Contoh Soal Pembahasan Hambatan Ohmik dan Non Ohmik
Pendahuluan
Hambatan dalam rangkaian listrik merupakan salah satu konsep dasar yang penting dalam memahami elektroteknik dan elektronika. Hambatan menentukan seberapa besar arus yang akan mengalir melalui suatu komponen ketika tegangan diterapkan padanya. Ada dua jenis utama hambatan yang dikenali dalam fisika, yaitu hambatan ohmik dan hambatan non-ohmik. Artikel ini akan memberikan penjelasan mendetail tentang kedua jenis hambatan ini serta beberapa contoh soal dan pembahasan untuk memperdalam pemahaman.
Hambatan Ohmik
Hambatan Ohmik adalah hambatan yang mematuhi hukum Ohm, yang menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui suatu konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan tegangan di antara kedua titik tersebut. Secara matematis, aturan ini bisa ditulis sebagai:
“`math
V = I R
“`
Dimana:
– V adalah tegangan (Volt)
– I adalah arus (Ampere)
– R adalah hambatan (Ohm)
Komponen yang memiliki hambatan ohmik biasanya memiliki grafik hubungan antara arus dan tegangan yang berupa garis lurus.
Contoh Soal Hambatan Ohmik
Soal 1 : Sebuah resistor dengan hambatan 10 Ohm dihubungkan dengan tegangan 5 Volt. Hitunglah arus yang mengalir melalui resistor tersebut.
Pembahasan :
Menggunakan hukum Ohm:
\[ V = I R \]
Diketahui:
– V = 5 Volt
– R = 10 Ohm
Maka:
\[ I = \frac{V}{R} = \frac{5}{10} = 0,5 \, \text{Ampere} \]
Jadi, arus yang mengalir melalui resistor tersebut adalah 0,5 Ampere.
Contoh Soal 2 Hambatan Ohmik pada Rangkaian Paralel
Soal 2 : Dua resistor, masing-masing dengan hambatan 4 Ohm dan 6 Ohm, dihubungkan secara paralel dan kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 12 Volt. Hitunglah total arus yang mengalir dalam rangkaian.
Pembahasan :
Dalam rangkaian paralel, tegangan pada setiap resistor sama besar:
– V = 12 Volt
Untuk mendapatkan total arus, kita harus mencari arus pada masing-masing resistor terlebih dahulu menggunakan hukum Ohm, kemudian menjumlahkannya.
1. Arus pada resistor 4 Ohm:
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12}{4} = 3 \, \text{Ampere} \]
2. Arus pada resistor 6 Ohm:
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12}{6} = 2 \, \text{Ampere} \]
Total arus dalam rangkaian adalah:
\[ I_{total} = I_1 + I_2 = 3 + 2 = 5 \, \text{Ampere} \]
Jadi, total arus yang mengalir dalam rangkaian adalah 5 Ampere.
Hambatan Non Ohmik
Hambatan Non Ohmik adalah hambatan yang tidak mengikuti hukum Ohm. Pada komponen dengan hambatan non-ohmik, hubungan antara tegangan dan arus tidak linier, dan bisa jadi tergantung pada beberapa faktor lain seperti suhu, frekuensi, atau medan listrik. Beberapa contohnya adalah lampu pijar, dioda, dan transistor.
Contoh Soal Hambatan Non Ohmik
Soal 3 : Sebuah dioda ideal dihubungkan dengan tegangan maju 0.7 Volt. Jika resistansi dioda ideal tersebut dianggap sangat kecil, berapakah arus yang mengalir ketika tegangan ini diterapkan?
Pembahasan :
Pada dioda ideal, ketika diberi tegangan maju (forward bias), dioda akan mengizinkan arus mengalir dengan resistansi yang sangat kecil. Oleh karena itu, arus yang mengalir ditentukan oleh resistansinya yang praktis mendekati nol. Dalam kasus ideal, resistansi ini sangat kecil sehingga nilai arus hanya dibatasi oleh kemampuan sumber tegangan.
Karena dioda dalam kondisi ideal, besarnya arus dapat menjadi sangat besar mendekati kapasitas sumber tegangan dan rangkaian terkait yang dipasangkan pada dioda tersebut. Namun, di aplikasi praktis, resistansi rangkaian lain dan batas kapasitas sumber tegangan akan menentukan secara lebih realistis arus yang konkret.
Jika sumber tegangan bisa memasok arus tanpa batas, maka arus yang mengalir bisa diasumsikan dalam jumlah yang sangat besar tetapi realistisnya kurang masuk akal tanpa penentuan batas arus oleh kapasitas sumber.
Contoh Soal 4 Hambatan Non Ohmik pada Lampu Pijar
Soal 4 : Sebuah lampu pijar memiliki sifat non-ohmik dengan tegangan nominal 220 Volt dan daya yang digunakannya adalah 100 Watt. Hitunglah hambatan lampu saat lampu menyala sesuai dengan daya dan tegangan nominal.
Pembahasan :
Diketahui:
– V = 220 Volt
– P = 100 Watt
Menggunakan rumus daya listrik,
\[ P = V I \]
Sehingga arus yang mengalir:
\[ I = \frac{P}{V} = \frac{100}{220} \approx 0.455 \, \text{Ampere} \]
Selanjutnya, menggunakan hukum Ohm,
\[ R = \frac{V}{I} = \frac{220}{0.455} \approx 484 \, \text{Ohm} \]
Jadi, hambatan lampu pijar saat menyala dengan daya dan tegangan nominal tersebut adalah sekitar 484 Ohm.
Kesimpulan
Memahami perbedaan antara hambatan ohmik dan non-ohmik sangat penting dalam analisis rangkaian listrik. Hambatan ohmik mematuhi hukum Ohm dengan hubungan linier antara tegangan dan arus, sementara hambatan non-ohmik tidak linier dan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor lain. Dengan berbagai contoh soal dan pembahasan seperti yang telah disajikan, kita bisa lebih memahami bagaimana kedua hambatan ini bekerja dan bagaimana menghitung arus, tegangan, dan hambatan dalam rangkaian listrik.
Pengetahuan tentang hambatan ohmik dan non-ohmik sangat bermanfaat, terutama bagi mereka yang bekerja di bidang teknik listrik ataupun elektronika, karena membantu dalam merancang dan menganalisis rangkaian dengan lebih efektif dan efisien.
