Hukum Ohm dan Rumusnya

Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya. Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, namun istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan sejarah.

Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:

$V = I R\$

Dimana :

$I$ adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere.
$V$ adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt.
$R$ adalah nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm.

Hukum ini dicetuskan oleh George Simon Ohm, seorang fisikawan dari Jerman pada tahun 1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827.

Pengertian Tegangan,Arus Dan Tenaga Pada Aliran Listrik

Pengertian Tegangan

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional didalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah.

Pengertian arus pada listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere ( $\mu A$ ) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.
Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

Untuk arus yang konstan, besar arus $I$ dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

$I = \frac{Q}{t},$

di mana $I$ adalah arus listrik, $Q$ adalah muatan listrik, dan $t$ adalah waktu (time).
Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:

$I = \frac{dQ}{dt}.$

Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga $t$ melalui integrasi:

$Q = \int dQ = \int_0^t{i}\ dt.$

Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan $Q$ maupun waktu $t$ merupakan besaran skalar. Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah,salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor.Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain. Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke dalamsehingga $i_1 + i_4 = i_2 + i_3$ . Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.

Arah arus

Definisi arus listrik yang mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk gerakan elektronnya)

Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional.Pembawa muatan positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif. Pada kenyataannya, pembawa muatan dalam sebuah penghantar listrik adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang didorong oleh medan listrik mengalir berlawan arah dengan arus konvensional.Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:

Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.

Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.

Rapat arus

Rapat arus (bahasa Inggris: current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar. Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter persegi (A/m²).^[5]

$I = \int\mathbf{J} \cdot d\mathbf{A},$

di mana $I$ adalah arus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak lurus terhadap elemen. Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar terhadap dA sehingga persamaan menjadi:

$I = \int J\ dA = J \int dA = JA,$

maka

$J = \frac{I}{A},$

di mana $A$ adalah luas penampang total dan $J$ adalah rapat arus dalam satuan A/m².

Pengertian tenaga pada listrik

tenaga listrik adalah tingkat di mana energi listrik yang ditransfer oleh sebuah sirkuit listrik. Satuan SI untuk daya adalah watt, satu joule per detik.

Tenaga listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Watt adalah istilah yang digunakan dalam bahasa sehari-hari berarti "tenaga listrik dalam watt."

Arus searah
Dalam rangkaian resistif langsung arus, daya listrik dihitung menggunakan hukum Joule:

P = IV

di mana P adalah daya listrik, beda potensial V, dan aku arus listrik.

Arus bolak-balik
Dalam sirkuit bolak-balik saat ini, terdapat unsur-unsur penyimpanan energi seperti induktansi dan kapasitansi dapat mengakibatkan pembalikan berkala terhadap arah aliran energi. Bagian dari arus kekuatan itu, rata-rata selama siklus lengkap gelombang AC, hasil bersih dalam transfer energi dalam satu arah dikenal sebagai daya nyata (juga disebut sebagai daya aktif). Sebagian dari aliran daya karena energi yang tersimpan, yang kembali ke sumber di setiap siklus, dikenal sebagai daya reaktif.

Hubungan antara daya nyata, daya reaktif dan daya nyata dapat dinyatakan dengan mewakili jumlah sebagai vektor. Daya nyata direpresentasikan sebagai vektor horizontal dan daya reaktif direpresentasikan sebagai vektor vertikal. Vektor daya nyata adalah sisi miring pada segitiga siku-siku yang dibentuk dengan menghubungkan vektor daya nyata dan reaktif.

Daya listrik mengalir di manapun terdapat medan listrik dan magnetik ada bersama-sama dan berfluktuasi di tempat yang sama. Contoh paling sederhana dari hal ini adalah dalam rangkaian listrik, sebagai bagian sebelumnya menunjukkan. Dalam kasus umum, bagaimanapun, persamaan sederhana P = IV harus diganti dengan perhitungan yang lebih kompleks, integral dari produk silang dari vektor medan listrik dan magnetik di daerah tertentu.

RESISTOR

Sebuah resistor adalah terminal dua komponen elektronik yang menghasilkan tegangan pada terminal yang sebanding dengan arus listrik melewatinya sesuai dengan hukum Ohm:

V = IR

Resistor adalah elemen dari jaringan listrik dan sirkuit elektronik dan di mana-mana di sebagian besar peralatan elektronik. Praktis resistor dapat dibuat dari berbagai senyawa dan film, serta resistensi kawat (kawat terbuat dari paduan Resistivitas tinggi, seperti nikel / krom). Karakteristik utama dari sebuah resistor adalah resistensi, toleransi, tegangan kerja maksimum dan power rating. Karakteristik lainnya meliputi koefisien temperatur, kebisingan, dan induktansi. Kurang terkenal adalah perlawanan kritis, nilai yang disipasi daya di bawah batas maksimum yang diijinkan arus, dan di atas batas yang diterapkan tegangan. Perlawanan kritis tergantung pada bahan yang merupakan resistor dan juga dimensi fisik, melainkan ditentukan oleh desain. Resistor dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit hibrida dan dicetak, serta sirkuit terpadu. Ukuran, dan posisi lead (atau terminal) yang relevan dengan peralatan desainer; resistor harus secara fisik cukup besar untuk tidak terlalu panas ketika menghilangkan kekuasaan mereka.
Konstruksi

Lead pengaturan
Melalui komponen-lubang biasanya memiliki mengarah meninggalkan tubuh axially. Lainnya telah mengarah datang dari tubuh mereka radial bukan sejajar dengan sumbu resistor. Komponen lain mungkin SMT (surface mount technology) sedangkan resistor daya tinggi mungkin memiliki salah satu dari mereka dirancang mengarah ke dalam heat sink.

Komposisi karbon
Resistor komposisi karbon terdiri dari silinder padat resistif kawat elemen dengan embedded mengarah atau logam tutup akhir yang memimpin terikat kawat. Tubuh resistor dilindungi dengan cat atau plastik. Awal abad ke-20 resistor komposisi karbon telah uninsulated tubuh; memimpin kabel terbungkus di sekitar ujung batang dan elemen perlawanan disolder. Resistor selesai dicat untuk kode warna dari nilainya. Elemen resistif terbuat dari campuran tanah halus (bubuk) karbon dan bahan isolasi (biasanya keramik). Sebuah resin memegang campuran bersama-sama. Resistensi ditentukan oleh rasio mengisi bahan (bubuk keramik) ke karbon. Konsentrasi yang lebih tinggi dari karbon, konduktor yang lemah, menghasilkan resistensi yang lebih rendah. Resistor komposisi karbon yang umum digunakan pada 1960-an dan sebelumnya, tetapi tidak begitu populer untuk penggunaan umum sekarang sebagai jenis lain memiliki spesifikasi yang lebih baik, seperti toleransi, tegangan ketergantungan, dan stres (resistor komposisi karbon akan berubah nilai ketika stres dengan lebih-tegangan ). Selain itu, jika kadar air internal (dari eksposur untuk beberapa jangka waktu ke lingkungan lembab) adalah signifikan, solder panas akan menciptakan reversibel non-perubahan dalam nilai resistansi. Resistor ini Namun, jika tidak pernah mengalami Overvoltage juga tidak terlalu panas itu sangat bisa diandalkan. Mereka masih tersedia, namun relatif cukup mahal. Nilai berkisar dari pecahan dari suatu ohm hingga 22 megohms.

Karbon film
Sebuah film karbon diendapkan pada substrat isolasi, dan sebuah heliks dipotong untuk menciptakan panjang, jalan sempit resistif. Berbagai bentuk, ditambah dengan tahanan karbon, (berkisar 90-400 nΩm) dapat memberikan berbagai resistensi. [1] Karbon film resistor power rating menampilkan berbagai 0,125 W sampai 5 W pada 70 ° C. Resistensi yang tersedia berkisar antara 1 ohm sampai 10 megom. Resistor film karbon dapat beroperasi antara suhu -55 ° C sampai 155 ° C. Ini memiliki 200-600 volt tegangan kerja maksimum jangkauan.

