Mengenal Hukum Ohm: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

Saat di kelas fisika, anak yang duduk di bangku sekolah menengah pertama (SMP) akan mempelajari hukum Ohm.

Hukum fisika yang satu ini sangat melekat dalam kehidupan sehari-hari.

Hal ini terutama yang berhubungan dengan arus listrik dan tegangan pada lampu, senter, televisi, dan alat elektronik lainnya.

Agar lebih mudah memahaminya, yuk pelajari rumus hukum Ohm hingga selesaikan contoh soalnya!

Asal-usul Hukum Ohm

Foto: Georg Simon Ohm (Posterazzi.com)

Hukum Ohm diambil dari nama penemunya, yakni George Simon Ohm.

Ia merupakan seorang ahli fisika dan matematika asal Jerman.

Sebagai penemu, Ohm adalah orang pertama yang meneliti dan menemukan hubungan antara kuat arus listrik dan beda potensial di sebuah penghantar.

Hukum fisika ini kemudian diperkenalkan pada tahun 1827 melalui karyanya yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically.

Pada dasarnya, suatu aliran arus listrik akan terjadi di dalam rangkaian tertutup.

Arus listrik tersebut mengalir karena adanya perbedaan potensial antara dua titik di sebuah penghantar.

Contohnya pada lampu senter, televisi, radio, dan alat elektronik lainnya.

Alat-alat tersebut bisa berfungsi atau menyala jika terdapat aliran listrik dari sumber tegangan dan dihubungkan dengan alat itu sendiri.

Hal inilah yang menghasilkan beda potensial sehingga tercetuslah hukum Ohm.

Mengutip Power and Beyond, hukum Ohm memungkinkan para insinyur atau engineer untuk menentukan karakteristik sebuah rangkaian, seperti berapa banyak arus yang mengalir melaluinya, dan berapa besar resistansi yang ada, jika tegangan baterai dalam rangkaian diketahui.

Oleh karena itu, hukum ini dapat digunakan untuk mengontrol jumlah arus dalam sebuah rangkaian, memungkinkan insinyur menambah atau mengurangi resistor.

Hal ini dapat menyesuaikan jumlah arus yang diperlukan.

Secara singkat, tiga aplikasi utama Hukum Ohm adalah:

Menentukan tegangan, resistansi, atau arus dalam sebuah rangkaian listrik.
Mempertahankan penurunan tegangan yang diinginkan pada komponen elektronik.
Mengalihkan arus dalam ammeter DC dan shunt DC lainnya.

Bunyi Hukum Ohm

Foto: Lampu Bohlam (Istockphoto.com)

Manfaat hukum Ohm berfungsi untuk menghitung arus, tegangan, atau resistensi dalam suatu rangkaian listrik.

Bunyi hukum Ohm adalah sebagai berikut:

"Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar akan berbanding lurus dengan tegangan atau beda potensial (V) yang diterapkan kepadanya.

Namun, akan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)."

Menurut kamus Collins, hukum Ohm adalah prinsip arus listrik yang mengalir melalui suatu konduktor yang sebanding dengan beda potensial.

Namun, suhu tetap bernilai konstan.

Selain itu, penting juga mengetahui limitasi hukum Ohm.

Hukum Ohm tidak berlaku untuk komponen listrik unilateral. Contoh dari komponen ini termasuk dioda dan transistor, meskipun hanya memungkinkan arus mengalir satu arah.

Kedua, tingkat tegangan tidak akan konsisten seiring waktu untuk komponen elektronik non-linier yang memiliki sifat seperti kapasitansi dan resistansi.

Dalam skenario ini, hal tersebut membuat Hukum Ohm sulit diterapkan.

Semikonduktor seperti silikon, misalnya, tidak mematuhi Hukum Ohm dan dikenal sebagai konduktor non-Ohmik.

Ini berarti bahwa rasio tegangan terhadap arus tidak tetap konstan untuk variasi tegangan.

Hukum Ohm juga mungkin tidak memberikan hasil yang diinginkan jika kondisi fisik seperti suhu atau tekanan tidak terjadi secara konstan.

Rumus Hukum Ohm

Foto: Rumus Hukum Ohm (Zenius.net)

Berdasarkan bunyi hukum Ohm, maka bisa ditulis rumus hukum Ohm menjadi V = I x R.

V merupakan tegangan listrik dengan satuan Volt.

Sedangkan I adalah kuat arus dengan satuan Ampere.

R merupakan simbol yang menyatakan hambatan dengan satuan Ohm ( Ω ).

Untuk mencari kuat arus listrik atau hambatan, Moms tinggal menukar rumusnya saja.

Misalnya, menghitung kuat arus listrik dapat dilakukan dengan rumus I = V / R.

Sedangkan jika mencari hambatan listrik, maka Moms dapat menggunakan rumus R = V / I.

Satu hal yang perlu diingat adalah perbedaan antara resistensi rendah dan resistensi tinggi.

