Hukum Ohm untuk bagian sirkuit
Hukum dasar teknik kelistrikan yang dapat Anda gunakan untuk mempelajari dan menghitung rangkaian listrik adalah hukum Ohm, yang menetapkan hubungan antara arus, tegangan, dan hambatan. Penting untuk memahami esensinya dengan jelas dan dapat menggunakannya dengan benar dalam memecahkan masalah praktis. Kesalahan sering dilakukan dalam teknik kelistrikan karena ketidakmampuan untuk menerapkan hukum Ohm dengan benar.
Hukum Ohm untuk bagian sirkuit menyatakan: arus berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan resistansi.
Jika tegangan yang bekerja pada rangkaian listrik dinaikkan beberapa kali, arus pada rangkaian tersebut akan meningkat dengan jumlah yang sama. Dan jika Anda meningkatkan resistansi rangkaian beberapa kali, arus akan berkurang dengan jumlah yang sama. Demikian pula, aliran air di dalam pipa semakin besar, semakin kuat tekanannya dan semakin kecil hambatan pipa terhadap pergerakan air.
Dalam bentuk yang populer, hukum ini dapat dirumuskan sebagai berikut: semakin tinggi tegangan untuk resistansi yang sama, semakin tinggi arusnya, dan pada saat yang sama, semakin tinggi resistansi untuk tegangan yang sama, semakin rendah arus listriknya.
Untuk menyatakan hukum Ohm secara matematis dengan cara yang paling sederhana, resistansi kawat yang membawa arus 1 A pada tegangan 1 V dianggap 1 Ohm.
Arus dalam ampere selalu dapat ditentukan dengan membagi tegangan dalam volt dengan resistansi dalam ohm. Oleh karena itu, Hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian ditulis dalam rumus berikut:
Saya = U / R.
Segitiga ajaib
Bagian atau elemen apa pun dari rangkaian listrik dapat dicirikan oleh tiga karakteristik: arus, tegangan, dan resistansi.
Cara menggunakan segitiga Ohm: kami menutup nilai yang diperlukan — dua simbol lain akan memberikan rumus perhitungannya. Omong-omong, hanya satu rumus dari segitiga yang disebut hukum Ohm - rumus yang mencerminkan ketergantungan arus pada tegangan dan hambatan. Dua rumus lainnya, meskipun merupakan konsekuensinya, tidak masuk akal secara fisik.
Perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian akan benar bila tegangan dalam volt, resistansi dalam ohm, dan arus dalam ampere. Jika beberapa satuan besaran ini digunakan (mis., miliampere, milivolt, megohms, dll.), masing-masing harus diubah menjadi ampere, volt, dan ohm. Untuk menekankan hal ini, rumus hukum Ohm untuk suatu bagian sirkuit terkadang ditulis sebagai berikut:
amp = volt / ohm
Anda juga dapat menghitung arus dalam miliampere dan mikroamp, sementara voltase harus dinyatakan dalam volt dan resistansi masing-masing dalam kilohms dan megohms.
Artikel lain tentang listrik dengan cara sederhana dan terjangkau:
Apa itu voltase, arus, dan resistansi: bagaimana penggunaannya dalam praktik
Bagaimana resistensi tergantung pada suhu
Sumber EMF dan arus: karakteristik dan perbedaan utama
Medan Listrik dan Magnet—Apa Bedanya?
Hukum Ohm berlaku untuk setiap bagian sirkuit. Jika perlu untuk menentukan arus di bagian tertentu dari rangkaian, maka perlu membagi tegangan yang bekerja di bagian ini (Gbr. 1) dengan resistansi bagian ini.
Gambar 1. Penerapan hukum Ohm pada suatu bagian rangkaian
Mari kita beri contoh perhitungan arus menurut hukum Ohm... Misalkan diperlukan untuk menentukan arus dalam lampu dengan resistansi 2,5 ohm, jika tegangan yang diterapkan pada lampu adalah 5 V. Membagi 5 V dengan 2,5 ohm, kita mendapatkan nilai arus sebesar 2 A. Pada contoh kedua, kita menentukan arus yang akan mengalir di bawah pengaruh tegangan 500 V dalam rangkaian yang resistansinya 0,5 MΩ. Untuk melakukan ini, kami menyatakan resistansi dalam ohm. Membagi 500 V dengan 500.000 ohm, kami menemukan arus di sirkuit, yaitu 0,001 A atau 1 mA.
Seringkali, mengetahui arus dan hambatan, tegangan ditentukan menggunakan hukum Ohm. Mari kita tulis rumus untuk menentukan voltase
U = IR
Rumus ini menunjukkan bahwa tegangan di ujung bagian rangkaian tertentu berbanding lurus dengan arus dan hambatan... Arti ketergantungan ini tidak sulit untuk dipahami.Jika resistansi bagian rangkaian tidak berubah, arus hanya dapat ditingkatkan dengan menaikkan tegangan. Ini berarti bahwa pada resistansi konstan, arus yang lebih besar sesuai dengan tegangan yang lebih besar. Jika perlu untuk mendapatkan arus yang sama pada resistansi yang berbeda, maka dengan resistansi yang lebih tinggi harus ada tegangan yang lebih tinggi.
Tegangan pada bagian rangkaian sering disebut sebagai penurunan tegangan… Hal ini sering menimbulkan kesalahpahaman. Banyak orang berpikir bahwa penurunan tegangan adalah tegangan yang tidak perlu terbuang percuma. Pada kenyataannya, konsep tegangan dan penurunan tegangan adalah ekuivalen. Rugi dan Penurunan Tegangan—Apa Bedanya?