Tebal dan tipis
Resistor film tebal menjadi populer selama tahun 1970-an, dan paling SMD (permukaan perangkat mount) resistor hari ini adalah dari jenis ini. Perbedaan utama antara film tipis dan resistor film tebal tidak aktual ketebalan film, melainkan bagaimana film ini diterapkan pada silinder (aksial resistor) atau permukaan (SMD resistor). Resistor film tipis dibuat oleh sputtering (metode deposisi vakum) yang bahan resistif ke substrat isolator. Film ini kemudian terukir dalam cara yang sama ke yang lama (subtraktif) proses untuk membuat sirkuit tercetak, yaitu permukaan dilapisi dengan foto-materi sensitif, kemudian ditutup dengan sebuah pola film, disinari dengan sinar ultraviolet, dan kemudian yang terbuka lapisan foto-sensitif dikembangkan, dan yang mendasari film tipis terukir pergi. Karena waktu selama yang dilakukan memercik dapat dikontrol, ketebalan lapisan tipis dapat dikontrol secara akurat. Jenis bahan ini juga biasanya berbeda yang terdiri dari satu atau lebih keramik (keramik logam) konduktor seperti tantalum nitrida (TAN), ruthenium dioksida (RuO2), timbal oksida (PbO), bismut ruthenate (Bi2Ru2O7), nikel kromium (NiCr), dan / atau bismut iridate (Bi2Ir2O7).
Hambatan dari kedua tipis dan tebal resistor setelah pembuatan film sangat tidak akurat; mereka biasanya dipotong ke nilai yang akurat oleh pemangkasan kasar atau laser. Resistor film tipis biasanya ditentukan dengan toleransi sebesar 0,1, 0,2, 0,5, atau 1%, dan dengan koefisien suhu 5 hingga 25 ppm / K. Resistor film tebal dapat menggunakan keramik konduktif yang sama, tetapi mereka dicampur dengan disinter (bubuk) gelas dan beberapa jenis cairan sehingga dapat komposit layar-dicetak. Ini gabungan dari kaca dan konduktif keramik (keramik logam) materi tersebut kemudian menyatu (dipanggang) dalam oven sekitar 850 ° C. Resistor film tebal, ketika pertama kali dibuat, mempunyai toleransi 5%, tapi toleransi standar telah meningkat hingga 2% atau 1% dalam beberapa dekade terakhir. Koefisien temperatur resistor film tebal yang tinggi, biasanya ± 200 atau ± 250 ppm / K; 40 Kelvin (70 ° F) perubahan suhu dapat mengubah resistansi sebesar 1%. Resistor film tipis biasanya jauh lebih mahal dibandingkan resistor film tebal. Sebagai contoh, resistor SMD film tipis, dengan 0,5% toleransi, dan dengan 25 ppm / K suhu koefisien, ketika membeli dalam jumlah reel ukuran penuh, sekitar dua kali biaya 1%, 250 ppm / K resistor film tebal.

Film logam
Jenis umum aksial resistor hari ini disebut sebagai resistor film logam. Leadless elektrode logam wajah (MELF) resistor sering menggunakan teknologi yang sama, tetapi adalah resistor berbentuk cylindrically dirancang untuk permukaan meningkat. Perhatikan bahwa resistor jenis lain (misalnya, komposisi karbon) juga tersedia dalam paket MELF. Resistor film logam biasanya dilapisi dengan nikel kromium (NiCr), tetapi mungkin akan dilapisi dengan salah satu bahan keramik logam yang tercantum di atas untuk resistor film tipis. Tidak seperti resistor film tipis, bahan dapat diterapkan menggunakan teknik yang berbeda dari sputtering (meskipun itu adalah salah satu teknik seperti itu). Juga, tidak seperti film tipis resistor, nilai resistansi ditentukan dengan cara memotong heliks melalui lapisan bukan oleh etsa. (Hal ini mirip dengan cara resistor karbon dibuat.) Hasilnya adalah toleransi yang masuk akal (0,5, 1, atau 2%) dan koefisien suhu (biasanya) 25 atau 50 ppm / K.

