Materi Fisika : Hubungan antara Tegangan, Hambatan, dan Kuat Arus Listrik pada Rangkaian Listrik

~Hubungan antara Tegangan, Hambatan, dan Kuat Arus Listrik pada Rangkaian Listrik ~

Oleh: PUTRI LESTARI

Kelas : XI TKJ 02

o   Rangkaian Listrik

                                Rangkaian listrik adalah hubungan beberapa alat listrik yang membentuk suatu sistem kelistrikan. Rangkaian listrik dengan aliran arus listrik merupakan rangkaian listrik tertutup dan rangkaian listrik tanpa aliran listrik merupakan rangkaian listrik terbuka.

                                Arus listrik muncul ketika elektron-elektron bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi. Arah gerakan elektron ini berlawanan dengan arah arus listrik. Jadi, akibat pergerakan elektron-elektron ini, muncul arus listrik yang arahnya dari potensial tinggi ke potensial rendah.

o   Tegangan Pada Rangkaian Listrik

                                Tegangan adalah beda potensial antara dua titik rangkaian listrik yang memberi tekanan ke arus listrik untuk mengalir. Tegangan listrik sering diistilahkan dengan beda potensial diberi lambang V singkatan dari Voltase yang artinya tegangan.

              

Beda potensial adalah banyaknya energi yang berfungsi untuk mengalirkan setiap Coulumb muatan dari satu titik ke titik yang lain. Apabila energi W, muatan listrik q, maka beda potensial V dapat dirumuskan :

Dimana:

W = energi, satuan Joule
q = muatan, satuan Coulumb
V = Beda Potensial, satuan Volt

Dua titik dikatakan mempunyai beda potensial 1 Volt, apabila sumber tegangan itu mengeluarkan energi sebesar satu Joule untuk memindahkan muatan listrik sebesar satu Coulumb dari satu titik ke titik yang lain.

o   Hambatan Listrik (Resistor)

                                Hambatan adalah  elektron-elektron yang mengalir di penghantar cenderung mengalami gesekan dan perlawanan. Jika penghambat dihubungkan maka penghambat mengurangi kuat arus listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik tersebut. Dalam radio dan televisi, penghambat digunakan untuk menjaga kuat arus dan beda potensial pada nilai yang tertentu besarnya agar komponen-komponen listrik lainnya dalam rangkaian dapat berfungsi secara baik.

                                Sebuah penghambat sederhana biasanya dibuat dari kawat nikhrom yang tipis. Penghambat variabel yaitu suatu penghambat yang nilai hambatan listriknya dapat diubah-ubah.Penghambat variabel ini dikenal sebagai rheostat, dan digunakan untuk mengubah kuat arus listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik. Dengan menggeser posisi kontak luncur, panjang kumparan kawat yang dihubungkan pada rangkaian listrik berubah, dan ini mengubah nilai hambatan listrik kumparan kawat.

                                Akibatnya, kuat arus listrik yang mengalir dari kutub ke kutub berubah.. Potensiometer yang dihubungkan dengan baterai dapat memberikan nilai tegangan listrik mulai dari nol samai dengan tegangan baterai.

Mengukur Hambatan Listrik

Untuk mengukur hambatan listrik dapat digunakan Ohmmeter. Dengan Ohmmeter besarnya hambatan dapat langsung dibaca pada skala. Salah satu ciri Ohmmeter adalah adanya tanda Ω pada skala alat itu.

o   Kuat Arus Pada Rangkaian Listrik

                                Besar atau kecilnya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap sekon disebut kuat arus listrik. Kuat arus listrik dapat diukur dengan menggunakan alat yang dinamakan amperemeter. Amperemeter disusun secara berurutan (seri) dalam Rangkaian Listrik

 

Cara mengukur arus listrik dengan ampere meter

                Cara membaca skala pada amperemeter adalah sebagai berikut. Setelah amperemeter terpasang pada rangkaian dan saklar ditutup, maka arus listrik mengalir dan jarum amperemeter menunjuk angka tertentu sesuai dengan besar arus yang terukur

                                Apakah yang dimaksud 1 ampere itu? 1 ampere adalah besar muatan listrik 1 Coulumb yang mengalir melalui penghantar setiap 1 sekon. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

I

Dimana:

q = muatan listrik (c = Coulomb)

t = waktu (sekon)

I = kuat arus listrik (C/s atau A)

Satuan kuat arus yang lebih kecil yaitu : miliampere dapat ditulis mA, mikroampere dapat ditulis μA.

 

 

o   Hubungan Antara Kuat Arus dan Tegangan Listrik

Ø  Orang yang pertama kali menyatakan hubungan kuat arus dengan beda potensial adalah George Simon Ohm. Pernyataannya dikenal dengan hukum Ohm yang berbunyi: “Hasil bagi beda potensial dengan kuat arus adalah tetap”.

Ø  Hubungan antara kuat arus (I) dan tegangan (V) merupakan hubungan yang linear, artinya makin besar tegangan makin besar pula kuat arus, makin kecil tegangan makin kecil pula kuat arus.

Hubungan tegangan dengan kuat arus dapat ditulis sebagai berikut:

V ~ I (V sebanding I)

Secara umum dapat ditulis :

V = I . C

C adalah konstanta pembanding yang nilainya selalu tetap untuk berbagai V dan I.

Konstanta inilah yang disebut hambatan sehingga perumusannya menjadi sebagai berikut:

V = I x R

Jadi, hambatan listrik adalah hasil bagi tegangan (beda potensial antara ujungujung penghantar) dengan kuat arus yang melalui penghantar tersebut. Jika ditulis dalam bentuk persamaan adalah sebagai berikut:

R=V/I

Dimana:

R = hambatan, satuannya Ohm
V = tegangan, satuannya Volt
I = kuat arus, satuannya ampere

R adalah faktor pembanding yang nilainya tetap, inilah yang disebut hambatan atau resistansi.

o   Hukum Ohm

Arus listrik akan mengalir dalam pengahantar jika memenuhi dua syarat yaitu adanya tegangan dan rangkaiannya tertutup.

Jumlah arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dipengaruhi oleh besarnya tegangan yang diberikan dan juga besarnya hambatan. Jika tegangan dinaikkan, maka arus listrik akan meningkat. Namun, jika hambatannya juga dinaikkan maka arus akan melemah.

o   Hukum Kirchoff Tetang Arus Listrik

 Rangkaian bercabang

                Dalam rangkaian bercabang, kuat arus yang masuk pada titik percabangan sama besar dengan kuat arus yang keluar dari titik percabangan. Jika kuat arus yang masuk ke titik percabangan adalah I, dan arus yang keluar dari titik percabangan adalah I1, I2, I3, dan I4 maka berlaku hubungan:

I = I1+ I2+ I3+ I4

Persamaan ini dikenal sebagai hukum Kirchoff. Secara fisis dapat diartikan kuat arus yang masuk pada titik percabangan sama besarnya dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan.