Keselamatan dan Kesehatan Kerja Listrik pada jurusan Teknik Keselamatan

1. Keselamatan dan Kesehatan
Kerja (K3) Kelistrikan
Pertemuan - 2

2. 1.1
Sekilas Tentang Kelistrikan
❑ Michael Faraday seorang ilmuwan dari Inggris merupakan “Bapak
Listrik”, karena berkat rintisan dari usaha temuannya sekarang
listrik menjadi teknologi yang banyak kegunaannya. Nama-nama
lain yang juga dianggap sebagai tokoh listrik adalah de Coulomb,
Alesandro Volta, Hans C. Cersted dan Andre Marie Ampere.
Secara sederhana, kelistrikan merupakan sifat benda yang
muncul dari adanya muatan listrik yang merupakan kondisi
dari partikel elektron dan proton. Listrik merupakan sesuatu
yang tidak terlihat dengan mata telanjang, fenomena kelistrikan
yang paling umum terjadi adalah petir dimana terjadi loncatan
elektron dari partikel listrik. Satuan listrik yang paling umum
digunakan sehari-hari adalah:

3. 1.2
Satuan Listrik
Tegangan listrik (voltage) Volt (v)
Arus Listrik (current) Ampere (a)
Frekuensi (frequency) Hertz (hz)
Daya Listrik (power) Watt (w) atau voalt-ampere (va)
Energi Listrik Watt-hour 9wh) atau kilowatt –hour
(kwh)
Tabel 2.1. Satuan Listrik

4. Analogi Aliran Listrik
1.3
❑ Analogi sederhana untuk menggambarkan tentang listrik adalah
dengan menggunakan air. Aliran air yang mengalir didalam pipa
diumpamakan sebagai aliran elektron dalam listrik atau arus
listrik, tekanan yang menyebabkan air mengalir diumpamakan
sebagai tegangan listrik dan besarnya daya dorong air yang
keluar dari pipa diumpamakan sebagai daya listrik atau
power. Ukuran pipa sama dengan ukuran penghantar listrik
(konduktor listrik), dan keran air yang mengatur besarnya aliran
air diumpamakan sebagai pengatur hambatan (variable resistance)
dalam rangkaian listrik. Air mengalir dari tekanan tinggi menuju
yang lebih rendah, sedangkan arus listrik merupakan perpindahan
elektron dari tegangan lebih tinggi menuju tegangan lebih rendah.

5. Aliran Listrik
1.4
Gambar 2.1. Analogi sederhana

6. Gelombang Listrik
1.5
❑ Berdasarkan bentuk gelombang, arus listrik dibagi menjadi 2
macam yaitu arus bolak-balik (Alternating Current atau AC) dan
arus searah (Direct Current atau DC). Perbedaan antara listrik AC
dan DC terletak pada polaritasnya.
❑ Arus listrik AC mempunyai polaritas yang berubah-ubah antara
positif dan negatif beberapa kali dalam satu periode (gelombang
sinusoidal), sedangkan arus listrik DC mempunyai polaritas tetap
sepanjang waktu. Frekuensi bolak-balik arus listrik AC sebesar 50
Hz atau 60 Hz.

7. Gelombang Listrik
1.6
Gambar 2.2. Gelombang arus AC dan DC

8. Tegangan dan Arus
1.7
❑ Elektron-elektron dalam konduktor membutuhkan
gaya awal untuk memulai gerakan agar dapat
bergerak. Gaya yang dibutuhkan elektron sama
seperti gaya yang bekerja pada listrik statis, yaitu
gaya yang dihasilkan dari ketidakseimbangan muatan
listrik.
Gambar 2.3. Tarik menarik elektron dan aliran elektron

9. Contoh Tegangan dan Arus
1.8
❑ Contoh pada gambar 2.3. diatas merupakan lilin dan benang wol yang
digosokkan. Kelebihan elektron negatif dari lilin (bermuatan
negatif) dan kekurangan elektron positif dari benang wol akan
menciptakan ketidakseimbangan muatan diantara kedua bahan ini.
Ketidakseimbangan elektron tersebut dapat menyebabkan gaya
tarik menarik antara kedua bahan.
❑ Apabila sebuah kawat konduktor diletakkan diantaranya maka
elektron negatif akan mengalir melalui konduktor untuk mengisi
kekurangan elektron pada benang wol.
❑ Ketidakseimbangan elektron akan menciptakan suatu gaya diantara
kedua bahan ini. Apabila ada jalur yang dialiri maka gaya akan
mendorong elektron untuk mengalir dan semakin lama semakin
berkurang hingga lenyap dan kedua bahan menjadi netral.

10. Contoh Tegangan dan Arus
1.9
❑ Muatan listrik yang diciptakan dari dua material yang saling
digosokkan ini menghasilkan sejumlah energi yang tersimpan
dalam keduanya. Energi ini seperti energi yang tersimpan dalam
air yang berada dalam reservoir setelah air tersebut dipompa dari
kolam yang berada dibawah.
Gambar 2.4. Pengaruh gaya gravitasi pada air dalam reservoir

11. Contoh Tegangan dan Arus
1.10
❑ Pengaruh gaya gravitasi pada air dalam
reservoir menghasilkan suatu gaya yang
membuat air bergerak ke kolam lagi
apabila diberi pipa. Energi pompa air
menuju reservoir yang terletak diatas
kolam dan air dari reservoir menuju
kolam melepaskan energi yang didapat
dari proses pompa tadi. Bila air dipompa
ke tempat yang lebih tinggi, air tersebut
membutuhkan lebih banyak energi,
sehingga lebih banyak energi yang
tersimpan dan lebih banyak energi yang
dilepaskan apabila air tersebut mengalir
ke bawah lagi melalui pipa:
Gambar 2.5. Proses
pelepasan energi

12. Contoh Tegangan dan Arus
1.11
❑ Tidak jauh berbeda dengan elektron. Bila lilin yang kasar
digosok dengan wol, kita sama saja “memompa” elektron-elektron
meninggalkan “level” normalnya, menciptakan kondisi dimana
suatu gaya ada diantara lilin dan wol. Karena elektron mencoba
untuk kembali ke posisi awalnya (kesimbangan/normalnya), gaya
ini menarik elektron kembali ke posisi awal sama seperti gaya
gravitasi mempengaruhi air pada reservoir untuk bergerak ke
bawah, ke posisi awalnya.
Gambar 2.6. Energi yang disimpan dan dilepaskan

13. Contoh Tegangan dan Arus
1.13
❑ Ketika elektron berada pada posisi statisnya (sama seperti air yang
berada dalam reservoir di tempat yang tinggi), energi yang tersimpan di
dalamnya disebut energi potensial, karena ia mempunyai kemungkinan
(berpotensi) untuk dilepaskan. Ketika anda menggesekkan karet bagian
bawah sepatu anda di atas karpet yang kering, anda menciptakan sebuah
muatan yang tidak seimbang antara diri anda dengan karpet.
❑ Aksi menggesek sepatu dengan kaki anda menyimpan energi dalam
bentuk ketidakseimbangan gaya elektron dari posisi asli mereka. Muatan
ini (listrik statis) adalah stasioner (tetap) dan anda tidak akan sadar
bahwa energi telah tersimpan. Namun, ketika anda meletakkan tangan
anda pada gagang pintu yang terbuat dari logam (dengan banyak
elektron yang siap menjadi netral pada diri anda), energi yang tersimpan
tadi akan dilepaskan dalam bentuk aliran elektron melalui tangan anda,
maka anda akan merasakan sengatan listrik (kesetrum).

14. Contoh Tegangan dan Arus
1.14
❑ Energi potensial ini, yang tersimpan dalam bentuk ketidakseimbangan
muatan listrik dan dapat menggerakkan elektron untuk mengalir melewati
konduktor, dapat disebut dengan tegangan, yang biasanya secara teknis
diukur sebagai energi potensial per satuan muatan elektron. Karena
tegangan dinyatakan sebagai suatu bentuk energi potensial, atau
merepresentasikan kemungkinan atau potensi untuk melepaskan elektron
bergerak dari suatu “level” ke level yang lainnya, maka tegangan selalu
dinyatakan sebagai referensi/perbandingan antara dua titik.
Gambar 2.7. Perbedaan tinggi lokasi

