Hukum Ohm: hubungan tegangan arus terungkap

Hukum Ohm adalah aturan utama untuk menganalisis rangkaian listrik, menggambarkan hubungan antara tiga kuantitas fisik utama: tegangan, arus, dan resistansi. Ini menyatakan bahwa arus sebanding dengan tegangan di dua titik, dengan konstanta proporsionalitas menjadi hambatan.

Hubungan yang didefinisikan oleh hukum Ohm umumnya dinyatakan dalam tiga bentuk yang setara:

saya = V / R
R = V / saya
V = IR

dengan variabel-variabel ini didefinisikan di seluruh konduktor antara dua titik dengan cara berikut:

• saya mewakili arus listrik, dalam satuan ampere.
• V mewakili voltase diukur melintasi konduktor dalam volt, dan
• R mewakili resistensi konduktor dalam ohm.

Salah satu cara untuk memikirkan ini secara konseptual adalah bahwa sebagai arus, saya, mengalir melintasi resistor (atau bahkan melintasi konduktor yang tidak sempurna, yang memiliki beberapa hambatan), R, maka saat ini kehilangan energi. Energi sebelum melintasi konduktor karena itu akan menjadi lebih tinggi daripada energi setelah melintasi konduktor, dan perbedaan listrik ini ditunjukkan dalam perbedaan tegangan,

Perbedaan tegangan dan arus antara dua titik dapat diukur, yang berarti resistansi itu sendiri adalah kuantitas turunan yang tidak dapat diukur secara langsung secara eksperimental. Namun, ketika kita memasukkan beberapa elemen ke dalam rangkaian yang memiliki nilai resistansi yang diketahui, maka Anda mampu menggunakan hambatan itu bersama dengan tegangan atau arus yang diukur untuk mengidentifikasi yang tidak diketahui lainnya kuantitas.

Fisikawan dan matematikawan Jerman Georg Simon Ohm (16 Maret 1789 - 6 Juli 1854 C.E.) melakukan penelitian listrik pada tahun 1826 dan 1827, menerbitkan hasil yang kemudian dikenal sebagai Hukum Ohm di 1827. Dia dapat mengukur arus dengan galvanometer, dan mencoba beberapa set-up yang berbeda untuk menentukan perbedaan tegangannya. Yang pertama adalah tumpukan volta, mirip dengan baterai asli yang dibuat pada tahun 1800 oleh Alessandro Volta.

Dalam mencari sumber tegangan yang lebih stabil, ia kemudian beralih ke termokopel, yang menciptakan perbedaan tegangan berdasarkan perbedaan suhu. Apa yang dia ukur secara langsung adalah bahwa arus sebanding dengan perbedaan suhu antara dua persimpangan listrik, tetapi karena perbedaan tegangan secara langsung berkaitan dengan suhu, ini berarti bahwa arus sebanding dengan tegangan perbedaan.

Secara sederhana, jika Anda menggandakan perbedaan suhu, Anda menggandakan tegangan dan juga menggandakan arus. (Dengan asumsi, tentu saja, termokopel Anda tidak meleleh atau apa. Ada batas praktis di mana ini akan rusak.)

Ohm sebenarnya bukan orang pertama yang menyelidiki hubungan semacam ini, meskipun sudah dipublikasi terlebih dahulu. Karya sebelumnya oleh ilmuwan Inggris Henry Cavendish (10 Oktober 1731 - 24 Februari 1810 C.E.) di 1780-an telah menghasilkan dia membuat komentar di jurnal-jurnal yang tampaknya menunjukkan hal yang sama hubungan. Tanpa ini dipublikasikan atau dikomunikasikan kepada ilmuwan lain pada zamannya, hasil Cavendish tidak diketahui, meninggalkan pembukaan bagi Ohm untuk membuat penemuan. Itu sebabnya artikel ini tidak berjudul Hukum Cavendish. Hasil ini kemudian diterbitkan pada 1879 oleh James Clerk Maxwell, tetapi pada saat itu kredit sudah ditetapkan untuk Ohm.

Cara lain untuk mewakili Hukum Ohm dikembangkan oleh Gustav Kirchhoff (dari Hukum Kirchoff ketenaran), dan mengambil bentuk:

J = σE

tempat variabel-variabel ini mewakili:

• J mewakili kerapatan arus (atau arus listrik per unit luas penampang) material. Ini adalah kuantitas vektor yang mewakili nilai dalam bidang vektor, artinya mengandung besaran dan arah.
• sigma merepresentasikan konduktivitas material, yang bergantung pada sifat fisik material individual. Konduktivitas adalah kebalikan dari resistivitas material.
• E mewakili medan listrik di lokasi itu. Ini juga merupakan bidang vektor.

Formulasi asli Hukum Ohm pada dasarnya adalah model ideal, yang tidak memperhitungkan variasi fisik individu di dalam kabel atau medan listrik yang bergerak melewatinya. Untuk sebagian besar aplikasi rangkaian dasar, penyederhanaan ini baik-baik saja, tetapi ketika masuk ke lebih detail, atau bekerja dengan elemen sirkuit yang lebih tepat, itu mungkin penting untuk mempertimbangkan bagaimana hubungan saat ini berbeda dalam bagian materi yang berbeda, dan di situlah versi persamaan yang lebih umum ini muncul bermain.