Hukum Ohm

Pengertian Hukum Ohm

Hukum OHM merupakan hukum yang menentukan hubungan antara beda potensial dengan arus listrik. George Simon Ohm menemukan bahwa perbandingan antara beda potensial di suatu beban listrik dengan arus listrik yang mengalir pada beban listrik tersebut menghasilkan angka yang konstan. Konstanta ini kemudian dinamakan dengan hambatan listrik atau Resistansi (R). Untuk menghargai jasanya maka satuan hambatan dinamakan dengan OHM (Ω).

Bunyi Hukum Ohm

Hukum Ohm Berbunyi : “Kuatnya arus listrik yang mengalir pada sauatu beban listrik sebanding lurus dengan tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan.”

Berikut contoh rangkaian Hukum Ohm:

Rangkaian Hukum Ohm

V = Tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt (V).

I = Arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere (A).

R = nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan Ohm (Ω)

Penjelasan:

Berdasarkan hukum Ohm, 1 Ohm didefinisikan sebagai hambatan yang digunakan dalam suatu rangkaian yang dilewati kuat arus sebesar 1 Ampere dengan beda potensial 1 Volt. Oleh karena itu, kita dapat mendefinisikan pengertian hambatan yaitu perbandingan antara beda potensial dan kuat arus. Semakin besar sumber tegangan maka semakin besar arus yang dihasilkan. Jadi, besar kecilnya hambatan listrik tidak dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik tetapi dipengaruhi oleh panjang penampang, luas penampang dan jenis bahan. Hambatan dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu panjang, luas dan jenis bahan. Hambatan berbading lurus dengan panjang benda, semakin panjang maka semakin besar hambatan suatu benda. Hambatan juga berbading terbalik dengan luas penampang benda, semakin luas penampangnya maka semakin kecil hambatannya. Inilah alasan mengapa kabel yang ada pada tiang listrik dibuat besar-besar, tujuannya adalah untuk memperkecil hambatan sehingga tegangan bisa mengalir dengan mudah. Hambatan juga berbanding lurus dengan jenis benda (hambatan jenis) semakin besar hambatan jenisnya maka semakin besar hambatan benda itu.

Penerapan Hukum Ohm

Berikut ini contoh penerapan Hukum Ohm untuk menghidupkan lampu LED.

Penerapan Hukum Ohm

Menghitung Resistor Seri

Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun seri, maka dapat diperoleh nilai resistor totalnya dengan menjumlah semua resistor yang disusun seri tersebut. Hal ini mengacu pada pengertian bahwa nilai kuat arus disemua titik pada rangkaian seri selalu sama.

Rangkaian Resistor Seri

Menghitung Resistor Paralel

Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun secara paralel, perhitungan nilai resistor totalnya mengacu pada pengertian bahwa besar kuat arus yang masuk ke percabangansama dengan besar kuat arus yang keluar dari percabangan (I in = I out). Dengan mengacu pada perhitungan Hukum Ohm maka dapat diperoleh rumus sebagai berikut.

Rangkaian Resistor Paralel

Menghitung Kapasitor Seri

Pada rangkaian kapasitor yang disusun seri maka nilai kapasitor totalnya diperoleh dengan perhitungan berikut.

Rangkaian Kapasitor Seri

Menghitung Kapasitor Paralel

Pada rangkaian beberapa kapasitor yang disusun secara paralel maka nilai kapasitor totalnya adalah penjumlahan dari semua nilai kapasitor yang disusun paralel tersebut.

Rangkaian Kapasitor Paralel

Fungsi Hukum Ohm

Fungsi utama dari Hukum Ohm adalah untuk mengetahui hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan alat ukur Ohmmeter.

Materi Hukum Kichoff

Hukum Kirchoff I

Hukum Kirchoff I berbunyi “jumlah aljabar dari arus yang menuju/ masuk dengan arus yang meninggalkan/keluar pada satu titik sambungan/cabang sama dengan nol “

Hal ini dapat digambarkan melalui Gambar 6 berikut ini.

Hukum tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut :

S i = 0

i₁ + i₂ + i₃ - i₄ - i₅ = 0

dimana:

      ·         Arus yang masuk (i₁, i₂, i₃) diberi tanda positif.

