Hukum Ohm: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Ariandi Lie (bicara | kontrib) k Membatalkan 1 suntingan oleh Lyliana belle (bicara) ke revisi terakhir oleh Cendy00(✨) Tag: Pembatalan |
|||
| (3 revisi perantara oleh 3 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 10:
dengan <math>I</math> mewakili [[arus listrik]] yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan [[Ampere]], <math>V</math> mewakili [[tegangan listrik]] yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan [[volt]], dan <math>R</math> mewakili nilai [[hambatan listrik]] yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan [[ohm]].
Hukum ini diberi nama sesuai nama belakang pencetusnya yakni [[Georg Ohm|Ohm]], yang disajikan pada sebuah jurnal di tahun 1827, berdasarkan hasil eksperimennya mengukur besar tegangan dan arus listrik dari berbagai rangkaian.
Hukum ini sangatlah penting pada bidang kelistrikan karena dapat menghitung besar tegangan listrik pada sebuah penghantar, walaupun begitu penerimaan atas hukum ini oleh para ilmuwan di kerajaan yang beliau (Ohm) tinggali yakni [[Prusia|Prussia]]<ref name="Catatan04" group="Penjelasan" />, pada awalnya sangatlah sedikit, dengan alasan : rumitnya penjelasan matematika dari hukum Ohm, menteri pendidikan Prussia yang tidak mendukung untuk hukum Ohm diajarkan di perguruan-perguruan tinggi, dan karena adanya masalah pribadi saudara Georg Ohm, yakni [[:en:Martin Ohm|Martin Ohm]], yang dianggap telah mencela kurikulum pendidikan Prussia.
Hukum Ohm memiliki versi yang tidak benar (hukum Barlow)<ref group=Penjelasan name=Catatan05/>, dan memiliki persamaan khusus untuk besar hambatannya (hukum Pouillet), yakni :
Baris 37:
Hukum Ohm dapat menghitung besar tegangan listrik di batangan kawat apabila batangan kawat hanya dipengaruhi oleh besaran tegangan listrik yang tetap; hukum yang berbeda milik [[Jean Baptiste Joseph Fourier|Joseph Fourier]] yakni {{Sectionlink|Hukum Fourier|hukum Fourier}} juga dapat menghitung besar suhu pada batangan besi apabila hanya dipengaruhi oleh besaran suhu yang tetap<ref name="Catatan06" group="Penjelasan" />.
Kedua hukum tersebut memiliki unsur-unsur yang sama tetapi dengan nama yang berbeda seperti unsur [[suhu]] (faktor pendukung [[perpindahan panas]]), dan hantaran panas (tingkat kepanasan pada suatu persimpangan) pada prinsip Fourier, dengan unsur-unsur pada hukum kelistrikan milik [[Georg Ohm]], seperti [[Tegangan listrik|tegangan]] (faktor pendukung perpindahan arus), dan arus listrik (besar [[muatan listrik]] pada suatu persimpangan), dan lain sebagainya<ref>{{Cite web|title=Thermal-electrical analogy: thermal network|url=http://www.ingaero.uniroma1.it/attachments/2176_Cap_3%20Thermal-electrical%20analogy.pdf|website=Ingaero|page=1}}</ref>.
Fourier menganggap bahwasannya besar hantaran panas pada permukaan besi itu sebanding atau [[Kesebandingan (matematika)|proporsional]] dengan besar perubahan suhu di batangan besi<ref>{{Cite book|last=Davies|first=T. W.|date=2011-02-14|url=https://www.thermopedia.com/content/781/|title=FOURIER'S LAW|publisher=Begel House Inc.|isbn=978-1-56700-456-4|language=English}}</ref><ref name="Catatan07" group="Penjelasan" />. Walaupun selalu benar untuk batangan besi dengan besar perubahan suhu yang kecil, istilah kesebandingan tidak lagi berguna ketika batangan besi yang dimaksud memiliki besar perubahan suhu yang tinggi<ref name="Catatan08" group="Penjelasan" />. Anggapan yang hampir sama juga diberikan oleh Georg Ohm berupa : besar arus listrik pada permukaan kawat ialah sebanding dengan besar tegangan di batangan kawat<ref>{{Cite book|last=Robert Andrews Millikan|first=American Technical Society|date=1917|url=http://archive.org/details/elementselectri00bishgoog|title=Elements of Electricity: A Practical Discussion of the Fundamental Laws and Phenomena of ...|publisher=American Technical Society|pages=54|others=University of Michigan|language=English|url-status=live}}</ref><ref name="Catatan09" group="Penjelasan" />. Kepastian tentang anggapan ini dapat di uji dicoba dengan melakukan perhitungan secara teliti di lab kelistrikan.
