Rumus Hambatan Kawat Penghantar Arus Listrik
Rumus hambatan kawat penghantar arus listrik menyatakan hubungan antara empat komponen. Keempat komponen tersebut adalah besar hambatan (R) itu sendiri, luas penampang kawat (A), panjang kawat (ℓ), dan hambatan jenis (ρ) kawat penghantar arus listrik yang digunakan. Luas penampang menunjuk seberapa besar luas permukaan bidang kawat, sedangkan panjang kawat menunjuk ukuran panjang dari kawat yang digunakan. Hambatan jenis adalah besar hambatan dari sebuah kawat penghantar yang panjangnya satu meter dan luas penampangnya satu meter persegi. Hambatan jenis menunjuk karakteristik bahan dari kawat penghantar kawat arus listrik yang digunakan. Suatu kawat yang terbuat dari bahan yang sama memiliki hambatan jenis yang sama.
Arus listrik yang mengalir dari sumber tegangan menuju saklar lampu melalui kawat penghantar yang terbuat dari berbagai bahan konduktor. Contoh bahan konduktor listrik adalah aluminium, emas, perak, tembaga, dan lain sebagainya. Kawat penghantar yang terbuat dari bahan yang berbeda memiliki besar hambatan yang berbeda pula. Perbedaan besar nilai hambatan kawat penghantar arus listrik tersebut salah satunya karena dipengaruhi nilai hambatan jenis dari kawat karena terbuat dari bahan yang berbeda. Misalnya, hambatan jenis kawat penghantar arus listrik yang terbuat dari alumunium akan berbeda dengan kawat penghantar yang terbuat dari tembaga. Selain hambatan jenis, besar hambatan kawat penghantar juga dipengaruhi oleh luas penampang dan panjang kawat yang digunakan.
Bagaiaman pengaruh panjang kawat dan luas penampang kawat penghantar arus listrik terhadap besar hambatan? Bagaimana pengaruh hambatan jenis kawat penghantar terhadap besar hambatan kawat penghantar arus listrik yang digunakan? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Baca Juga: Hukum Ohm dan Rumus Kuat Arus Listrik
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Besar Hambatan Kawat
Sebelumnya sudah disinggung bahwa terdapat tiga faktor atau komponen yang mempengaruhi besar hambatan dari suatu kawat penghantar arus listrik yaitu panjang kawat, luas penampang kawat, dan hambatan jenis. Panjang kawat dan hambatan jenis kawat penghantar memiliki hubungan senilai atau sebanding dengan besar hambatan. Sedangkan luas penampang kawat memiliki hubungan berbanding terbalik dengan besar hambatan kawat penghantar arus listrik.
Pengaruh tiga faktor yang mempengaruhi besar hambatan listrik kawat penghantar arus listrik tersebut akan dijelaskan lebih lanjut pada pembahasan di bawah.
1. Panjang Kawat (ℓ)
Antara panjang kawat dan besar nilai hambatan kawat memiliki hubungan senilai atau sebanding. Artinya, semakin panjang kawat penghantar maka semakin besar hambatan yang akan dihasilkan. Sebaliknya, semakin pendek kawat penghantar yang digunakan akan membuat besar hambatan yang dihasilkan semakin kecil.
Besar hambatan memiliki hubungan berbanding terbalik dengan arus listrik. Semakin besar hambatan yang terdapat pada kawat penghantar akan membuat arus listrik semakin kecil. Besar arus listrik dapat mempengaruhi nyala lampu dalam sebuah rangkaian listrik sederhana. Ukuran kawat penghantar yang semakin panjang akan membuat nyala lampu semakin redup. Sebaliknya, ukuran kawat penghantar yang semakin pendek akan membuat nyala lampu semakin terang.
2. Luas Penampang (A)
Hubungan antara luas penampang dan besar hambatan kawat penghantar arus listrik adalah berbanding terbalik. Semakin luas kawat penghantar yang digunakan akan membuat besar hambatan kawat semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil luas kawat penghantar yang digunakan akan membuat nilai hambatan kawat semakin besar.
Dalam sebuah rangkaian sederhana, besar hambatan akan mempengaruhi besar arus listrik yang akan mempengaruhi nyala lampu. Semakin kecil luas penampang kawat akan membuat nyala lampu semakin redup, dan semakin besar luas penampang kawat akan membuat nyala lampu semakin terang.
Baca Juga: Cara Menghitung Biaya Pemakaian Listrik (+Contoh Soal dan Pembahasan)
3. Hambatan Jenis Kawat Penghantar (ρ)
Antaran besar nilai hambatan jenis (ρ) kawat penghantar dan besar hambatan (R) kawat penghantar memiliki hubungan sebanding. Artinya, semakin kecil hambatan jenis akan membuat nilai hambatan semakin kecil pula. Begitupun kondisi sebaliknya, semakin besar hambatan jenis akan membuat nilai hambatan dari suatu kawat penghantar semakin besar.
Hambatan kawat berpengaruh terhadap besar arus listrik yang mengalir dalam sebuah rangkaian dengan hubungan terbalik. Sehingga, semakin besar hambatan jenis akan membuat arus litrik yang mengalir pada kawat penghantar semakin kecil yang mengakibatkan nyala lampu menjadi lebih redup. Semakin kecil nilai hambatan jenis akan membuat arus litrik yang mengalir pada kawat penghantar semakin besar yang mengakibatkan nyala lampu menjadi lebih terang.
Kawat penghantat arus listrik yang biasa digunakan pada kabel umumnya terbuat dari tembaga. Sebenarnya, perak mampu menghantarkan listrik lebih baik dari tembaga karena nilai hambatan jenis perak (1,59 × 10–8) lebih kecil dari nilai hambatan jenis tembaga (1,68 × 10–8). Hambatan jenis yang lebih kecil akan membuat besar nilai hambatan menjadi lebih kecil, sehingga arus listrik yang dihantarken menjadi lebih besar. Namun, perak tidak efektif dijadikan sebagai kawat penghantar arus listrik jika dilihat dari sisi ekonomi.
Nilai hambatan jenis beberapa kawat penghantar dapat dilihat pada tabel berikut.
Semakin tinggi nilai hambatan jenis suatu kawat penghantar akan menyebabkan hambatan kawat menjadi semakin besar. Nilai hambatan kawat yang besar akan menyebabkan nilai arus listrik yang mengalir semakin kecil. Pemilihan jenis kawat penghantar arus listrik yang tepat akan membuat hasil yang lebih baik tentunya.
Baca Juga: Hukum Kirchoff 1 dan 2
Rumus Hambatan Kawat Penghantar
Besar nilai hambatan suatu kawat penghantar dapat dihitung melalui rumus yang menyatakan hubungan antara hambatan, hamabatan jenis, panjang kawat, dan luas penampang kawat penghantar arus listrik yang digunakan. Rumus untuk menyatakan besar nilai hambatan kawat penghantar diberikan sepeti di bawah.
Sebagai contoh, perhatikan soal sederhana untuk menghitung besar hambatan kawat penghantar jika diketahui hambatan jenis kawat, panjang kawat, dan luas penampang kawat penghantar arus listrik.
Diketahui: sebuah kawat terbuat dari bahan tembaga (hambatan jenis tembaga = 1,68 × 10–8 = 0,0000000168 Ωm) memiliki luas penampang 0,0000000006 m2 dan panjangnya sama dengan 10 cm. Berapakah besar hambatan yang terdapat pada kawat penghantar arus listrik tersebut?
Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi seperti berikut:
- Hambatan jenis kawat yang digunakan: ρ = 0,0000000168 Ωm
- Luas penampang kawat: A = 0,0000000006 m2
- Panjang kawat: ℓ = 10 cm = 0,1 m
Menghitung besar hambatan yang terdapat pada kawat penghantar:
Baca Juga: Macam-Macam Alat Ukur Listrik
Contoh Soal Penggunaan Rumus Hambatan Kawat Penghantar dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan materi di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Soal Faktor yang Mempengaruhi Besar Hambatan Kawat Penghantar
Diketahui sebuah kawat dengan luas penampang 0,000.005 m2 dan memiliki hambatan jenis sebesar 0,000.001 Ωm. Kawat tersebut digunakan sebagai elemen pembakar listrik 1 kW dengan hambatan listrik 5 Ω. Panjang kawat yang diperlukan adalah ….
A. 10 m
B. 15 m
C. 25 m
D. 30 m
Pembahasan:
Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi bahwa:
- Hambatan jenis: ρ = 0,000001 Ωm
- Luas penampang: A = 0,000005 m2
- Hambatan listrik elemen: R = 5 Ω
Menghitung panjang kawat yang dibutuhkan (ℓ):
Jadi, panjang kawat yang diperlukan adalah 25 m
Jawaban: C
Baca Juga: Rumus Tekanan Hidorstatis dan Tekanan pada Benda Padat
Contoh 2 – Soal Mengenali Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Besar Hambatan Kawat Penghantar
Pernyataan tentang hambatan listrik kawat penghantar di bawah ini adalah benar, kecuali ….
A. semakin panjang kawat penghantar, semakin besar hambatan listriknya
B. hambatan listrik kawat penghantar sebanding dengan luas penampangnya
C. semakin besar luas penampang kawat penghantar, semakin kecil hambatannya
D. hambatan kawat penghantar bergantung pada jenis, panjang, dan luas penampangnya
Pembahasan:
Besar hambatan kawat penghantar arus listrik dipengaruhi oleh tiga komponen yaitu hambatan jenis kawat, panjang, dan luas kawat penghantar arus listrik yang digunakan. Hubungagn ketiga komponen tersebut dengan besar hambatan adalah sebagai berikut.
- Hambatan jenis – hambatan: sebanding
- Panjang kawat – hambatan: sebanding
- Luas penampang kawat – hambatan: berbanding terbalik
Jadi, pernyataan tentang hambatan listrik kawat penghantar yang tidak tepat adalah hambatan listrik kawat penghantar sebanding dengan luas penampangnya.
Jawaban: B
Contoh 3 – Soal Penggunaan Rumus Hambatan Kawat Penghantar Arus Listrik
Pembahasan:
Perbandingan hambatan pada dua kawat dengan bahan berbeda sama dengan perbandingan hambatan jenis kedua kawat untuk ukuran panjang dan luas kawatnya sama. Sehingga, perbadingan hambatan kawat penhantar 2 dan 4 dapat diketahui melalui perhitungan ρ2 : ρ4.
R2 : R4 = ρ2 : ρ4
= 0,06 : 0,24
= 6 : 24
ρ2 : ρ4 = 1 : 4
Jadi, perbandingan hambatan kawat penghantar 2 dan 4 adalah R2 : R4 = ρ2 : ρ4 = 1 : 4.
Jawaban: D
Sekian pembahasan mengenai rumus hambatan kawat penghantar arus listrik dalam sebuah rangkaian. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!
