Cara menghitung beda potensial antara titik A dan B dilakukan dengan menyelidiki apa saja komponen pada kedua titik tersebut. Misalnya antara dua titik yang memiliki dua komponen hambatan sejenis yang dirangkai memiliki beda potensial yang berbeda dengan dua komponen hambatan sejenis yang dirangkai seri.. Namun beda potensial di suatu titik secara umum dapat dihitung dengan rumus V = I × R. Di mana V adalah beda potensial atau tegangan (satuan: volt), I adalah kuat arus yang mengalir (satuan: ampere), dan R = hambatan (satuan: ohm).
Beda potensial sendiri merupkan banyaknya atau sejumlah energi listrik yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik. Nilai beda potensial menunjukkan adanya perbedaan jumlah elektron yang berada dalam suatu arus listrik.
Besar nilai beda potensial sebanding dengan besar arus (I) listrik yang mengalir dan hambatan (R) pada rangkaian. Semakin besar arus listrik yang mengalir, besar nilai beda potensial juga akan semakin besar. Demikian pula semakin besar hambatan pada rangkaian maka semakin besar pula beda potensialnya.
Besar arus listrik di setiap titik pada rangkaian seri adalah sama. Sedangkan pada rangkaian paralel, besar arus listrik pada percabangan berbeda-beda bergantung pada besar nilai hambatannya. Bagaimana dengan nilai tegangan atau beda potensialnya?
Bagaimana persamaan atau rumus untuk menghitung beda potensial? Bagaimana pengaruh nilai hambatan pada suatu titik atau antara rentang dua titik? Bagaimana cara menghitung beda potensial antara titik A dan B atau antara dua titik lainnya? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Table of Contents
Rumus Beda Potensial/Tegangan (V)
Beda potensial atau tegangan listrik merupakan perbedaan jumlah elektron yang berada dalam sebuah rangkaian listrik. Satuan beda potensial dinyatakan dalam volt (V). Pada sebuah rangkaian listrik, satu sisi sumber arus listrik memiliki elektron yang bertumpuk sedangkan di sisi yang lain terdapat jumlah elektron yang lebih sedikit. Perbedaan jumlah elektron ini membuat adanya aliran elektron. Adanya aliran elektron dalam rangkaian listrik menyebabkan terjadinya arus listrik.
Besar nilai beda potensial (V) dapat diperoleh melalui perkalian arus listrik (I) dan hambatan (R).
Besar nilai beda potensial total pada suatu rangkaian listrik dapat diperoleh melalui persamaan di atas. Lalu bagaimana dengan cara menghitung beda potensial antara titik A dan B? Simak pada ulasan selanjutnya di bawah.
Baca Juga: Cara Menghitung Biaya Pemakaian Listrik
Hukum Kirchoff
Hukum Kirchhoff menerangkan jumlah arus listrik dan beda potensial/tegangan pada sebuah rangkaian listrik. Tokoh yang pertama kali mengenalkan hukum Kirchoff ini adalah Gustav Robert Kirchhoff, seorang ilmuwan Fisika asal Jerman. Ada dua hukum yang diperkenalkan yaitu hukum I Kirchoff dan Hukum II Kirchoff.
Hukum I Kirchoff:
Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan.
Hukum II Kirchoff:
Pada rangkaian tertutup jumlah aljabar GGL (ε) dan jumlah penurunan potensial (IR) sama dengan nol. Atau total beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol.
Langkah – langkah penggunaan hukum II Kirchoff:
1) Buat perumpamaan arah kuat arus, dan perumpamaan arah loop. Arah perumpaan kuat arus yang salah tidak akan mepnegaruhi nilai, hasilnya akan membuat nilai menjadi negatif.
2) GGL diberi tanda positif jika putaran loop pertama bertemu kutub positif GGL dan diberi tanda negatif jika putaran loop pertama bertemu kutub negatif.
3) Kuat arus diberi tanda positif jika sesuai dengan arah putaran loop.
Perhatikan sebuah contoh penggunaan hukum II Kirchoff di bawah untuk menambah pemahaman sobat idschool.
