Fisika

Beda Potensial

Beda potensial adalah banyaknya energi untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain. Suatu benda dikatakan mempunyai potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain, jika benda tersebut memiliki muatan positif lebih banyak daripada muatan positif benda lain.

Satuan beda potensial adalah volt (V). Secara matematis beda potensial dapat dituliskan sebagai berikut.

Keterangan:
V = beda potensial (Volt)
W = energi (Joule)
Q = muatan (Coulomb)

Pengukurannya

Kalo kamu mau tau nilai kuat arus listrik dapat diukur dengan alat amperemeter, sedangkan beda potensial listrik dapat diukur dengan alat voltmeter, atau bisa menggunakan multimeter untuk bisa mengukur tiga besaran sekaligus yaitu kuat arus, beda potensial dan hambatan listrik.

Sobat pintar, perhatikan contoh membaca hasil ukur dengan amperemeter dan voltmeter berikut.

a. Pengukuran dengan Amperemeter

b. Pengukuran dengan Voltmeter

Hukum Ohm

Hukum ohm pertama kali diperkenalkan oleh seorang fisikawan asal Jerman bernama Georg Simon Ohm. Seperti ini bunyi hukum ohm: “Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar akan berbanding lurus dengan tegangan/beda potensial (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya R”

Nah, berdasarkan bunyi hukum ohm, maka bisa dituliskan rumus hukum ohm sebagai berikut:

V = I R

Keterangan:
V = beda potensial (Volt)
I  = kuat arus listrik (A)
R = hambatan listrik (ohm)

Syarat Agar Listrik Dapat Mengalir

Sobat pintar, agar listrik dapat mengalir diperlukan beberapa syarat sebagai berikut:

1. Terdapat beda potensial antara kedua ujung konduktor
2. Terjadi dalam rangkaian tertutup (seluruh elemen terhubung)

Gambar 1a menunjukkan rangkaian listrik sederhana. Rangkaian listrik tersebut merupakan susunan alat-alat listrik yang terdiri dari sumber arus, kawat penghantar, lampu atau alat listrik, dan saklar. Pada gambar 1a saklar dalam keadaan terbuka dan rangkaian tersebut disebut rangkaian terbuka. Pada rangkaian terbuka maka arus listrik tidak dapat mengalir sehingga lampu tidak menyala.

Pada gambar 1b saklar dalam keadaan tertutup dan rangkaian tersebut disebut rangkaian tertutup. Pada rangkaian tertutup 1b maka arus listrik mengalir melalui rangkaian sehingga lampu menyala

Hambatan Listrik

Hambatan atau resistor merupakan komponen yang menghambat arus untuk mengalir. Hambatan dari sebuah kawat penghantar dipengaruhi oleh jenis bahan kawat, panjang kawat, dan luas penampang kawat. Hambatan disimbolkan dengan R, dengan satuan ohm, mempunyai rumus:

Sobat pintar, pada konten sebelumnya, kalian sudah memelajari bahwa dalam rangkaian terdapat tegangan, arus dan hambatan. Kali ini kita akan membahas terkait rangkaian pada hambatan.

Secara umum rangkaian hambatan dikelompokkan menjadi rangkaian hambatan seri, hambatan paralel, maupun gabungan keduanya.

Hambatan Seri

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan disebut hambatan seri. Hambatan yang disusun seri akan membentuk rangkaian listrik tak bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titik besarnya sama. Tujuan rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan membagi beda potensial dari sumber tegangan. Rangkaian hambatan seri dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (Rs).

Tegangan sebesar V dibagikan ke tiga hambatan masing-masing V₁, V₂, dan V₃, sehingga berlaku:

V = V₁ + V₂ + V₃

Berdasarkan Hukum I Kirchoff pada rangkaian seri (tak bercabang) berlaku:

I = I₁ = I₂ = I₃

Hambatan Paralel

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut hambatan paralel. Hambatan yang disusun paralel akan membentuk rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik. Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti paralel (Rp).

Besar kuat arus I₁, I₂, dan I₃ yang mengalir pada masing masing lampu yang hambatannya masing-masing R₁, R₂, dan R₃. sesuai Hukum Ohm dirumuskan:

Besar beda potensial (tegangan) seluruhnya sama, sehingga berlaku:

V = V₁ = V₂ = V₃

Besar kuat arus I dihitung dengan rumus:

Rumus hambatan pengganti paralel:

1.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Buah resistor masing-masing memiliki hambatan 2 ohm dan 2 ohm yang dirangkai secara seri. Selanjutnya, kedua hambatan dirangkai dengan tegangan baterai yang nilainya 6 volt. Berapa nilai kuat arus listrik yang mengalir pada kedua hambatan tersebut?

A. 1,0 A
B. 1,5 A
C. 2,0 A
D. 2,5 A
E. 3,0 A

2.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Diketahui besarnya R₁ = 6 Ohm, R₂ = 6 Ohm, dan R₃ = 6 Ohm. Jika tegangan totalnya 14 Volt, tentukan tentukan besarnya arus yang mengalir pada R₃!

A. 1,5 A
B. 2,3 A
C. 3,2 A
D. 4,1 A
E. 5,0 A

3.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Hubungan antara kuat arus (I) dan tegangan (V) pada ujung-ujung resistor diperlihatkan pada gambar di bawah.

Berapakah beda potensial ujung-ujung resistor jika dilalui arus 0,08 A?

A. 3 V
B. 4 V
C. 7 V
D. 9 V
E. 12 V

4.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Jarak voltmeter AC menunjukkan angka 80. Apabila batas ukur 300 volt,tegangan pada saat pengukuran sebesar ....

A. 100 V
B. 150 V
C. 200 V
D. 250 V
E. 275 V

5.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Diantara faktor – faktor berikut ini:

1. Panjang penghantar
2. Luas penampang penghantar
3. Hambatan jenis
4. Massa jenis

Yang mempengaruhi hambatan penghantar adalah…

A. (1), (2), dan (3)
B. (1), (2), (3), dan (4)
C. (1), dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (4) saja