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

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

Dari pendefinisian besaran R (hambatan) oleh Ohm itu dapat memotivasi para ilmuwan untuk mempelajari sifat-sifat resistif suatu bahan dan hasilnya adalah semua bahan di alam ini memiliki hambatan. Berdasarkan sifat resistivitasnya ini bahan dibagi menjadi tiga yaitu konduktor, isolator dan semikonduktor. Konduktor memiliki hambatan yang kecil sehingga daya hantar listriknya baik. Isolator memiliki hambatan cukup besar sehingga tidak dapat menghantarkan listrik. Sedangkan semikonduktor memiliki sifat diantaranya.

Dari sifat-sifat yang dimiliki, kemudian konduktor banyak di gunakan sebagai penghantar. Bagaimana sifat hambatan penghantar itu? Melalui eksperimen, hambatan penghantar dipengaruhi oleh tiga besaran yaitu sebanding dengan panjangnya l, berbanding terbalik dengan luas penampangnya A dan tergabung pada jenisnya ρ. Dari besaran-besaran ini dapat dirumuskan sebagai berikut.

R = hambatan=hambatan jenis L = panjang penghantar (m) A = Luas penampang penghantar (m^2)

A. Susunan Hambatan

Hambatan (resistor) dapat dirangkai secara seri, paralel ataupun gabungan antara seri dan paralel.

1. Susunan Seri

Susunan rangkaian hambatan seri

Hambatan pengganti dan rangkaian hambatan seri

Pada hambatan yang disusun seri berlaku ketentuan sebagai berikut.

1) Kuat arus yang melalui tiap-tiap hambatan adalah sama dan sama dengan kuat arus yang melalui hambatan pengganti seri (I).

I₁ = I₂ = I₃ = In = I₅

2) Tegangan pada hambatan pengganti seri (V₅) sama dengan jumlah tegangan pada tiap-tiap hambatan

Vs = V₁ + V₂ + V₃ + … + Vn

3) Tegangan pad a tiap-tiap hambatan sebanding dengan hambatannya

V₁ : V₂ : V₃ : Vn =R₁ : R₂ : R₃ = Rn

4) Hambatan pengganti seri sama dengan jumlah tiap-tiap hambatan

Rs = R₁ + R₂ + R₃ + … + Rn

Hambatan-hambatan yang disusun seri berguna untuk memperbesar hambatan serta sebagai pembagi tegangan. Jika terdapat n buah hambatan yang masing-masing besarnya = R dan dipasang seri, maka:

Rs = n x R

2. Susunan Paralel

Susunan rangkaian hambatan paralel

Hambatan pengganti dari rangkaian hambatan paralel

Pada hambatan yang disusun paralel berlaku ketentuan sebagai berikut.

1) Kuat arus yang melalui hambatan pengganti paralel sama dengan jumlah kuat arus yang melalui tiap-tiap hambatan.

Ip = I₁ + I₂ + I₃ + ….+ In

2) Tegangan pada tiap-tiap hambatan adalah sama dengan tegangan hambatan pengganti paralel.

V₁ = V₂ = V₃ = Vn = Vp

3) Kuat arus yang melalui tiap-tiap hambatan sebanding dengan kebalikan hambatannya.

Hambatan-hambatan yang disusun secara paralel berguna untuk memperkecil hambatan serta sebagian pembagi arus.

4) Hambatan pengganti paralel dapat dihitung dengan persamaan :

Khusus untuk dua buah hambatan yang dirangkai secara paralel besar hambatan penggantinya dihitung dengan persamaan :

Sedangkan untuk n buah hambatan yang masing-masing besarnya = R dan dirangkai paralel dapat dihitung dengan persamaan :

B. TEGANGAN

Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan objek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional di dalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah.

Alat yang dipergunakan untuk mengukur besar tegangan listrik, antara lain: voltmeter, dan osiloskop. Voltmeter bekerja dengan cara mengukur arus dalam sirkuit ketika dilewatkan melalui resistor dengan nilai tertentu. Sesuai hukum Ohm, besar tegangan sebanding dengan besar arus untuk nilai resistansi sama. Prinsip kerja potensiometer adalah menimbang tegangan yang diukur dengan tegangan yang sudah diketahui besarnya dengan menggunakan sirkuit jembatan. Sedang osiloskop bekerja dengan cara menggunakan tegangan yang diukur untuk membelokkan elektron di layar monitor, sehingga di layar akan tercipta grafik dari elektron yang telah dibelokkan. Grafik ini sebanding dengan besar tegangan yang diukur.

C. ARUS LISTRIK

 adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. ^[1] Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere.^[1] Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (${\displaystyle \mu A}$) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir.^[2][3] Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.^[1]

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional.^[4] Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A).^[4]Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang 

 Untuk mencari tegangan :V = I x RUntuk mencari Arus :I = V / RUntuk Mencari hambatan :R = V / IDimana :V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V))I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A))R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω))