Hukum Ohm
Pada dasarnya sebuah
rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas
secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus,
dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada
sebuah pipa.
Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam
sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari
potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah
tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar
energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan
titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut
tidak ada artinya.
Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa
derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang
biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah
dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan
dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan
tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini,
banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau
melewati titik pada suatu titik.
Untuk menemukan arti dari ketetapan dari
persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita
menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika.
Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan
,dan hambatan.
Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan
aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan
dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan
nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang
Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm.
Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk
resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity
(arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive
force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa
tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah
sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.
Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas
mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan
electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan
6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan
couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1
couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya
energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).
Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui
bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial.
Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha)
yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak
sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit, ini sama halnya dengan
kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini
dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk
mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu
dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka
kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka
9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari
electron yang bergerak pada sebuah rangkian.
Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting
diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah
rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara
tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon
Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanic
Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus
listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm
menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan,
arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
HUKUM OHM
E = I R
I = E / R
R = I / E
Kesimpulan :
• Tegangan dinyatakan dengan nilai volts disimbolkan dengan E atau V.
• Arus dinyatakan dengan amps, dan diberi symbol I
• Hambatan dinyatakan dengan ohms diberi symbol R
• Hukum Ohm: E = IR ; I = E/R ; R = E/I
Besarnya daya pada suatu rangkaian dapat di hitung dengan :
P = V . I atau P = I2 . R atau P = V2/ R
Dimana :
P : daya, dalam satuan watt
V : tegangan dalam satuan volt
I : arus dalam satuan ampere
Arus
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan
waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik
lainnya.
I = Q/T
Pada
zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif,
sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran
elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Satuan
SI untuk arus listrik adalah ampere (A).
Tegangan
Tegangan
listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik
antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran
ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran
listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi
listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah,
tinggi atau ekstra tinggi.
V= I .R
Satuan
SI untuk Tegangan adalah volt (V).
Resistor
Resistor adalah komponen elektronika berjenis pasif yang mempunyai sifat menghambat arus listrik Satuan nilai dari resistor adalah ohm, biasa disimbolkan Ω.
Fungsi dari Resistor adalah :
1. Sebagai pembagi arus
2. Sebagai penurun tegangan
3. Sebagai pembagi tegangan
4. Sebagai penghambat aliran arus listrik,dan lain-lain.
Resistor berdasarkan nilainya dapat dibagi dalam 3 jenis yaitu :
1. Fixed Resistor 2. Variable Resistor 3. Resistor Non Linier
| : : : | Yaitu resistor yang nilai hambatannya tetap. Yaitu resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah. Yaitu resistor yang nilai hambatannya tidak linier karena pengaruh faktor lingkungan misalnya suhu dan cahaya. |
Resistor Tetap (Fixed)
Secara fisik bentuk resistor tetap adalah sebagai berikut :
Beberapa hal yang perlu diperhatikan :
1. 2. 3. | Makin besar bentuk fisik resistor, makin besar pula daya resistor tersebut. Semakin besar nilai daya resistor makin tinggi suhu yang bisa diterima resistor tersebut. Resistor bahan gulungan kawat pasti lebih besar bentuk dan nilai daya-nya dibandingkan resistor dari bahan carbon. |
Resistor Variabel
1. Trimpot | : | Yaitu variabel resistor yang nilai hambatannya dapat diubah dengan mengunakan obeng. |
2. Potensio | : | Yaitu variabel resistor yang nilai hambatannya dapat diubah langsung mengunakan tangan (tanpa alat bantu) dengan cara memutar poros engkol atau mengeser kenop untuk potensio geser. |
Contoh bentuk fisik dari variable resistor jenis Trimpot :
Contoh bentuk fisik dari variable resistor jenis Potensio :
Bentuk resistor non linier misalnya PTC, LDR dan NTC
| PTC : Positive Temperatur Coefisien adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya. |
NTC : Negative Temperatur Coefisien adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin kecil nilai hambatannya. |
LDR : Light Dependent Resistor adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Makin besar intensitas cahaya yang mengenainya makin kecil nilai hambatannya. |
Simbol dari fixed resistor adalah sebagai berikut :
Resistor Tetap | | |
Standar | AS dan Jepang | Eropa |
Simbol dari variable resistor adalah sebagai berikut :
Resistor Variabel | | |
Standar | AS dan Jepang | Eropa |
Simbol dari resistor non linier adalah sebagai berikut :
Resistor Non Linier | | | |
Jenis | LDR | NTC | PTC |
Sebenarnya macam-macam dari resistor / hambatan itu ada 2, yang pertama Resistor / hambatan dengan nilai tetap (Fixed Resistor) dan yang kedua resistor yang dapat ber-ubah-ubah nilainya atau tidak tetap (Variabel Resistor).
