Hubungan antara tegangan, arus dan hambatan
Hukum Ohm menggambarkan hubungan linear yang sederhana antara tiga besaran dalam rangkaian listrik: tegangan (V), arus (I) dan hambatan (R). Hukum ini menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui sebuah penghantar berbanding lurus dengan tegangan pada penghantar itu dan berbanding terbalik dengan hambatannya, yang biasanya ditulis V = I × R. Hubungan tersebut dipublikasikan fisikawan Jerman Georg Simon Ohm pada 1827 dan sampai kini tetap menjadi persamaan dasar analisis rangkaian.
Ketiga besaran itu punya satuan SI baku: tegangan diukur dalam volt (V), arus dalam ampere (A), dan hambatan dalam ohm (Ω). Hukum Ohm berlaku persis untuk komponen “ohmik” — bahan dan perangkat yang hambatannya tetap konstan di sepanjang rentang tegangan dan arus yang ditinjau, misalnya resistor logam pada suhu stabil. Banyak komponen nyata justru tidak ohmik: hambatan bola lampu pijar naik ketika filamennya memanas, sedangkan perangkat semikonduktor seperti dioda dan transistor sama sekali tidak mengikuti hubungan tegangan-arus berupa garis lurus.
Daya: P = VI
Daya listrik — laju perubahan energi listrik menjadi bentuk lain, misalnya panas atau cahaya — mengalir langsung dari ketiga besaran yang sama lewat rumus P = V × I, dengan P adalah daya dalam satuan watt (W). Dengan mensubstitusikan hukum Ohm (V = I × R) ke dalam rumus daya itu, muncul dua bentuk tambahan yang setara: P = I² × R dan P = V² ÷ R, yang masing-masing berguna tergantung dua besaran mana yang sudah diketahui.
Ketiga rumus daya ini selalu menghasilkan angka yang sama untuk rangkaian yang sama, karena semuanya hanyalah penyusunan ulang secara aljabar dari hubungan dasar yang sama, bukan fakta yang berdiri sendiri-sendiri. Memilih bentuk mana yang dipakai semata-mata soal dua besaran mana — tegangan dan arus, arus dan hambatan, atau tegangan dan hambatan — yang sudah tersedia untuk perhitungan tertentu.
Contoh perhitungan: menyelesaikan rangkaian sederhana
Bayangkan baterai 9 volt yang dihubungkan ke resistor 3 ohm. Dengan menerapkan hukum Ohm, arus yang mengalir melalui resistor adalah I = V ÷ R = 9 ÷ 3 = 3 ampere. Daya yang didisipasikan resistor kemudian menjadi P = V × I = 9 × 3 = 27 watt.
Hasil ini bisa diperiksa memakai rumus daya alternatif: P = I² × R = 3² × 3 = 9 × 3 = 27 watt, dan P = V² ÷ R = 9² ÷ 3 = 81 ÷ 3 = 27 watt. Ketiga bentuknya sepakat, sehingga perhitungannya terkonfirmasi — cara pemeriksaan yang berguna saat mengerjakan soal rangkaian secara manual.
| Besaran diketahui | Rumus | Hasil |
|---|---|---|
| V = 9 V, R = 3 Ω | I = V ÷ R | 3 A |
| V = 9 V, I = 3 A | P = V × I | 27 W |
| I = 3 A, R = 3 Ω | P = I² × R | 27 W |
| V = 9 V, R = 3 Ω | P = V² ÷ R | 27 W |
Mencari salah satu variabel
Hukum Ohm dan rumus daya bersama-sama menghubungkan empat besaran — tegangan, arus, hambatan dan daya — sehingga mengetahui dua di antaranya sudah cukup untuk menemukan dua sisanya lewat penyusunan ulang aljabar. Untuk mencari hambatan dari tegangan dan arus, susun ulang V = I × R menjadi R = V ÷ I; diterapkan pada contoh di atas, R = 9 ÷ 3 = 3 Ω, yang mengonfirmasi nilai resistor yang dipakai.
