10 Contoh Soal Hukum Ohm Lengkap dengan Pembahasannya

Contoh soal hukum Ohm – Dalam mata pelajaran fisika tentunya kita akan menemukan materi Hukum Ohm. Bahkan, dalam kehidupan sehari-hari kita sudah begitu dekat dengan berbagai macam jenis benda elektronik yang memanfaatkan Hukum Ohm.

Meski begitu mungkin saja kita tak terlalu sadar jika beberapa benda elektronik menggunakan Hukum Ohm di dalamnya. Pada dasarnya, hampir semua jenis benda elektronik menggunakan aliran listrik untuk setiap proses operasinya.

Di mana setiap alat listrik akan memiliki jenis tegangan yang berbeda antara satu lain sesuai dengan kebutuhan. Ketika aliran listrik diberikan melampaui dengan jumlh batas yang dibutuhkan pada alat elektronik tersebut. Maka kondisi yang akan muncul dari keadaan tersebut adalah alat elektronik menjadi rusak.

Listrik dapat muncul pada setiap benda elektronik yang memiliki dua jenis muatan seperti muatan positif atau proton dan negatif atau elektron. Ketika muatan negatif atau elektron mulai bergerak, maka akan mulai muncul arus listrik.

Dalam ilmu fisika, aliran listrik bisa dijelaskan pada salah satu teori yang sampai saat ini masih begitu dikenal yaitu Hukum Ohm. Lantas, apa itu Hukum Ohm?

Nah, untuk lebih jelasnya, kalian bisa membaca penjelasan mengenai Hukum Ohm di sini. Mulai dari pengertian hingga contoh soal Hukum Ohm sudah dirangkum secara lebih jelas dalam artikel ini.

Pengertian Hukum Ohm

Sebelumnya telah dijelaskan apa itu listrik dan pada poin ini akan dijelaskan lebih dalam lagi mengenai listrik dalam Hukum Ohm. Hukum Ohm bisa diartikan sebagai arus listrik yang sebanding dengan tegangan namun berbanding terbalik dengan resistensi.

Menurut Kamus Collins,

“Hukum Ohm merupakan suatu prinsip arus listrik yang dapat mengalir melalui suatu konduktor dengan beda potensial dan dengan kondisi suhu yang bernilai konstan. Sedangkan untuk konstanta profesionalnya adalah resistansi dari konduktor.”

Hukum Ohm pertama kali diperkenalkan oleh seorang ilmuan yang berasal dari Jerman bernama George Simon Ohm pada tahun 1827. Hukum Ohm juga dicantumkan pada karyanya dengan judul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically.

George Simon Ohm tutup usia pada tanggal 6 Juli 1854. Karena jasanya dalam bidang ilmu pengetahuan tentang listrik, namanya diabadikan sebagai salah satu hambatan listrik yaitu Ohm yang juga biasa dilambangkan dengan simbol Omega.

Seperti yang dijelaskan sebelumnya jika Hukum Ohm merupakan hukum yang menjelaskan tentang tegangan atau beda potensial, arus listrik dan juga hambatan yang ada di dalam rangkaian listrik.

Persamaan Hukum Ohm dan rumus Hukum Ohm bisa menggambarkan bagaimana arus listrik dapat mengalir melalui berbagai material ketika diberi tegangan.

Salah satu hal penting yang bisa kalian ingat dari Hukum Ohm adalah terletak pada perbedaan antara resistensi rendah dengan resistensi tinggi. Sebuah kabel listrik maupun konduktor lain memiliki kondisi resistensi rendah. Hal tersebut bisa diartikan jika arus listrik mengalir dengan lebih mudah.

Sebaliknya ketika sebuah kabel memiliki kondisi resistensi tinggi, maka arus akan cukup sulit untuk mengalir. Penjelasan Hukum Ohm mungkin masih membuat kalian merasa bingung karena belum begitu tahu variabel apa saja yang harus digunakan, persamaan dan bagaimana cara menggunakannya.

Berdasarkan Kamus Inggris Amerika,

“Hukum Ohm memiliki rasio dengan kondisi sebanding terhadap arus yang ada di suatu rangkaian DC yang diberikan tegangan dan akan berbanding terbalik terhadap resistensi. Bukan hanya pada DC saja, namun Hukum Ohm juga berlaku pada rangkaian AC.”

Hukum Ohm juga bisa digambarkan melalui grafik hubungan linear antara tegangan (V) dan arus (I) pada sebuah rangkaian listrik. Akan lebih mudah untuk memahami bentuk Hukum Ohm adalah dengan melihat ilustrasi pipa air di rumah.

1. Pipa air adalah reistensi yang dilambangkn dengan R pada rangkain dan akan dihitung pada satuan Ohm atau Ω.
2. Air yang mengalir pada pipa adalah arus listrik (I) dan dihitung dengan satuan ampere atau A.
3. Perbedaan tinggi antara air adalah tegangan (V) pada rangkaian yang dihitung dengan volt atau V.

Dari penjelasan di atas bisa diilustrasikan seperti di bawah ini:

1. Jika pipa air menyempit atau resistensi tinggi, kondisi tersebut akan membatasi air atau arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian tersebut.
2. Jika pipa air dalam kondisi lebar atau resistansinya rendah, maka air yang mengalir atau arus listrik akan meningkat pada rangkaian.

Bunyi Hukum Ohm

Awalnya Hukum Ohm hanya terdiri dari dua bagian saja. Dimana bagian pertama Hukum Ohm adalah definisi dari hambatan yaitu V = IR. Hubungan tersebut kerap kali dinamakan sebagai Hukum Ohm. Meski begitu Ohm juga menjelaskan R bukanlah suatu konstanta yang tak bergantung pada V ataupun I.

Hubungan V = IR dapat diterapkan pada jenis resistor apapun. Dimana V merupakan beda potensial yang berada diantara kedua ujung hambatan dan I merupakan arus yang mengalir di dalamnya. Lalu untuk R sendiri adalah hambatan maupun resistansi resistor.

Hukum Ohm berbunyi “Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar atau hambatan besarnya sebanding dengan beda potensial atau tegangan antara ujung-ujung penghantar tersebut. Pernyataan itu bisa dituliskan sebagai berikut yaitu I ∞ V.”

Kuat arus sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari seperti kuat arus listrik. Sebagai contohnya adalah ketika menghubungkan antara kawat dengan baterai berukuran 6 V, maka aliran listrik yang dibutuhkan dua kali lebih lebih kuat dibandingkan dengan arus listrik yang dihubungkan ke baterai dengan ukuran 3 V.

Contoh yang berikutnya mengenai arus listrik dengan air pipa atau sungai yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi.

Ketika pipa dan sungai memiliki kondisi hampir rata, maka kecepatan air akan lebih kecil. Namun, ketika suatu ujung berada dalam kondisi lebih tinggi dari lainnya, maka kecepatan aliran atau arus juga akan semakin besar.

Semakin besar perbedaan suatu ketinggian, maka akan semakin besar juga arus yang dimilikinya. Dapat dikatakan jika besaran aliran arus yang ada pada kawat bukan hanya pada tegangan saja. Namun juga akan bergantung pada hambatan yang diberikan oleh  kawat terhadap aliran elektron.

Dinding pipa atau tepian sungai dan batu-batu yang ada di area tengah kemungkinan akan memberikan hambatan terhadap aliran arus. Dengan kondisi yang sama, elektron juga dapat diperlambat karena adanya suatu interaksi antara atom dengan kawat.

Semakin tinggi hambatan, maka arus yang ada pada suatu tegangan V juga akan semakin kecil. Dengan begitu bisa diartikan jika arus akan berbanding terbalik dengan hambatan.

Hukum Ohm adalah salah satu materi yang ada di mata pelajaran fisika. Selain itu fisika juga akan diajarkan di perguruan tinggi pada prodi tertentu. Adanya buku Fisika Dasar: Listrik Magnet Optika Fisika Modern akan membantu mahasiswa untuk memahami fisika, khususnya tentang magnet dan kelistrikan tingkat perguruan tinggi.

Hambatan Listrik

Menurut persamaan Hukum Ohm, hambatan listrik merupakan hasil beda potensial antara ujung penghantar dengan kuat arus listrik yang mengalir pada pada penghantar itu sendiri.

Sebagai salah satu bentuk menghargai dan mengenang jasa George Simon Ohm, maka nama beliau digunakan untuk satuan hambatan listrik yang kita kenal sampai saat ini dengan sebutan Ohm atau dilambangkan dengan simbol omega (Ω).

Suatu penghantar bisa disebut memiliki hambatan satu Ohm ketika di dalam pengantar tersebut sudah dialiri dengan sebuah arus listrik dengan besaran satu ampere. Hal ini karena adanya beda potensial antara ujung-ujung penghantar dengan besaran satu volt.

Jenis-Jenis Hambatan

Pada kehidupan sehari-hari ternyata ada beberapa jenis hambatan atau resistor yang kerap kita gunakan sesuai dengan kebutuhan. Ada resistor tetap dan ada resistor variable. Kedua jenis hambatan tersebut memiliki pengertian yang berbeda seperti penjelasan di bawah ini.

1. Resistor Tetap

Dalam resistor tetap secara umum akan dibuat dari karbon atau kawat nikrom yang tipis. Nilai hambatan dalam resistor tetap akan disimbolkan dengan berbagai jenis warna-warni yang melingkar pada bagian kulit luar. Simbol warna tersebut juga memiliki arti sesuai dengan tata letak.

