Materi 6 Hukum Ohm Hukum Coulomb Hukum Kirchhoff

Materi 6 Hukum Ohm, Hukum Coulomb, Hukum Kirchhoff, dan Hukum Faraday

Pengertian, Rumus dan Bunyi Hukum Ohm • Pengertian, Rumus dan Bunyi Hukum Ohm – Dalam Ilmu Elektronika, Hukum dasar Elektronika yang wajib dipelajari dan dimengerti oleh setiap Engineer Elektronika ataupun penghobi Elektronika adalah Hukum Ohm, yaitu Hukum dasar yang menyatakan hubungan antara Arus Listrik (I), Tegangan (V) dan Hambatan (R). Hukum Ohm dalam bahasa Inggris disebut dengan “Ohm’s Laws”. Hukum Ohm pertama kali diperkenalkan oleh seorang fisikawan Jerman yang bernama Georg Simon Ohm (1789 -1854) pada tahun 1825. Georg Simon Ohm mempublikasikan Hukum Ohm tersebut pada Paper yang berjudul “The Galvanic Circuit Investigated Mathematically” pada tahun 1827.

Bunyi Hukum Ohm • Pada dasarnya, bunyi dari Hukum Ohm adalah : • “Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”. • Secara Matematis, Hukum Ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah ini : • V=Ix. R • I=V/R • R=V/I • Dimana : 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))

• Dalam aplikasinya, Kita dapat menggunakan Teori Hukum Ohm dalam Rangkaian Elektronika untuk memperkecilkan Arus listrik, Memperkecil Tegangan dan juga dapat memperoleh Nilai Hambatan (Resistansi) yang kita inginkan. • Hal yang perlu diingat dalam perhitungan rumus Hukum Ohm, satuan unit yang dipakai adalah Volt, Ampere dan Ohm. Jika kita menggunakan unit lainnya seperti milivolt, kilovolt, miliampere, megaohm ataupun kiloohm, maka kita perlu melakukan konversi ke unit Volt, Ampere dan Ohm terlebih dahulu untuk mempermudahkan perhitungan dan juga untuk mendapatkan hasil yang benar.

Contoh Kasus dalam Praktikum Hukum Ohm • Untuk lebih jelas mengenai Hukum Ohm, kita dapat melakukan Praktikum dengan sebuah Rangkaian Elektronika Sederhana seperti dibawah ini :

• Kita memerlukan sebuah DC Generator (Power Supply), Voltmeter, Amperemeter, dan sebuah Potensiometer sesuai dengan nilai yang dibutuhkan. • Dari Rangkaian Elektronika yang sederhana diatas kita dapat membandingkan Teori Hukum Ohm dengan hasil yang didapatkan dari Praktikum dalam hal menghitung Arus Listrik (I), Tegangan (V) dan Resistansi/Hambatan (R).

Menghitung Arus Listrik (I) • Rumus yang dapat kita gunakan untuk menghitung Arus Listrik adalah I = V / R • Contoh Kasus 1 : • Setting DC Generator atau Power Supply untuk menghasilkan Output Tegangan 10 V, kemudian atur Nilai Potensiometer ke 10 Ohm. Berapakah nilai Arus Listrik (I) ? Masukan nilai Tegangan yaitu 10 V dan Nilai Resistansi dari Potensiometer yaitu 10 Ohm ke dalam Rumus Hukum Ohm seperti dibawah ini : I = V / R I = 10 / 10 I = 1 Ampere Maka hasilnya adalah 1 Ampere.

• Contoh Kasus 2 : • Setting DC Generator atau Power Supply untuk menghasilkan Output Tegangan 10 V, kemudian atur nilai Potensiometer ke 1 kilo. Ohm. Berapakah nilai Arus Listrik (I)? Konversi dulu nilai resistansi 1 kilo. Ohm ke satuan unit Ohm. 1 kilo. Ohm = 1000 Ohm. Masukan nilai Tegangan 10 V dan nilai Resistansi dari Potensiometer 1000 Ohm ke dalam Rumus Hukum Ohm seperti dibawah ini : I = V / R I = 10 / 1000 I = 0. 01 Ampere atau 10 mili. Ampere Maka hasilnya adalah 10 m. A

Menghitung Tegangan (V) • Rumus yang akan kita gunakan untuk menghitung Tegangan atau Beda Potensial adalah V = I x R. • Contoh Kasus : • Atur nilai resistansi atau hambatan (R) Potensiometer ke 500 Ohm, kemudian atur DC Generator (Power supply) hingga mendapatkan Arus Listrik (I) 10 m. A. Berapakah Tegangannya (V) ? Konversikan dulu unit Arus Listrik (I) yang masih satu mili. Ampere menjadi satuan unit Ampere yaitu : 10 m. A = 0. 01 Ampere. Masukan nilai Resistansi Potensiometer 500 Ohm dan nilai Arus Listrik 0. 01 Ampere ke Rumus Hukum Ohm seperti dibawah ini : V = I x R V = 0. 01 x 500 V = 5 Volt Maka nilainya adalah 5 Volt.

