Halaman
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
171
Untuk mempermudah memahami materi ini, perhatikan peta konsep berikut ini.
P
eta
K
onsep
V
I=
R
Hambatan
Konduktivitas
Hambatan,
Konduktor,
Semikonduktor, dan
Isolator
Hukum
Ohm
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
Hukum I
Kirchhoff
Rangkaian
Hambatan
Penerapan Hukum Ohm
dan Hukum I Kirchhoff
1. Hambatan Seri
2. Hambatan Paralel
mempelajari
dirumuskan
dirumuskan
membahas
dibedakan
U
"
R=
A
1
ı
Ǐ
=
Setelah kalian memahami peta konsep di atas, perhatikan kata-kata kunci berikut
yang merupakan kunci dan cara memahami materi ini.
•
Hukum Ohm
•
Konduktivitas
•
Hukum I Kirchhoff
•
Rangkaian listrik
Pada suatu malam Ani belajar fisika, tiba-tiba ia melihat nyala lampu pijar di
depannya meredup. Sambil berpikir Ani berjalan ke ruang tamu lalu menyalakan
lampu neon. Ternyata lampu neon itu tidak mau menyala. Dengan banyak
pertanyaan di dalam pikiran Ani, ia mendekati magic jar, lampu magic jar pun tidak
menyala terang seperti biasanya.
Dari bacaan tersebut, coba renungkan pertanyaan ini!
1. Apa yang menyebabkan lampu neon, lampu pijar, dan lampu pada magic jar
dapat menyala?
2. Mengapa lampu pijar dapat meredup?
Pertanyaan-pertanyaan di atas berkaitan dengan hukum Ohm dan hukum I
Kirchhoff. Untuk menjawabnya perhatikan uraian materi berikut.
Bab
9
Hukum Ohm
dan Hukum I Kirchhoff
K
ata
K
unci
IPA Terpadu IX
172
A. Hukum Ohm
A. Tujuan
Menentukan hubungan antara kuat arus terhadap beda potensial.
B. Alat dan Bahan
1. 4 buah baterai
2. 5 jenis hambatan/resistansi (5 ohm, 10 ohm, 15 ohm, 20
ohm, dan 25 ohm)
3. Kabel secukupnya
4. Amperemeter
C. Cara Kerja
1. Ambil satu baterai dan hambatan 5 ohm rangkailah seperti
pada gambar berikut.
2. Baca dan catatlah jarum penunjuk pada amperemeter.
3. Ambil satu baterai lagi dan susunlah secara seri, baca, dan
catatlah jarum penunjuk amperemeter.
4. Ambil satu lagi baterai dan susun tiga baterai secara seri,
dan amati berapa angka yang ditunjukkan oleh amperemeter.
5. Dengan cara yang sama susunlah 4 baterai secara seri, dan
amati berapa angka yang ditunjuk oleh amperemeter.
Kegiatan 9.1
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
173
6. Dengan cara yang sama, gantilah nilai R yang berbeda dalam
rangkaian tersebut, dan amati penunjukan amperemeter
untuk tiap-tiap hambatan yang berbeda.
7. Catatlah hasil pengukuran kalian.
8. Bagaimana hubungan antara besarnya beda potensial dan
kuat arus untuk hambatan yang tetap? Buat grafik dari dua
besaran tersebut.
9. Bagaimana hubungan antara kuat arus dan hambatan? Buat
grafik dari dua besaran tersebut.
10. Bagaimana hubungan antara beda potensial dan hambatan?
Buat grafik dari dua besaran tersebut.
D. Hasil pengamatan
Buatlah suatu kesimpulan yang disertai alasan untuk mencari
hubungan antara kuat arus, beda potensial, dan hambatan.
Kunci pokok dalam Kegiatan 9.1 adalah mencari
hubungan antara kuat arus, beda potensial dan
hambatan. Hambatan atau disebut juga tahanan atau
resistansi adalah sesuatu yang sering dibicarakan
dalam bidang fisika elektronika. Apa sebenarnya
fungsi dari hambatan tersebut? Dari data pengamatan
kalian menunjukkan ada hubungan yang menarik
antara kuat arus dan hambatan. Jika nilai hambatan
diperbesar maka kuat arus akan menurun untuk beda
potensial yang tetap, sehingga bisa ditulis,
1
I
R
f
Persaman di atas menunjukkan bahwa hambatan
berbanding terbalik dengan kuat arus. Dari Tabel
9.1 ditunjukkan bahwa jika nilai hambatan konstan
maka hubungan antara kuat arus dan beda potesial
adalah berbanding lurus, dengan kata lain semakin
besar beda potensial makin besar kuat arusnya, lihat
Gambar 9.1. Secara matematika dapat ditulis,
IV
f
IPA Terpadu IX
174
Penggabungan ke dua persamaan dapat ditulis,
V
I=
R
,
V = I R
Persamaan di atas disebut hukum Ohm, dengan
R
adalah hambatan yang dinyatakan dalam satuan
ohm ditulis dalam simbol
:
(omega). Berdasarkan
hukum Ohm, 1 ohm didefinisikan sebagai hambatan
yang digunakan dalam suatu rangkaian yang dilewati
kuat arus sebesar 1 ampere dengan beda potensial
1 volt. Oleh karena itu, kita dapat mendefinisikan
pengertian hambatan yaitu perbandingan antara
beda potensial dan kuat arus.
Lakukan secara kelompok!
A. Tujuan
Mengetahui pengaruh hambatan terhadap suatu rangkaian.
B. Alat dan Bahan
1. 1 basicmeter (yang berfungsi sebagai amperemeter)
2. 1 catu daya
3. 1 AVOmeter
4. 1 lampu pijar
V
(volt)
I
(ampere)
R
Gambar 9.1
Grafik V terhadap I
Kegiatan 9.2
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
175
5. 3 jenis hambatan :
R
1
= 220
:
;
R
2
= 330
:
;
R
3
= 470
:
6. Papan rangkaian
7. Sakelar
8. Kabel
C. Cara Kerja
1. Lakukan 3 kali untuk setiap pengukuran dan ambil harga
rata-ratanya.
2. Ukurlah tiga hambatan
R
1
,
R
2
, dan
R
3
menggunakan
AVOmeter. Buatlah tabel untuk mencatat hasil pengukuran.
3. Rangkailah resistor
R
1
, sakelar, lampu pijar, dan Basicmeter
yang berfungsi sebagai amperemeter. Sakelar, S, dalam
keadaan terbuka, lihat gambar di bawah ini.
4. Hubungkan rangkaian itu dengan catu daya.
5. Aturlah batas ukur amperemeter sebesar 50 mA.
6. Catu daya pilih pada kedudukan 6 V.
7. Tutuplah sakelar. Baca penunjuk jarum amperemeter,
A.Catatlah hasilnya dan amati nyala lampu.
8. Ganti nilai hambatan 330
:
dan 470
:
, baca dan catat
penunjuk jarum amperemeter.
9. Berdasarkan data yang kalian peroleh gambarlah grafik
hubungan antara
R
dan
I
.