Langkah berikutnya adalah membentuk persamaan mengikuti persamaan pada hukum II Kirchoff. Mulai pertama dari arus yang melewati R1 sebagai awalan: IR1 + IR2 + IR3 – E = 0.
Note: Titik mulai bisa dimulai dari mana saja.
Setelah mendapat persamaan, langkah selanjutnya adalah menyelesaikan persamaan tersebut. Untuk informasi yang diketahui berupa besar semua hambatan dan beda potensial akan diperoleh besar arus listrik yang mengalir. Selanjutnya, besar arus listrik tersebut dapat digunakan pada cara menghitung beda potensial antara titik A dan B.
Baca Juga: Rumus pada Medan Listrik dan Hukum Coulomb
Contoh Soal dan Pembahasan
Soal-soal latihan dapat melatih dan mengukur pemahaman akan suatu materi, termasuk cara menghitung beda potensial antara titik A dan B. Sobat idschool dapat melatih kemampuan cara menghitung beda potensial atau tegangan melalui contoh-contoh soal di bawah. Masing-masing contoh soal telah dilengkapi dengan pembahasan yang dapat digunakan sebagai tolak ukur pemahaman. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Menghitung beda potensial antara titik B dan D
Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!
Beda potensial antara titik B dan D adalah ….
A. 0,5 V
B. 1 V
C. 3 V
D. 4 V
E. 8 V
Pembahasan:
Misalkan arus listrik (I) pada sebuah rangkaian listrik mengalir dari kutub positif (beda potensial dengan garis lurus lebih panjang) ke kutub negatif (beda potensial dengan garis lurus lebih pendek). Ambil titik A sebagai awal arus listrik (arus listrik dapat berawal dari mana saja).
Menghitung arus listrik yang mengalir:
∑E + ∑IR = 0
4I – 4,5 + 6I + 2I – 1,5 = 0
4I + 6I + 2I = 4,5 + 1,5
12I = 6
I = 6 : 12 = 0,5 A
Menghitung beda potensial antara titik B dan D (terdapat hambatan R = 6 Ω):
V = IR
VBD = 0,5 × 6
VBD = 3 V
Jadi, beda potensial antara titik B dan D adalah 3 V.
Jawaban: C
Baca Juga: Rangkaian Listrik Seri, Paralel, dan Campuran
Contoh 2 – Menghitung beda potensial antara titik A dan B
Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut ini!
Pembahasan:
Misalkan arus listrik (I) pada sebuah rangkaian listrik mengalir dari kutub positif (beda potensial dengan garis lurus lebih panjang) ke kutub negatif (beda potensial dengan garis lurus lebih pendek). Ambil titik A sebagai awal arus listrik (arus listrik dapat berawal dari mana saja).
Menghitung arus listrik yang mengalir:
∑E + ∑IR = 0
3I + 10 + 4I + 8 + 2I = 0
9I + 18 = 0
9I = –18
I = –18 : 9 = –2 A (Note: tanda minus menunjukkan arah pemisalah loop yang berkebalikan)
Menghitung beda potensial antara titik A dan B (terdapat hambatan R = 3 Ω):
V = IR
VBD = 2 × 3
VBD = 6 V
Jadi, beda potensial antara titik A dan B adalah 6 V.
Jawaban: C
Contoh 3 – Menghitung Beda Potensial antara titik A dan B
Perhatikan rangkaian listrik berikut!
Beda potensial antara titik A dan B sebesar ….
A. 16 V
B. 32 V
C. 160 V
D. 320 V
E. 1.600 V
Pembahasan:
Langkah pertama adalah menghitung arus listrik yang mengalir pada percabangan (satu cabang dengan titik A dan B):
I = skala ditunjuk/skala maksimal × batas ukur
I = 40/100 × 0,5
I = 0,2 A [Baca Juga: Cara Membaca Amperemeter]
Menghitung beda potensial antara titik A dan B:
VAB = IR
VAB = 0,2 × 80
VAB = 16 V
Jadi, beda potensial antara titik A dan B sebesar 16 V.
Jawaban: A
Sekian ulasan cara menghitung beda potensial antara titik A dan B. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
Baca Juga: Cara Membuat Benda Bermuatan Listrik Statis
