Hukum Ohm: Rumus V = I x R, Contoh Soal, dan Cara Memakainya di Bengkel

Oleh Suhinar El · Seri Motor Academy: Listrik Dasar, Lesson 05: Arus, Hambatan, dan Beda Potensial (artikel 1 dari 8)

Hukum Ohm menyatakan arus yang mengalir sebanding dengan tegangan yang mendorongnya: V = I × R. Gandakan tegangannya, arusnya ikut dua kali lipat selama hambatannya tidak berubah. Dari tiga besaran itu, dua yang diketahui selalu cukup untuk menghitung yang ketiga. Inilah satu rumus yang dipakai paling sering di bengkel listrik, dan juga yang paling sering dipakai keliru karena satuannya tidak ditulis.

Tutup bagian yang dicari, sisa dua bagian menunjukkan cara menghitungnya.

Rumus dan Artinya

Ada tiga besaran yang terlibat, dan masing-masing punya satuan sendiri.

• V adalah tegangan atau beda potensial, satuannya volt.
• I adalah arus, satuannya ampere.
• R adalah hambatan, satuannya ohm, ditulis dengan lambang Ω.

Hubungannya ditulis dalam tiga bentuk yang sama saja isinya:

V = I × R
I = V ÷ R
R = V ÷ I

Satu ohm didefinisikan lewat dua besaran lainnya. Satu ohm adalah hambatan sebuah penghantar yang dialiri arus 1 ampere ketika diberi tegangan 1 volt. Jadi ohm bukan satuan yang berdiri sendiri, melainkan turunan dari volt dan ampere.

Untuk nilai yang besar dipakai awalan. Seribu ohm ditulis 1 kΩ, dan satu juta ohm ditulis 1 MΩ. Dua awalan ini sering muncul saat mengukur tahanan isolasi belitan motor, yang nilainya memang dalam megaohm.

Kenapa Modul Menulis E, Bukan V

Kalau Anda membuka modul pelatihan berbahasa Inggris, rumusnya sering tertulis E = I × R, bukan V = I × R. Ini bukan rumus yang berbeda.

Huruf E berasal dari electromotive force, yaitu gaya gerak listrik, dan dipakai untuk menyebut tegangan sumber. Huruf V dipakai untuk menyebut tegangan terukur di suatu titik.

Dalam pemakaian sehari-hari keduanya sering dipertukarkan, dan buku di Indonesia hampir selalu memakai V, jadi menemukan E = I × R di satu buku dan V = I × R di buku lain bukan tanda ada yang keliru di antara keduanya melainkan cuma soal kebiasaan penulisan.

Satu hal yang perlu diperhatikan justru huruf kecil dan huruf besar pada rumus lanjutan, karena di beberapa buku huruf kecil dipakai untuk nilai sesaat pada arus bolak-balik. Untuk pekerjaan di artikel ini semuanya nilai searah dan tetap, jadi soal itu tidak jadi masalah.

Sebanding: Tegangan Naik, Arus Naik

Inti Hukum Ohm sebetulnya satu kalimat saja. Pada hambatan yang tetap, arus berbanding lurus dengan tegangan.

Artinya kalau tegangan digandakan, arusnya ikut dua kali. Kalau tegangan dijadikan setengahnya, arusnya tinggal setengah.

Ambil penghantar berhambatan 50 Ω lalu naikkan tegangannya bertahap:

Tegangan	Hambatan	Arus
10 V	50 Ω	0,20 A
25 V	50 Ω	0,50 A
35 V	50 Ω	0,70 A
50 V	50 Ω	1,00 A
100 V	50 Ω	2,00 A

Perhatikan perbandingannya tetap. Tegangan naik lima kali dari 10 V ke 50 V, dan arusnya juga naik lima kali dari 0,20 A ke 1,00 A.

Kalau angka-angka itu digambar sebagai grafik dengan tegangan di sumbu datar dan arus di sumbu tegak, hasilnya garis lurus yang melewati titik nol. Garis lurus itulah tanda bahwa Hukum Ohm berlaku.

Contoh Soal dari Modul

Modul memberi satu contoh yang dikerjakan dua tahap. Contoh ini bagus karena memakai dua bentuk rumus sekaligus, dan karena hasil tahap pertamanya justru menjadi bahan masukan untuk tahap kedua seperti yang biasa terjadi di pekerjaan nyata.

Tahap pertama, mencari hambatan. Sebuah penghantar mengalirkan arus 0,5 ampere ketika diberi tegangan 25 volt. Berapa hambatannya?

