Hukum Ohm Pada Rangkaian Listrik

4. Arus Listrik dalam Rangkaian Tertutup

Pada saat kita membahas GGL dan tegangan jepit baterai di atas, ternyata nilai GGL baterai tidak sama dengan nilai tegangan jepit baterai. Hal tersebut dikarenakan adanya hambatan dalam baterai yang disebut hambatan dalam. Bagaimanakah besar arus listrik dalam rangkaian tertutup? Perhatikan uraian di bawah ini Gambar 8.18 di samping melukiskan rangkaian ter- tutup sederhana yang terdiri atas hambatan luar R dan sumber listrik baterai yang mempunyai GGL = E dan berhambatan dalam = r, maka besar kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan : Keterangan : I = kuat arus listrik dalam ampere E = GGL sumber listrik dalam volt R = hambatan luar dalam ohm r = hambatan dalam dalam ohm Berdasarkan persamaan : maka di dapat : E = I R + r E = I . R + I . r Hasil kali kuat arus dengan hambatan luar disebut tegangan jepit Vj sehingga diperoleh : Vj = I . R. Hasil kali kuat arus dengan hambatan dalam disebut tegangan rugi atau tegangan polarisasi E pol , sehingga E pol = I . r. Untuk itu persamaan hukum Ohm dapat dinyatakan : E = Vj + E pol . Contoh soal: 1 Sebuah baterai yang ber-GGL 1,5 Volt dan berhambatan dalam 0,5 ohm dihubungkan dengan sebuah lampu yang berhambatan 4 ohm. Hitunglah : a kuat arus yang mengalir melalui lampu, b tegangan jepit baterai, c tegangan rugi baterai Penyelesaian : Diketahui : E = 1,5 volt; r = 0,5 ohm; R = 4 ohm Ditanya : a I = ...? b V = ...? c E pol = ...? I E R r = + I E R r = + Gambar 8.18 Rangkaian tertutup E R i IPA SMP Kelas IX 147 Jawab : a b Vj = I . R = 0,33 x 4 = 1,32 Volt 2 Sebuah aki yang ber-GGL 6 volt dihubungkan dengan sebuah penghantar yang berhambatan 9 ohm. Ternyata tegangan jepitnya 5,4 volt. Berapakah hambatan dalam accu tersebut? Penyelesaian : Diketahui : E = 6 volt; Vj = 5,4 volt; R = 9 ohm Ditanya : r = ...? Jawab : UJI PEMAHAMAN 1. Sebuah elemen dengan GGL = E dan hambatan dalam = r, pada saat ditutup dengan penghambatan 29 Ω arus yang mengalir 0,1 A dan jika ditutup dengan penghambatan 9 Ω arus yang mengalir 0,3 A. Berapakah nilai E dan r? 2. Sebuah elemen dengan GGL = 2 Volt digunakan untuk menyalakan sebuah lampu yang berhambatan 9,5 Ω. Jika tegangan jepit elemen saat itu 1,9 volt, berapakah hambatan dalam elemen tersebut?

5. Rangkaian Hambatan

Dalam suatu rangkaian listrik, sering terdapat lebih dari satu penghambat, se- hingga terjadi suatu rangkaian hambatan. Dari rangkaian-rangkaian hambatan ter- sebut ada yang dirangkai secara berderet yang disebut rangkaian seri dan ada yang dirangkai secara sejajar yang disebut rangkaian paralel. Dengan demikian rangkaian hambatan dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. a. Rangkaian Seri b. Rangkaian Paralel. I Vj r E Vj I r r = = = = = : R I = 5, 4 : 9 = 0, 6 A I . r = E ± Vj ohm – – , , , , 6 5 4 0 6 0 6 0 6 1 c Epol = I . r Epol = 0,33 x 0,5 Epol = 0,165 Volt I E R r I I = + = + = 1 5 4 0 5 0 33 , , , A IPA SMP Kelas IX 148

a. Rangkaian Hambatan Seri

Jika terdapat beberapa hambatan yang dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan sumber listrik maka masing- masing hambatan tersebut dilalui oleh arus listrik yang sama besar. Dengan demikian dari rangkaian tersebut di- peroleh : 1 V AB + V BC + V CD = V AD atau V R1 + V R2 + V R3 = V AD 2 V AB = I . R 1 , V BC = I . R 2 , V CD = I . R 3 . Maka V AD = I R 1 + R 2 + R 3 atau V AD = I . R S 3 Besar hambatan pengganti R s . V AD = I . R s atau V AD = I R 1 + R 2 + R 3 Maka :

b. Rangkaian Hambatan Secara Paralel

Jika terdapat beberapa hambatan yang dirangkai secara paralel dan dihubungkan dengan sumber listrik maka masing-masing ujung-ujung hambatan tersebut mempunyai beda potensial yang sama. Dengan demikian, dari rangkaian ter- sebut diperoleh : 1 V R1 = V R2 = V R3 = V AB 2 V R1 = I 1 . R 1 ; V R2 = I 2 . R 2 ; V R3 = I 3 . R 3 3 I = I 1 + I 2 + I 3 I V R V R I V R V R I V R V R R AB R AB R AB 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 = = = = = = A B I R p R 1 A B I R 2 R 3 I 1 I 2 I 3 I R s = R 1 + R 2 + R 3 A D I R S A B C D I R 1 R 2 R 3 IPA SMP Kelas IX 149 Gambar 8.19 Gambar 8.20 4 Jika besar hambatan penggantinya Rp maka : Dari : I = I 1 + I 2 + I 3 Maka : Sehingga : Catatan : 1 Dalam kehidupan sehari-hari sering kita jumpai rangkaian campuran. Untuk nilai hambatan pengganti dari rangkaian campuran dapat dinyatakan dengan R t R total 2 Jika terdapat rangkaian hambatan yang tidak dapat diselesaikan dengan cara seri dan paralel dapat dibantu dengan cara rangkaian hambatan segitiga. Dari gambar di samping maka R 1 , R 2 , dan R 3 dapat diganti dengan R X , R Y , dan R Z dengan nilai : Contoh soal: 1. Dua buah penghambat besarnya masing-masing 2 ohm dan 3 ohm. Berapakah besar hambatan penggantinya jika : a. kedua penghambat tersebut dirangkai seri. b. kedua penghambat tersebut dirangkai paralel. Penyelesaian : Diketahui: R 1 = 2 ohm R 2 = 3 ohm Ditanya : a. R s = ...? b. R p = ...? R R R R R R R R R R RZ R R R R X Y = + + = + + = + + 1 1 2 3 1 1 2 3 1 2 3 2 . R . R . R 3 2 3 ; R 1 R X R Y R 3 R 2 R Z 1 1 1 1 1 2 3 R R R R P = + + V R V R V R V R AB P AB AB AB = + + 1 2 3 I V R V R I V R V R I V R V R R AB R AB R AB 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 = = = = = = IPA SMP Kelas IX 150