Menghitung Resistansi / Hambatan (R) • Rumus yang akan kita gunakan untuk menghitung Nilai Resistansi adalah R = V / I • Contoh Kasus : • Jika di nilai Tegangan di Voltmeter (V) adalah 12 V dan nilai Arus Listrik (I) di Amperemeter adalah 0. 5 A. Berapakah nilai Resistansi pada Potensiometer ? Masukan nilai Tegangan 12 V dan Arus Listrik 0. 5 A kedalam Rumus Ohm seperti dibawah ini : R = V / I R = 12 /0. 5 R = 24 Ohm Maka nilai Resistansinya adalah 24 Ohm

Pengertian dan Bunyi Hukum Coulomb • Pengertian dan Bunyi Hukum Coulomb – Ilmu Listrik dan Ilmu Elektronika merupakan ilmu yang mempelajari tentang fenomena fisika yang berhubungan dengan aliran muatan listrik. Yang dimaksud dengan Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki oleh suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang juga memiliki muatan listrik dan berada pada jarak yang berdekatan. Satuan Muatan Listrik adalah Coulomb yang biasanya dilambangkan dengan huruf C. Sedangkan Muatan Listrik sering disimbolkan dengan Q dalam Rumus-rumus Elektronika. • Istilah Coulomb ini berasal dari penemunya yang bernama Charles Augustin de Coulomb, yaitu seorang ahli fisika Perancis yang berhasil menemukan teori bahwa Muatan listrik pada dasarnya terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif (+) dan muatan negatif (-). Di antara dua muatan ini akan terjadi interaksi tarik menarik pada muatan yang berbeda jenis sedangkan akan terjadi interaksi tolak menolak pada muatan yang sama jenis. Teori tersebut kemudian dikenal dengan Hukum Coulomb (Coulomb Law). Hukum Coulumb ini pertama kali dipublikasikan oleh Charles Augustin de Coulumb pada tahun 1784.

Bunyi Hukum Coulomb • Berdasarkan penemuan Charles Augustin de Coulomb yang disebutkan diatas, maka bunyi dari Hukum Coulomb adalah sebagai berikut : • “Gaya pada Muatan akan saling tarik-menarik apabila kedua muatan tidak sejenis, dan akan saling tolak-menolak apabila kedua muatan sejenis”.

• Jadi pada dasarnya, Hukum Coulomb adalah Hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan pada jarak tertentu dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.

Hukum Coulomb dan Arus Listrik • Arus Listrik adalah Muatan Listrik yang mengalir dengan satuan pengukurannya adalah Ampere (A). Besarnya arus listrik atau Kuat arus listrik adalah sebanding dengan banyaknya muatan listrik yang mengalir. Kuat Arus listrik merupakan kecepatan aliran muatan listrik sehingga Kuat Arus Listrik dapat diartikan sebagai jumlah muatan listrik yang melalui penampang suatu penghantar setiap satuan waktu. • Secara matematis, Hubungan Muatan Listrik, Kuat Arus Listrik dan Kecepatan aliran arus listrik dapat ditulis menjadi rumus seperti berikut ini : • I=Q/t • Atau • Q=I. t • Dimana : • I = Kuat Arus Listrik, dalam satuan Ampere (A) Q = Muatan Listrik, dalam satuan Coulomb (C) t = Waktu atau Kecepatan aliran arus listrik, dalam satuan detik atau second (s) • Dari Rumus atau Persamaan diatas, kita dapat menarik kesimpulan bahwa pada dasarnya 1 Coulumb adalah sama dengan 1 Ampere Second (As). • 1 C = 1 As

• Contoh Kasus : • Sebuah Baterai Rechargeable (Baterai isi ulang) diisi dengan arus listrik sebesar 0, 5 A selama 8 Jam, berapakah muatan listrik setelah waktu pengisian tersebut? • Penyelesaian :

Pengertian dan Bunyi Hukum Kirchhoff

• Pengertian dan Bunyi Hukum Kirchhoff – Hukum Kirchhoff merupakan salah satu hukum dalam ilmu Elektronika yang berfungsi untuk menganalisis arus dan tegangan dalam rangkaian. Hukum Kirchoff pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli fisika Jerman yang bernama Gustav Robert Kirchhoff (1824 -1887) pada tahun 1845. Hukum Kirchhoff terdiri dari 2 bagian yaitu Hukum Kirchhoff 1 dan Hukum Kirchhoft 2.