R = V ÷ I = 25 V ÷ 0,5 A = 50 Ω

Tahap kedua, mencari arus baru. Hambatan penghantar itu tidak berubah. Kalau tegangannya dinaikkan menjadi 35 volt, berapa arus yang mengalir sekarang?

I = V ÷ R = 35 V ÷ 50 Ω = 0,70 A

Perhatikan bahwa hasil tahap pertama dipakai sebagai masukan tahap kedua. Begitulah bentuk soal yang paling sering muncul: hambatan dicari dulu dari kondisi yang diketahui, lalu dipakai untuk menghitung kondisi yang lain.

Selalu Tulis Satuannya

Bagian ini ditekankan modul. Saya setuju sepenuhnya setelah bertahun-tahun melihat akibatnya.

Persamaan Hukum Ohm bukan persamaan angka, melainkan persamaan besaran fisika. Jadi satuannya ikut dalam perhitungan, bukan ditempelkan belakangan.

Ada dua alasan praktis kenapa ini penting.

Pertama, satuan yang ditulis memaksa Anda menyadari awalan. Angka 10 pada resistor bisa berarti 10 Ω atau 10 kΩ, dan selisihnya seribu kali. Arus yang dihitung pun ikut meleset seribu kali.

Kedua, satuan yang ditulis membuat hasil yang tidak masuk akal langsung ketahuan. Kalau perhitungan Anda menghasilkan arus 4.400 ampere pada rangkaian kontrol, ada yang salah, dan hampir selalu salahnya di awalan milli atau kilo yang terlewat.

Aturan saya satu kalimat. Tulis satuan di setiap baris perhitungan, bukan cuma di jawaban akhir, karena baris tengah yang tidak bersatuan adalah tempat paling nyaman bagi kesalahan awalan untuk bersembunyi sampai akhir.

Cara Menghitung Arus dari Tegangan dan Hambatan

Langkahnya begini, dan berlaku untuk semua soal Hukum Ohm sederhana.

1. Tulis dua besaran yang diketahui lengkap dengan satuannya. Misalnya tegangan 48 V dan hambatan 6 Ω, bukan sekadar angka 48 dan 6.
2. Samakan awalannya lebih dulu. Ubah semua nilai ke satuan dasar, jadi 4,7 kΩ ditulis 4.700 Ω dan 250 mA ditulis 0,25 A sebelum dimasukkan ke rumus.
3. Pilih bentuk rumus yang sesuai. Untuk mencari arus pakai I = V ÷ R, untuk mencari tegangan pakai V = I × R, dan untuk mencari hambatan pakai R = V ÷ I.
4. Masukkan nilainya beserta satuan. Tulis I = 48 V ÷ 6 Ω, jangan I = 48 ÷ 6.
5. Hitung dan beri satuan hasilnya. Hasilnya 8 A, dan satuan ampere ditulis karena volt dibagi ohm memang menghasilkan ampere.
6. Periksa kewajaran angkanya. Bandingkan dengan nilai yang Anda kenal di lapangan. Arus 8 A pada rangkaian 48 V masuk akal, sedangkan arus 8.000 A jelas tidak, dan itu tanda ada awalan yang terlewat.

Contoh dari Bengkel

Bagian ini perluasan di luar modul. Angkanya saya ambil dari pekerjaan yang biasa ditemui.

Beban uji pada charger 48 volt. Charger paket baterai 48 V diuji dengan beban resistif 6 Ω. Berapa arus yang akan ditarik?

I = 48 V ÷ 6 Ω = 8 A

Angka ini dipakai untuk memastikan kabel uji dan pengaman yang dipasang memang sanggup melewatkan 8 ampere sebelum alatnya dinyalakan.

Memeriksa kewajaran hambatan dari pelat nama. Sebuah elemen pemanas tertulis 220 V dan menarik 5 A. Hambatan kerjanya:

R = 220 V ÷ 5 A = 44 Ω

Angka 44 Ω itu yang dibandingkan dengan hasil ukur ohmmeter saat elemen dalam keadaan dingin. Kalau hasil ukurnya jauh lebih besar, misalnya ratusan ohm, kemungkinan elemennya sudah hampir putus.

Soal rangkaian seri dan paralel, pembagian arus dan tegangan di dalamnya sudah dibahas terpisah di artikel Hukum Ohm dalam kelistrikan.

Garisnya lurus dan berawal dari nol. Begitu melengkung, Hukum Ohm sudah tidak berlaku lagi di situ.