Wirewound
Wirewound resistor biasanya dibuat oleh gulungan kawat logam, biasanya nichrome, sekitar keramik, plastik, atau fiberglass inti. Ujung-ujung kawat yang disolder atau dilas ke dua topi atau cincin, menempel pada ujung inti. Perakitan dilindungi dengan lapisan cat, plastik, atau lapisan enamel dipanggang pada suhu tinggi. Kawat memimpin kekuasaan rendah biasanya wirewound resistor antara 0,6 dan 0,8 mm dalam diameter dan kalengan untuk memudahkan penyolderan. Untuk resistor wirewound kekuatan yang lebih tinggi, baik luar keramik kasus atau luar aluminium kasus di atas lapisan isolator digunakan. Aluminium-cased jenis dirancang harus terpasang ke wastafel panas menghilangkan panas; yang diberi kekuasaan digunakan tergantung pada cocok dengan heat sink, misalnya, kekuatan 50 W akan diberi nilai resistor panas di sebagian kecil dari daya disipasi jika tidak digunakan dengan heat sink. Wirewound besar resistor dapat diberi nilai selama 1.000 watt atau lebih. Karena Resistor wirewound kumparan mereka mempunyai induktansi lebih diinginkan daripada jenis lain resistor, meskipun berliku kawat di bagian dengan arah terbalik bergantian dapat memperkecil induktansi. Teknik lain mempekerjakan bifilar berkelok-kelok, atau flat mantan tipis (untuk mengurangi luas penampang kumparan). Bagi sebagian besar menuntut rangkaian resistor dengan Ayrton-Perry berliku digunakan.

Foil resistor
Hambatan utama elemen dari resistor foil paduan khusus foil beberapa mikrometer tebal. Sejak diperkenalkan pada 1960-an, foil resistor memiliki presisi yang terbaik dan stabilitas dari setiap resistor tersedia. Salah satu parameter penting yang mempengaruhi stabilitas koefisien suhu resistansi (TCR). Kertas timah yang TCR resistor sangat rendah, dan telah lebih ditingkatkan selama bertahun-tahun. Satu rentang ultra-precision resistor foil menawarkan TCR dari 0,14 ppm / ° C, toleransi ± 0.005%, stabilitas jangka panjang (1 tahun) 25 ppm, (3 tahun) 50 ppm (lebih ditingkatkan 5-kali lipat oleh hermetik penyegelan) , stabilitas di bawah beban (2000 jam) 0,03%, thermal EMF 0,1 μV / ° C, -42 dB kebisingan, koefisien tegangan 0,1 ppm / V, 0,08 μH induktansi, kapasitansi 0,5 pF.

Ammeter shunts
Sebuah ammeter shunt adalah tipe khusus-sensing arus resistor, memiliki empat terminal dan nilai di milliohms atau bahkan mikro-ohm. Alat pengukur arus, dengan sendirinya, biasanya dapat menerima arus terbatas. Untuk mengukur arus tinggi, arus melewati shunt, di mana jatuh tegangan diukur dan ditafsirkan sebagai arus. Tipikal shunt terdiri dari dua blok logam padat, kadang-kadang kuningan, terpasang pada dasar isolasi. Antara blok, dan disolder atau brazed kepada mereka, adalah satu atau lebih potongan koefisien temperatur rendah resistensi (TCR) manganin paduan. Ulir baut besar ke dalam blok membuat koneksi saat ini, sementara banyak-sekrup kecil memberikan sambungan tegangan. Shunts dinilai oleh arus skala penuh, dan sering memiliki jatuh tegangan sebesar 50 mV pada nilai arus.

Grid resistor
Dalam industri tugas berat aplikasi-aplikasi arus tinggi, resistor kotak konveksi besar-cooled kisi strip paduan logam cap terhubung dalam baris-baris antara dua elektroda. Industri seperti resistor dapat grade yang sama besarnya dengan lemari es; beberapa desain bisa menangani lebih dari 500 ampere saat ini, dengan kisaran resistensi memperluas lebih rendah daripada 0,04 ohm. Mereka digunakan dalam aplikasi seperti pengereman dinamis dan beban perbankan untuk lokomotif dan trem, netral AC landasan untuk industri distribusi, pengendalian beban untuk crane dan alat berat, load generator dan harmonis listrik penyaringan untuk substasiun. Istilah grid resistor kadang-kadang digunakan untuk menggambarkan sebuah resistor jenis apa pun yang terhubung ke control grid tabung vakum. Ini bukan sebuah resistor teknologi; itu adalah topologi sirkuit elektronik.

tyas p w

Senin, 10 September 2012

DKK1 ke 9

Hukum Ohm dan Rumusnya

Arah arus

Rapat arus

Pengertian tenaga pada listrik

Tidak ada komentar:

Posting Komentar