 6 ohm 4 ohm 12 ohm

R1+ R2+ R3 (4) …………………………………

Rs (5) 22 ohm

(1)

9. Simaklah kolom 4 dan 5 Rs adalah hambatan pengganti dari .............................................................. (2) Dari tabel diatas dapat ditulis rumus sebagai berikut :Rs = ..................................................................................... (3) Informasi : Hambatan pengganti dari beberapa hambatan yang disusun secara seri adalah jumlah dari hambatan tersebut. 2.

Gambar 2 :

R1 R2 R3

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan seperti pada gambar 2 maka dihasilkan data yang tercantum pada tabel

9

R1

R2

R3

1

1 +

R1

1

1

R3

R3 (5) 6 ohm 12

Rp

+

(1)

(2)

(3)

R2 (4)

6 ohm

4 ohm

12 ohm

…………………………

(6) ……..

1. Samakah kolom 4 dan 5 ..................................................................................... Rp adalah hambatan pengganti dari ................................................................... Dari tabel di atas dapat ditulis rumus 1 =............................................................................................................. Rp Informasi : Hambatan pengganti dari beberapa penghambat yang disusun secar pararel adalah jumlah dari kebalikan masing-masing hambatan Kesimpulan Hambatan pengganti dari beberapa hambatan yang disusun: Seri

:

Rs = ...... + ...... + ........ 1

Pararel :

= ……+……+…….. Rp

10