      ·         Arus yang keluar (i₄ dan i₅) diberi tanda negatif

 

 

Gambar 6. Gambar yang Menjelaskan Hukum Kirchoff I

Hukum Kirchoff II

Hukum Kirchoff II ini berbunyi “di dalam satu rangkaian listrik tertutup jumlah aljabar antara sumber tegangan dengan kerugian-kerugian tegangan selalu sama dengan nol.”

Dirumuskan :

S V + S IR = 0

Yang dimaksud dengan kerugian tegangan yaitu besarnya tegangan dari hasil kali antara besarnya arus dengan hambatan yang dilalui.

Secara mudah untuk memahami rumus di atas (lihat Gambar 7), apabila tegangan V diberi tanda positif, maka besarnya tegangan IR harus diberi tanda negatif. Sehingga : + V – IR = 0

 

Gambar 7. Gambar Penjelasan Hukum Kirchoff II

Harus dipahami bahwa penggunaan hukum Kirchoff ini berlaku pada rangkaian tertutup. Jika rangkaian listrik terdiri dari beberapa rangkaian tertutup, maka dalam analisanya dibuat persamaan menurut rangkaian tertutup satu per satu. Untuk pemahaman diberikan ilustrasi dengan gambar 8 berikut ini :

 

 

 Gambar 8. Rangkaian Listrik dengan Beberapa Rangkaian Tertutup

Analisis menurut Hukum Kirchoff I, rangkaian ini mempunyai dua titik pertemuan yaitu titik C dan F, maka pada titik ini berlaku

Titik C:

I₁ – I₂ – I₃ = 0

Titik F

I₂ + I₃ – I₁ = 0

Untuk memahami Hukum Kirchoff II, rangkaian di atas dapat dibuat tiga lingkaran tertutup yaitu : I, II dan III.

Pada lingkaran I, yaitu lingkaran A – B – C – F – A:

terjadi V₁ - I₁R₁ - I₂R₂ + V₂ – I₁R₅ = 0

Pada lingkaran II yaitu lingkaran F – C – D – E - F

terjadi -V₂ + I₂R₂ - I₃R₃ – V₃ - I₃R₄ = 0

Pada lingkaran III, yaitu A – B – C – D – E – F –A terjadi

V₁ - I₁R₁ - I₃R₃ V₃ - I₃R₄ – I₁R₅ = 0

Untuk mempermudah penggunaan hukum Kirchoff perlu diketahui:

       1.   Dalam menentukan arah arus pada tiap cabang bebas tetapi harus diingat bahwa arah arus pada tiap-tiap percabangan harus ada yang masuk dan keluar.

       2.   Tentukan arah tiap kelompok secara bebas (pada contoh di atas ada tiga). Sebaiknya semuanya searah (seperti contoh di atas). Arah arus dari kelompok lingkaran digunakan sebagai dasar untuk menberikan tanda positif atau negatif pada sumber tegangan (V) maupun rugi tegangan (IR) dalam persamaan nantinya.

        3.   Setelah ditentukan arah arus kelompok, maka dibuat persamaan terhadap tiap kelompok, arah arus listrik tiap cabang yang searah dengan arah arus yang menuju kutub sumber  tegangan, maka harga sumber tegangan tersebut positip. (lihat contoh untuk lingkaran I).

       4.   Bahwa arus listrik yang mengalir dalam satu cabang besarnya sama (pada contoh: arus yang mengalir pada R₃ dan R₄ adalah sama yaitu I₃).

       5.  Apabila nantinya setelah dihitung ternyata harga arus pada cabang tertentu berharga negatif, ini menunjukkan bahwa arah arus yang ditentukan semula adalah salah, oleh karenanya perlu dibalik.

Getaran Dan Gelombang (materi fisika kelas 8 SMP)

BAB I  GETARAN DAN GELOMBANG

1.GETARAN

A.    Pengertian getaran

Apakah yang di maksud dengan getaran? Getraran adalah:gerak bolak-balik benda  secara teratur melalui titik keseimbangan.Salah satu cirri getaran adalah adanya amplitudo ( simpang terbesar suatu getaran ).