Baris 72:
<math display="block">a=\frac{\mathcal{E}}{\mathcal{R}},\;\;\;\;b=\frac{r}{\mathcal{R}} .</math>Kedua koefisien diatas dapat dimasukkan terhadap <math>x</math> untuk memperoleh bentuk <math>I</math> terbawah.
[[Berkas:Ohmsches Gesetz in Georg Simon Ohms Laborbuch.jpg|jmpl]]
Hukum Ohm pada awalnya dikritik habis-habisan. Kolega-kolega beliau menganggap temuan beliau sebagai "perkara yang rumit"<ref>{{Cite journal|last=Davies|first=Brian|date=1980-01-01|title=A web of naked fancies?|url=http://dx.doi.org/10.1088/0031-9120/15/1/314|journal=Physics Education|volume=15|issue=1|pages=57–61|doi=10.1088/0031-9120/15/1/314|issn=0031-9120}}</ref> bahkan menteri pendidikan Prussia, wilayah kerajaan yang ditempati beliau, mengatakan "seorang professor yang telah mengajarkan kesesatan tidak pantas untuk mengajar. "<ref>{{Cite book|last=Hart|first=Ivor Blashka|date=1923|url=http://archive.org/details/makersofsciencem00hart_0|title=Makers of science; mathematics, physics, astronomy|publisher=London, Oxford university press, H. Milford|pages=243|others=University of Illinois Urbana-Champaign|url-status=live}}</ref> Semua hal ini dikarenakan karena pandangan filosofi sains di Jerman pada saat itu yang menganggap percobaan ilmiah itu tidak ada gunanya untuk memahami alam semesta karena alam semesta amatlah tersusun rapi, dan penemuan ilmiah dapat dicapai dari penjabaran logis saja<ref>{{Cite book|last=Schnädelbach|first=Herbert|date=1984|url=https://www.worldcat.org/oclc/10122324|title=Philosophy in Germany, 1831-1933|location=Cambridge|publisher=Cambridge University Press|isbn=0-521-22793-3|pages=78-79|others=Eric Matthews|oclc=10122324|url-status=live}}</ref><ref>{{Cite web|title=Absolute Idealism {{!}} philosophy {{!}} Britannica|url=https://www.britannica.com/topic/Absolute-Idealism|website=www.britannica.com|language=en|access-date=2022-10-02}}</ref> <ref group="Penjelasan" name="Catatan012" />.Faktor lain yang membuat beliau dibenci adalah karena saudara beliau yakni [[:en:Martin Ohm|Martin Ohm]] (pekerjaan : [[Matematikawan|dosen matematika]]), merupakan seorang kritikus berat terhadap kurikulum pendidikan di Prussia pada saat itu<ref>{{Cite journal|last=Bekemeier|first=Bernd|date=1989-09|title=Martin Ohms ‚Versuch eines vollkommen consequenten Systems der Mathematik’ von 1822|url=http://link.springer.com/10.1007/BF03338723|journal=Journal für Mathematik-Didaktik|language=de|volume=10|issue=3|pages=|doi=10.1007/BF03338723|issn=0173-5322}}</ref>. Gabungan dari faktor-faktor tersebut akhirnya membuat banyak kolega-kolega beliau enggan untuk menerima hasil penelitian beliau, dan temuan beliau tidak diakui hingga tahun 1840-an. Tetapi, beliau mendapatkan pengakuan dari pihak Inggris yakni dengan bentuk penghargaan [[Medali Copley|Copley]], beserta penghargaan-penghargaan dari pihak lain sebelum beliau meninggal dunia pada tahun 1854<ref>{{Cite journal|last=Gupta|first=Madhu Sudan|date=1980|title=Georg Simon Ohm and Ohm's Law|url=http://ieeexplore.ieee.org/document/4321401/|journal=IEEE Transactions on Education|volume=23|issue=3|pages=157|doi=10.1109/TE.1980.4321401|issn=0018-9359}}</ref>.