Penurunan tegangan adalah penurunan potensial secara bertahap melintasi rangkaian pembawa arus karena fakta bahwa rangkaian tersebut memiliki resistansi aktif. Menurut hukum Ohm, penurunan tegangan di setiap bagian rangkaian U sama dengan hasil kali resistansi bagian rangkaian R ini dengan arus di dalamnya I, yaitu. U-RI. Jadi, semakin besar resistansi suatu bagian rangkaian, semakin besar penurunan tegangan pada bagian rangkaian tersebut untuk arus tertentu.
Perhitungan tegangan hukum Ohm dapat ditunjukkan pada contoh berikut. Biarkan arus 5 mA melewati bagian rangkaian dengan resistansi 10 kOhm, dan tegangan pada bagian ini perlu ditentukan.
Dengan mengalikan A = 0,005 A pada R — 10000 Ω, kita memperoleh tegangan sebesar 50 V. Hasil yang sama dapat diperoleh dengan mengalikan 5 mA dengan 10 kΩ: U = 50 in
Pada perangkat elektronik, arus biasanya dinyatakan dalam miliampere dan resistansi dalam kiloohm.Oleh karena itu, akan lebih mudah untuk menggunakan satuan pengukuran ini dalam perhitungan menurut hukum Ohm.
Hukum Ohm juga menghitung resistansi jika tegangan dan arus diketahui. Rumus untuk kasus ini ditulis sebagai berikut: R = U / I.
Perlawanan selalu merupakan rasio tegangan terhadap arus. Jika tegangan dinaikkan atau diturunkan beberapa kali, arus akan bertambah atau berkurang dengan jumlah yang sama. Rasio tegangan-arus sama dengan resistansi tetap tidak berubah.
Rumus untuk menentukan resistansi tidak boleh dipahami bahwa resistansi konduktor tertentu bergantung pada arus dan tegangan. Diketahui tergantung pada panjang, luas penampang dan bahan kawat. Secara tampilan, rumus untuk menentukan resistansi menyerupai rumus untuk menghitung arus, tetapi ada perbedaan mendasar di antara keduanya.
Arus di bagian tertentu dari rangkaian sangat tergantung pada tegangan dan resistansi dan berubah saat mereka berubah. Dan resistansi bagian rangkaian ini adalah nilai konstan yang tidak bergantung pada perubahan tegangan dan arus, tetapi sama dengan rasio dari nilai-nilai ini.
Ketika arus yang sama mengalir di dua bagian rangkaian dan tegangan yang diterapkan padanya berbeda, jelas bahwa bagian yang diberi tegangan lebih besar memiliki resistansi yang lebih besar.
Dan jika, di bawah pengaruh tegangan yang sama, arus yang berbeda mengalir di dua bagian rangkaian yang berbeda, maka di bagian ini akan selalu ada arus yang lebih kecil, yang memiliki resistansi lebih besar.Semua ini mengikuti dari formulasi dasar hukum Ohm untuk bagian sirkuit, yaitu dari fakta bahwa semakin besar arus, semakin besar tegangan dan semakin rendah resistansi.
Perhitungan resistansi menggunakan hukum Ohm untuk bagian sirkuit akan ditunjukkan pada contoh berikut Biarkan diperlukan untuk menemukan resistansi bagian yang dilalui arus 50 mA pada tegangan 40 V. Menyatakan arus dalam ampere, kita mendapatkan I = 0,05 A. Bagilah 40 dengan 0,05 dan temukan bahwa hambatannya adalah 800 ohm.
Hukum Ohm dapat divisualisasikan dalam bentuk yang disebut karakteristik arus-tegangan... Seperti yang Anda ketahui, hubungan berbanding lurus antara dua kuantitas adalah garis lurus yang melewati titik asal. Ketergantungan ini biasanya disebut linier.
Dalam gambar. 2 ditampilkan sebagai contoh grafik hukum Ohm untuk bagian rangkaian dengan resistansi 100 ohm. Sumbu horizontal adalah tegangan dalam volt dan sumbu vertikal adalah arus dalam ampere. Skala arus dan tegangan dapat dipilih sesuai keinginan. Garis lurus ditarik sehingga untuk setiap titiknya rasio tegangan terhadap arus adalah 100 ohm. Misalnya, jika U = 50 V, maka I = 0,5 A dan R = 50: 0,5 = 100 ohm.
Beras. 2… Hukum Ohm (Karakteristik Arus-Tegangan)
Grafik hukum Ohm untuk nilai negatif arus dan tegangan adalah sama. Ini menyiratkan bahwa arus dalam rangkaian mengalir dengan cara yang sama di kedua arah. Semakin besar resistansi, semakin sedikit arus yang diperoleh pada tegangan tertentu dan semakin hati-hati garis lurus bergerak.
Perangkat di mana karakteristik arus-tegangan adalah garis lurus yang melewati titik awal, yaitu resistansi tetap konstan ketika tegangan atau arus berubah, disebut perangkat linier... Istilah sirkuit linier, resistansi linier juga digunakan.
Ada juga perangkat yang resistansinya berubah ketika tegangan atau arus berubah. Kemudian hubungan antara arus dan tegangan diekspresikan bukan menurut hukum Ohm, tetapi dengan cara yang lebih kompleks. Untuk perangkat seperti itu karakteristik arus-tegangan tidak akan berupa garis lurus yang melewati titik awal, tetapi berupa kurva atau garis putus-putus. Perangkat ini disebut non-linier.
Lihat juga di topik ini: Penerapan hukum Ohm dalam praktek
