Hukum OhmHukum Ohm

Hukum Ohm ialah hukum yang paling asas dan penting dalam teori elektrik. Dengan menggunakan hukum Ohm, kita boleh tentukan nilai rintangan, arus dan

kuasa dalam litar AT.

HUKUM OHM

R =

I =

V =

Hukum Ohm menyatakan bahawa arus (I) yang mengalir melalui beban berkadar terus dengan voltan (V) yang merentasi beban dan berkadar

songsang dengan rintangan (R) beban tersebut dengan syarat suhu tetap.

TAKRIFAN HUKUM OHM

Dr. George Simon Ohm

GRAF – VOLTAN LAWAN ARUS

Rajah menunjukkan hubungan voltan lawan arus. Hubungan V, I dan R dinyatakan oleh

formula di bawah :

I

V

V = I x R

R

V I

RV= I X R

V I

R=I VR

V I

R IVR=

CONTOH 1

Berapakah bacaan pada Ammeter dalam litar AT di atas?

PENYELESAIAN 1

Diberi : Vs = 3V dan R = 15Ω

Diketahui bahawa, I = V R

= 3 15

= 0.2A

Hitung nilai susut voltan yang merentasi beban jika perintang yang digunakan bernilai 470Ω dan arus yang mengalir bersamaan 35mA?

CONTOH 2

Hitung nilai susut voltan yang merentasi beban jika perintang yang digunakan bernilai 470Ω dan arus yang mengalir bersamaan 35mA?

PENYELESAIAN 2

Diberi : I = 25 x 10 ‾³ A dan R = 470Ω

Diketahui bahawa,

Vs = I x R

(25 x 10 ‾³) x 470 = 11.75 V

Oleh kerana Vs = V, maka susut voltan ialah

=11.75V

KUASA DALAM LITAR

1) Apabila litar perintang dibekalkan dengan voltan punca, medan elektrik yang terbentuk akan menyebabkan pergerakan elektron.

2) Seterusnya, berlaku perlanggaran antara elektron dengan atom bahan perintang lalu menghasilkan haba.

3) Tenaga haba merupakan kuasa yang terlesap pada perintang dan diberi simbol P.

4) Keterangan ini dijelaskan oleh persamaan berikut :

5) Dengan P ialah kuasa, I ialah arus dan V adalah voltan.

6) Dengan menggunakan hukum Ohm, persamaan di atas boleh diterbitkan seperti berikut:

P = I X V

P = I X V……. ………………...(1.1)

Gantikan nilai V daripada terbitan di atas ke dalam persamaan 1.1, didapati

P = I X IR

Maka, ……………...(1.2)

Gantikan nilai I daripada terbitan di atas ke dalam persamaan 1.1, didapati

P = V x V R

Maka, P = V………….….(1.3) R

P = I X V

V= I X R

I = V R

R = V I

P = I² X R

P = V² R

P = I X V

P = I² X R

P = V² R

Merujuk kepada litar di atas, hitung kuasa yang dilesapkan oleh perintang dengan menggunakan ketiga-tiga persamaan yang anda pelajari di atas.

CONTOH 3

R = 470Ω

I = 0.025AVs = 11.75V

Diberi: R = 470Ω, I = 0.025A dan Vs=11.75V

Diketahui bahawa,

P = I x Vs = 0.025 x 11.75 = 0.294W

P= I² x R = (0.025) ² x 470 = 0.294W

P= Vs² = (11.75) ² = 0.294W R 470

PENYELESAIAN

Litar Siri dan Litar Selari

Dalam satu litar lengkap, apabila suatu elektrik mengalir akan wujud 3 faktor :

i. Beza upaya (V) melintangi pengalir yang menyebabkan arus mengalir.

ii. Penentangan oleh rintangan pengalir (R).iii. Arus (I) yang dikekalkan didalam pengalir.

Pada asasnya terdapat 2 cara sambungan litar iaitu:

i. Litar Siriii. Litar Selari

Litar Siri• Jumlah Rintangan, RT = R1

+ R2 + R3

• Jumlah Arus yang mengalir, I = I1= I2 = I3

•Jumlah Voltan Susut VT = V1 + V2 + V3

• Jumlah Kuasa

PT = I2R1 + I2R2 + I2R3

PT = P1 + P2 + P3

Nota : Arus dalam litar siri adalah sama manakala voltannya pula bergantung

kepada nilai rintangan dalam litar

Contoh

Di beri R1=8Ω, R2=2Ω , R3=3Ω & R4=4Ω. Manakala Voltan bekalan ialah 10V. Bagi litar di atas kirakan:

(a) Jumlah rintangan.

(b) Jumlah arus.

(c) Susut voltan pada V1,V2 dan V3.

(d) Jumlah kuasa yang dikeluarkan dari bekalan.

Hukum Pembahagi Voltan dalam Litar Siri

Untuk mendapatkan nilai V1, V2, dan V3 dalam bentuk voltan. Diketahui arus dalam litar siri adalah sama.

IT = V / RT

Voltan pada :

V1 =(R1/R1+R2+R3)VT

V2 =(R2/R1+R2+R3) VT

V3 =(R3/R1+R2+R3) VT

Contoh

Di beri R1=8Ω, R2=2Ω , R3=3Ω & R4=4Ω.

Manakala Voltan bekalan ialah 10V. Bagi litar

di atas, kirakan voltan susut pada R1 dengan

menggunakan Hukum Pembahagi Voltan.

Contoh

Di beri R1=5Ω, R2=15Ω & R3=10Ω. Manakala Voltan bekalan ialah 20V. Bagi litar di atas kirakan: (a)Jumlah rintangan.

(b)Jumlah arus.

(c)Susut voltan pada V1,V2 dan V3.

(d)Jumlah kuasa yang dikeluarkan dari bekalan.

IT

I1 I2 I3

Hukum Pembahagi Arus dalam Litar Selari

Dalam litar selari voltan adalah sama.

V = ITRT

Arus pada :

I1 =(R2/R1+R2)

I2 =(R1/R1+R2)

Nota : Bagi litar lebih daripada 2 perintang selari, kurangkan kepada 2 perintang sebelum menggunakan kaedah ini.

IT

I1 I2

V

Contoh

Di beri R1=5Ω, R2=15Ω & R3=10Ω. Manakala

Voltan bekalan ialah 20V. Bagi litar di atas,kirakan arus yang mengalir pada cabang R2

dengan menggunakan Hukum PembahagiArus.

IT

I1 I2 I3

Litar Siri Selari

Litar siri-selari adalah gabungan di antara litar siri dan litar selari.

Merujuk litar di bawah :

+

-

R3

E R1 R2

IT

I1 I2

•Jumlah Rintangan, RT = (R1

// R2 )+ R3

• Jumlah Arus yang mengalir, IT = I1 + I2

•Jumlah Voltan Susut

V1 = V2

VT = V1 + V3 = V2 + V3

Contoh

Cari jumlah rintangan dan susutan voltan pada

perintang 15 Ω di dalam rajah litar di bawah:

25Ω

30V

20Ω

40Ω

15Ω

Litar Tetimbang

Litar tetimbang merupakan instrumen untuk mengukur nilai perbandingan dan digunakan secara meluas untuk mengukur rintangan, aruhan, kemuatan, dan galangan (Z).

Litar Tetimbang Wheatstone

Pengenalan

•Tetimbang Wheatstone yang biasanya digunakan dalam pengukuran rintangan direka dan diperkenalkan pada tahun 1833 oleh Samuel Christie.

•Kemudiannya, pada tahun 1847 Charles Wheatstone memperbaiki keupayaannya untuk kegunaan komersal.

Samuel Hunter Christie

Charles Wheatstone

Binaan Tetimbang Wheatstone Terdapat empat buah

perintang yang disusun seperti dalam rajah di sebelah.

Sumber bekalan kepada litar tetimbang disambung antara punca d dan c iaitu bekalan kuasa arus terus (E).

Metergalvano

disambung diantara punca a dan b. Arus yang mengalir di galvanometer ialah Ig=0.

Oleh itu, tetimbang diseimbangkan yang bermaksud voltan di R3 = voltan di R4.

Prinsip Keseimbangan Tetimbang Wheatstone

V3 = V4 I3R3 = I4R4 (1)

Pada ketika titian keseimbangan, voltan susutan di R1 = R2

I1R1 = I2R2 (2)

Oleh sebab tiada pengaliran arus di galvanometer pada ketikakeseimbangan,

I1 = I2 Dan I2 = I4

Gantikan I1 = I3 dan I2 = I4 dalam (1): I1R3 = I2R4 (3)

Persamaan (2) dibahagi dengan (3): R1/R3 = R2/R4

R1R4 = R2R3 (4) Persamaan (4) ialah persamaan bagi tetimbang dalam keseimbangan .

Contoh

Cari nilai rintangan Rx. Anggap Ig = 0.

Diberi R1 = 800 ohm R2 = 900 ohm R3 = 1k ohm

Penyelesaian

RxR1 = R2R3 Rx = R2R3/R1 = 900x1000 / 800 = 1125 ohm

Sekian Terima Kasih