Hukum Ohm Panduan

FisikaPemulaWaktu baca: 3 menit

Ikhtisar

Hukum Ohm adalah landasan analisis rangkaian listrik, yang menjelaskan hubungan kuantitatif antara arus, tegangan, dan hambatan dalam suatu konduktor. Melalui simulasi interaktif ini, Anda akan memverifikasi rumus $V = IR$ secara langsung dan mengeksplorasi bagaimana tegangan dan hambatan secara bersama-sama menentukan besarnya arus.

Latar Belakang

Pada tahun 1826, fisikawan Jerman Georg Simon Ohm menemukan hubungan kuantitatif mendasar ini melalui eksperimen yang ekstensif. Meskipun temuannya awalnya diabaikan, temuan tersebut kemudian terbukti menjadi salah satu landasan terpenting dalam ilmu kelistrikan. Hukum Ohm tidak hanya berlaku untuk resistor tunggal, tetapi juga berfungsi sebagai titik awal untuk menganalisis jaringan rangkaian yang kompleks.

Konsep Utama

Tegangan ( $V$ )

V \text{ (Volt, V)}

Tekanan yang mendorong muatan untuk mengalir, yang disediakan oleh sumber daya. Tegangan yang lebih tinggi memberikan gaya dorong yang lebih besar untuk pergerakan muatan. Dalam diagram rangkaian, biasanya disediakan oleh baterai.

Hambatan ( $R$ )

R \; (\Omega)

Halangan yang diberikan oleh konduktor terhadap aliran arus. Hambatan ditentukan oleh bahan, panjang, dan luas penampang konduktor, dan tidak berubah seiring dengan tegangan.

Arus ( $I$ )

I \text{ (Ampere, A)}

Jumlah muatan yang melewati penampang konduktor per satuan waktu. Arah arus didefinisikan sebagai arah pergerakan muatan positif. Dalam simulasi, ini direpresentasikan oleh kecepatan aliran titik-titik cahaya.

Formula & Penurunan

Hukum Ohm

I = \frac{V}{R}

Arus dalam konduktor berbanding lurus dengan tegangan di ujung-ujungnya dan berbanding terbalik dengan hambatannya. Rumus ini hanya berlaku untuk resistor linier.

Rumus Turunan

V = IR \quad \text{atau} \quad R = \frac{V}{I}

Diberikan dua parameter apa pun, parameter ketiga dapat dihitung. Catatan:

R = V/I

hanya digunakan untuk menghitung nilai hambatan; hambatan itu sendiri tidak berubah seiring dengan tegangan.

Langkah Eksperimen

1
Mengeksplorasi Hubungan Arus-Tegangan
Jaga agar penggeser hambatan tetap pada $500\Omega$ . Tingkatkan tegangan secara bertahap dari $1.5V$ ke $9.0V$ . Amati tren arus ( $I$ ) pada panel data. Anda akan menemukan: ketika hambatan konstan, semakin tinggi tegangan, semakin ____ arusnya? (Petunjuk: Catat nilai pada tegangan yang berbeda dan lihat apakah nilainya proporsional.)
2
Mengeksplorasi Hubungan Arus-Hambatan
Jaga agar penggeser tegangan tetap pada $4.5V$ . Tingkatkan hambatan dari $100\Omega$ ke $2000\Omega$ . Perhatikan kecepatan gerak titik-titik biru dalam rangkaian. Anda akan menemukan: ketika tegangan konstan, semakin besar hambatan, semakin ____ arusnya? (Petunjuk: Ketika hambatan menjadi dua kali lipat, apa yang terjadi pada arus?)
3
Mengamati Kasus Ekstrem
Coba atur tegangan ke maksimum ( $9.0V$ ) dan hambatan ke minimum ( $100\Omega$ ). Perhatikan peringatan 'Arus Tinggi'. Ketika arus melebihi $25mA$ , komponen dalam rangkaian nyata dapat rusak karena pembentukan panas yang cepat.
4
Mengubah Arah Aliran
Alihkan tombol 'Arah Aliran' untuk melihat perbedaan antara 'Arus Konvensional' dan 'Aliran Elektron'. Pikirkan: Mengapa kita biasanya menggunakan arah dari positif ke negatif dalam analisis rangkaian?

Hasil Pembelajaran

Memahami dan menyatakan Hukum Ohm serta signifikansi fisiknya dengan akurat
Mahir menggunakan metode variabel kontrol untuk merancang dan melaksanakan eksperimen listrik
Menguasai penerapan $V=IR$ dan rumus turunannya dalam analisis rangkaian dasar
Mengembangkan pemikiran ilmiah dengan memprediksi data eksperimen berdasarkan hukum fisika

Aplikasi Nyata

Peralatan Rumah Tangga: Saklar dimmer atau kenop volume audio menyesuaikan arus dengan mengubah hambatan variabel.
Keamanan Rangkaian: Sekring dirancang berdasarkan efek pemanasan arus, yang akan putus secara otomatis ketika arus terlalu tinggi (ditentukan oleh $V/R$ ).
Teknologi Sensor: Sensor tekanan pada timbangan elektronik bekerja dengan mengubah hambatan melalui deformasi.
Pengisian Cepat: Perangkat seluler memperoleh arus ( $I$ ) dan daya ( $P$ ) yang lebih tinggi dengan meningkatkan tegangan pengisian ( $V$ ) ketika hambatan ( $R$ ) terbatas.
Pengukuran Multimeter: Menggunakan tegangan internal yang diketahui dan arus yang diukur untuk menghitung hambatan yang tidak diketahui.

Kesalahpahaman Umum

Salah

Hambatan bergantung pada tegangan dan arus (

R = V/I

, jadi R berubah saat V berubah).

Benar

Hambatan adalah properti intrinsik konduktor, seperti tinggi badan seseorang; hambatan tidak berubah berdasarkan seberapa cepat Anda berlari (arus) atau seberapa keras Anda didorong (tegangan). Rumus

R = V/I

hanyalah cara untuk mengukur nilai hambatan.

Salah

Selama ada tegangan, pasti ada arus.

Benar

Tidak selalu. Sama seperti tekanan air yang ada meskipun keran ditutup. Arus memerlukan: 1. Tegangan (sumber daya); 2. Loop rangkaian tertutup.

Bacaan Lebih Lanjut

Wikipedia - Ohm's Law

Siap untuk memulai?

Sekarang setelah Anda memahami dasar-dasarnya, mulailah eksperimen interaktif!

Mulai Eksperimen Mulai Kuis

Ikhtisar

Latar Belakang

Konsep Utama

Tegangan (VVV)

Hambatan (RRR)

Arus (III)