Contoh Soal Hukum Ohm
Contoh Soal Hukum Ohm - Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang arus listrik dan beda potensial listrik serta bagaimana cara mengukur kedua besaran tersebut. Tentu kalian harus sudah memahaminya. Begitu pula dengan Kresna dan Arjuna. Kali ini, mereka membaca tentang sejarah ilmuwan fisika.
Pada tahun 1826, Ohm menerbitkan naskah ilmiah hasil penelitiannya tentang konduksi model sirkuit. Dalam penelitiannya, Ohm menggunakan kawat dengan berbagai macam ketebalan dan panjang untuk mengalirkan arus listrik. Kemudian pada tahun 1827, Ohm kembali menerbitkan buku yang berjudul Die Galvanische Kette, Mathematisch Bearbeitet. Di dalam buku tersebut memuat pernyataan hukum Ohm, yaitu kuat arus listrik dalam suatu penghantar akan sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung penghantar tersebut. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Hukum Ohm berlaku saat temperatur kawat bersifat tetap atau tidak berubah. Grafik hubungan antara beda potensial (V) dan kuat arus (I) pada hukum Ohm, ditunjukkan oleh gambar berikut.
Konstanta kesebandingannya ditulis sebagai dimana R disebut sebagai resistansi atau hambatan.
atau
Secara matematis, hukum Ohm dituliskan sebagai berikut.
Satuan Internasional untuk hambatan adalah Volt per Ampere atau disebut Ohm. Dari penjelasan di atas, untuk menaikkan kuat arus pada penghantar dapat dilakukan dengan menaikkan beda potensial antara kedua ujung penghantar dan mengurangi nilai hambatannya. Hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat melintang. Secara matematis, dapat dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
= hambatan jenis penghantar (Ohm.m);
L = panjang kawat dengan satuan m; dan
A = luas penampang secara melintang (m2).
= hambatan jenis penghantar (Ohm.m);
L = panjang kawat dengan satuan m; dan
A = luas penampang secara melintang (m2).
Contoh Soal
Kawat tembaga sepanjang 7 m dialiri arus sebesar 5 A. Kawat tembaga tersebut memiliki hambatan sebesar 0,3 Ohm. Berapakah beda potensial kawat tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
L = 7 m
I = 5 A
R = 0,3 Ohm
Ditanyakan: V?
Jawab:
Penyelesaian
Diketahui:
L = 7 m
I = 5 A
R = 0,3 Ohm
Ditanyakan: V?
Jawab:
V
Jadi, beda potensial kawat sebesar 1,5 V.
S1
Sebuah kawat tembaga dengan resistivitas 1,7×10-8 Ohm.m digunakan untuk menghubungkan sumber arus AC dengan sebuah lampu pijar. Jika kawat tembaga tersebut memiliki diameter 1,2 mm dan hambatan 2 Ohm, maka panjang kawat tembaga yang dibutuhkan adalah ....
S2
Besar kecilnya nilai hambatan suatu material ohmik bergantung pada ....
S3
Perhatikan grafik-grafik berikut.
Grafik yang menunjukkan bahwa nilai hambatan semakin besar yaitu ....
S4
Pak Khoirul sedang memperbaiki instalasi listrik. Apabila beliau ingin menaikkan arus pada sirkuit instalasinya, maka hal utama yang harus dilakukan adalah ....
S5
Sebuah kawat tembaga dan kawat tungsten memiliki panjang yang sama. Keduanya dialiri arus listrik masing-masing sebesar I. Apabila jari-jari kawat tembaga 25% lebih besar dari kawat tungsten, maka tegangan pada masing-masing kawat adalah .... (ρtembaga = 1,7×10-8Ohm.m dan ρtungsten = 5,5×10-8 Ohm.m)
S6
Batang karbon dengan penampang melintang persegi memiliki sisi sebesar 0,1 mm dan digunakan untuk membuat hambatan. Jika diketahui hambatan jenis karbon adalah 3,5×10-5 Ohm.m, maka panjang batang karbon yang diperlukan untuk menghasilkan hambatan sebesar 5 Ohm adalah ...
S7
Pemanas air menggunakan 2 buah lilitan kawat pemanas nikrom sepanjang 1,8 m dengan diameter 1,5 mm. Ketika dihubungkan dengan sumber tegangan, muatan sebanyak 2000 C pada masing-masing lilitan kawat berpindah sehingga, arus total yang diperlukan sebesar 4,5 A. Jika kawat nikrom ini hanya mampu mengubah 95% energi listrik menjadi panas, maka energi panas yang dihasilkan adalah .... (ρnikrom = 100 × 10-8 Ohm.m)
S8
Konduktivitas merupakan kebalikan dari sifat resistivitas. Jika konduktivitas dilambangkan sebagai σ, maka persamaannya adalah ....
S9
Seorang teknisi mengganti kawat penghantar lama dengan kawat tungsten berdiameter 0,3 mm. Penghantar yang digunakan sebelumnya menggunakan bahan tembaga dengan diameter 0,2 mm. Kawat tembaga ini membutuhkan arus 15 A dan memiliki hambatan 5 Ohm. Jika panjang kawat tungsten 20 cm lebih panjang dari kawat tembaga, maka tegangan pada kawat tungsten adalah ....(ρtembaga = 1,7 × 10-8 Ohm.m dan ρtungsten = 5,5 × 10-8 Ohm.m)
S10
Filamen lampu berbahan tembaga dengan panjang 0,5 cm memiliki luas penampang 0,36 mm2. Saat dialiri listrik, sebanyak 1.000 trilyun elektron bergerak dari sumber tegangan menuju filamen lampu. Jika lampu dapat menyala selama 3 milisekon, maka arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah .... (ρtembaga = 1,7 × 10-8 Ohm.m)