Yang dimaksud dengan Resistor Tetap (Fixed Resistor) adalah nilai hambatannya tetap sesuai dengan nilai yang ditentukan oleh pabrik pembuatnya. Sedang Resistor tidak tetap (VariableResistor/VR) adalah resistor yang dapat berubah nilai hambatannya baik itu disengaja di rubah ataupun karena adanya pengaruh lingkungan.
1. Macam-macam Jenis Resistor Tetap (Fixed Resistor) :
- Resistor Kawat
Resistor ini merupakan jenis resistor pertama yang lahir pada saat rangkaian elektronika masih menggunakan tabung hampa (vacuum tube). Bentuknya bervariasi dan memiliki ukuran yang cukup besar. Resistor kawat ini biasanya banyak dipergunakan dalam rangkaian power karena memiliki resistansi yang tinggi dan tahan terhadap panas yang tinggi. Jenis resistor kawat yang masih banyak dipakai sampai sekarang adalah jenisresistor dengan lilitan kawat yang dililitkan pada bahan keramik, kemudian dilapisi dengan bahan semen. Daya yang tersedia untuk resistor jenis kawat ini adalah dalam ukuran 1 watt, 2 watt, 5 watt, dan 10 watt. Bentuk fisik bisa dilihat pada gambar :
|
Resistor Kawat
|
- Resistor Arang (Batang Karbon)
Resistor jenis ini dibuat dari bahan karbon kasar yang diberi lilitan kawat yang kemudian diberi tanda dengan kode warna berbentuk gelang. Resistor jenis ini merupakan jenisresistor generasi awal setelah adanya resistor kawat. Sekarang sudah jarang untuk dipakai pada rangkaian – rangkaian elektronika. Bentuk fisik dari resistor jenis ini dapat dilihat pada gambar :.
|
Resistor Arang
|
- Resistor Film Karbon
Jenis resistor ini dibuat dari bahan karbon dan dilapisi dengan bahan film yang berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh luar. Nilai resistansinya dicantumkan dalam bentuk kode warna. Resistor ini banyak digunakan dalam berbagai rangkaian elektronika karena bentuk fisiknya kecil dan mudah didapat di pasaran. Resistor ini memiliki daya sebesar 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, dan 2 watt dengan toleransi 5% dan !0%. Bentuk fisik dariResistor film karbon seperti terlihat pada gambar dibawah ini :
|
Resistor film karbon
|
- Resistor Metal Film
Bentuk fisik hampir menyerupai resistor film karbon. Resistor ini tahan terhadap perubahan temperatur.dan memiliki tingkat ketelitian nilai yang tinggi karena nilai toleransi yang tercantum pada resistor ini sangatlah kecil, biasanya sekitar 1% sampai 5%. Jika dibandingkan dengan resistor film karbon, resistor ini cenderung lebih baik karena memiliki toleransi yang lebih kecil. Resistor Metal Film memiliki 5 buah gelang warna, bahkan ada yang 6 buah gelang warna. Sedangkan, resistor film karbon hanya memiliki 4 buah gelang warna. Resistor ini sangat cocok digunakan dalam rangkaian – rangkaian yang memerlukan tingkat ketelitian yang tinggi, misalnya alat ukur.Daya yang dimiliki sebesar 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, dan 2 watt. Bentuk Resistor Metal Film dapat dilihat pada gambar:
|
Resistor Metal Film
|
- Resistor Keramik atau Porselin
Perkembangan teknologi di bidang elektronika semakiin maju seperti tidak ada pangkalnya, saat ini telah dikembangkan jenis resistor yang terbuat dari bahan keramik atau porselin. Jenis resistor keramik ini sekarang sudah dilapisi dengan kaca tipis, banyak digunakan dalam rangkaian elektronika saat ini karena bentuk fisiknya relatif sangat kecil serta memiliki tingkat resistansi tetelitian yang tinggi. Daya yang dimiliki resistor ini sebesar 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, dan 2 watt. Sedang nilai resistansinya tertulis pada tubuhnya. Bentuk dari resistor ini dapat dilihat pada gambar :.
|
Resistor Keramik
|
Resistor tidak tetap adalah resistor yang mempunyai nilai resistansi yang bisa berubah-ubah, ini maksudnya adalah hambatan dari sebuah resistor bisa kita ubah nilai hambatannya baik itu disengaja olerh kita maupun kondisi lingkungan/cuaca yang merubahnya.