Baris 80 ⟶ 78:
Penjelasan lebih mendalam tentang hukum Ohm mulai berkembang setelah [[Joseph John Thomson|J.J Thomson]] menemukan bahwasannya zat pembangun arus listrik ialah kumpulan partikel kecil (elektron)<ref name=":9">{{Cite book|date=1897|url=https://books.google.co.id/books?id=vBZbAAAAYAAJ&pg=PA104&redir_esc=y|title=The Electrician|publisher=James Gray|pages=104|language=en|url-status=live}}</ref>. Pada permulaan abad ke-20 sebuah model [[fisika klasik]] hantaran arus listrik pertama kali dicetuskan oleh [[Paul Drude]] yakni [[:en:Drude model|model Drude]], model tersebut memberi pemaparan ilmiah mengenai hukum Ohm. Pada model ini, sebuah penghantar yang memiliki unsur pembentuk yakni [[Atom|atom-atom]], dengan anggapan memiliki celah, diberi tegangan listrik, yang tegangan listrik itu sendiri memiliki kandungan partikel-partikel kecil yakni elektron<ref name=":9" />. Elektron-elektron tersebut bergerak dengan bebas pada penghantar, dan pertabrakan sebuah elektron dengan elektron-elektron lainnya, dan dengan atom unsur penghantar, mengakibatkan elektron menjadi lebih lambat, dan acak<ref name=":6">{{Cite web|last=Tsymbal|first=E.Y|title=Section 8: Electronic Transport|url=https://unlcms.unl.edu/cas/physics/tsymbal/teaching/SSP-927/Section%2008_Electron_Transport.pdf|website=Unclms.Unl.Edu|series=Physics 927|page=1}}</ref>. Menggunakan distribusi statistik, kita dapat buktikan bahwasannya besar perpindahan rata-rata elektron itu sebanding dengan medan listrik<ref group="Penjelasan" name="Catatan013" /><ref>{{Cite web|title=Electrical Properties of Materials|url=https://www.montana.edu/tjkaiser/ee334/notes/EE334Lect26Materials.pdf|website=Montana.Edu|page=3}}</ref>.
Penggunaan dan perkembangan daripada [[mekanika kuantum]] pada tahun 1920-an sedikit mengubah pemahaman kita tentang hukum Ohm<ref group="Penjelasan" name="Catatan014" />, tetapi menurut beberapa jurnal besar perpindahan rata-rata dari elektron bisa dibuktikan sebanding dengan medan listrik dari elektron, yang apabila diturunkan lagi akan sama dengan hukum Ohm pada skala mikro<ref>{{Cite web|title=Electrical Properties of Materials|url=https://www.montana.edu/tjkaiser/ee334/notes/EE334Lect26Materials.pdf|website=Montana.Edu|page=2}}</ref>. Pada tahun 1927 [[Arnold Sommerfeld]], seorang fisikawan juru mekanika kuantum, menerapkan distribusi [[Enrico Fermi|Fermi]]-[[Paul A.M. Dirac|Dirac]] versi kuantum untuk elektron pada penghantar, penggunaan tersebut mengeluarkan model elektron yang baru yakni model elektron bebas<ref name="Catatan015" group="Penjelasan" /><ref>{{Cite web|title=wave-particle duality {{!}} physics {{!}} Britannica|url=https://www.britannica.com/science/wave-particle-duality|website=www.britannica.com|language=en|access-date=2022-10-06}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Masatsugu Sei Suzuki|last2=Suzuki|first2=Itsuko S|date=2020|title=Understanding of physics on electrical resistivity in metals; Drude -Sommerfeld -Kubo|url=http://rgdoi.net/10.13140/RG.2.2.13608.93448|journal=|language=en|pages=1|doi=10.13140/RG.2.2.13608.93448}}</ref>. Satu tahun kemudian, [[Felix Bloch]] menunjukkan dengan pasti, bahwasannya elektron bergerak seperti gelombang melalui celah-celah pada atom unsur penghantar, maka dari itu model Drude bukanlah model yang bisa dikatakan benar; elektron bergerak secara acak sedangkan Bloch menunjukkan elektron bergerak seperti gelombang<ref>{{Cite book|date=1996|url=https://www.worldcat.org/oclc/477165159|title=Instructor's manual to accompany Introduction to solid state physics, seventh edition, Charles Kittel.|location=New York|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-14286-7|others=Charles Kittel|oclc=477165159}}</ref>.
== Bentuk hukum Ohm pada Skala mikro ==
Baris 96 ⟶ 94:
== Bentuk hukum Ohm pada rangkaian RLC ==
[[Berkas:RLC parallel circuit v1.svg|jmpl|237x237px|Diagram rangkaian RLC.]]