15. Contoh Tegangan dan Arus
1.15
❑ Karena perbedaan tinggi, terdapat energi potensial untuk dilepaskan dari
reservoir melewati pipa ke titik nomor 2 lalu ke titik 1. Kita tidak
dapat menaksir jumlah energi yang tersimpan pada air dalam reservoir
secara sederhana dengan mengukur volume air dan ketinggiannya. Jumlah
energi yang dilepaskan dengan menjatuhkan suatu benda yang bermassa
adalah relatif terhadap jarak dari titik awal ke titik akhir. Begitu pula
dengan energi pootensial untuk menggerakkan elektron dari satu titik ke
titik yang lain adalah relatif terhadap kedua titik itu. Jadi, tegangan
selalu dinyatakan dalam suatu besaran diantara dua titik.
❑ Ketika muatan terlepas dari suatu tempat dan ditransfer ke tempat
lainnya, sebuah beda potensial atau tegangan telah dihasilkan diantara
tempat tersebut. Contohnya adalah tegangan yang dihasilkan saat kita
berjalan di atas karpet. Tegangan lebih dari ribuan volt dapat dihasilkan
dengan cara ini. Tegangan disebabkan oleh muatan positif dan negatif
yang terpisah.

16. Contoh Tegangan dan Arus
1.16
❑ Selama badai petir, elektron dari awan terlepas dari “induknya” akibat
dari gaya turbulensi dan terbawa ke bawah awan, sehingga bagian atas
kekurangan elektron menjadi ion positif dan bagian bawah ion negatif.
Gaya tolak kemudian membuat elektron terdesak kebawah awan,
menyebabkan bumi bermuatan positif. Ratusan ribu volt tercipta dari
proses ini. Hal ini dapat menyebabkan udara break down dan sambaran
petir terjadi.
Gambar 2.8. Beda tegangan di udara penyebab petir

17. Baterai
1.17
❑ Sebuah baterai (elemen kering/ dry cell) diilustrasikan pada gambar
berikut ini. Elektrode bagian dalam terbuat dari batang karbon dan
elektrode bagian luarnya terbuat dari lempengan seng.
❑ Reaksi kimia antara ammonium-klororit/mangan dioksida dengan seng
menghasilkan kelebihan elektron, sehingga seng membawa muatan
negatif. Reaksi penggantinya menyebabkan batang karbon kekurangan
elektron, menyebabkan ia bermuatan positif. Muatan yang terpisah ini
menimbulkan tegangan (biasanya 1,5 V) diantara kedua elektroda.
Gambar 2.10. Konstruksi dasar baterai

18. Devinisi Tegangan (Volt)
1.18
❑ Dalam istilah kelistrikan, energi beda potensial didefinisikan
sebagai tegangan. Secara umum, sejumlah energi dibutuhkan
untuk memisahkan muatan tergantung pada tegangan yang
dihasilkan dan jumlah muatan yang dialirkan. Maka diperoleh
definisi, tegangan diantara dua titik adalah sebesar satu volt bila
ia membutuhkan energi sebesar 1 Joule untuk menggerakkan
muatan 1 coulomb dari satu titik ke titik lainnya. Dalam
persamaan dituliskan:
V = W/Q [Volt,V]
❑ Dimana W adalah energi dalam joule,
❑ Q adalah muatan dalam coulomb, dan
❑ V adalah tegangan yang dihasilkan dalam volt

19. Tegangan
1.19
❑ Baterai adalah sumber energi listrik yang menyebabkan muatan
berjalan mengitari rangkaian. Perpindahan muatan ini disebut
dengan arus listrik. Karena salah satu dari terminal baterai selalu
positif dan yang lainnya negatif, aliran arus selalu mempunyai
arah yang sama dan tetap. Arus yang bergerak satu arah ini
disebut DC atau direct current (dalam bahasa Indonesia arus
searah), dan baterai disebut dengan sumber DC. Simbol sumber
DC ditunjukkan pada gambar. Garis yang lebih panjang
menyatakan terminal positif (+) dan yang lebih pendek negatif (-
). Selama tanda “+” dan “-“ dari baterai tidak terhubung, akan
selalu ada tegangan di antara dua titik, tetapi tidak akan ada
aliran eletron yang melewati baterai, karena tidak ada jalur yang
kontinu yang bisa dilewati elektron.

