Hukum Ohm dalam Keseharian Hambatan Jenis

116 Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

2. Hukum Ohm dalam Keseharian

Dalam kehidupan sehari-hari, pengetahuan tentang Hukum Ohm sangat bermanfaat dalam pemilihan komponen-kom- ponen listrik yang baik serta sesuai dengan besarnya tegangan yang tersedia. Misalnya, jika kamu menggunakan lampu baterai. Lampu baterai mempunyai tahanan yang dibuat sesuai dengan nilai tegangan yang besarnya tertentu. Jika lampu baterai tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu besar, maka lampu tersebut akan rusak. Sebaliknya jika lampu tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu kecil, lampu tersebut tidak akan menyala secara maksimal atau lampu tersebut akan terlihat redup. Biasanya alat-alat listrik dibuat sedemikian rupa sehingga besarnya tegangan yang diperlukan untuk mengoperasikan alat tersebut dapat menggunakan sumber tegangan dari sumber listrik dari PLN. Untuk menyesuaikan kebutuhan tegangan yang diperlukan guna mengoperasikan alat tersebut, biasanya alat-alat listrik dibuat dengan menambahkan hambatan. Baik dari segi bahan pembuatannya, atau ditambahkan resistor lain untuk menambah tahanan alat tersebut. Gambar 5.23 a. Lampu menyala re- dup. b. Lampu menyala te- rang. 1. Bagaimana hubungan antara tegangan, tahanan, dan kuat arus menurut Hukum Coulomb? 2. a. Gambarkan hubungan antara tegangan, tahanan, dan kuat arus dalam bentuk grafik b. Gambarkan pula grafik hubungan antara hambatan dan kuat arus 3. Apa fungsi hambatan dalam sebuah rangkaian listrik? 4. Sebuah kawat diberi arus 4 ampere. Jika kawat tersebut mempunyai hambatan 12 ohm, hitunglah beda potensial antara dua kawat tersebut 5. Menurut pengetahuanmu, sebutkan aplikasi Hukum Ohm dalam keseharian Latihan 5.4

