Kalkulator Hukum Ohm

Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui konduktor berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan. Rumusnya adalah V = I × R.

Untuk menghitung hambatan, bagi tegangan dengan arus: R = V / I. Misalnya, jika tegangan 12V dan arus 2A, hambatannya adalah 6Ω.

Hukum Ohm tidak berlaku untuk komponen non-linear seperti dioda dan transistor. Hanya berlaku untuk material ohmik yang mempertahankan hambatan konstan.

LED bukan resistor — LED memiliki penurunan tegangan maju yang hampir tetap (sekitar 2 V untuk merah, 3 V untuk biru/putih) dan harus dibatasi arusnya atau akan terbakar. Nilai resistor seri berasal dari R = (Vsupply − Vled) / I. Dengan catu daya 12 V, LED 2 V, dan arus target 20 mA (0,02 A): R = (12 − 2) / 0,02 = 500 Ω. Gunakan nilai standar terdekat, biasanya 470 Ω atau 560 Ω. Periksa juga daya resistor: resistor harus mendisipasikan I²R = 0,02² × 470 ≈ 0,19 W, sehingga resistor seperempat watt sudah cukup, tetapi jika Anda menggerakkan LED lebih keras atau dari tegangan yang lebih tinggi, naikkan ke komponen 0,5 W atau 1 W.

Setiap konduktor memiliki hambatan, dan menurut Hukum Ohm hambatan itu mengubah arus menjadi tegangan yang hilang: V = I × R. Hambatan kabel memang kecil (satu meter kabel rumah tangga biasanya di bawah seperseratus ohm), tetapi pada jarak yang panjang nilainya akan bertambah. Saluran dengan hambatan total 0,5 Ω yang dialiri arus 10 A kehilangan tegangan 5 V, sehingga catu daya 12 V tiba di beban hanya sebesar 7 V. Standar instalasi listrik biasanya mengizinkan penurunan tegangan maksimal 3–5%. Kabel yang terlalu kecil menyebabkan lampu redup, motor lemah, dan membuang energi sebagai panas, itulah sebabnya kalkulator penurunan tegangan dan tabel penentuan ukuran kabel yang tepat menjadi alat standar untuk setiap instalasi.

Pada rangkaian seri, hambatan dijumlahkan: dua resistor 10 Ω menghasilkan 20 Ω, sehingga catu daya 12 V mengalirkan I = V/R = 12/20 = 0,6 A, dengan tegangan terbagi merata (6 V pada masing-masing, karena arus yang mengalir identik melalui keduanya). Pada rangkaian paralel, hambatan gabungan lebih rendah daripada masing-masing hambatan: dua resistor 10 Ω menghasilkan R = 10/2 = 5 Ω, sehingga 12 V yang sama mengalirkan 12/5 = 2,4 A, dengan setiap resistor dialiri 1,2 A. Aturan umumnya adalah R(total) = R₁ + R₂ untuk seri, dan 1/R(total) = 1/R₁ + 1/R₂ untuk paralel. Rangkaian seri membagi tegangan, rangkaian paralel membagi arus — persis seperti yang dihitung oleh bagian seri dan paralel kalkulator ini.

Bahaya berasal dari arus, bukan tegangan, dan Hukum Ohm yang menentukan arusnya: I = V/R, dengan R adalah hambatan tubuh manusia. Tubuh kering kira-kira 100.000 Ω, sehingga kontak 230 V mengalirkan sekitar 2,3 mA — sensasi kesetrum ringan yang pernah dirasakan banyak orang. Kulit basah menurunkan hambatan menjadi sekitar 1.000 Ω, dan 230 V yang sama kemudian mengalirkan 230 mA, jauh di atas sekitar 30 mA yang dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel dan 50 mA yang dapat menghentikan pernapasan. Inilah sebabnya kamar mandi dan dapur menggunakan perangkat arus sisa (RCD) yang memutus aliran pada 30 mA atau kurang, dan mengapa pekerjaan kelistrikan dilakukan dengan tangan kering dan alat berinsulasi.

Multimeter menerapkan Hukum Ohm dalam tiga mode berbeda. Untuk tegangan, hubungkan meter paralel melintasi komponen saat rangkaian bertegangan — tegangan selalu diukur di antara dua titik. Untuk arus, meter harus dihubungkan seri sehingga arus benar-benar mengalir melaluinya, dan mulailah pada rentang tertinggi, karena meter yang terhubung paralel ke rangkaian bertegangan dalam mode yang salah akan berperilaku seperti korsleting. Untuk hambatan, komponen harus dilepas dari catu daya dan idealnya dikeluarkan dari rangkaian, karena meter menerapkan tegangan uji sendiri untuk mengukur R = V/I. Jangan pernah mengukur hambatan pada rangkaian bertegangan, dan selalu kembalikan probe ke posisi tegangan setelah pengukuran arus.

Hambatan ditentukan oleh material dan geometrinya: R = ρL/A, dengan ρ adalah resistivitas material, L panjang, dan A luas penampang. Tembaga memiliki resistivitas sekitar 1,7 × 10⁻⁸ Ω·m, menjadikannya konduktor yang sangat baik, sedangkan nikrom (digunakan pada pemanas) sekitar 60 kali lebih tinggi, dan karet atau kaca adalah isolator dengan resistivitas miliaran kali lebih besar. Menggandakan panjang kabel akan menggandakan hambatannya; menggandakan luas penampangnya akan membaginya menjadi dua — itulah sebabnya kabel tebal (A besar) dapat mengalirkan arus tinggi dengan kerugian rendah. Suhu juga berpengaruh: sebagian besar logam bertambah hambatannya saat panas, dan itulah alasan Hukum Ohm hanya berlaku ketat pada suhu konstan.

Arus yang melewati hambatan menghasilkan panas karena daya yang didisipasikan adalah P = I²R. Kabel dengan hambatan 0,5 Ω yang dialiri arus 20 A menghasilkan 0,5 × 20² = 200 watt panas, yang merupakan risiko kebakaran serius jika kabel tidak dapat membuangnya. Kabel yang terlalu kecil akan menjadi hangat, panas, atau bahkan membara saat dibebani. Pemeriksaannya mengikuti Hukum Ohm: ukur tegangan di catu daya dan di beban — perbedaan besar berarti hambatan kabel berlebihan; rasakan kabel setelah 30 menit beban penuh; dan tentukan ukuran konduktor sehingga arus operasi tetap di bawah rating ampasitas kabel. Pemanasan inilah alasan sekring dan pemutus sirkuit bekerja: keduanya diukur sedemikian rupa sehingga arus tidak pernah mampu mendorong panas I²R melewati batas toleransi kabel.

Hukum Ohm dalam bentuk sederhananya V = IR berlaku langsung untuk arus searah (DC) dan untuk rangkaian AC dengan beban resistif murni seperti pemanas dan lampu pijar. Tetapi rangkaian AC dengan motor, transformator, dan kapasitor mengandung reaktansi — energi yang tersimpan dan dilepaskan saat tegangan dan arus bolak-balik — sehingga rasio tegangan terhadap arus menjadi impedansi Z, bukan hambatan biasa, dan ditulis V = IZ. Reaktansi bergantung pada frekuensi, itulah sebabnya Hukum Ohm saja tidak dapat memprediksi arus pada rangkaian induktif atau kapasitif. Untuk rangkaian seperti itu, para insinyur menggunakan impedansi dengan sudut fase dan faktor daya, sedangkan elektronik DC, baterai, dan rangkaian pemanas sederhana tetap berada dalam wilayah Hukum Ohm murni.