20. Tegangan
1.20
❑ Prinsip yang sama juga terjadi pada reservoir air dan analogi pompa: tanpa
jalur pipa dari reservoir ke kolam, energi yang tersimpan dalam reservoir
tidak dapat dilepaskan (dalam bentuk aliran air). Begitu reservoir telah diisi
penuh, tidak akan ada aliran yang terjadi, tidak peduli seberapa besar tekanan
dari pompa yang dihasilkan. Yang dibutuhkan hanyalan jalur (rangkaian) bagi
air untuk mengalir dari kolam, ke reservoir, dan kembali ke kolam lagi
sehingga terjadi aliran yang kontinu. Kita dapat menyediakan jalur seperti ini
pada baterai yaitu dengan menghubungkan sepotong kawat yang
menghubungkan kedua terminal baterai. Membentuk suatu putaran tertutup,
kita akan melihat aliran kontinu dari elektron:
Gambar 2.11. Perbandingan baterai dengan reservoir
dan ilustrasi aliran elektron pada baterai

21. Arus
1.21
❑ Misalkan sebuah baterai dihubungkan seperti pada gambar
dibawah ini. Karena elektron tertarik oleh kutub positif dari
baterai dan ditolak oleh kutub negatif baterai, elektron tersebut
bergerak mengitari rangkaian, melewati kawat, lampu, dan
baterai. Pergerakan ini disebut dengan arus listrik. Semakin
banyak elektron yang bergerak per detiknya, semakin besar nilai
arusnya. Sehingga arus adalah aliran rata-rata (perpindahan rata-
rata) dari muatan.
Gambar 2.12. Aliran elektron

22. Arus
1.22
❑ Sementara itu, gerakan elektron “bebas” normal pada sebuah induktor
adalah acak, tanpa ada arah dan kecepatan tertentu, elektron dapat
dipengaruhi gerakannya hingga memiliki keteraturan melalui bahan
konduktif. Gerakan sejenis sesama elektron ini yang kita sebut sebagai
listrik atau arus listrik. Untuk lebih tepatnya, dapat juga dikatakan
sebagai listrik dinamis. Listrik dinamis berbeda dengan listrik statis,
karena listrik statis adalah kumpulan muatan listrik yang tidak bergerak.
❑ Seperti air yang mengalir melalui pipa yang kosong, elektron dapat
melewati ruang kosong diantara atom-atom konduktor. Mungkin
konduktor terlihat solid, padat, dan tanpa celah bila dilihat dengan kasat
mata, tetapi material yang tersusun atas atom-atom kebanyakan
merupakan celah/space kosong. Aliran air ini bisa digunakan untuk
memahami gerakan elektron melewati konduktor yang sering disebut
arus/aliran.

23. Arus
1.23
❑ Yang perlu diperhatikan di sini adalah tiap-tiap elektron yang bergerak mungkin
dianggap sebagai gerakan elektron yang berkelompok. Gerakan awal dan akhir
dari aliran elektron yang melewati sepanjang jalur konduktif sebenarnya gerakan
yang seketika itu juga bergerak dari ujung konduktor satu ke ujung lainnya,
walaupun mungkin gerakan masing-masing elektron bisa saja lambat. Bayangkan
saja sebuah tabung yang terisi penuh oleh kelereng.
❑ Tabung yang dipenuhi kelereng, seperti konduktor yang terisi penuh oleh elektron
yang siap bergerak akibat pengaruh dari luarnya. Bila sebuah kelereng tiba- tiba
dimasukkan ke dalam tabung penuh kelereng ini dari sebelah kiri, kelereng lain
akan mencoba keluar dari tabung dari sebelah kanan. Walaupun tiap kelereng
hanya dapat bergerak dalam jarak yang dekat, transfer gerakan melalui tabung ini
sebenarnya kilat dari ujung sebelah kiri ke kanan, tidak peduil seberapa panjang
tabung itu. Dalam kelistrikan, efek keseluruhan dari suatu ujung konduktor ke
ujung lainnya berlangsung dengan cepat, secepat kecepatan cahaya: bergeser
secepat 186 000 mil per detik.
Gambar 2.13. Tabung kelereng