10. Berdasarkan grafik hubungan antara
R
dan
I
yang kalian
buat, apa komentar kalian mengenai hubungan antara arus
listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian dan hambatan.
11. Bagaimanakah hubungan antara nyala lampu dan besar
kecilnya nilai hambatan?
12. Bagaimanakah hubungan antara nyala lampu dan kuat arus?
A
X
R
Lampu
V
s
S
IPA Terpadu IX
176
D. Hasil Pengamatan
Buatlah suatu kesimpulan yang mengaitkan dengan persamaan
V
I=
R
! Apakah persamaan
V
I=
R
sesuai dengan hasil percobaan
yang kalian lakukan.
Ampere
Definisi satu ampere adalah satu coulomb
muatan yang bergerak melalui sebuah titik dalam
satu sekon.
Arus listrik dapat terjadi apabila di dalam sebuah
rangkaian terdapat beda potensial. Hubungan antara
kuat arus listrik dan beda potensial listrik secara
grafik dapat dilihat pada Gambar 9.1. Hubungan linier
antara kuat arus dan beda potensial menunjukkan
makin besar beda potensial makin besar kuat
arusnya. Hubungan kesebandingan antara beda
potensial dan kuat arus perlu adanya faktor
pembanding yang disebut hambatan.
Contoh soal 9.1:
Pada sebuah percobaan hukum Ohm, diperoleh grafik
seperti pada gambar di bawah ini!
Dari grafik tersebut, tentukan besar hambatan
yang digunakan!
9
6
3
0
0,2
0,4
0,6
V
(volt)
I
(ampere)
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
177
Penyelesaian:
Berdasarkan hukum Ohm
V
I=
R
,
Ʃ
V
R=
Ʃ
I
:
R
9V- 0
==15
0,6 A -0
2. Perhatikan tabel di bawah ini!
(Volt) (Ampere)
(Ohm)
3
0,2
.......................
6
0,4
........................
9
0,6
........................
12
0,8
........................
Berdasarkan tabel di atas, berapa besar hambatan
yang digunakan untuk percobaan!
Penyelesaian:
1.
R
1
=
V
I
=
3volt
0,2 A
= 15 ohm
2.
R
2
=
V
I
=
6volt
0,4 A
= 15 ohm
3.
R
3
=
V
I
=
9volt
0,6 A
= 15 ohm
4.
R
4
=
V
I
=
12volt
0,8 A
= 15 ohm
IPA Terpadu IX
178
B. Hambatan, Konduktor, Semikonduktor,
dan Isolator
A. Tujuan
Mencari hubungan jenis bahan terhadap nilai hambatan.
B. Alat dan Bahan
1. Kawat baja dengan diameter 0,35 mm dan panjang 1 m, 2 m,
dan 3 m
2. Kawat nikrom dengan diameter 0,35 mm dan 0,25 mm dan
panjang 1 m, 2 m, dan 3 m
3. Dua buah penjepit buaya
4. 1 multimeter
C. Cara kerja
1. Ambillah kawat baja dengan panjang 1 m dan diameter
0,35 mm.
2. Ukurlah hambatan kawat tersebut dengan cara ujung-ujung
kawat dihubungkan dengan multimeter seperti gambar di
bawah ini. Catatlah hasil penunjukan pada multimeter.
3. Ulangi untuk kawat baja yang panjangnya 2 meter kemudian
3 meter. Catat pula nilai hambatan yang ditunjukkan oleh
multimeter.
4. Catat hasil pengukuran kalian tersebut.
Kegiatan 9.3
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
179
D. Hasil Pengamatan
Buatlah kesimpulan disertai suatu alasan mengenai hubungan
antara panjang kawat dengan nilai hambatan.
Kawat Nikrom
Analogi dengan A lakukan hal yang sama dengan mengganti
kawat baja dengan kawat nikrom! Catat hasil pengukuran kalian.
1. Bandingkan data pengukuran pertama dengan yang kedua.
Apa komentar kalian?
2. Bagaimana nilai hambatan keduanya?
3. Adakah kesamaan nilai hambatan kedua jenis kawat tersebut?
4. Kawat manakah yang memiliki nilai hambatan lebih besar?
5. Lakukan hal yang sama untuk diameter kawat 0,25 mm.
6. Bandingkan antara data pengukuran sebelumnya!
7. Bagaimana pengaruh diameter kawat terhadap nilai
hambatannya?
8. Bagaimana perbedaan nilai hambatan kedua kawat?
9. Apabila nilai hambatannya berbeda, manakah yang memiliki
nilai hambatan terbesar?
10. Bagaimana hubungan antara panjang kawat dengan nilai
hambatan?
11. Apakah kesimpulan kalian tentang hubungan antara luas
penampang dengan nilai hambatan?
Dari kegiatan kawat baja dan kawat nikrom,
buatlah suatu kesimpulan yang menyeluruh
mengenai hubungan antara hambatan kawat, jenis
kawat, panjang kawat dan diameter kawat. Buatlah
suatu persamaan yang menghubungkan keempat
variabel tersebut sebagai suatu kesimpulan!
IPA Terpadu IX
180
A. Tujuan
Membedakan bahan yang bersifat konduktor dan isolator.
B. Alat dan Bahan
1.Tembaga 4.Timbal
7.Kertas
2. Seng
5. Kayu
8. tiga buah baterai
3. Besi
6. Plastik
9. Lampu pijar
C. Cara Kerja
1. Susunlah dua buah
baterai dan lampu pijar
seperti gambar di
samping.
2. Agar menjadi rangkaian
tertutup hubungkan titik
A dan titik B menggu-
nakan salah satu bahan di
atas, misalnya tembaga.
3. Amati keadaan lampu
dan catatlah hasil pengamatan kalian.
4. Lepaskan tembaga dan gantilah dengan seng. Amatilah
dan catat keadaannya.
5. Lanjutkan kegiatan ini dengan mengganti seng dengan
besi, timbal, kayu, plastik, dan kertas. Amati keadaan
lampunya dan catat hasil pengamatan kalian.
6. Catat data dari hasil pengamatan kalian dalam tabel.
Catatan:
pada kolom isolator atau konduktor cukup kalian beri
tanda (
) bila sesuai.
Kegiatan 9.4
A
B
+–
No. Nama Bahan Baterai (Menyala/tidak) Isolator Konduktor
1.
Tembaga
......
................... ........... ...........
2.
Seng
......
................... ........... ...........
3.
Besi
......
................... ........... ...........
4.
Timbal
......
................... ........... ...........
5.
Kayu
......
................... ........... ...........
6.
Plastik
......
................... ........... ...........
7.
Kertas
......
................... ........... ...........
Tabel 9.1 Data Pengamatan
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
181
No. Nama Bahan Jumlah Keadaan Lampu Isolator Konduktor
Baterai (Menyala/Tidak)
1.
Tembaga
.............. .......................... ............ .................
2.
Seng
.............. .......................... ............ .................
3.
Besi
.............. .......................... ............ .................
4.
Timbal
.............. .......................... ............ .................
5.
Kayu
.............. .......................... ............ .................
