Memahami Hambatan Listrik Hukum Ohm dengan Analogi Perahu | Fisika Kelas 12

Bayangkan kamu sedang naik perahu di sebuah sungai. Selama perjalanan, ada masanya kamu mendapati aliran air yang tenang, lembut, dan kamu berlayar tanpa hambatan berarti. Tetapi, ada juga masanya kamu akan menemukan bebatuan serta ranting pohon yang menahan aliran air, sehingga membuat perahumu berjalan lebih pelan. Nah, hal ini sebenarnya berkaitan dengan hambatan listrik dan arus listrik.

Oke, oke, sebelum sampai ke sana. Kita bahas sedikit tentang arus listrik ini. Pada dasarnya, arus listrik adalah arus elektron yang diarahkan berlawanan. Kalau kamu perhatikan pada baterai, misalnya. Kamu pasti memasang kutub positif (+) ke arah negatif (-) ‘kan. Ini lah yang dimaksud dengan berlawanan.

Sebelum abad ke-19, para peneliti sebenarnya sudah mampu menghasilkan arus statis dengan menggosokkan beberapa material. Tapi, kemampuan mereka baru sebatas di situ saja. Paling mentok, cuman munculin percikan listrik.

Percikan listrik (sumber: NightHawkInLight via giphy)

Mereka belum bisa, tuh, membuat tegangan listrik konstan yang bisa menghasilkan aliran listrik yang stabil.

Sampai kemudian, Georg Simon Ohm, seorang fisikawan asal Jerman, berhasil menemukan hubungan antara hambatan listrik dengan kuat arus dan tegangan.

Dia pun mengeluarkan hukum Ohm yang menghasilkan rumus:

I = V/R

Seperti arus di sungai yang penuh ranting, bebatuan, dan hambatan tadi, semakin besar hambatannya (Ω), maka akan semakin kecil kuat arusnya (A).

Sekarang, lanjutkan perjalanan perahumu. Kamu terus mengayuh dan, sesampainya di ujung sungai, kamu melihat dua bendungan. Pintu bendungan yang satu terbuka lebar, sementara yang lainnya hanya terbuka sedikit.

Bendungan yang airnya mengecil karena pintunya hanya terbuka sedikit (sumber: ruangguru)

Bendungan dengan pintu terbuka lebar (sumbernya besar) pasti akan mengeluarkan banyak air. Di sisi lain, bendungan dengan pintu yang terbuka sedikit juga akan mengeluarkan sedikit air.

Baca juga: Penjelasan Hukum I dan II Kirchoff

Inilah kaitan antara beda potensial/tegangan listrik (v) dengan arus listriknya (A).

Semakin besar sumber tegangannya (v), semakin besar kuat arus listriknya (A). Semakin kecil sumber tegangannya, semakin kecil juga kuat arus listriknya.

Berbicara mengenai arus listrik, pasti berhubungan dengan “media” pembawanya, dong. Contohnya, kabel yang terbuat dari tembaga dan kawat yang terbuat dari besi. Kedua benda ini, pasti mempunyai hambat jenis yang berbeda.

Jika kembali pada konsep “perahu di sungai penuh batu dan ranting”, tentu perahu kita akan lebih sulit berlayar. Sebaliknya, dengan sedikitnya hambat jenis (sungai mulus, hanya aliran air lancar) akan mengurangi nilai hambatan listriknya.

Perahu yang terhambat karena berbagai hambat jenis (sumber: crash course via giphy)

Dari situ kita bisa tahu bahwa semakin besar hambat jenisnya (Ωm), semakin besar juga hambatannya (Ω).

Sekarang lanjut ke luas penampang ya. Bayangkan perahu kamu sempat melewati dua jenis sungai: sungai yang panjang dan pendek. Keduanya sama-sama tidak ada hambatan. Hanya aliran air tenang dan kosong. Pasti dong semakin panjang sungainya, lama-lama kita akan bete. Bosan. Merasa “terhambat” karena kok kayaknya nggak sampe-sampe. Bandingkan dengan sungai yang pendek. Baru sebentar, eh udah sampai tujuan.

Oleh karena itu, semakin panjang semakin panjang suatu kawat (L), hambatan listriknya (Ω) pun akan semakin besar juga.

Yuk lanjutkan perjalananmu.

Sekarang, semakin lama kamu berlayar, kamu mulai menyadari bahwa… lebar sungai tersebut semakin besar.

Apa perasaan kamu? Takut? Atau malah lega?

Pada umumnya, seseorang merasa lebih “senang” dan lega mendapati hal tersebut. Kita justru akan merasa lebih “terhambat” dengan kondisi sungai yang sempit. Apalagi kalau di sungai tersebut banyak perahu lain yang ikut berlayar. Kamu akan jadi lebih susah bergerak, dan lama sampai ke tujuan.

Lebar sungai membesar, hambatan mengecil (sumber: giphy.com)

Itu artinya, semakin besar luas penampangnya (A), maka hambatannya (Ω) akan semakin kecil.

Gimana? Akhirnya selesai juga perjalananmu. Ternyata mudah juga ya mempelajari hambatan listrik dan hukum ohm lewat analogi perahu ini. Masalahnya, Ohm hanya mengungkapkan hambatan yang bersifat konstan.

Lalu bagaimana untuk hambatan yang sifatnya tidak konstan?

Coba kamu ingat-ingat pengalaman pahit kamu dengna laptop yang kamu gunakan. Mungkin banyak di antara kita yang terlalu lama menggunakan laptop, lalu tiba-tiba laptopnya ngehang karena panas. Nah, hambatan tidak konstan, kurang lebih seperti itu. Rumusnya kayak gini:

Ya, hambatan itu ada kaitannya dengan suhu. Seperti yang tadi kita bahas, suhu laptop yang panas, seringkali membuat dia nge-hang dan tidak bekerja. Itu artinya, hambatan si laptop bertambah karena pengaruh panas.

Nah, itu tadi pembahasan kita tentang hambatan listrik. Ternyata, belajar fisika jadi mudah apabila kita bisa mengandaikan dengan hal-hal yang ada di sekitar kita ya. Kalau kamu ingin memelajari materi pelajaran seperti ini dalam bentuk video animasi menarik, lengkap dengan infografik dan latihan soal, tonton aja di ruangbelajar!