Generalisasi dari besar hambatan pada rangkaian RLC ialah [[impedansi listrik]], biasanya dinotasikan dengan <math>\mathcal{Z}</math>, selain itu rangkaian RLC juga memiliki arus listrik serta tegangan yang berbolak-balik ([[Arus bolak-balik|AC]]), dan rangkaian RLC memiliki empat macam bentuk impedansi, yang berdasarkan berapa banyak dari ketiga unsur yang ada pada rangkaian RLC, seperti hambatan/[[Hambatan listrik|resistansi]], [[induktansi]], dan [[kapasitansi]].
Apabila rangkaian RLC hanya berunsurkan resistor, maka nilai impedansi listrik ialah<ref name=":7">{{Cite web|title=Use of Complex Impendance|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/impcom.html#c1|website=Hyperphysics|type=}}</ref> :
<math display="block">\mathcal{Z}=R</math>
Baris 127 ⟶ 125:
=== Penurunan nilai hambatan ===
[[Berkas:Claude Servais Mathias Pouillet.jpg|jmpl|Potret Claude Pouillet.]]Hukum Ohm seperti dalam bentuk aslinya, sangatlah penting pada bidang [[Teknik listrik|teknik kelistrikan]] karena bentuk tersebut menggambarkan bagaimana tegangan, hambatan, dan arus listrik saling berhubungan, selain itu ada juga bentuk hukum Ohm pada skala mikro, yang pertama kali dipelajari oleh [[Gustav Robert Kirchhoff|Gustav Kirchoff]]<ref>{{Cite book|last=Darrigol|first=Olivier|date=2000-06-08|url=https://books.google.co.id/books?id=ZzeYSbqITWkC&pg=PA70&dq=%22alternative+formulation+of+Ohm's+law%22+ISBN0198505949&lr=&as_drrb_is=q&as_minm_is=0&as_miny_is=&as_maxm_is=0&as_maxy_is=&as_brr=0&redir_esc=y#v=onepage&q=%22alternative%20formulation%20of%20Ohm's%20law%22%20isbn:0198505949&f=false|title=Electrodynamics from Ampère to Einstein|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-850594-5|pages=88|language=en|url-status=live}}</ref>, dengan unsur-unsur mikroskopis seperti <math>E,J</math> dan <math>\rho</math>. Persamaan yang dimaksud yakni<ref>{{Cite book|last=Lerner|first=Lawrence S.|date=©1996-©1997|url=https://www.worldcat.org/oclc/35033508|title=Physics for scientists and engineers|location=Boston|publisher=Jones and Bartlett|isbn=0-86720-479-6|pages=736|oclc=35033508|url-status=live}}</ref> :
<math display="block">E=\rho J</math>
Baris 135 ⟶ 133:
</math> ialah medan listrik dengan satuan volt/meter, <math>
J
</math> ialah besar muatan listrik di suatu persimpangan pada penghantar dan memiliki satuan ampere, dan <math>\rho</math> (huruf yunani "'rho") , yang merupakan besar hambatan pada penghantar dengan satuan ohm meter<ref name="Catatan019" group="Penjelasan" />. Persamaan diatas bisa juga ditulis sebagai<ref name=":10" /><ref>{{Cite web|title=Current and Resistance|url=https://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/visualizations/coursenotes/modules/guide06.pdf|website=MIT|page=4|access-date=2022-09-4}}</ref> : <math>J=\sigma E</math>, dengan <math>\sigma</math> (huruf yunani "sigma") ialah konduktivitas (tingkat kelancaran arus listrik untuk mengalir pada penghantar) dan sama dengan <math>1/\rho</math>.