6.
Plastik
.............. .......................... ............ .................
7.
Kertas
.............. .......................... ............ .................
Tabel 9.2 Data Pengamatan
7. Ulangi kegiatan tersebut dengan langkah-langkah yang sama
untuk tiga baterai.
8. Tuliskan hasil pengamatan dalam Tabel 9.2.
Hambatan
Aliran listrik di dalam sebuah penghantar ternyata
tidak sama besarnya, hal ini ditunjukkan oleh nyala
lampu pijar maupun angka yang ditunjukkan oleh
amperemeter. Ketidaksamaan ini disebabkan oleh
penghantar yang selalu memiliki hambatan. Hambatan
dari suatu penghantar mempengaruhi besar kecilnya
arus listrik yang melewatinya. Berdasarkan Kegiatan
9.3, besar hambatan suatu bahan atau penghantar
nilainya berbeda-beda tergantung pada hambatan
jenis,
U
, panjang, ,dan luas penampang,
A
.
Sebuah alat yang dapat digunakan secara langsung
untuk mengukur besar kecilnya nilai hambatan sebuah
penghantar disebut ohmmeter. Sedang multimeter
adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur
kuat arus, beda potensial, dan hambatan pada suatu
penghantar atau rangkaian listrik. Apabila multimeter
akan digunakan untuk mengukur besar hambatan atau
digunakan sebagai ohmmeter, maka sakelar harus
diputar sehingga menunjuk ke arah yang bertanda
R
.
Penghantar yang hendak diukur hambatannya
dipasang di antara ujung kabel penghubung alat itu.
Jarum akan bergerak ke suatu kedudukan tertentu
sehingga besar hambatan dapat dibaca pada skala
yang bertandakan OHM atau
:
.
"
IPA Terpadu IX
182
Hambatan suatu penghantar juga dapat diukur
secara tidak langsung, yaitu dengan cara mengukur
besar arus yang lewat pada penghantar dan mengukur
beda potensial ujung-ujung penghantar itu. Oleh
karena itu, kita menggunakan dua alat yang berfungsi
sebagai amperemeter dan satu alat lagi yang berfungsi
sebagai voltmeter. Cara menyusun alat tersebut adalah
sebagaimana terdapat pada Gambar 9.2. Pada Gambar
9.2 adalah sebuah rangkaian untuk mengukur besar
hambatan dari lampu pijar.
Dengan menggunakan rangkaian pada Gambar
9.3, maka besar arus listrik yang mengalir melalui
lampu pijar dan beda potensial antara ujung-ujung
lampu pijar dapat diketahui sehingga besarnya
hambatan dari lampu tersebut dapat dihitung.
Satuan hambatan dapat diturunkan sesuai
persamaan berikut, yaitu:
V
RR
I
satuan
volt
satuan =
, satuan =
=ohm
satuan
ampere
Kata ohm sering ditulis
:
(omega) yang berasal
dari huruf Yunani. Ohm atau
:
merupakan satuan
sistem internasional untuk hambatan listrik. Selain
menggunakan satuan
:
, hambatan sering dinyatakan
dalam satuan k
:
(kiloohm) dengan 1 k
:
= 1000
:
dan M
:
(megaohm) di mana 1M
:
= 10
6
:
.
Gambar 9.2
Rangkaian untuk mengukur hambatan sebuah
lampu pijar
A
V
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
183
Air
Air Raksa
Air Suling
Alkohol
Aluminium
Asam Sulfat
Bakelit
Besi
Ebonit
Emas
Kaca
Karbon
Hambatan Jenis
(
:
m)
10
14
– 10
19
0,50
0,43
10
19
10
20
10
20
0,016
10
18
– 10
20
0,017
0,21
0,056
-
Karet
Konstantan
Mangan
Mika
Minyak tanah
Parafin
Perak
Porselin
Te m b a g a
Timbal
Wolfram
-
Hambatan Jenis
(
:
m)
10
8
0,958
10
9
– 10
11
5 × 10
10
0,029
25 × 10
3
10
11
– 10
16
0,086
10
19
– 10
22
0,023
10
17
– 10
20
60
Bahan Zat
Bahan Zat
RRR
Gambar 9.3
Berbagai simbol hambatan
Hambatan sering digambarkan seperti pada
Gambar 9.3.
Dari hasil Kegiatan 9.4, hubungan antara
hambatan, jenis bahan, panjang, luas penampang
dan suhu dari suatu penghantar dapat dirumuskan
secara matematika,
R
=
A
"
U
dan
R
=
R
0
(1 +
D
T
) atau
U
=
U
0
(1 +
D
'
T
)
Dengan
"
adalah panjang penghantar dengan
satuan meter,
A
adalah luas penampang penghantar
dengan satuan m
2
, dan
U
(dibaca "Rho") adalah
hambatan jenis yang dinyatakan dalam ohmmeter
(
:
m). Dari penyelidikan dan percobaan telah
diperoleh nilai hambatan jenis dari berbagai bahan
seperti terlihat pada Tabel 9.3!
Tabel 9.3 Hambatan Jenis Suatu Bahan
IPA Terpadu IX
184
Tugas 9.1
Pertanyaan berhipotesis:
Dari Tabel 9.3, tunjukkan bahan apa yang mempunyai:
1. Nilai hambatan jenis paling besar dan paling kecil?
2. Jelaskan mengapa bahan tersebut mempunyai nilai hambatan jenis
besar dan bahan yang lain mempunyai nilai hambatan jenis kecil?
Persamaan 9.5, menunjukkan bahwa hambatan
tergantung pada suhu dari penghantar, semakin
besar suhu, semakin besar nilai hambatannya.
R
o
adalah hambatan awal atau hambatan mula-mula,
R
adalah hambatan akhir dikarenakan faktor suhu,
'
T
= T
1
– T
2
adalah perubahan suhu dinyatakan dalam
derajat Celsius (°C) dengan
T
1
adalah suhu awal
penghantar dan
T
2
adalah suhu akhir penghantar,
dan
D
adalah koefisien suhu penghantar dinyatakan
dalam satuan per °C .
Koefisien suhu (
D
dibaca "alpha") untuk beberapa
bahan memiliki harga yang berbeda tergantung dari
jenis bahan masing-masing. Hampir semua
konduktor (termasuk nikrom) memiliki nilai koefisien
suhu positif. Oleh karena itu hambatan sebuah
konduktor akan bertambah jika suhu bahan tersebut
bertambah. Nilai koefisien suhu dari beberapa bahan
konduktor dapat kalian lihat pada Tabel 9.4.
Tabel 9.4 Koefisien Suhu Logam
Bahan
Koefisien Suhu
(
D
), (1/°C)
Aluminium
0,00420
Brass
0,00208
Te m b a g a
0 ,00 4 26
Emas
0,00365
Besi
0,00618
Timah putih
0,00466
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
185
Air raksa
0,00062
Nikrom
0,00044
Nikel
0,00600
Platina
0,00370
Perak
0,00411
Baja lunak
0,00458
Tin
0,00458
Tungsten
0,00490
Seng
0,00400
Pertanyaan berhipotesis:
Dari Tabel 9.4,
1. Tunjukkan bahan apa yang mempunyai nilai
D
paling besar
dan paling kecil!