24. Ampere
1.24
❑ Karena muatan diukur dalam coulomb, berarti aliran rata-rata adalah
coulomb per detik. Dalam sistem SI, satu coulomb per detik sama
dengan satu ampere (biasanya disingkat A). Dari sini, kita dapatkan
bahwa satu ampere adalah arus pada suatu rangkaian ketika muatan satu
coulomb bergerak melewati suatu titik dalam satu detik. Simbol dari arus
adalah I. Secara matematis:
I = Q/t [ampere,A]
❑ Dimana Q adalah muatan (dalam coulomb) dan t adalah selang waktu
(dalam detik) selama pengukuran. Dari persamaan di atas yang perlu
diingat adalah t bukanlah waktu diskrit, tetapi t adalah interval atau selang
waktu selama transfer muatan terjadi. Walaupun secara teoritis arus
didefinisikan dari rumus diatas, tetapi pada kenyataannya kita mengukur
arus menggunakan alat yang disebut ammeter atau amperemeter.

25. Arah Arus
1.25
❑ Awalnya, diketahui bahwa arus adalah pergerakan dari muatan positif
dan muatan positif tersebut bergerak mengitari rangkaian dari terminal
positif baterai menuju terminal negatifnya. Seperti ditunjukkan pada
gambar a. Dari sinilah hukum, teori dan simbol dari rangkaian
dikembangkan. (Arah arus seperti ini disebut aliran konvensional yang
lebih umum dipakai). Namun setelah penemuan struktur atom, diketahui
bahwa sebenarnya pergerakan elektron pada konduktor logam seperti
pada gambar b. Namun, karena sudah terlanjur menggunakan arah arus
konvensional, maka kebanyakan menggunakan arah arus konvensional.
Gambar 2.14. Arah arus listrik

26. Baterai
1.26
❑ Baterai adalah sumber dc paling umum. baterai dibuat dalam bermacam
macam bentuk, ukuran, dan rating, mulai dari baterai ukuran kecil yang
hanya mampu menyuplai arus sebesar beberapa mikroampere hingga
baterai otomotif yang mampu menyuplai hingga ribuan ampere. Ukuran
umum dari baterai adalah AAA (baca:A3), AA (baca: A2), C, dan D
yang diilustrasikan pada gambar berikut. Semua baterai menggunakan
tipe konduktor elektroda yang dibenamkan pada bahan electrolit. Interaksi
kimia antara elektroda dan elektrolit menghasilkan tegangan pada baterai.
❑ Sebenarnya baterai hanya bisa men-discharge. Tetapi beberapa tipe
baterai dapat di-recharge (isi ulang). Baterai yang demikian disebut
baterai sekunder. Tipe lain, yaitu baterai primer, tidak dapat diisi ulang.
Contoh umum dari baterai sekunder adalah baterai gadget elektronik. Ia
dapat diisi ulang dengan melewatkan arus dengan arah yang berlawanan
dengan arah discharge nya. Contoh dari baterai primer adalah baterai
pada lampu senter.

27. Tipe Baterai
1.27
❑ Alkaline, baterai alkaline bisa mensuplai 50% hingga 100% total energi lebih
besar dari pada baterai karbon-seng dalam ukuran yang sama. Nilai tegangan
nominalnya 1,5V.
❑ Karbon-seng, Juga bisa disebut dengan elemen kering, baterai karbon-seng telah
digunakan secara luas sejak lama, tetapi sekarang mulai digeser oleh kehadiran
baterai Alkaline. Tegangan nominalnya sebesar 1,5 V.
❑ Lithium, Baterai lithium memiliki ukuran yang kecil dan waktu pemakaian yang
lama (bisa tahan hingga 10 – 20 tahun). Beberapa tipe baterai lithium tersedia
dengan tegangan 2 V hingga 3,5 V dan rating arus mulai dari mikroampere
hingga ampere.
❑ Nikel-kadmium, biasanya disebut “Ni-Cad”, umumnya baterai ini dapat diisi
ulang. baterai ini memiliiki waktu hidup yang lama, dapat beroperasi pada range
suhu yang lebar, dan didisain dalam banyak model dan ukuran.
❑ Lead –acid, merupakan tipe baterai otomotif. Tegangan dasarnya kira-kira 2 volt,
tapi umumnya, enam baterai dihubungkan secara internal sehingga menjadi
bertegangan 12 volt pada terminalnya. Baterai lead-acid mampu mensuplai arus
yang besar (hingga lebih dari 100 A) tapi hanya untuk periode pemakaian yang
sebentar, contohnya: untuk menghidupkan mobil.