• Pengertian dan Bunyi Hukum Kirchhoff 1 • Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang berkaitan dengan arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchhoff 1 ini sering disebut juga dengan Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL). Bunyi Hukum Kirchhoff 1 adalah sebagai berikut : • “Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut. ”

• Untuk lebih jelas mengenai Bunyi Hukum Kicrhhoff 1, silakan lihat rumus dan rangkaian sederhana dibawah ini : • Berdasarkan Rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa : • I 1 + I 2 + I 3 = I 4 + I 5 + I 6

• Contoh Soal Hukum Kirchhoff 1 • Dari rangkaian diatas, diketahui bahwa • I 1 = 5 A I 2 = 1 A I 3 = 2 A • Berapakah I 4 (arus yang mengalir pada AB) ?

• Penyelesaian : • Dari gambar rangkaian yang diberikan diatas, belum diketahui apakah arus I 4 adalah arus masuk atau keluar. Oleh karena itu, kita perlu membuat asumsi awal, misalnya kita mengasumsikan arus pada I 4 adalah arus keluar. • Jadi arus yang masuk adalah : • I 2 + I 3 = 1 + 2 = 3 A • Arus yang keluar adalah : I 1 + I 4 = 5 + I 4 3 = 5 + I 4 = 3 – 5 I 4 = -2 • Karena nilai yang didapatkan adalah nilai negatif, ini berbeda dengan asumsi kita sebelumnya, berarti arus I 4 yang sebenarnya adalah arus masuk.

Pengertian dan Bunyi Hukum Kirchhoff 2 • Hukum Kirchhoff 2 merupakan Hukum Kirchhoff yang digunakan untuk menganalisis tegangan (beda potensial) komponen elektronika pada suatu rangkaian tertutup. Hukum Kirchhoff 2 ini juga dikenal dengan sebutan Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL). • Bunyi Hukum Kirchhoff 2 adalah sebagai berikut : • “Total Tegangan (beda potensial) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol”

• Untuk lebih jelas mengenai Bunyi Hukum Kirchhoff 2, silakan lihat rumus dan rangkaian sederhana dibawah ini : • Berdasarkan Rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa : • Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0

Contoh Soal Hukum Kirchhoff • Perhatikan rangkaian diatas, nilai-nilai Resistor yang terdapat di rangkaian adalah sebagai berikut : • R 1 = 10Ω R 2 = 20Ω R 3 = 40Ω V 1 = 10 V V 2 = 20 V • Berakah arus yang melewati resistor R 3 ?

• Penyelesaian : • Di dalam rangkaian tersebut, terdapat 3 percabangan, 2 titik, dan 2 loop bebas (independent). • Gunakan Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff) untuk persamaan pada titik A dan titik B • Titik A : I 1 + I 2 = I 3 Titik B : I 3 = I 1 + I 2 • Gunakan Hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan Kirchhoff) untuk Loop 1, Loop 2 dan Loop 3. • Loop 1 : 10 = R 1 x I 1 + R 3 x I 3 = 10 I 1 + 40 I 3 Loop 2 : 20 = R 2 x I 2 + R 3 x I 3 = 20 I 2 + 40 I 3 Loop 3 : 10 – 20 = 10 I 1 – 20 I 2

• Seperti yang dikatakan sebelumnya bahwa I 3 adalah hasil dari penjumlahan I 1 dan I 2, maka persamaannya dapat kita buat seperti dibawah ini : • Persamaan 1 : 10 = 10 I 1 + 40(I 1 + I 2) = 50 I 1 + 40 I 2 Persamaan 2 : 20 = 20 I 2 + 40(I 1 + I 2) = 40 I 1 + 60 I 2 • Jadi saat ini kita memiliki 2 persamaan, dari persamaan tersebut kita mendapatkan nilai I 1 dan I 2 sebagai berikut : • I 1 = -0. 143 Ampere I 2 = +0. 429 Ampere

• Seperti yang diketahui bahwa I 3 = I 1 + I 2 Maka arus listrik yang mengalir pada R 3 adalah -0. 143 + 0. 429 = 0. 286 Ampere Sedangkan Tegangan yang melewati R 3 adalah 0. 286 x 40 = 11. 44 Volt • Tanda Negatif (-) pada arus I 1 menandakan arah alir arus listrik yang diasumsikan dalam rangkaian diatas adalah salah. Jadi arah alir arus listrik seharusnya menuju ke V 1, sehingga V 2 (20 V) melakukan pengisian arus (charging) terhadap V 1.