2. Jelaskan mengapa bahan tersebut mempunyai nilai
D
besar
dan bahan yang lain mempunyai nilai
D
kecil!
Konduktivitas
Sifat dari bahan konduktor adalah tidak adanya
medan listrik di dalam konduktor. Pernyataan ini
benar jika konduktor dalam keadaan keseimbangan
statis. Tujuan dari pembicaraan ini adalah ingin
menggambarkan apa yang terjadi jika muatan
bergerak dalam konduktor.
Muatan yang bergerak dalam sebuah konduktor,
akan menghasilkan arus di bawah pengaruh medan
listrik. Medan listrik ini muncul karena
adanya pergerakan muatan sehingga
situasinya non-elektrostatis. Keadaan ini
sedikit berlawanan dengan situasi untuk
keseimbangan elektrostatis di mana
muatan dalam keadaan diam sehingga
tidak ada medan listrik di dalam.
Tugas 9.2
Info
MEDIA
Selain menggunakan proses
doping, daya hantar listrik
semikonduktor juga dapat
ditingkatkan dengan cara
memainkan suhu, medan
magnet, dan tekanan.
IPA Terpadu IX
186
Muatan listrik yang dapat berpindah
dari suatu tempat ke tempat lain adalah
muatan elektron. Elektron-elektron yang
mudah berpindah disebut
elektron
bebas
. Elektron-elektron bebas dalam
logam merupakan gas elektron yang pada
suhu sangat tinggi 70.000°C bersifat
sebagai gas sempurna. Elektron-elektron
bebas ini bergerak bebas di dalam sebuah
bahan konduktor. Sehingga pada saat
tertentu elektron-elektron ini akan
berbenturan dengan elektron bebas yang
lain. Dengan jumlah elektron bebas yang
besar maka bahan konduktor mudah
mengalirkan muatan listrik. Bahan
konduktor yang baik dan sempurna jika
mempunyai nilai konduktivitas yang besar
yaitu
V
#f
(mendekati tak terhingga
besarnya). Sebaliknya untuk hambatan
atau hambatan jenisnya mempunyai nilai mendekati
nol atau sangat kecil.
Bagaimana untuk isolator? Untuk isolator
konduktivitas, hambatan, hambatan jenis, dan sifat
elektron adalah berharga sebaliknya dengan konduktor.
Konduktor dan isolator adalah suatu bahan yang
mempunyai sifat kebalikan misalnya III untuk bahan
konduktor mempunyai konduktivitas sangat besar
sedang isolator sangat kecil. Konduktor mempunyai
hambatan atau hambatan jenisnya kecil sedang untuk
isolator hambatan atau hambatan jenisnya besar.
Bagaimana untuk material atau bahan semikonduktor?
Semikonduktor adalah suatu bahan atau benda
yang mempunyai sifat sebagai konduktor dan isolator.
Dengan kata lain bahan semikonduktor mempunyai
kemampuan mengalirkan muatan di bawah sifat
konduktor dan di atas sifat isolator. Untuk
mendapatkan sifat konduktor dari bahan semikon-
duktor biasanya dilakukan penambahan jenis atom
lain dengan konsentrasi tertentu atau disebut
pendopingan. Contoh bahan ini adalah germanium,
Ge dan silikon, Si. Bahan semikonduktor dapat
dijumpai dalam penggunaan bahan-bahan
elektronika.
Gambar 9.4
Germanium
berbentuk serbuk dan padat
Sumber:
commons.wikimedia.org
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
187
Tugas 9.3
Pertanyaan berhipotesis:
Dengan melihat ketiga jenis bahan yaitu: konduktor, semikonduktor,
dan isolator,
1. Bagaimanakah bila besar hambatan ketiganya diurutkan dari
paling kecil?
2. Bagaimanakah urutan dari mudah-tidaknya ketiga bahan tersebut
dalam mengalirkan muatan listrik?
3. Jawaban 1 dan 2, kalian bisa menjelaskan bagaimana hubungan
hambatan dengan aliran muatan dalam suatu bahan?
Tabel 9.5 Hubungan antara Bahan Konduktor,
Semikondutor, Isolator, dan Nilai Konduktivitasnya
Material
Konduktivitas
Perak
Te m b a g a
1 0
8
Aluminium
Besi
Raksa
10
7
Karbon
Germanium
10
3
Silikon
Kayu
Gelas
10
-9
Karet
Tabel 9.5 menunjukkan bahwa nilai konduktivitas
untuk bahan isolator dan konduktor mempunyai
rentang yang sangat besar. Misalkan, berapa rentang
nilai antara karet dan perak?
Contoh soal 9.2
1. Sebuah kawat tembaga memiliki luas penampang
2 mm
2
. Jika panjang penghantar 2000 dan
hambatan jenisnya 0,02
:
meter. Berapa nilai
hambatan kawatnya?
IPA Terpadu IX
188
A. Tujuan
Menentukan jumlah kuat arus yang mengalir sebelum dan
sesudah melalui suatu rangkaian listrik.
C. Hukum I Kirchhoff
Kegiatan 9.5
Penyelesaian:
Diketahui :
A
= 2 × 10
–6
m
2
"
= 2000 m
U
= 0,02
:
m
Ditanya
:
R
. . . .?
Jawab
:
R
A
"
U
-6
2
2000 m
R=0,02
ƻ
m
210m
u
u
=2 × 10
7
:
2. Sebuah kawat memiliki hambatan 2 ohm. Apabila
panjang kawat 2 meter dan luas penampang
0,35 mm
2
. Berapa besar hambatan jenis kawat
tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
R
= 2
:
"
= 2 m
A
= 0,35 × 10
–6
m
2
Ditanya
:
. . . . ?
Jawab :
"
R A
Ǐ
==
-6
2
2ohm×0,35×10 m
2m
= 0,35 × 10
–6
:
m
= 3,5 × 10
-7
:
m
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
189
A
1
L
1
A
2
A
3
L
2
+–
Besar Arus Listrik Penunjukan Jarum Amperemeter (A)
I
1
..................................................
I
2
..................................................
I
3
..................................................
Tabel 9.6 Data Pengamatan
B. Alat dan Bahan
1. 2 buah lampu pijar
2. 2 buah baterai 1,5 volt
3. 4 buah amperemeter
4. Kabel secukupnya
C. Cara Kerja
1. Susunlah/rangkailah seperti pada gambar berikut.
2. Amati dan baca penunjukan jarum amperemeter pada
A
1
.
Catatlah sebagai
I
1
.
3. Amati dan baca penunjukan jarum amperemeter pada
A
2
.
Catatlah sebagai
I
2
.
4. Amati dan baca penunjukan jarum amperemeter
A
3
. Catatlah
sebagai
I
3
.
5. Masukkan data dari hasil pengamatan kalian ke dalam tabel!
6. Berdasarkan Tabel 9.6, bagaimana komentar kalian terhadap
nilai
I
1
,
I
2
, dan
I
3
?
7. Dari Tabel 9.6, apa kesimpulan kalian berkaitan dengan
besarnya arus sebelum dan sesudah melewati lampu yaitu
A
1
dan
A
3
.
8. Dengan cara yang sama susunlah alat yang sudah kalian
sediakan di atas seperti gambar berikut.
IPA Terpadu IX
190
9. Amati dan baca penunjukan jarum amperemeter
A
dan
catatlah sebagai
I
.
10. Amati dan baca penujukan jarum amperemeter pada
A
1
dan
catatlah sebagai
I
1
.
11. Amati dan baca penunjukan jarum amperemeter pada
A
2
dan catatlah sebagai
I
2
.
12. Amati dan baca penunjukan jarum amperemeter pada
A
3
dan catatlah sebagai
I
’.
13. Hitunglah jumlah nilai dari
I
1
dan
I
2
dan catatlah.
14. Bandingkan antara nilai
I
dan jumlah dari
I
1
dan
I
2
!
Bagaimana besar nilai
I
dan jumlah dari
I
1
dan
I
2
?
15. Bandingkan antara jumlah
I
1
dan
I
2
dengan
I
’! Bagaimana
besar
I
’ dengan jumlah
I
1
dan
I
2
?
16. Apabila titik P disebut titik percabangan bagaimana
kesimpulan kalian tentang besar arus yang masuk titik
percabangan dengan besar arus yang keluar dari titik
percabangan (titik Q)?
D. Hasil Pengamatan
Setelah kalian melakukan kegiatan di atas, buatlah kesimpulan
tentang besar arus listrik pada rangkaian tidak bercabang dan
besar arus listrik pada rangkaian bercabang!
1. Rangkaian Listrik
Rangkaian listrik ada dua macam yaitu
rangkaian
listrik terbuka
dan
rangkaian listrik tertutup
.
Rangkaian listrik terbuka adalah rangkaian listrik yang
memiliki ujung-ujung rangkaian. Contoh rangkaian
terbuka dapat kalian lihat pada Gambar 9.5.
A
A
2
A
3
A
1
+
I
I
’
Q
I
1
l
1
L
2
U
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
191
Sedangkan rangkaian listrik tertutup adalah
rangkaian listrik yang tidak memiliki ujung-ujung
rangkaian. Di dalam rangkaian listrik tertutup ini arus
listrik dapat mengalir mengikuti jenis suatu rangkaian.
Contoh rangkaian listrik tertutup secara sederhana
dapat dilihat pada Gambar 9.6.
Rangkaian listrik juga dibedakan menjadi dua
macam lagi yaitu
rangkaian tidak bercabang
dan
rangkaian bercabang
. Rangkaian tidak bercabang
disebut
rangkaian seri
. Sedangkan rangkaian
bercabang disebut
rangkaian paralel
.
2. Rangkaian Seri
Misal tiga buah hambatan yang masing-masing
R
1
,
R
2
, dan
R
3
dirangkai seri. Susunan seri ketiga
hambatan itu kemudian dihubungkan dengan
sumber tegangan, lihat pada Gambar 9.7!
AB
Gambar 9.5
Rangkaian listrik terbuka
Gambar 9.6
Rangkaian listrik tertutup
+–
IPA Terpadu IX
192
Dari Kegiatan 9.5, kalian telah mengetahui bahwa
pada rangkaian seri besarnya arus listrik yang
mengalir di setiap titik besarnya sama. Apabila kuat
arus yang lewat hambatan
R
1
adalah
I
1
, kuat arus
yang lewat hambatan
R
2
adalah
I
2
, dan kuat arus
yang lewat hambatan
R
3
adalah
I
3
. Sedangkan kuat
arus yang keluar dari sumber
I
’, m ak a ber l a k u :
I
1
=
I
2
=
I
3
=
I
Jika beda potensial di titik A dan B adalah
V
1
,
beda potensial di titik B dan C adalah
V
2
dan beda
potensial di titik C dan D adalah
V
3
, maka berlaku,
V
1
z
V
2
z
V
3
Kedua persamaan di atas menunjukkan suatu
persamaan yang berlaku untuk susunan seri. Dengan
mengetahui definisi dari arus listrik adalah muatan
yang bergerak per satuan waktu, sehingga arus
listrik sebanding dengan muatan listrik. Oleh karena
itu dapat ditulis,
Q
1
=
Q
2
=
Q
3
=
Q
Dengan memperhatikan persamaan tersebut,
selama tidak ada penambahan atau pengurangan
muatan dalam suatu rangkaian maka berlaku hukum
kekekalan muatan listrik. Bagaimanakah bunyi hukum
kekekalan muatan listrik?
R
1
R
2
R
3
V
1
V
2
V
3
I
ABC
D
Gambar 9.7
Tiga hambatan disusun seri
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
193
Gambar 9.8
Tiga hambatan disusun
paralel
AB
R
1
R
2
R
3
I
1
I
2
I
3
V
3
–+
I
3. Rangkaian Paralel
Misal tiga buah hambatan yang
masing-masing
R
1
,
R
2
, dan
R
3
dirangkai secara paralel. Susunan
paralel ketiga hambatan itu kemudian
dihubungkan dengan sumber
tegangan, lihat Gambar 9.8!
Pada rangkaian paralel terdapat
dua titik, yaitu A dan titik B. Titik A
dan titik B disebut titik percabangan.
Kalian telah mengetahui dari hasil
Kegiatan 9.5, bahwa jumlah kuat
arus listrik yang masuk titik
percabangan, titik A, sama besar
dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik
percabangan, titik B. Oleh karena itu,
a. Pada titik percabangan A
I
=
I
1
+
I
2
+
I
3
Dengan
I
adalah jumlah kuat arus yang masuk
ke percabangan.
Berkaitan dengan muatan dan arus listrik, maka
persamaan di atas dapat ditulis bahwa,
Q
=
Q
1
+
Q
2
+
Q
3
b. Pada titik percabangan B
I
1
+
I
2
+
I
3
=
I
’ atau
Q
1
+
Q
2
+
Q
3
=
Q
’
Dengan
I
’adalah jumlah kuat arus yang keluar
dari percabangan, dan
Q
’ adalah muatan yang keluar
dari percabangan.
c. I = I’
Dari a - b dapat disimpulkan bahwa dalam satuan
waktu yang sama, jumlah kuat arus atau muatan
yang masuk percabangan sama dengan jumlah kuat
arus atau muatan yang keluar dari percabangan.
Pernyataan ini disebut
hukum I Kirchhoff
.
IPA Terpadu IX
194
Selama tidak ada penambahan muatan atau arus
dari luar maka besarnya muatan total dan arus total
adalah tetap, disebut hukum kekekalan muatan
listrik. Satu hal yang penting adalah, bahwa pada
rangkaian paralel beda potensial tiap-tiap cabang
besarnya sama.
V
1
=
V
2
=
V
3
=
V
AB
Contoh soal 9.3:
1. Perhatikan gambar di bawah ini!
I
1
= 2 A
I
3
= 0,5 A
I
2
= 1 A
I
4
Hitung besar arus
I
4
!
Penyelesaian:
Diketahui :
I
1
=2 A
I
2
=1 A
I
3
=0,5 A
Ditanya
:
I
4
= . . . ?
Jawab
:
Jumlah kuat arus yang masuk = jumlah kuat arus
yang keluar
I
1
+
I
2
=
I
3
+
I
4
(2 + 1) A
= 0,5A +
I
4
(2 + 1 – 0,5) A
=
I
4
I
4
=2,5 A
2. Perhatikan gambar di bawah ini!
I
1
= 3 A
I
3
= 5 A
I
2
Berapa besarnya
I
2
?
Q
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
195
D. Rangkaian Hambatan
A. Tujuan
Menentukan pengaruh susunan seri suatu hambatan dalam
suatu rangkaian.
B. Alat dan Bahan
1. Multimeter/ohmmeter
2. Dua buah hambatan (resistor) yang berbeda nilainya
3. Kabel
C. Cara Kerja
1. Rangkailah alat-alat tersebut seperti gambar.
R
1
R
2
2. Ukurlah besar hambatan
R
1
seperti pada gambar dan
catatlah hasilnya.
3. Ukurlah hambatan
R
2
seperti pada gambar dan catat pula
hasilnya.
4. Ukurlah hambatan seri
R
1
dan
R
2
seperti pada gambar
dan catatlah hasilnya.
Kegiatan 9.6
Penyelesaian:
Jumlah arus masuk = Jumlah arus keluar
I
1
+
I
2
=
I
3
3 A +
I
2
=5 A
I
2
= (5 – 3) A
=2 A
IPA Terpadu IX
196
A. Tujuan
Menentukan hubungan antara beda potensial yang melalui sumber
E
dan beda potensial dari dua hambatan yang disusun seri.
B. Alat dan Bahan
1. 3 buah baterai
2. Voltmeter DC/multimeter
Kegiatan 9.7
(a)
(b)
(c)
5. Masukkan hasil pengukuran ke dalam tabel.
6. Berdasarkan Tabel 9.7, bandingkan nilai-nilai hambatan
menurut tabel dengan hasil pengukuran.
D. Hasil Pengamatan
Berilah suatu kesimpulan dari pengamatan dan data yang kalian
peroleh untuk menjawab pertanyaan bagaimana pengaruh
hambatan jika disusun secara seri!
:
:
:
Tabel 9.7 Hasil Pengukuran
No.
Nilai Hambatan Menurut Nilai Hambatan yang
Label (
:
)D
iukur (
:
)
1.
R
1
= ..........................
R
1
= .......................
2.
R
1
= ..........................
R
1
= .......................
3.
R
1
= ..........................
R
1
= .......................
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
197
3. 2 buah hambatan yang berbeda nilainya
4. Kabel
C. Cara Kerja
1. Rangkailah alat-alat tersebut seperti pada gambar di bawah
ini.
R
1
E
R
2
2. Ukurlah menggunakan voltmeter besar beda potensial,
V
1
pada
R
1
seperti gambar a dan catatlah hasilnya.
3. Ukurlah beda potensial
V
2
pada
R
2
seperti gambar b dan
catat pula hasilnya.
4. Hitunglah jumlah
V
1
dan
V
2
.
5. Masukkan hasil pengukuran ke dalam tabel.
6. Berilah komentar untuk membandingkan nilai
E
dengan nilai
V
1
+
V
2
.
D. Hasil Pengamatan
Berilah kesimpulan disertai suatu alasan!
R
1
R
2
a
R
1
R
2
b
V
1
V
2
Tabel 9.8 Hasil Pengukuran
EV
1
(Volt)
V
2
(Volt)
V
1
+
V
2
(Dihitung)
............ .............
..............
........................
IPA Terpadu IX
198
Kegiatan 9.8
A. Tujuan
Mengukur besarnya nilai hambatan saat tersusun secara
paralel.
B. Alat dan Bahan
1. Tiga buah baterai
2. Multimeter
3. Dua buah hambatan yang berbeda nilainya
4. Kabel
C. Cara Kerja
1. Ukurlah hambatan
R
1
seperti gambar a dan catatlah hasilnya.
2. Ukurlah hambatan
R
2
seperti gambar b dan catat pula
hasilnya.
3. Rangkailah dua hambatan
R
1
dan
R
2
seperti pada gambar c.
4. Ukurlah besar hambatan paralelnya dan catatlah hasilnya.
(a)
(b)
(c)
5. Masukkan hasil pengukuran ke dalam tabel!
6. Berdasarkan data pada tabel, bandingkan nilai hambatan
menurut Tabel dengan hasil pengukuran. Bagaimana
komentar kalian?
R
1
R
2
R
1
:
:
R
2
:
:
:
Tabel 9.9 Data Hasil Pengukuran
No.
Nilai Hambatan Menurut Nilai Hambatan yang
Label (
:
)D
iukur (
:
)
1.
R
1
= ..........................
R
1
= .......................
2.
R
1
= ..........................
R
1
= .......................
3.
R
1
+ R
2
= ....................
R
1
= .......................
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
199
7. Berdasarkan komentar kalian pada hasil No.6, apa yang bisa
kalian simpulkan tentang hubungan antara besarnya nilai
hambatan dari masing-masing hambatan dan saat disusun
paralel?
D. Hasil Pengamatan
Buatlah analisis dan kesimpulannya!
A. Tujuan
Menentukan nilai beda potensial dari suatu hambatan secara
paralel.
B. Alat dan Bahan
1. 3 buah baterai
2. Multimeter – voltmeter
3. 2 buah hambatan yang berbeda nilainya
4. Kabel
C. Cara Kerja
1. Hubungkan rangkaian hambatan seperti pada gambar di
bawah ini!
2. Ubahlah multimeter pada DC volt.
3. Ukurlah dengan menggunakan voltmeter besar beda potensial
di antara
R
1
dan catatlah hasilnya.
4. Ukurlah beda potensial
R
2
dan catat hasilnya.
5. Ukurlah beda potensial sumber (baterai) dan catat pula
hasilnya.
Kegiatan 9.9
R
2
R
1
R
2
R
1
:
:
:
IPA Terpadu IX
200
6. Masukkan semua data pengukuran pada tabel.
7. Berdasarkan data pada Tabel 9.10, bagaimana pengaruh nilai
beda potensial yang melalui hambatan dengan beda potensial
sumber?
D. Hasil Pengamatan
Tuliskan suatu kesimpulan yang menghubungkan pengaruh beda
potensial sumber dengan yang melalui hambatan baik secara
paralel maupun masing-masing hambatan!
Tabel 9.10 Data Hasil Pengukuran
V
1
(Volt)
V
2
(Volt)
V
S
(Volt)
...............
....................
....................
Rangkaian hambatan
Kalian sudah mengetahui bahwa ada dua
rangkaian dasar pada suatu hambatan yaitu
rangkaian seri
dan
rangkaian paralel
.
1. Rangkaian Seri
Misal tiga buah hambatan yang masing-masing
R
1
,
R
2
, dan
R
3
dirangkai seri, lihat Gambar 9.9!
Ketiga hambatan tersebut dapat diganti dengan
satu hambatan dan disebut hambatan pengganti.
Karena rangkaian hambatan tersebut seri maka
hambatan pengganti ini sering disebut hambatan
R
1
A
B
CD
+
Ͳ
Gambar 9.9
Rangkaian seri tiga hambatan R
1
, R
2
, dan R
3
R
2
R
3
V
1
V
2
V
3
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
201
seri,
R
S
. Besar
R
S
merupakan jumlah dari masing-
masing hambatan.
R
s
=
R
1
+
R
2
+
R
3
Dari persamaan di atas tampak bahwa hambatan
pengganti untuk susunan seri merupakan jumlah
dari masing-masing hambatan. Sedang besarnya nilai
beda potensial antara ujung-ujung hambatan tidak
sama, karena untuk seri yang mempunyai nilai
konstan adalah arus dan muatan listrik yang melalui
hambatan. Sehingga jika besar dari masing-masing
hambatan berbeda, maka nilai beda potensialnya dari
masing-masing hambatan juga berbeda.
2. Rangkaian Paralel (Rangkaian Bercabang)
Misal tiga buah hambatan yang masing-
masingnya
R
1
,
R
2
, dan
R
3
dirangkai paralel, lihat
Gambar 9.10!
Ketiga hambatan tersebut dapat diganti dengan
satu hambatan yang disebut hambatan pengganti.
Karena rangkaian hambatan tersebut paralel maka
R
1
R
2
R
3
V
1
V
2
A
B
I
1
I
2
I
3
E
V
3
+
Ͳ
Gambar 9.10
Rangkaian paralel tiga hambatan R
1
, R
2
, dan R
3
IPA Terpadu IX
202
R
2
= 3
B
R
1
= 2
D
R
3
= 6
hambatan penggantinya disebut hambatan paralel
(
R
P
). Besar hambatan paralel (
R
P
) dapat ditentukan
menggunakan persamaan,
RRRR
p123
1111
=++
Pada rangkaian paralel, beda potensial masing-
masing cabang besarnya sama.
Contoh soal 9.4:
Perhatikan gambar di bawah ini.
Hitung besar hambatan BD!
Penyelesaian:
Diketahui :
R
1
= 2
:
R
2
= 3
:
R
3
= 6
:
Ditanya:
R
BD
= . . . ?
Jawab:
a.
RRRR
p123
1111
=++
=
::
11
+
36
=
:
(2+1)
6
R
p
=
:
:
6
=2
3
b.
R
BD
=
R
1
+
R
P
= (2 + 2)
:
= 4
:
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
203
E. Penerapan Hukum Ohm d an Hukum
I Kirchhoff
Sumber tegangan adalah alat yang dapat
menimbulkan beda potensial listrik. Sebuah sumber
tegangan memiliki energi yang dapat digunakan untuk
mengalirkan arus listrik disebut GGL,
E
. Sumber-
sumber tegangan pada umumnya memiliki hambatan
yang disebut hambatan dalam
r
.
Secara umum, sebuah rangkaian listrik selalu
berlaku hukum Ohm dan hukum I Kirchhoff. Misal,
sebuah rangkaian listrik sederhana yang terdiri atas
sebuah hambatan luar,
R
, sumber tegangan,
E
, dan
hambatan dalam
r
, lihat pada Gambar 9.11!
Apabila hambatannya lebih dari satu, maka
R
ini
merupakan hambatan pengganti dari beberapa
hambatan tersebut. Kuat arus yang mengalir dalam
rangkaian adalah sebagai berikut:
E
I=
R+r
Jika dalam suatu rangkaian terdiri atas beberapa
baterai baik tersusun secara seri maupun paralel,
maka Persamaan di atas dapat ditulis kembali, untuk
seri,
Gambar 9.11
Rangkaian sederhana
R
E, r
IPA Terpadu IX
204
s
E
I=
R+r
nE
I=
R+nr
Dengan
E
s
=
nE
,
r
s
=
nR
, dan
n
adalah banyaknya
baterai yang digunakan untuk rangkaian seri, sedang
untuk rangkaian paralel:
p
p
E
I=
R+r
Karena
E
P
=
E
dan
r
p
=(
r/n
) maka persamaan di
atas, dapat ditulis kembali,
E
I=
r
R+
n
Contoh soal 9.5:
1. Perhatikan gambar di bawah ini!
Apabila hambatan
R
1
= 4
:
,
R
2
= 6
:
, dan
R
3
= 3
:
E
= 28 volt serta hambatan
r
= 1. Berapakah arus
(
I
) yang melewati rangkaian tersebut?
E
= 28 volt
r
= 1
:
R
1
= 4
:
R
2
= 6
:
R
3
= 3
:
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
205
Penyelesaian:
Diketahui :
R
1
= 4
:
R
2
= 6
:
R
3
= 3
:
E
= 28 V
r
= 1
:
Ditanya :
I
= . . . ?
Jawab :
a. Rangkaian disederhanakan:
R
p
1
=
RR
23
11
+
=
::
11
+
63
=
1+2
6
ȍ
=
:
6
3
= 2
:
b.
R
t
=
R
1
+
+
R
p
= (4 + 2)
= 6
:
c.
I
=
E
R+r
=
:
28volt
(6 +1)
=
:
28 volt
7
= 4 A
IPA Terpadu IX
206
2. Perhatikan gambar di bawah ini!
Empat buah baterai yang masing-masing ber
GGL 1,5 volt dan hambatan dalamnya adalah
0,1? dirangkai seri. Rangkaian tersebut
dihubungkan dengan hambatan luar
R
= 1,6.
Berapa besar arus yang mengalir?
Penyelesaian:
Diketahui :
n
=4 buah
E
=1,5 volt
r
=0,1
:
R
=1,6
:
Ditanya
:
I
= . . . ?
Jawab
:
I
=
nE
R+nr
=
^`
:
4×1,5 volt
1,6 + 4 × 0,1
=
:
6volt
1,6 + 0, 4
=
:
6volt
2
= 3 A
I
R
= 1,6
:
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
207
Rangkuman
1. Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus yang mengalir pada
suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial dan
berbanding terbalik dengan hambatan pada penghantar tersebut.
V
I
R
2. Satu ampere adalah satu coulomb muatan yang bergerak melalui
sebuah titik dalam satu sekon.
3. Hubungan antara hambatan, jenis bahan, panjang, dan luas
penampang dan suhu dari suatu penghantar:
UDU
U
D
' '
"
oo
RRRT
T
A
11
4. Berdasarkan mudah tidaknya dilalui arus listrik, suatu bahan
dibedakan:
a. konduktor
b. semikonduktor
c. isolator
5. Hukum I Kirchhoff
Besarnya kuat arus yang masuk pada titik percabangan sama
dengan kuat arus yang keluar dari titik percabangan itu.
I = I
'
6. Rangkaian hambatan
Rangkaian seri:
R
s
= R
1
+ R
2
+ R
3
+ R
....