28. Kapasitas Baterai
1.28
❑ Saat baterai digunakan, kapasitasnya berkurang. Kapasitasnya dinyatakan
dalam ampere-hour (ampere jam) atau disingkat Ah. Rating dari ampere-
hour baterai sama dengan arus yang dihasilkan baterai tersebut dikalikan
dengan lamanya pemakaian (dalam rating ampere tertentu sesuai
pemakaian) hingga baterai tersebut tidak bisa dipakai lagi. Sebagai
contoh, sebuah baterai mempunyai kapasitas 200Ah, secara teori dapat
mensuplai 20A selama 10 jam, atau 5 A selama 40 jam dan seterusnya.
Hubungan antara kapasitas,umur baterai, dan arus yang dihasilkan adalah:
umur = kapasitas / arus
❑ Kapasitas baterai tidak hanya berpatokan pada nilai-nilai yang telah
disebutkan diatas, tetapi juga dipengaruhi beberapa faktor seperti jadwal
pemakaian, suhu, arus yang dialirkan, dan lainnya. Contoh hubungan umur
baterai dengan arus yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel (jenis Karbon-
Seng).

29. Kapasitas Baterai
1.29
Tabel 2.2. Hubungan umur baterai dengan arus

30. Rangkaian Baterai
Bila baterai dirangkai secara seri, maka tegangan penggantinya adalah hasil
penjumlahan dari tegangan kedua baterai tersebut. Sedangkan apabila baterai
dirangkai secara paralel, maka tegangannya harus sama.
1.30
Gambar 2.15. Baterai rangkaian seri dan paralel

31. Resistansi
1.31
❑ Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan menegenai konsep
tegangan dan arus yang menyatakan bahawa arus adalah pergerakan dari
muatan. Pada konduktor, pembawa muatan adalah elektron bebas yang
bergerak karena dipasang sumber tegangan. Selama elektron bergerak
dalam material, mereka bertumbukan dengan atom dan elektron lainnya
secara konstan. Pada proses ini, elektron yang bergerak memeberikan
energi dalam bentuk panas. Tumbukan ini melawan gerakan dari muatan
sehingga disebut hambatan (resistansi). Semakain besar melawannya,
maka semakin besar juga nilai resistansinya, dan semakin kecil nilai arus
yang dihasilkan dari sumber tegangan yang dipakai.
❑ Komponen yang bernama resistor dibuat khusus untuk menghasilkan
proses menghambat (melawan gerakan muatan) dan banyak dipakai pada
rangkai listrik dan elektronika. Walaupun resistor merupakan komponen
paling sederhana dalam rangkaian listrik, namun pengaruhnya sangat
penting dalam pengoperasian dalam suatu rangkaian. Resistansi
dilambangkan dengan huruf R dan diukur dalam ohm (karena ditemukan
oleh Georg Simon Ohm). Simbol ohm dalam huruf Yunani adalah omega
(Ω).

32. Resistansi
1.32
❑ Salah satu hubungan penting dalam teori rangkaian listrik antara tegangan, arus
dan resistansi. Hubungan resistansi ini ditemukan oleh seorang ahli fisika bernama
Georg Simon Ohm (1787 – 1854) dengan menggunakan rangkaian bekerja
bersama Volta berhasil menemukan baterai dan kawat yang terbuat dari berbagai
macam material, panjang, dan ketebalan. Ohm menemukan bahwa nilai arus
dipengaruhi oleh tegangan dan resistansi.
❑ Misalkan, untuk nilai resistansi yang tetap, dia menemukan bahwa dengan
menambah dua kali lipat nilai tegangan, maka nilai arusnya juga bertambah dua
kali lipat, nilai tegangan dinaikkan tiga kali lipat, maka arusnya juga naik tiga
kali lipat, dan seterusnya. Juga, untuk nilai tegangan yang tetap, Ohm
menemukan bahwa nilai arus berbanding terbalik dengan panjang kawat (semakin
panjang kawatnya, semakin kecil nilai arusnya).
❑ Nilai arus juga berbanding lurus dengan luas penampang dari kawat (semakin
besar luas penampang kawat, semakin besar nilai arusnya). Dari sini, dia dapat
menentukan nilai resistansi dari kawat dan menunjukkan bahwa arus berbanding
terbalik dengan resistansi. Ketika dia membuat nilai resistansi menjadi dua kali
lipat, maka nilai arusnya berkurang setengah dari nilai awalnya (berbanding
terbalik). Kedua penemuan ini dikombinasikan dan menghasilkan Hukum ohm.
Hukum Ohm memegang peranan penting dalam analisa rangkaian listrik.