Contoh Jenis-jenis Resistor / Hambatan Tidak Tetap:
- Jenis-jenis LDR (Light Dependent Resistor) merupakan resistor
Resistor ini merupakan Resistor yang nilai resistansinya berubah jika terjadi perubahan intensitas cahaya. Sifat dari LDR ini adalah nilai resistansi akan naik jika cahaya yang diterimanya sedikit atau kondisi sekelilingnya gelap. Sedangkan, nilai resistansi akan turun jika intensitas cahaya yang diterimanya semakin terang. LDR sering digunakan sebagai sensor cahaya, khususnya sebagai sensor cahaya yang digunakan pada lampu taman atau lampu untuk penerangan jalan. Lampu taman atau penerangan jalan secara otomatis nyala jika malam hari dan secara otomatis mati jika siang hari. Bentuk fisik LDR bisa anda lihat pada gambar berikut :
|
LDR (Light Dependent Resistor) |
PotensiometerPotensiometer bisa kita sebut dengan variable resistor. Umumnya, potensiometer berbahan dari kawat atau karbon. Generasi pertama Potensiometer ini terbuat dari kawat waktu itu rangkaian elektronika masih menggunakan tabung hampa (vacuum tube). Potensiometer dari kawat memiliki bentuk yang cukup besar. Seiring dengan perkembangan jaman potensiometer dibuat dengan ukuran yang kecil dengan menggunakan karbon. Bahan dari karbon ini lebih kecil, tetapi keunggulannya memiliki resistansi yang besar.
Perubahan resistansi pada potensiometer terbagi menjadi 2, yakni linier dan logaritmik. Yang dimaksud dengan perubahan secara linier adalah perubahan nilai resistansinya sebanding dengan arah putaran pengaturnya. Sedangkan, yang dimaksud dengan perubahan secara logaritmik adalah perubahan nilai resistansinya berdasarkan perhitungan logaritmik.
Umumnya, potensiometer logaritmik memiliki perubahan resistansi yang cukup unik karena nilai maksimal dari resistansi diperoleh ketika kita telah melakaukan setengah kali putaran pada pengaturnya. Sedangkan, nilai minimal diperoleh saat pengaturnya berada pada titik nol atau titik maksimal putaran.
Untuk dapat mengetahui apakah potensiometer tersebut linier atau logaritmik, dapat dilihat huruf yang tertera di bagian badannya. Jika tertera huruf B, maka potensiometer tersebut logaritmik. Jika huruf A, maka potensiometer linier. Pada umumnya, nilai resistansi juga tertera pada bagian depan badannya. Nilai yang tertera tersebut merupakan nilai resistansi maksimal dari potensiometer.misalnya yang tertulis 100K, maka potesiometer itu mempunyai nilai antara 0 - 100 Kohm
Nilai resistansi yang berubah dari potensiometer ini karena disengaja oleh kita yang mengubah biasanya disesuaikan oleh kebutuhan. Salah satu contoh penggunaan potensiometer pada rangkaian audio / amplifier.Bentuk fisik dari Potensiometer :
|
Potensiometer Geser dan Potensiometer Putar |
- Trimpot
Trimpot adalah kependekan dari Tripotensiometer. Sifat dan karakteristik dari trimpot tidak jauh beda dengan potensiometer. Hanya saja, trimpot ini memiliki ukuran yang jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan potensiometer. Perubahan nilai resistansinya juga dibagi menjadi 2, yakni linier dan logaritmik. Huruf B yang tertera pada trimpot menyatakan perubahan nilai resistansinya secara logaritmik, sedangkan huruf A untuk perubahan secara linier. Untuk mengubah nilai resistansinya, kita dapat memutar lubang tengah pada badan trimpot dengan menggunakan obeng. Bentuk trimpot dapat dilihat pada gambar di samping.