Rangkaian Paralel:
RRRR
p123
1111
=++
+ ....
7. Kuat arus yang mengalir pada rangkaian tertutup:
E
I
Rr
8. Untuk rangkaian yang terdiri atas beberapa elemen:
a. Disusun seri
nE
I
Rnr
b. Disusun paralel
E
I
r
R
n
IPA Terpadu IX
208
Refleksi
A. Pilihlah satu jawaban yang paling benar dengan cara
memberi tanda silang (X) pada huruf
a, b, c,
atau
d
!
1. Dalam sebuah penghantar yang mempunyai hambatan 400 ohm,
mengalir arus listrik sebesar 250 miliampere. Besar beda potensial
pada kedua ujungnya adalah . . . .
a. 100 V
b. 200 V
c. 400 V
d. 100.000 V
2. Apabila
V
= beda potensial,
I
= arus listrik dan
R
= hambatan
suatu penghantar, maka hubungan yang benar antara ketiga
besaran tersebut adalah . . . .
a.
I
=
V
R
b.
I
=
V
R
c.
I
=
V
+
R
d.
I
=
V
–
R
3. Sebuah penghantar memiliki beda potensial antara ujung-ujungnya
sebesar 200 volt. Apabila hambatan penghantar tersebut 40 ohm,
maka besar arus yang melalui penghantar adalah . . . .
a. 0,5 ampere
b. 5 ampere
c. 10 ampere
d. 15 ampere
Uji Kompetensi
Sebagai bahan refleksi, jawablah pertanyaan berikut. Mengapa pada
umumnya rangkaian listrik di rumah-rumah menggunakan rangkaian
paralel. Apa keuntungannya?
Silakan melanjutkan ke materi berikutnya jika sudah bisa menjawab
pertanyaan di atas, jika belum, pahami lagi materi bab ini.
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
209
4. Hambatan sebuah penghantar memiliki beda potensial 100 volt dan
mengalir arus listrik 500 miliampere adalah . . . .
a. 50 ohm
b. 100 ohm
c. 200 ohm
d. 50.000 ohm
5. Bahan atau zat yang mudah menghantarkan arus listrik disebut . . . .
a. isolator
b. semikonduktor
c. konduktor
d. stator
6. Tersedia bahan sebagai berikut.
1) Perak
2) Emas
3) Mika
4) Plastik
5) Tembaga
Di antara bahan yang termasuk isolator adalah . . . .
a. 1, 2, dan 3
b. 1 dan 3
c. 3 dan 4
d. 2 dan 5
7. Sebuah kawat penghantar memiliki hambatan 4 ohm. Apabila
panjang kawat 1 meter dan luas penampang 0,35 mm
2
, maka
hambatan jenis kawat tersebut adalah . . . . (dalam
:
m)
a. 0,10 × 10
–6
b. 0,20 × 10
–6
c. 0,35 × 10
–6
d. 1,40 × 10
–6
8. Sebuah kawat penghantar memiliki luas penampang 0,25 mm
2
.
Apabila hambatan dan hambatan jenisnya masing-masing adalah
10 ohm dan 0,5 × 10
–6
:
m, maka panjang kawat tersebut adalah
. . . .
a. 5 mm
b. 10 mm
c. 5 m
d. 10 m
IPA Terpadu IX
210
I
3
I
4
= 0,5 A
I
2
I
= 10 A
I'
+–
I
1
= 2 A
I
I
1
I
2
I
3
I
4
I
5
I
6
I'
+–
9. Sebuah kawat memiliki panjang 8 m dan berdiameter 2 mm
2
. Jika
hambatan jenis kawat adalah 0,314 × 10
–6
:
m. Maka nilai hambatan
kawat adalah . . . .
a. 0,2 ohm
b. 0,4 ohm
c. 0,8 ohm
d. 1,2 ohm
10. Kawat penghantar memiliki panjang 10 meter dan berjari-jari 0,5 mm.
Jika hambatan jenis kawat adalah 0,628 × 10
–6
:
m, maka nilai
hambatan kawat adalah . . . .
a. 2 ohm
b. 4 ohm
c. 6 ohm
d. 8 ohm
11. Perhatikan gambar di bawah ini!
Besar
I
2
,
I
3
,
I
’ adalah . . . .
a. 1,5 A, 8 A, 10 A
b. 2 A, 8 A, 10 A
c. 8 A, 1,5 A, 10 A
d. 8 A, 10 A, 12 A
12. Perhatikan gambar di bawah ini!
Jika besar arus
I
= 8 A,
I
1
=
I
2
= 2 A,
I
5
= 3 A, maka besar arus
I
3
dan
I
6
adalah . . . .
a. 2 A, 3 A
b. 3 A, 2 A
c. 5 A, 4 A
d. 4 A, 5 A
Hukum Ohm dan Hukum I Kirchhoff
211
13. Besar arus listrik di setiap titik pada rangkaian seri adalah . . . .
a. sama
b. tidak sama
c. belum tentu sama
d. berubah-ubah
14. Jumlah kuat arus yang masuk titik percabangan sama besar dengan
jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan. Pernyataan
tersebut sesuai dengan hukum . . . .
a. Newton
b. Kirchhoff
c. Faraday
d. Boyle
15. Perhatikan gambar di bawah ini!
Maka besar hambatan pengganti rangkaian adalah . . . .
a. 4
:
b. 6
:
c. 8
:
d. 10
:
B. Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas!
1. Jelaskan tentang konduktivitas dan bagaimana hubungan
konduktivitas dengan hambatan suatu benda!
2. Luas penampang sebuah kawat penghantar adalah 0,25 mm
2
. Apabila
hambatan dan hambatan jenis kawat masing-masing adalah 4 ohm
dan 0,5 × 10
-6
ohm-meter, maka berapakah panjang kawat tersebut?
3. Sebuah kawat memiliki luas penampang 2 mm
2
. Jika panjang kawat
1000 meter dan hambatan jenisnya 0,02 × 10
-6
ohm-meter, maka
berapakah besar hambatan kawat?
4. Sebuah kawat penghantar memiliki panjang 1.000 meter. Apabila
hambatan jenis kawat 0,03 × 10
-6
ohm-meter dan nilai hambatan
kawat 5 ohm, maka berapakah luas penampang kawat?
A
R
1
= 2
:
R
2
= 1
:
R
3
= 6
:
R
4
= 4
:
R
5
= 8
:
R
6
= 8
:
B
IPA Terpadu IX
212
Proyek
Carilah informasi dari berbagai sumber (buku, majalah, televisi,
radio, internet, dan sumber lainnya) tentang aplikasi hukum Ohm
dan hukum I Kirchhoff dalam kehidupan sehari-hari. Kumpulkan
dalam bentuk kliping!
5. Perhatikan gambar di bawah ini!
Berapa besar hambatan pengganti rangkaian tersebut?
A
R
1
= 10
:
R
2
= 5
:
R
3
= 5
:
R
4
= 5
:
R
5
= 5
:
R
6
= 5
:
R
7
= 7
:
R
8
= 6
:
R
9
= 2
:
B