Untuk mencari arus dari daya dan tegangan, susun ulang P = V × I menjadi I = P ÷ V; memakai daya dan tegangan pada contoh tadi, I = 27 ÷ 9 = 3 A, kembali cocok dengan arus semula. Keluwesan inilah — kemampuan mencari besaran mana pun yang belum diketahui dari sepasang besaran dasar lainnya — yang membuat hukum Ohm dan bentuk-bentuk susunan ulangnya kadang dirangkum bersama sebagai “roda hukum Ohm” berisi rumus-rumus yang saling terkait.
Catatan keselamatan di rumah
Hukum Ohm memang hubungan matematis yang presisi, tetapi menerapkannya pada instalasi listrik rumah nyata melibatkan faktor praktis di luar rumusnya sendiri: hambatan penghantar berubah mengikuti suhu, komponen punya toleransi pabrikan, dan listrik jala-jala membawa risiko serius berupa cedera atau kebakaran bila ditangani keliru. Perhitungan dalam panduan ini ditujukan untuk edukasi dan estimasi, bukan sebagai izin untuk membuka, mengubah atau mengerjakan instalasi listrik yang sedang bertegangan.
Setiap pekerjaan pada instalasi listrik rumah, rangkaian, atau instalasi listrik tetap harus dikerjakan atau diperiksa oleh teknisi listrik bersertifikat sesuai peraturan kelistrikan setempat. Ini tetap berlaku meski perhitungan seperti di atas terlihat sederhana, karena rangkaian nyata juga melibatkan perangkat proteksi, ukuran kawat dan peringkat ampasitas, serta persyaratan khusus dalam peraturan yang tidak tersentuh oleh perhitungan hukum Ohm sederhana.
Pertanyaan yang sering diajukan
Apa rumus hukum Ohm?
Hukum Ohm adalah V = I × R, dengan tegangan (V, dalam volt) sama dengan arus (I, dalam ampere) dikali hambatan (R, dalam ohm). Rumus ini bisa disusun ulang untuk mencari salah satu dari ketiga besaran: I = V ÷ R, atau R = V ÷ I, tergantung dua nilai mana yang sudah diketahui.
Bagaimana menghitung daya memakai hukum Ohm?
Daya dihitung sebagai P = V × I, dalam satuan watt. Karena V = I × R, rumus ini juga bisa ditulis P = I² × R atau P = V² ÷ R, sehingga ada tiga cara setara untuk menghitung daya tergantung dua besaran mana — tegangan, arus atau hambatan — yang diketahui. Misalnya, 9 V pada 3 Ω menghasilkan 3 A dan 27 W lewat ketiga bentuk tersebut.
Bagaimana mencari hambatan jika tegangan dan arus diketahui?
Susun ulang hukum Ohm menjadi R = V ÷ I. Misalnya, sumber 9 V yang mengalirkan arus 3 A melalui sebuah komponen berarti hambatannya 9 ÷ 3 = 3 ohm. Penyusunan ulang ini berlaku untuk pasangan nilai tegangan dan arus mana pun yang diketahui.
Apakah hukum Ohm berlaku untuk semua komponen listrik?
Tidak. Hukum Ohm berlaku persis hanya untuk komponen “ohmik”, yaitu yang hambatannya tetap konstan di sepanjang rentang tegangan dan arus yang ditinjau, misalnya resistor standar pada suhu stabil. Perangkat non-ohmik, termasuk bola lampu pijar, dioda dan transistor, tidak mengikuti hubungan tegangan-arus berupa garis lurus ini.
Amankah memakai perhitungan hukum Ohm untuk proyek listrik rumah?
Perhitungan hukum Ohm berguna untuk memahami dan memperkirakan perilaku rangkaian, tetapi bukan pengganti pekerjaan kelistrikan oleh tenaga bersertifikat. Setiap pekerjaan instalasi listrik rumah, rangkaian atau instalasi tetap harus dikerjakan atau diperiksa oleh teknisi listrik bersertifikat sesuai peraturan kelistrikan setempat.
Referensi
- Ohm GS. Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet. Berlin, 1827 — original statement of Ohm's law.
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — definitions of the volt, ampere, ohm and watt.
- Horowitz P, Hill W. The Art of Electronics, 3rd edition, Cambridge University Press, 2015 — Ohm's law and non-ohmic devices.