Hambatan listrik adalah: Pengertian, rumus, contoh

Hambatan terhadap aliran arus listrik melalui konduktor disebut hambatan listrik. Satuan hambatan listrik dalam Sistem Internasional adalah ohm, yang diwakili oleh huruf Yunani omega (Ω), untuk menghormati Fisikawan Jerman Georg Simon Ohm, yang menemukan prinsip yang sekarang menyandang namanya.

Setelah melihat berbagai jenis rangkaian yang dapat kita temukan, hari ini kita akan mempelajari hambatan listrik, serta langkah-langkah yang harus kita ikuti untuk menghitungnya tergantung pada sirkuit tempat kita bekerja.

Pengertian Hambatan listrik

Hambatan listrik adalah perlawanan yang lebih besar atau lebih kecil pada bagian elektron yang berpindah melalui konduktor. Satuan ukuran hambatan listrik dalam sistem internasional untuk mengukur hambatan listrik adalah ohm (Ω).

Untuk menghitung hambatan listrik pada konduktor tipe kabel, kita menggunakan rumus berikut:

rumus hambatan listrik

Di mana ρ adalah koefisien proporsionalitas, yaitu, kekuatan material, l adalah panjang konduktor dan S adalah bagian dari permukaan.

Hambatan konduktor tergantung secara langsung pada jenis kabel tersebut, itu juga berbanding lurus dengan panjangnya (itu meningkat dengan pertambahan panjangnya) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (menurun seiring dengan peningkatan ketebalan atau penampang).

Ditemukan oleh Georg Ohm pada tahun 1827, hambatan listrik memiliki kemiripan konseptual dengan gesekan dalam fisika mekanis. Saruan hambatan dalam Sistem Satuan Internasional adalah ohm (Ω). Untuk mengukurnya, dalam praktiknya ada berbagai metode, di antaranya adalah penggunaan ohmmeter. Selain itu, besarnya timbal balik mereka adalah konduktansi, diukur di Siemens.

Di sisi lain, menurut hukum Ohm, hambatan material dapat didefinisikan sebagai rasio antara perbedaan potensial listrik dan arus yang dilewati resistensi tersebut.

Selain rumus diatas, menurut data yang kita miliki, kita juga dapat menggunakan rumus yang berasal dari hukum Ohm, yang memberi tahu kita bahwa intensitas arus yang mengalir antara dua titik dalam suatu rangkaian sebanding dengan tegangan listrik. Di mana rumus berikut diperoleh:

hukum ohm

Di mana V adalah perbedaan potensial yang diukur dalam volt (V) dan I adalah intensitas yang diukur dalam amp (A).

Dapat juga dikatakan bahwa “intensitas arus yang melewati konduktor berbanding lurus dengan perbedaan potensial dan berbanding terbalik dengan hambatannya”

Tergantung pada besarnya pengukuran ini, bahan dapat diklasifikasikan menjadi konduktor, isolator dan semikonduktor. Ada juga bahan tertentu di mana, dalam kondisi suhu tertentu, sebuah fenomena yang disebut superkonduktivitas muncul, di mana nilai resistansi praktis nol.

Hambatan Total Dalam Rangkaian Seri

Ketika kita bekerja dengan rangkaian  di mana resistor ditempatkan secara seri, hambatan total dari sirkuit diperoleh dengan menambahkan resistor yang membentuk sirkuit: Rt = R1 + R2 + … + Rn.

Dalam rangkaian seri, intensitas total yang dilalui sirkuit sama dengan intensitas yang melewati masing-masing titik sirkuit.

Di sisi lain, perbedaan potensial total dapat diperoleh dengan rumus hukum Ohm dari hambatan total. Namun, jika ada penurunan tegangan pada setiap titik, itu juga dapat diperoleh dengan membuat jumlah: Vt = V1 + … + Vn.

Contoh soal: Dari rangkaian yang terdiri dari tiga resistor paralel: R1 = 3 Ω, R2 = 2 Ω dan R3 = 5 Ω dan beda potensial (atau tegangan) 120 V, hitung total resistansi, arus mengalir melalui rangkaian dan tegangan turun di setiap resistor.

rangkaian hambatan seri

Pertama, mari kita hitung total resistansi: Rt = 3 + 2 + 5 = 10Ω.