Sebuah kabel listrik atau konduktor lain memiliki resistensi rendah.

Itu artinya, arus akan mengalir dengan mudah dalam kabel listrik tersebut.

Sebaliknya, jika resistensinya tinggi, maka arus akan sulit untuk mengalir.

Itulah sebabnya arus listrik dan resistensi saling berbanding terbalik.

Lebih mudahnya, bayangkan sebuah pipa yang dialiri air.

Pipa air merupakan gambaran sebuah resistensi, sedangkan air ibarat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian.

Nah, perbedaan tinggi airnya diibaratkan sebagai tegangan dalam rangkaian.

Jika pipa airnya sempit atau resistensinya tinggi, maka hal ini akan membatasi air mengalir.

Dengan kata lain, arus listrik yang mengalir dalam rangkaian juga akan kecil.

Sebaliknya, jika pipa airnya lebar atau resistensinya rendah, maka jumlah air yang mengalir akan lebih banyak.

Hal ini menandakan bahwa arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tergolong besar.

Contoh Soal Hukum Ohm

Foto: Ilustrasi Mengerjakan Soal (Freepik.com)

Agar lebih memahami hukum Ohm, yuk ajak anak mempelajari contoh soalnya berikut ini.

Pada sebuah rangkaian listrik, terdapat sumber daya dengan tegangan 20 Volt.

Hambatan pada rangkaian tersebut adalah 20 Ohm. Tentukan kuat arusnya!

Jawab:

Diketahui: V = 20 Volt, R = 20 Ohm

Maka I = V / R = 20/20 = 1 A.

Jadi, kuat arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut adalah 1 Ampere.

Sebuah arus listrik sebesar 4 Ampere mengalir dalam rangkaian dengan nilai hambatan sebesar 2 Ohm.

Hitunglah besar beda potensial antara ujung-ujung hambatan tersebut.

Jawab:

Diketahui: I = 4 Ampere, R = 2 Ohm

Maka V = I x R = 4 x 2 = 8 Volt.

Berdasarkan hukum Ohm, besar beda potensial antara ujung-ujung hambatan tersebut adalah 8 Volt.

Pada suatu rangkaian listrik memiliki tegangan sebesar 30 Volt.

Sedangkan kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 0,5 Ampere.

Tentukan nilai hambatan listrik pada rangkaian tersebut!

Jawab:

Diketahui: V = 30 Volt, I = 0,5 Ampere

Maka R = V / I = 30 / 0,5 = 60 Ohm

Jadi, besar hambatan listriknya adalah 60 Ohm.

Penerapan Hukum Ohm di Kehidupan Sehari-hari

Foto: Ilustrasi Mempelajari Aliran Listrik (Pexels.com/cottonbro)

Dalam kehidupan sehari-hari, kadang Moms menemukan sebuah alat listrik bertuliskan 220V / 2A.

Tulisan tersebut tentu bukan tanpa tujuan, Moms.

Keterangan tersebut menginformasikan bahwa alat listrik akan bekerja optimal dan awet jika dipasang dengan tegangan 220 V dan kuat arus 2 A.

Lalu, bagaimana jika dihubungkan dengan tegangan yang lebih tinggi seperti 440 V atau lebih rendah sebesar 55 V?

Jika alat tersebut merupakan lampu yang dipasang pada tegangan yang besar, maka lampu akan bersinar dengan lebih terang.

Namun, lampu tersebut tidak akan bertahan lama karena cepat mati atau putus.

Sebaliknya, jika lampu dipasang pada tegangan arus yang lebih rendah, maka lampunya akan lebih redup.

Karena itulah, pastikan untuk selalu memperhatikan petunjuk dalam menggunakan alat-alat listrik.

Selain di bidang listrik, penerapan hukum Ohm juga bisa diilustrasikan saat naik perahu di sebuah sungai.

Selama perjalanan, Moms akan melaju dengan aliran air yang tenang dan lembut sehingga berjalan tanpa hambatan.

Namun, ada kalanya perahu akan menabrak bebatuan atau ranting pohon sehingga menahan aliran air.

Alhasil, perahu yang semua berjalan stabil menjadi lebih pelan.

Nah, hal ini sama seperti hambatan dan arus listrik.

Dalam hukum Ohm, semakin besar hambatannya, maka akan semakin kecil pula kuat arusnya.

Lebih lengkapnya, berikut beberapa contoh lain penggunaan hukum Ohm dalam kehidupan sehari-hari, mengutip Ohm Law:

1. Mengukur Resistor dalam Elektronika Konsumen

Komponen elektronik seperti catu daya normal, catu daya tak terputus, setrika, ketel, televisi, dan komponen serupa menggunakan banyak resistor untuk tujuan pengendalian.

Ukuran daya listrik dari setiap resistor harus dipilih dengan hati-hati. Hukum Ohm digunakan untuk menentukan ukuran resistor dengan menggunakan rumus hukum Ohm.