Besar tegangan pada penghantar ialah total besarnya medan listrik diseluruh penghantar, yang tegangan listrik itu sendiri seperti panah dan tegak lurus terhadap penghantar secara horinztal/mendatar, dengan panjang panah adalah panjang penghantar yakni <math>\ell</math>, maka dari itu definisi tegangan secara matematis adalah<ref name=":8">{{Cite book|last=Lerner|first=Lawrence S.|date=1997|url=https://books.google.co.id/books?id=Nv5GAyAdijoC&pg=PA685&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|title=Physics for Scientists and Engineers|publisher=Jones & Bartlett Learning|isbn=978-0-7637-0460-5|pages=685-686|language=en|url-status=live}}</ref><ref name="Catatan020" group="Penjelasan" />:
Baris 141 ⟶ 139:
<math display="block">V=-\int E\cdot d \ell</math>
<math>d\ell</math> adalah panjang penghantar, apabila kita tidak memperdulikan tanda negatif, maka penyelesaian integral diatas ialah :
<math display="block">V=E\ell\;\;\;\; \text{atau}\;\;\;\;E=\frac{V}{\ell} </math>Karena arus listrik <math>I</math> ialah total besar muatan listrik diseluruh luas suatu persimpangan pada penghantar, maka kita dapat<ref name=":5">{{Cite book|last=Lerner|first=Lawrence S.|date=1997|url=https://books.google.co.id/books?id=Nv5GAyAdijoC&pg=PA732&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|title=Physics for Scientists and Engineers|publisher=Jones & Bartlett Learning|isbn=978-0-7637-0460-5|pages=732-733|language=en|url-status=live}}</ref> :
<math display="block">I = \int J \cdot dA \;\;\;\; \text{atau}\;\;\;\; J=\frac{I}{A}</math>memasukkan hasil kedua persamaan diatas yakni persamaan <math>E </math> dan <math>J</math>, kita dapat:
<math display="block">\frac{V}{\ell}=\frac{I}{A}\rho\;\;\;\; \text{atau}\;\;\;\; V=I\rho\frac{\ell}{A}</math>memindahkan <math>I</math> kita dapat:
Baris 157 ⟶ 155:
<math>\ell</math> ialah panjang penghantar dalam satuan meter sesuai dengan ukuran [[Sistem Satuan Internasional|SI]], <math>A</math> ialah luas persimpangan penghantar dengan satuan meter kuadrat, dan <math>\rho</math> ialah besar hambatan penghantar dengan satuan ohm meter.
=== Jalan lain ===
Di jalan ini kita akan membandingkan nilai <math>1/R</math> dengan nilai hambatan yang lain. Secara matematis :
<math display="block">\begin{align} I & = \frac{I}{A} \cdot A = J \cdot A = \sigma E \cdot A \\ & = \sigma\frac{V}{\ell}\cdot A = \sigma \frac{A}{\ell}\cdot V \end{align}</math>
<ref name="Catatan021" group="Penjelasan" />.
Kita tahu bahwasannya, <math>I = (1/R) \cdot V</math>, yang didapatkan dari hukum Ohm. Dengan membandingkan konstanta terdepan persamaan diatas dengan <math>1/R</math> maka kita akan mendapatkan nilai <math>R</math>. Secara matematis :
<math display="block">\frac{1}{R}= \sigma\frac{A}{\ell}\cdot V</math>
Melakukan pembalikan aljabar di kedua sisi kita mendapatkan<ref name=":5" /> :
Baris 237 ⟶ 235:
== Bacaan lanjutan & Pranala luar ==
* [http://www.ibiblio.org/kuphaldt/electricCircuits/DC/DC_2.html ''Ohm's Law''] (dalam [[Bahasa Inggris|bahasa inggris]]), dari buku ''[http://www.ibiblio.org/kuphaldt/electricCircuits/DC/DC_2.html Lessons In Electric Circuit Vol 1 DC]'' beserta [http://www.ibiblio.org/kuphaldt/electricCircuits/ serinya]
* John C. Shedd and Mayo D. Hershey, "''[https://books.google.co.id/books?id=8CQDAAAAMBAJ&pg=PA599&dq=%22Popular+Science%22+%22Ohm%27s+law%22&hl=en&ei=stULTZfxDMbKhAfxlr3-Cw&sa=X&oi=book_result&ct=result&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false The History of Ohm's Law]''" (dalam bahasa inggris), ''Popular Science,'' December 1913 hal 559-614, oleh Korporasi Bonnier [[International Standard Serial Number|ISSN]] [https://www.worldcat.org/search?fq=x0:jrnl&q=n2:0161-7370 0161-7370], memberitahukan sejarah dari penelitian Georg Ohm, dan illustrasi alat bantu percobaan yang digunakan Georg Ohm.
* Schragin, Morton L. (1963). "''[https://www.semanticscholar.org/paper/Resistance-to-Ohm's-Law-Schagrin/4a60d79b70aeca6ae2509820f60fe517550a4f3b Resistance to Ohm's Law]''" (dalam bahasa inggris). ''[[American Journal of Physics]]''. '''31''' (7): hal 536-547. [[Bibcode]]: [https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1963AmJPh..31..536S 1963AmJPh..31..536S] doi: [https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.1969620 10.1119/1.1969620] S2CID [https://api.semanticscholar.org/CorpusID:120421759 120421759]. Memberitahukan tentang perubahan pemahaman beberapa konsep akibat dari percobaan yang dilakukan oleh Ohm.
| |||