Di Mana Hukum Ohm Tidak Berlaku

Bagian ini perluasan di luar modul, dan perlu disebut supaya rumus tadi tidak dipakai di tempat yang sebenarnya tidak berlaku, karena kesalahan jenis ini tidak menghasilkan pesan galat apa pun dan hasilnya tetap terlihat rapi.

Hukum Ohm berlaku pada komponen yang hambatannya tetap, berapa pun tegangan yang diberikan. Komponen seperti itu disebut linier. Resistor kawat dan kabel tembaga pada suhu tetap termasuk di dalamnya.

Tetapi banyak komponen justru tidak begitu.

• Dioda. Hampir tidak menghantar sampai tegangan tertentu, lalu menghantar deras setelahnya. Grafiknya melengkung tajam, bukan garis lurus.
• Lampu pijar. Hambatan filamennya saat dingin jauh lebih kecil daripada saat menyala. Itu sebabnya lampu pijar menarik arus besar sesaat ketika pertama dinyalakan.
• Termistor. Memang dirancang supaya hambatannya berubah mengikuti suhu, jadi tidak mungkin dianggap tetap.
• Belitan motor saat bekerja. Hambatannya naik seiring suhu belitan naik, sehingga nilai dinginnya tidak sama dengan nilai kerjanya.

Untuk komponen seperti itu, Hukum Ohm tetap boleh dipakai asal Anda sadar bahwa nilai R yang dipakai hanya berlaku pada satu kondisi, bukan untuk semua kondisi.

Sudut Pandang Workshop

Hukum Ohm bukan rumus yang saya tulis di kertas tiap hari. Ia lebih sering jadi alat untuk menilai apakah angka yang terbaca masuk akal atau tidak, dan dalam pemakaian seperti itu nilainya bukan pada ketelitian hasilnya melainkan pada seberapa cepat ia menolak angka yang mustahil.

Contoh yang paling sering. Teknisi mengukur tahanan belitan motor tiga fasa dan melaporkan tiga angka. Yang penting bukan nilai mutlaknya, melainkan apakah ketiganya seimbang. Kalau dua fasa terbaca 1,2 Ω dan satu fasa terbaca 0,9 Ω, selisihnya sekitar 25 persen, dan itu sudah cukup untuk mencurigai hubung singkat antar-lilitan di fasa yang lebih rendah.

Dari situ Hukum Ohm dipakai untuk memperkirakan akibatnya. Hambatan yang lebih kecil pada tegangan yang sama berarti arus yang lebih besar di fasa itu, dan arus yang lebih besar berarti panas yang lebih besar. Itulah yang menjelaskan kenapa motor dengan gejala seperti ini selalu panas sebelah.

Pemakaian kedua yang saya anggap wajib adalah memperkirakan arus sebelum menyalakan sesuatu. Sebelum beban uji disambung ke charger atau ke catu daya, arusnya dihitung dulu dengan Hukum Ohm, lalu dibandingkan dengan kemampuan kabel, pengaman, dan alat ukurnya. Ini kebiasaan yang mencegah penjepit multimeter meleleh karena dipasang pada arus yang jauh di atas rentangnya.

Satu kesalahan yang sering saya temui pada teknisi muda adalah mengukur hambatan beban lalu langsung memakainya untuk menghitung arus kerja, tanpa memperhitungkan bahwa hambatan itu akan berubah setelah panas. Pada elemen pemanas dan lampu pijar, selisihnya bisa besar sekali. Jadi angka hasil hitungan dari hambatan dingin itu perkiraan awal, bukan angka kerja.

Terakhir soal kebiasaan menulis. Di lembar kerja bengkel saya, hasil ukur wajib ditulis lengkap dengan satuan dan kondisi ukurnya. Bukan "R = 1,2" melainkan "R fasa U-V = 1,2 Ω, motor dingin, suhu ruang". Catatan tanpa satuan dan tanpa kondisi adalah catatan yang tidak bisa dibandingkan dengan pengukuran berikutnya, dan catatan yang tidak bisa dibandingkan sama saja dengan tidak ada.

Cek Pemahaman

1. Sebuah penghantar mengalirkan 0,5 A pada 25 V. Kalau tegangannya dinaikkan jadi 35 V, berapa arusnya?
   Jawaban: 0,70 A, karena hambatannya 50 Ω dan 35 dibagi 50 sama dengan 0,70.
2. Satu ohm adalah hambatan penghantar yang dialiri berapa ampere pada berapa volt?
   Jawaban: 1 ampere pada 1 volt.
3. Kalau tegangan digandakan dan hambatannya tetap, apa yang terjadi pada arus?
   Jawaban: arusnya ikut menjadi dua kali lipat.
4. Kenapa modul menulis E = I × R?
   Jawaban: karena E berasal dari electromotive force, dan isinya sama dengan V = I × R.
5. Sebutkan satu komponen yang tidak mengikuti Hukum Ohm.
   Jawaban: dioda, lampu pijar, atau termistor, karena hambatannya tidak tetap.