|
Trimpot |
- NTC dan PTC
NTC (Negative Temperature Coefficient) dan PTC (Positive Temperature Coefficient) merupakan resistor yang nilai resistansinya berubah jika terjadi perubahan temperatur di sekelilingnya. Untuk NTC, nilai resistansi akan naik jika temperatur sekelilingnya turun. Sedangkan, nilai resistansi PTC akan naik jika temperatur sekelilingnya naik. Kedua komponen ini sering digunakan sebagai sensor untuk mengukur suhu atau temperatur daerah di sekelilingnya. Bentuk NTC dan PTC dapat dilihat pada gambar :
|
NTC dan PTC |
Kapasitor
Pengertian Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu. Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik
Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua penghantar dapat digunakan untuk membedakan jenis kapasitor. Beberapa kapasitor menggunakan bahan dielektrik berupa kertas, mika, plastik cairan dan lain sebagainya. Beberapa jenis kapasitor menurut bahan dielektiknya antara lain
Kegunaan Kapasitor
Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik adalah:
- mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba-tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan
- menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik
- memilih panjang gelombang pada radio penerima
- sebagai filter dalam catu daya (power supply)
Bentuk kapasitor
- kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1 F)
- kapasitor elektrolit (besar kapasitas 105 pF)
- kapasitor variabel (besar kapasitas bisa di ubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF)
Jenis Kapasitor:
- Kapasitor tetap, terdiri atas kapasitor polar dan nonpolar.
- Kapasitor variable, jenis ini memiliki nilai kapasitas yang bisa diubah-ubah.Jenisnya ada dua macam, yaitu parko dan trimer.
Fungsi Kapasitor:
- Memisahkan arus bolak-balik dari arus searah.
- Meratakan arus keluaran dari suatu penyearah arus.
- Memilih gelombang pada pesawat penerima radio
- Mengontrol frekuansi pada rangkaian osilator
- Menyimpan muatan listrik
Resistor atau tahanan adalah komponen dasar elektronika yang berfungsi menahan arus listrik. Resistor termasuk komponen pasif dengan satuan Ohm (simbol: Ω) diambil dari nama George Simon Ohm, biasanya digunakan prefix Kilo Ohm dan Mega Ohm.
Satuan Resistor dan cara penulisannya
- 1R = 1 Ohm
- R33 = 0,33 Ohm
- 2R2 = 2,2 Ohm
- 1K = 1 Kilo Ohm (1.000 Ohm)
- 1,5K = 1,5 Kilo Ohm (1.500 Ohm)
- 1M = 1 Mega Ohm (1.000 K Ohm atau 1.000.000 Ohm)
- 4K7 = 4,7 Kilo Ohm (4.700 Ohm)
- 4M7 = 4,7 Mega Ohm
Simbol Resistor
Bentuk fisik Resistor
Kode Warna Resistor
Untuk mengetahui nilai resistor (Ohm) digunakan alat ukur Ohm Meter atau dengan cara melihat gelang-gelang warna (strips) pada fisik resistor yang umumnya terdiri dari 4 atau 5 warna. Nilai resistansi untuk daya besar pada umumnya tidak ditentukan dengan gelang warna tetapi dengan notasi yang ditulis langsung pada fisik resistor.
Warna-warna gelang resistor secara berurutan
- Hitam
- Coklat
- Merah
- Orange
- Kuning
- Hijau
- Biru
- Ungu
- Abu
- Putih
- Emas
- Perak
Penjelasan
- Resistor 4 warna
Warna kesatu dan kedua adalah nilai, warna ketiga adalah faktor pengali, warna keempat adalah toleransi (emas ± 5% dan perak ±10%)
- Resitor 5 warna
Warna kesatu, kedua, dan ketiga adalah nilai, warna keempat adalah faktor pengali, warna kelima adalah toleransi (coklat ± 1%; merah ± 2%; hijau ± 0,5%; biru ± 0,25; ungu ± 0,1%; abu 0,05%; emas ± 5%; perak ±10%)
Contoh:
Menentukan nilai resistor yang terdiri dari 4 warna
- Merah, merah, orange, emas : 22.000 Ohm (22K) ± 5%
- Kuning, ungu, merah, emas : 4.700 Ohm (4K7) ± 5%
- Colat, hitam, hitam, perak : 10 Ohm ± 10%