3. Hambatan Jenis

Masih ingatkah kamu pemisalan arus listrik dengan aliran air yang keluar dari slang? Sekedar mengingatkan, arus listrik mirip dengan aliran arus air di dalam slang. Banyaknya air yang mengalir dari slang bergantung pada besarnya pipa. Semakin besar ukuran pipa, semakin besar pula air yang mengalir setiap waktu. Hal serupa terjadi pada arus listrik. Kamu telah mengetahui bahwa arus listrik bergantung pada hambatan penghantarnya yaitu kabel dan komponen-komponen listrik yang terdapat dalam rangkaian tersebut. Hambatan listrik bergantung pada jenis bahan hambatan, panjang hambatan dan luas penampang yang dilalui arus listrik. Untuk mengetahui hubungan di antaranya, lakukan percobaan berikut Di unduh dari : Bukupaket.com Listrik 117 Kegiatan 5.8 Alat dan Bahan Voltmeter, amperemeter, kawat nikrom 0,5 m dan 1 m, kawat konstantan 0,5 m, batu baterai dua buah, saklar, dan kabel secukupnya. Prosedur Kerja 1. Rangkai alat-alat seperti gambar di samping. 2. Pasang kawat nikrom dengan panjang 0,5 m antara titik x dan y. Tutup saklar, catat besar kuat arus dan tegangan yang terbaca pada alat ukur. 3. Buka saklar. 4. Gantilah kawat nikrom dengan panjang 1 m, kemudian pasang kembali pada titik x dan y. Catat besar kuat arus dan tegangan yang terbaca pada alat ukur. 5. Buka kembali saklar. 6. Ulangi langkah 4 untuk panjang kawat nikrom 0,5 m tetapi luas penampang menjadi 2 kali semula. 7. Ulangi langkah 4 untuk kawat konstantan yang panjangnya 0,5 m luas penampangnya sama dengan luas penampang kawat nikrom. 8. Tulislah hasil pengamatan ke dalam tabel berikut. 9. Apakah kesimpulanmu dari kegiatan ini? Dari hasil kegiatan, diperoleh bahwa nilai hambatan suatu penghantar bergantung pada hal-hal berikut ini. 1. Panjang kawat, semakin panjang kawat maka hambatan semakin besar. 2. Luas penampang kawat, semakin besar luas penampang maka hambatannya semakin kecil. 3. Jenis bahan. Jika dituliskan dalam bentuk matematika, hambatan dapat dituliskan sebagai berikut. l R A ρ = ⋅ ......... 5.6 Keterangan: R = hambatan Ω ρ = hambatan jenis Ωm l = panjang bahan m A = luas penampang m 2 voltmeter amperemeter baterai saklar x y + - Menyelidiki Hambatan Kawat Penghantar No. V I Luas Penampang kawat A Jenis Kawat Panjang Kawat l Tegangan V Arus I Di unduh dari : Bukupaket.com 118 Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX Contoh beberapa jenis penghambat dalam rangkaian listrik: a. rheostat b. resistor pita warna c. potensiometer Hambatan jenis merupakan sifat khas dari suatu bahan. Bahan yang terbuat dari besi akan berbeda hambatan jenisnya dengan bahan yang terbuat dari tembaga. Sebuah penghantar misalnya kabel harus memiliki hambatan jenis yang kecil sehingga arus dari sumber tegangan tidak banyak yang hilang ketika sampai pada alat listrik. Ukuran panjang dan luas penampang bahan juga memenga- ruhi hambatan sebuah bahan. Semakin panjang sebuah penghantar dan semakin kecil luas penampangnya, semakin besar hambatannya. Demikian sebaliknya. Contoh 1. Sebuah kawat panjangnya 50 cm dan luas penampangnya 0,5 cm 2 . Hitunglah hambatan jenis kawat tersebut jika hambatannya 5.000 Ω Jawab: l = 50 cm = 0,5 m A = 0,5 cm 2 = 0,5 × 10 -4 m R = 5.000 Ω ρ = .... ? l R A ρ = ⋅ ⇔ ρ = R A l × = -4 2 5.000 0,5 10 m 0,5 m Ω × × = 0,5 m Ω Jadi, bahan tersebut mempunyai hambatan jenis sebesar 0,5 Ωm. 2. Sebuah kawat panjangnya 3 m dan luas penampangnya 0,5 cm 2 . Hitunglah hambatan kawat tersebut jika hambatan jenisnya 2 × 10 -3 Ωm Jawab: l = 3 m A = 0,5 cm 2 = 0,5 × 10 -4 m 2 ρ = 2 × 10 -3 Ωm R = .... ? -3 -4 2 3 m = = 2 10 m = 120 0,5 10 m l R A ρ ⋅ × Ω ⋅ Ω × Jadi, bahan tersebut mempunyai hambatan sebesar 120 ohm. Dari Hukum Ohm ini kita dapat mengetahui bahwa bentuk dan sifat-sifat bahan sebuah penghantar listrik memengaruhi nilai hambatannya. Semakin kecil nilai hambatan suatu bahan semakin baik bahan tersebut dijadikan penghantar listrik. Tokoh Sains Georg Simon Ohm Georg Simon Ohm 16 Maret 1789 - 6 Juli 1854 adalah seorang ahli fisika Jerman. Ketika menjadi guru sekolah menengah, Ohm memulai penelitiannya tentang sel elektro- kimia yang baru ditemukan oleh Alessandro Volta, seorang ahli dari Italia. Dengan menggunakan per- alatan yang dibuatnya sendiri, Ohm menunjukkan adanya hubungan langsung antara perbedaan potensial yang melewati suatu konduktor dengan arus yang mengalir di dalamnya. Hubungan ini kemudian dikenal sebagai Hukum Ohm. Penemuannya tersebut meng- awali bidang analisis rangkaian listrik. Sumber: en.wikipedia.org Di unduh dari : Bukupaket.com Listrik 119 Panjang penghantar yang memengaruhi besarnya hambatan menjadi kendala bagi PLN untuk mendistribusikan listrik. Kamu bayangkan berapa ratus kilometer panjang kabel PLN yang digunakan untuk mendistribusikan arus listrik ini. Akan tetapi, hal ini dapat ditanggulangi dengan adanya alat trans- formator. Transformator berfungsi untuk meningkatkan atau menurunkan tegangan.

4. Konduktor, Isolator, dan Semikonduktor