Hambatan Dan Hambatan Jenis

Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus listrik. Arus listrik hanya digunakan pada rangkaian listrik tertutup. Arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Untuk mengukur arus listrik yang mengalir dalam lampu, maka amperemeter dipasang secara seri dengan lampu. Angka yang ditunjukkan pada jarum amperemeter merupakan besarnya kuat arus pada sebuah lampu.

Cara memasang amperemeter pada rangkaian listrik adalah kutub positif sumber tegangan baterai dihubungkan dengan terminal positif pada amperemeter, sedangkan kutub negatif sumber tegangan baterai dihubungkan dengan terminal negatif pada amperemeter.

 

Volmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik. Untuk mengukur tegangan listrik yang mengalir dalam lampu, maka volmeter dipasang secara paralel dengan lampu. Angka yang ditunjukkan pada jarum volmeter merupakan besarnya tegangan pada sebuah lampu.

Pemasangan Amperemeter Dan Voltmeter Pada Satu Rangkaian Listrik

Ohmmeter adalah alat untuk mengukur besar hambatan suatu kawat. Angka yang ditunjukkan pada jarum ohmmeter merupakan besarnya hambatan pada suatu rangkaian listrik.

Besar hambatan sebanding dengan panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat penghantar dan tergantung dari jenis kawat penghantar, sehingga berlaku rumus sebagai berikut :

R = ρ. l/A   

A = π . r² atau A = π . (1/2 d)²

Keterangan :

R adalah hambatan (satuan Ω)

l adalah panjang kawat (satuan m)

A adalah luas penampang kawat (satuan m²)

ρ adalah hambatan jenis suatu kawat penghantar (satuan Ωm)

Perubahan suhu dan jenis bahan menyebabkan perubahan pada hambatan jenis. Besarnya perubahan hambatan jenis adalah sebanding dengan hambatan jenis mula-mula, kenaikan suhu dan jenis bahan, sehingga berlaku rumus sebagai berikut :

∆ρ = α . ρ₀ . ∆t

Rumus besarnya hambatan jenis pada suatu suhu :

ρ_t = ρ₀ + ∆ρ

ρ_t = ρ₀ + α . ρ₀ . ∆t

ρ_t = ρ₀ (1 + α . ∆t)

Rumus besarnya hambatan pada suatu suhu :

R_t = ρ_t . l/A

R_t = ρ₀ (1 + α . ∆t) . l/A

R_t = R₀ (1 + α . ∆t)

Keterangan :

R_t adalah hambatan penghantar pada suatu suhu ^oC

R₀ adalah hambatan penghantar pada suhu awal

ρ_t adalah hambatan jenis pada suatu suhu ^oC

ρ₀ adalah hambatan jenis pada suhu awal

α adalah koefisien muai panjang (^oC-1)

∆t adalah perubahan suhu (^oC)

Hambatan adalah perlawanan suatu bahan terhadap arus listrik. Besarnya kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda tegangan. Besarnya hambatan dapat dirumuskan sebagai berikut :

R = V/i

Keterangan :

R adalah hambatan (satuan Ω)

V adalah tegangan (satuan volt)

i adalah kuat arus (satuan A)

Contoh 1 :

Sebuah batang logam dengan panjang 2 m dan diameter 2 mm mempunyai hambatan jenis 3,14 . 10^-5 Ωm. Berapa besar hambatan kawat penghantar?

Jawab :

Diketahui bahwa :

l = 2 m

d = 2 mm → r = 1 . 10^-3 m

ρ = 3,14 . 10^-5 Ωm

A = π . r²

  = 3,14 . (1 . 10^-3)²

  = 3,14 . 10^-6 m²

R = ρ . l/A

  = 3,14 . 10^-5 . 2/3,14 . 10^-6

  = 6,28 . 10^-5/3,14 . 10^-6

  = 20 Ω

Contoh 2 :

Kawat dalam lampu pijar memiliki hambatan 20 Ω. Bila lampu itu dipasang pada tegangan 220 volt, maka kuat arus yang mengalir dalam rangkaian itu sebesar ?

Jawab :

Diketahui bahwa :

R = 20 Ω

V = 220 volt

R = V/i

20 = 220/i

i = 220/20 = 11 A

Contoh 3 :

Sebuah kawat tembaga panjangnya 1 m dan luas penampangnya 5 mm². Jika pada suhu 20 ^oC mempunyai hambatan jenis 1,7 . 10^-6 Ωm dan koefisien suhunya 4 . 10^{-3 o}C. Berapa besar hambatan kawat tersebut?

Jawab :

Diketahui bahwa :

l = 1 m

A = 5 mm²

ρ_t = 1,7 . 10^-6 Ωm

α = 4 . 10^{-3 o}C

t = 20 ^oC

R_t = ρ_t . l/A

    = 1,7 . 10^-6 . 1/5

    = 0,34 . 10^-6 = 3,4 . 10^-5 Ω

Contoh 4 :

Sebuah kawat panjangnya 10 m, luas penampang 1 cm² dan hambatan jenis 10^-5 Ωm. Jika kawat terbuat dari bahan yang sama, massa yang sama dan luas penampang 2 kali kawat semula, berapa besar hambatannya?

Jawab :

Diketahui bahwa :

l = 10 m

A₁ = 1 cm² = 0,0001 m² = 10^-4 m²

A₂ = 2 . 10^-4 m²

ρ = 10^-5 Ωm

R = ρ . l/A

  =10^-5 . 10/2 . 10^-4

  = 10^-5 . 5 .10⁴ = 0,5 Ω

Contoh 5 :

Dua buah penghantar terbuat dari bahan yang sama, panjang kawat pertama tiga kali panjang kawat kedua, sedangkan jari-jari kawat kedua tiga kali jari-jari kawat pertama. Jika kawat pertama mempunyai hambatan 27 ohm, berapa hambatan kawat kedua?

Jawab :

Diketahui bahwa :

R₁ = 27 Ω

l₁ = 3l

l₂ = l

r₁ = r

r₂ = 3r

ρ₁ = ρ₂

A₁ = π.r₁²

   = 3,14 . (r)²

   = 3,14r m²

A₂ = π.r₂²

   = 3,14 . (3r)²

   = 28,26r m²

ρ₁ = ρ₂, maka

R₂/R₁ = (L₂/A₂)/(L₁/A₁)

R₂ = (L₂/L₁) x (A₁/A₂) x R₁

R₂ = (l/3l) x (3,14r/28,26r) x 27

R₂ = 3 x 0,11 x 27 = 8,91 = 9 Ω