33. Resistansi dari Konduktor
1.33
❑ Seperti dijelaskan sebelumnya, konduktor adalah material yang dapat mengalirkan
muatan. Namun, konduktor tidak semuanya bersifat demikian. Kita akan
mengetahui bahwa resistansi dari suatu material tergantung dari beberapa faktor:
a. Jenis material
b. Panjang konduktor
c. Luas penampang
d. Suhu
❑ Bila kawat dengan panjang tertentu dilalui arus, pergerakan dari elektron akan
menumbuk elektron lainnya dalam material tersebut. Dengan mengganti material
lain, maka berpengaruh dengan proses tumbukan ini. Misalkan, perak mempunyai
lebih banyak elektron bebas dari pada tembaga sehingga resistansi dari perak lebih
kecil dari pada tembaga (dalam ukuran yang sama). Jadi dapat kita simpulkan:
Resistansi dari suatu konduktor bergantung dari jenis materialnya.
❑ Faktor-faktor yang telah disebutkan dianggap berada pada suhu tertentu. Hubungan
matematisnya, dimana: ρ = konstanta resistivitas bahan, dalam ohm – meter (Ω
m), l= panjang, dalam meter (m), A = luas penampang, dalam meter persegi
(m²). Pada persamaan di atas abjad kecil Yunani rho (ρ) adalah konstanta
proporsional yang disebut dengan resistivitas bahan. Resistivitas adalah sifat fisis
dari bahan yang diukur dalam ohm-meter (Ω m) dalam sistem SI.

34. Hukum Ohm
1.34
❑ Menggunakan konsep rangkaian yang sama, Ohm melakukan eksperimen
dan menemukan bahwa arus pada rangkaian resistif adalah berbanding
lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan resistansinya.
Dalam bentuk matematis, hukum Ohm:
I = E/R [ampere, A]
E : tegangan dalam volt.
R : resistansi dalam ohm.
I : arus dalam ampere.
❑ Dari rumus ini, anda dapat lihat bahwa semakin besar sumber tegangan
yang dipakai, maka semakin besar arusnya, sedangkan apabila
resistansinya diperbesar, maka arusnya semakin kecil.

35. Skematik Hukum Ohm
1.35
Gambar 2.16. Rangkaian hukum ohm dan skema hukum ohm

36. Hukum Ohm
1.36
❑ Hubungan proporsional antara tegangan dan arus pada persamaan diatas
bisa didemonstrasikan dengan rangkaian pada gambar 1.30. Untuk nilai
resistansi yang tetap, bila tegangannya dikalikan dua (gambar b) maka
arusnya juga menjadi dua kali lipat, bila tegangannya dikalikan tiga,
arusnya juga menjadi tiga kali lipat, dan seterusnya.
Gambar 2.17. Nilai resistansi terhadap arus dan tegangan

37. Hukum Ohm
1.37
❑ Hubungan berbanding terbalik antara resistansi dengan arus
didemonstrasikan pada gambar 1.31 . untuk nilai tegangan yang
tetap, bilai resistansinya dibuat dua kali lipat (gambar c) maka
arusnya berkurang setengah dari nilai awal, bila nilai resistansinya
dibuat tiga kali lipat, maka arusnya menjadi sepertiga dari nilai
awalnya, dan begitu seterusnya. Bentuk lain hukum Ohm bisa
ditulis ulang menjadi:
E = IR [volt, V] dan R = E/I [ohm, Ω]
❑ Ketika menggunakan hukum Ohm, pastikan menulis semua satuan
dalam bentuk dasarnya yaitu volt, ohm, dan ampere.