Baca Juga

• Arti Tegangan, Arus, dan Hambatan dengan Analogi Air
• Hukum Ohm dalam Kelistrikan: Rangkaian Seri dan Paralel
• Jatuh Tegangan: Rumus dan Contoh Hitungan pada Kabel
• Hambatan Listrik: Bahan, Penampang, dan Suhu
• Apa Itu Arus Listrik dan Arti Satuan Ampere

Ringkasan

• Hukum Ohm menyatakan V = I × R, dengan tegangan dalam volt, arus dalam ampere, dan hambatan dalam ohm.
• Dua bentuk lainnya adalah I = V ÷ R dan R = V ÷ I.
• Satu ohm adalah hambatan penghantar yang dialiri 1 ampere pada 1 volt.
• Pada hambatan tetap, arus berbanding lurus dengan tegangan.
• Grafik tegangan terhadap arus berupa garis lurus yang melewati titik nol.
• Contoh modul: 0,5 A pada 25 V berarti 50 Ω, dan pada 35 V arusnya jadi 0,70 A.
• Modul menulis E = I × R karena E berasal dari electromotive force, isinya sama.
• Satuan ditulis di setiap baris perhitungan, bukan cuma di jawaban akhir.
• Awalan kilo dan milli disamakan dulu sebelum angkanya dimasukkan ke rumus.
• Dioda, lampu pijar, termistor, dan belitan panas tidak punya hambatan tetap.

Pertanyaan yang Sering Muncul

Apa bunyi hukum Ohm?

Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang mengalir pada sebuah penghantar berbanding lurus dengan beda potensial di antara kedua ujungnya, selama hambatan penghantar itu tidak berubah. Artinya bila tegangan digandakan maka arusnya ikut menjadi dua kali lipat, dan bila tegangan dijadikan setengah maka arusnya tinggal setengah.

Bagaimana rumus hukum Ohm?

Rumus dasarnya V = I dikali R, dengan V tegangan dalam volt, I arus dalam ampere, dan R hambatan dalam ohm. Dari bentuk itu diturunkan dua bentuk lain yang isinya sama, yaitu I sama dengan V dibagi R untuk mencari arus, dan R sama dengan V dibagi I untuk mencari hambatan.

Berapa arus bila tegangan 220 V dan hambatan 44 ohm?

Arusnya 5 ampere, dari perhitungan 220 volt dibagi 44 ohm. Angka seperti ini berguna untuk memeriksa kewajaran sebuah beban, misalnya elemen pemanas yang pelat namanya menyebut 220 volt dan 5 ampere, karena hambatan kerjanya memang harus mendekati 44 ohm.

Apa arti 1 ohm?

Satu ohm adalah hambatan sebuah penghantar yang mengalirkan arus tepat 1 ampere ketika diberi tegangan tepat 1 volt. Jadi ohm bukan satuan yang berdiri sendiri melainkan turunan dari volt dan ampere, dan untuk nilai yang besar dipakai awalan kilo untuk seribu ohm serta mega untuk satu juta ohm.

Kenapa modul memakai E, bukan V?

Karena huruf E berasal dari electromotive force atau gaya gerak listrik, yang dipakai menyebut tegangan sumber, sedangkan huruf V dipakai menyebut tegangan terukur di suatu titik. Dalam pemakaian sehari-hari keduanya sering dipertukarkan dan buku di Indonesia hampir selalu memakai V, jadi E = I dikali R dan V = I dikali R adalah rumus yang sama.

Sumber

• TPC Training, Basic Electricity and Electronics, Course 201, Lesson 5, bagian Ohm's Law (modul internal Motor Academy).
• Contoh modul 0,5 A pada 25 V menghasilkan 50 Ω, dan 35 V pada 50 Ω menghasilkan 0,70 A, dihitung ulang dan cocok.
• Contoh charger 48 V dengan beban 6 Ω serta elemen 220 V 5 A adalah perluasan di luar modul.
• Catatan tentang dioda, lampu pijar, dan termistor adalah perluasan di luar modul.
• Praktik pengukuran tahanan belitan dan pemeriksaan kewajaran arus di bengkel servis motor listrik.