2. Resistor Variabel

Secara umum resistor variable yang kita kenal memang ada dua macam yaitu resistor variable tipe berputar dan resistor variabel tipe bergeser.

Pada dasarnya, cara kerja dari kedua jenis resistor ini adalah sama yaitu dengan melakukan pergeseran atau pemutaran kontak luncur untuk menambah maupun mengurangi nilai hambatan sesuai dengan kebutuhan.

Resistor variable tersebut dapat kita temukan dalam sistem volume yang ada pada benda elektronik seperti tape recorder dan radio.

Rumus Hukum Ohm

Secara matematis rumus Hukum Ohm akan dituliskan seperti V = I X R. Dimana I bisa diartikan sebagai arus listrik yang mengalir pada sebuah penghantar dalam satuan ampere.

Lalu V adalah tegangan listrik yang berada di kedua ujung penghantar dengan satuan Volt. Selanjutnya adalah R yang merupakan nilai hambatan listrik atau resistensi yang terdapat pada suatu penghantar dengan satuan Ohm.

Hubungan antara arus listrik, hambatan serta tegangan listrik tersebut ada dalam satu rangkaian Hukum Ohm.

Ketika melakukan percobaan tegangan listrik, Ohm telah menemukan beberapa hal seperti yang ada di bawah ini.

R = V/I

I = V/R

V = I x R

1. Ketika hambatan dalam kondisi tetap, maka arus yang ada di dalam setiap rangkaian akan berbanding langsung dengan tegangan. Namun ketika tegangan bertambah, maka arus juga akan turut bertambah dan ketika tegangan mulai berkurang, maka arus juga akan turut berkurang.
2. Ketika tegangan tetap, maka arus yang ada di dalam rangkaian akan berbanding terbalik dengan rangkaian tersebut. Ketika hambatan bertambah, maka arus akan turut berkurang dan ketika hambatan berkurang, maka arus akan menjadi bertambah.

Dalam hambatan tetap, arus serta tegangan juga akan berbeda-beda. Hukum Ohm bisa dinyatakan dalam bentuk rumus. Dimana dasar dari rumus tersebut adalah sebagai berikut.

R = Banyaknya hambatan listrik

I = Banyaknya aliran arus listrik

E = Banyaknya tegangan listrik yang ada pada setiap rangkaian tertutup

Belajar di sekolah mengenai materi listrik dan magnet mungkin hanya sebagian kecil saja yang dibahas. Namun, dengan bantuan buku Kitab Keramat Listrik dan Magnet: Seri Pendalaman Materi Fisika, semua hal tentang magnet dan listrik bisa makin dalam kalian pahami.

Contoh Soal Hukum Ohm

Berikut ini adalah beberapa contoh soal hukum Ohm yang bisa kalian jadikan media pembelajaran yang dikutip dari gramedia.com, sampoernaacademy.sch.id, dan brilio.net. 

Soal 1

Tiga buah hambatan disusun secara seri, masing-masing nilainya 4 ohm, 3 ohm dan 5 ohm. Hambatan ini kemudian dipasang pada tegangan 120 volt. Hitunglah besarnya tegangan pada hambatan 3 ohm.

Jawab:

R1 = 4 ohm

R2 =3 ohm

R3 =5 ohm

V = 120 volt

Rtotal = 4 ohm + 3 ohm + 5 ohm = 12 ohm

V = I . R

I = V/Rtotal = 120 /12 = 10 A

V pada R2 (bernilai 3 ohm) adalah

VR2 = I X R2

= 10 X 3

= 30 volt

Sumber soal (gremedia.com)

Soal 2

Pada suatu rangkaian listrik memiliki tegangan sebesar 30 Volt. Sedangkan kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 0,5 ampere. Tentukanlah nilai hambatan listrik rangkaian tersebut.

Diketahui:

V = 30 V

I = 0,5 A

R = ?

Jawab: 

R = V/I

R = 30/0,5

R = 60 Ohm

Soal 3

Suatu rangkaian listrik memiliki tegangan sebesar 60 V dan memiliki hambatan sebesar 20 Ohm. Tentukanlah nilai arus listrik dalam rangkaian tersebut!

Diketahui:

V = 60 V

R = 20 Ohm

I = ?

Jawab: 

I = V/R

I = 60/20

I = 3 A.

Soal 4

Suatu rangkaian listrik resistornya disusun secara paralel, dimana setiap resistor memiliki nilai masing-masing sebesar 6 ohm, 4 ohm, dan 5 ohm. Kemudian tegangan yang diberikan pada rangkaian tersebut sebesar 150 V. Tentukanlah berapa besar tegangan yang ada pada resistor 2.

Diketahui:

R1 = 6 ohm

R2 = 4 ohm

R3 = 5 ohm

V = 150 V

I = ?