B.    Periode dan frekuensi getaran

Setiap benda yang bergetar selalu memiliki frekuensi dan periode getar. Apakah yang  di maksud dengan frekuensi getaran? Dan apakah yang di maksud dengan periode getaran? Bagaimana hubungan antara frekuensi dan periode getaran?

Periode adalah waktu yang di perlukan benda untuk melakukan satu kali getaran.Periode dinyatakan dalam satuan sekon.

Periode dapat di nyatakan dalam rumus matematika sebagai berikut.

Periode getaran (T)= waktu getar /Jumlah getaran (n)

            Ferkuensi adalah jumlah getran dalam satu sekon. Satuan ferkuensi adalh hertz (Hz)                                                                              Frekuensi dapat dinyatakan dalam satuaan matematika sebagai berikut:

Frekuensi (f) = Jumlah getaran / Waktu getaran (t)

            Hubungan antara frekuensi da periode dinyatakan sebagai berikut:

F= 1/T

T =1/f

         Keterangan : f= ferekuensi        T=periode

Contoh soal:

1.      Jika ayunan sederhana bergetar sebanyak 80 kali dalam waktu 20 sekon, maka tentukan periode getaran dan frekuensi ayunan !

Jawab: diketahui :   n= 80 getaran

                                t= 20 sekon

F= 80/20 = 4 Hz

T=20/80 = 0,25 sekon

2.      Seuah bandul selama 4 sekon bergetar sebanya 20 getaran, berapa periode getaran dan frekuensi getaran bandul tersebut ?

Jawab : diketuhui : n=20 getaran

                               t = 4 sekon

F =20/4 =  5 Hz

T = 4/20 = O,2 sekon

2.GELOMBANG

C.    Pengertian gelombang

Gelombang adalah getran yang merambat. Gelombang terjadi karna adanya sumber getaran. Pada perambatanya gelombang merambatkan energy gelombang,sedangakan perantaranya tidak ikut merambat.menurut zat perantaranya gelombang di bedakan menjadi dua macam yaitu :

1.      Gelombang mekanik :gelombang yang perambatanya memerlukan medium, contoh :gelombang air dan gelombang bunyi.

2.      Gelombang elektrik : gelombang yang dalam perambatanya tidak memerlukan medium.contoh gelombang radio dan gelombang cahaya

D.    Gelombang transversal dan gelombang longitudinal

Berdasarkan arah rambat dan arah getaranya, gelombang dibedakan atas gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

1.      Gelombang transversal

adalah gelombang yang arah rambatanya tegak lurus terhadap arah getaranya. Gelombang transversal berbentuk bukit gelombang dan lembah gelombang yang merambat. Contoh gelombang pada tali, permukaan air dan gelombang cahaya.

Gambar gelombang transversal :

                      

Panjang gelombang pada gelombang transversal

Panjang gelombang adalah panjang suatu gelombang yang terdiri dari satu bukit dan satu lembah gelombang.panjang gelombang di lambangkan dengan lamda (   )dan satuanya adalah meter

2.      Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya. Gelombang longitudinal berbentuk rapatan dan renggangan. Contohnya gelombang bunyi.

Gambar gelombang longitudinal :

Panjang gelombang lkongitudinal 

Panjang gelombang lkongitudinal adalahpanjang satu gelombang yang terdiri dari satu rapatan dan satu renggangan.

 

·         Peride gelombang (T)

Yaitu  waktu yang di prlukan untuk menempuh satu gelombang,satuanya adalah sekon (s)

·         Frekuensi gelombang((f)

Yaitu jumlah gelombang yang terbentuk dalam satu detik,satuanya adalah Hz (hertz)

·         Cepatrambat gelombang (v)

Yaitu jarak yang di tempuh gelombang dalam waktu satu detik ,satuanya adalah meter/detik (m/s)

·         Hubungan antara pajang gelombang,periode,frekuensi, dan cepat rambat gelomabang.

·         Rumus dasar gelombang adalah:  λ = vT atau v =  λ/T Dan f = 1/T maka  v = λ f

v          = cepat rambat gelombang (m/s)

λ          = panjang gelombang (m)

T          = periode (s)

f           = frekuensi (Hz)

contoh soal :

1.      Waktu yang dibutuhkan gelombang longitudinal untuk merambat dari A ke B adalah 1 sekon. Berapakah frekuensi gelombang tersebut ?

Frekuensi = 2 gelombang : 1 sekon = 2 Hz

Prinsip Kemagnetan

Garis Gaya Magnet - Pada sebuah magnet sebenarnya merupakan kumpulan jutaan magnet ukuran mikroskopik yang teratur satu dan lainnya. Kutub utara dan kutub selatan magnet posisinya teratur (lihat gambar 3). Secara keseluruhan kekuatan magnetnya menjadi besar. Logam besi bisa menjadi magnet secara permanen (tetap) atau bersifat megnet sementara dengan cara induksi elektromagnetik. Tetapi ada beberapa logam yang tidak bisa menjadi magnet, misalnya tembaga dan aluminium, dan logam tersebut dinamakan diamagnetik.

Bumi merupakan magnet alam raksasa, dapat dibuktikan dengan alat yang dinamakan kompas, dimana jarum penunjuk pada kompas akan menunjukkan arah utara dan selatan bumi kita, seperti diperlihatkan pada gambar 1. Karena sekeliling bumi sebenarnya dilingkupi garis gaya magnet yang tidak tampak oleh mata kita tapi bisa diamati dengan kompas keberadaannya.






Gambar 1. Pola garis medan magnet permanen.



Batang magnet memancarkan garis gaya magnet yang melingkupi dengan arah dari utara ke selatan. Pembuktian sederhana dilakukan dengan menempatkan batang magnet diatas selembar kertas, kemudian diatas kertas tersebut ditaburkan serbuk halus besi secara merata, yang terjadi adalah bentuk garis-garis dengan pola melengkung oval diujung-ujung kutub. Ujung kutub utara-selatan muncul pola garis gaya yang kuat. Daerah netral pola garis gaya magnetnya lemah.

Bagian netral magnet artinya tidak memiliki kekuatan magnet. Untuk membuktikan bahwa daerah netral tidak memiliki kekuatan magnet. Ambil beberapa sekrup besi, amatilah tampak sekrup besi akan menempel baik diujung kutub utara maupun ujung kutub selatan. Daerah netral dibagian tengah sekrup tidak akan menempel sama sekali, dan sekrup akan terjatuh.

Gambar 2. Daerah netral pada magnet permanen.

Mengapa besi biasa berbeda logam magnet ? Pada besi biasa sebenarnya terdapat kumpulan magnet-magnet dalam ukuran mikroskopik, tetapi posisi masing-masing magnet tidak beraturan satu dengan lainnya sehingga saling menghilangkan sifat kemagnetannya, lihat gambar 3.

Gambar 3. Perbedaan besi biasa dan magnet permanen.

Arah garis gaya magnet dengan pola garis melengkung mengalir dari arah kutub utara menuju kutub selatan. Didalam batang magnet sendiri garis gaya mengalir sebaliknya, yaitu dari kutub selatan ke kutub utara. Didaerah netral tidak ada garis gaya diluar batang magnet. Pembuktian secara visual garis gaya magnet untuk sifat tarik menarik pada kutub berbeda dan sifat tolak-menolak pada kutub sejenis dengan menggunakan magnet dan serbuk halus besi, gambar 4. Tampak jelas kutub sejenis utara-utara garis gaya saling menolak satu dan lainnya. Pada kutub yang berbeda utara-selatan, garis gaya magnet memiliki pola tarik menarik. Sifat saling tarik menarik dan tolak menolak magnet menjadi dasar bekerjanya motor listrik.

Gambar 4a. Pola garis medan magnet tolak-menolak dan 4b. pola garis medan magnet tarik-menarik.

Gambar 5. Garis medan magnet Utara-Selatan.

Untuk mendapatkan garis gaya magnet yang merata disetiap titik permukaan maka ada dua bentuk yang mendasari rancangan mesin listrik. Bentuk datar (flat) akan menghasilkan garis gaya merata setiap titik permukaannya. Bentuk melingkar (radial), juga menghasilkan garis gaya yang merata setiap titik permukaannya.

Gambar 6. Garis gaya magnet pada permukaan rata dan silinder.