Setelah hambatan total dihitung, karena intensitas rangkaian sama di semua titik: I = V / R = 120/10 = 12A.

Akhirnya, kita menghitung penurunan tegangan:

V1 = I ∙ R1 = 12 ∙ 3 ​​= 36V

V2 = I ∙ R2 = 12 ∙ 2 = 24V

V3 = I ∙ R3 = 12 ∙ 5 = 60V.

Hambatan Total Dalam Rangkaian Parallel

Resistan total dari rangkaian paralel dihitung dengan kebalikan dari jumlah resistor terbalik, yaitu menggunakan rumus berikut:

rumus hambatan paralel

Juga dalam rangkaian paralel, beda potensial adalah konstan di seluruh titik sirkuit.

Sedangkan intensitas total dihitung menggunakan hukum Ohm, serta dari masing-masing cabang, yang dalam hal ini berbeda.

Contoh soal: Dari rangkaian gambar berikut ini kita tahu bahwa ia memiliki selisih potensial 100V hitung hambatan total, beda potensial rangkaian dan intensitas pada setiap titik:

rangkaian hambatan paralel

Hambatan total adalah:

soal hambatan paralel

Perbedaan potensial dari rangkaian pada setiap titik adalah sama: V = 100V.

Total intensitas: I = V / R = 100 / 9.23 = 10.8A

Sedangkan intensitas pada setiap titik adalah:

I1 = V / R1 = 100/20 = 5A

I2 = V / R2 = 100/30 = 3.33A

I3 = V / R2 = 100/40 = 2.5A

Perilaku ideal dan nyata

Hambatan ideal adalah elemen pasif yang membuang energi dalam bentuk panas menurut hukum Joule. Ia juga membangun hubungan proporsional antara intensitas arus yang melewatinya dan tegangan terukur antara ujungnya, hubungan yang dikenal sebagai hukum Ohm:

di mana i (t) adalah arus listrik melalui hambatan nilai R dan u (t) adalah perbedaan potensial yang berasal. Secara umum, resistensi nyata mungkin memiliki perilaku yang berbeda tergantung pada jenis arus yang mengalir melaluinya.

Perilaku arus searah

Hambatan nyata dalam arus searah (DC) berperilaku praktis dengan cara yang sama seolah-olah itu ideal, yaitu mengubah energi listrik menjadi panas oleh efek Joule. Hukum Ohm untuk arus searah menyatakan bahwa:

R = V / I

di mana R adalah hambatan dalam ohm, V adalah perbedaan potensial dalam volt dan I adalah intensitas arus dalam amp.

Arus bolak balik

Seperti disebutkan sebelumnya, hambatan nyata menunjukkan perilaku yang berbeda dari yang akan diamati dalam hambatan ideal jika intensitas yang melintasinya tidak kontinu. Jika sinyal yang diterapkan adalah sinusoidal, arus bolak-balik (AC), pada frekuensi rendah diamati bahwa hambatan nyata akan berperilaku dengan cara yang sangat mirip dengan di DC, perbedaannya dapat diabaikan. Pada frekuensi tinggi perilaku berbeda, meningkat dengan meningkatnya frekuensi yang diterapkan, yang terutama dijelaskan oleh efek induktif yang dihasilkan oleh bahan yang membentuk hambatan nyata.

Misalnya, dalam koil, efek induktif hanya berasal dari terminal koneksi perangkat itu sendiri, sedangkan pada hambatan jenis lilitan, efek ini meningkat oleh kawat resistif yang berliku di sekitar penahan keramik, selain menampilkan komponen tertentu, kapasitif jika frekuensinya sangat tinggi. Dalam kasus ini, untuk menganalisis rangkaian, hambatan nyata digantikan oleh asosiasi seri yang dibentuk oleh hambatan ideal dan oleh koil ideal, meskipun terkadang kapasitor ideal kecil juga dapat ditambahkan secara paralel dengan asosiasi seri tersebut.



Leave a Reply