Jawab: 

I = V/R total

I = 150/15

I = 10 A

Sementara pada R2 berarti:

VR2 = I x R2

VR2  = 10 x 4

VR2 = 40 V

Sumber soal: (sampoernaacademy.sch.id)

Soal 5

Pengaturan Power Supply atau DC Generator supaya dapat menghasilkan output tegangan 10v, kemudian nilai potensiometer di atur ke 1 kiloohm. Berapakah nilai arus listrik (I)?

Pembahasan:

Diketahui:

V = 10 V

R = 1 kiloohm = 1000 Ohm

Ditanya:

I =…?

Jawab:

I = V/R

I = 10/1000

I = 0.01 Ampere = 10 milliampere

Jadi, besar arus listrik adalah 10 ma.

Soal 6

Suatu hambatan 14 Ω dirangkai dengan baterai yang memiliki tegangan 8 Volt. Hitung besar kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan!

Cara Penyelesaian:

Diketahui:

R = 14 Ω

V = 8 Volt

Ditanya: Kuat arus listrik?

Jawab:

I = V/R

I = 8/14

I = 6/7 A

Jadi, besar kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan adalah 6/7 A.

Soal 7

Diketahui nilai tegangan di dalam sebuah rangkaian sebesar 24 volt serta nilai arus yang terbaca di dalam amperemeter sebesar 10 ma. Hitunglah nilai resistansinya di dalam rangkaian listrik tersebut!

Jawab:

Diketahui:

V = 24 Volt

I = 10 ma.

Penyelesaian:

Pertama, semua nilai harus kalian sesuaikan terlebih dahulu sesuai dengan ketentuan standar.

Sehingga besar arusnya menjadi:

I = 10 ma = 0.01 A

Dengan memakai rumus hukum Ohm, bisa langsung dicari besar resistansi dengan menggunakan rumus:

R = V/I

R = 24/0.01

R = 2.400 Ω

Jadi, diketahui resistansi di dalam rangkaian tersebut sebesar 2400 Ohm / 2,4 kilo Ohm.

Soal 8

Hambatan listrik 9 Ohm dirangkai dengan baterai yang memiliki tegangan 6 volt. Berapa nilai kuat arus listrik yang mengalir?

Pembahasan:

R = 9 Ohm

V = 6 Volt

Ditanya:

I =…?

Jawab:

I = V/R

I = 6 / 9

I = 2 / 3 = 0.66 Ampere.

Jadi, kuat arus listrik yang mengalir di hambatan sebesar 0.66 Ampere.

Soal 9

Sebuah resistor memiliki hambatan sebesar 0,5 Kilo Ohm yang dihubungkan dengan sebuah baterai. Ketika arus yang mengalir pada resistor sebesar 6 ma. Berapakah besar tegangan dari baterai tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

R = 0,5 kiloohm = 500 Ohm

I = 6 ma = 0,006 A

Ditanya:

V =…?

Jawab:

V = I × R

V = 0,006 × 500

V = 3 Volt

Jadi, besar tegangan baterai adalah 3 Volt.

Soal 10

Suatu hambatan 15 Ω dihubungkan dengan baterai. Kuat arus yang mengalir adalah 2/3 A. Hitung nilai tegangan pada baterai tersebut!

Cara Penyelesaian:

Diketahui:

R = 15 Ω

I = 2/3 A

Ditanya : Tegangan pada baterai?

Jawab :

V = I × R

V = 2/3× 15

V = 10 Volt

Jadi, nilai tegangan pada baterai tersebut adalah 10 Volt.

Sumber soal: (brilio.net)

Selain materi yang sudah dijelaskan dalam artikel ini tentunya kalian bisa menambah wawasan serta pengayaan secara mandiri di rumah. Buku dengan judul Jago Fisika : Magnet Dan Listrik adalah salah satu rekomendasi buku fisika pilihan yang terbukti ampuh bisa membantu kalian.

Nah, itulah ulasan mengenai Hukum Ohm termasuk juga contoh soal dan pembahasan. Dapatkan pembahasan-pembahasan menarik lainnya hanya di Gramedia.com. Semoga semua pembahasan di atas bermanfaat untuk kamu, Grameds. 

Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca.

Penulis: Hendrik

Sumber soal:

Soal 1: https://www.gramedia.com/literasi/apa-itu-hukum-ohm/#Pengertian_Hukum_Ohm

Soal 2 sampai 4: https://www.sampoernaacademy.sch.id/id/hukum-ohm/

Soal 5 sampai 6: https://www.brilio.net/ragam/15-contoh-soal-hukum-ohm-dilengkapi-pembahasan-mudah-kamu-pelajari-2210253/contoh-soal-hukum-ohm-dengan-pembahasan-221025p.html

Baca juga terkait Contoh Soal Hukum Ohm: