Bagaimana hubungan antara hambatan tegangan dan kuat arus dalam sebuah rangkaian serta tuliskan rumus yang menyatakan hubungan tersebut?

Menyelami Hubungan Tegangan, Arus, dan Hambatan dalam Litar Elektrik

Litar elektrik, jantung bagi sebarang sistem elektronik, beroperasi berdasarkan interaksi tiga elemen utama: tegangan, arus, dan hambatan. Memahami hubungan antara ketiga-tiga elemen ini adalah kunci untuk memahami bagaimana litar berfungsi dan meramalkan tingkah lakunya. Artikel ini akan meneliti secara khusus hubungan antara hambatan tegangan (yang lebih tepat disebut sebagai rintangan) dan kuat arus dalam suatu rangkaian.

Seringkali, kita terkeliru dengan istilah “hambatan tegangan”. Istilah yang lebih tepat dan umum digunakan dalam konteks ini ialah rintangan. Rintangan, dilambangkan dengan simbol ‘R’, merupakan sifat bahan yang menentang aliran arus elektrik. Semakin tinggi rintangan suatu bahan, semakin sukar bagi arus elektrik untuk mengalir melaluinya. Unit bagi rintangan ialah Ohm (Ω).

Kuat arus, dilambangkan dengan ‘I’, ialah ukuran kadar aliran cas elektrik melalui suatu litar. Ia diukur dalam Ampere (A). Semakin tinggi arus, semakin banyak cas elektrik yang mengalir dalam satu unit masa.

Tegangan, dilambangkan dengan ‘V’, pula mewakili beza keupayaan elektrik antara dua titik dalam litar. Ia merupakan daya pendorong yang menyebabkan arus mengalir. Unit bagi tegangan ialah Volt (V). Bayangkan tegangan sebagai tekanan air dalam paip – semakin tinggi tekanan, semakin kuat air mengalir.

Hubungan antara tegangan (V), arus (I), dan rintangan (R) ini dijelaskan dengan tepat oleh Hukum Ohm, iaitu salah satu hukum asas dalam elektrik:

V = I x R

Rumus ini menunjukkan hubungan langsung antara tegangan dan arus apabila rintangan kekal malar. Ini bermakna jika rintangan (R) dipelihara, peningkatan tegangan (V) akan menyebabkan peningkatan arus (I) secara berkadaran. Begitu juga, penurunan tegangan akan menyebabkan penurunan arus. Grafik hubungan ini akan menghasilkan garis lurus yang melalui titik asal (0,0).

Namun, Hukum Ohm bukanlah hukum universal dan hanya terpakai kepada litar yang bersifat linear atau ohmik. Bahan-bahan bukan ohmik, seperti diod dan lampu pijar, tidak mematuhi Hukum Ohm secara tepat kerana rintangannya berubah mengikut arus yang mengalir melaluinya.

Dengan menyusun semula rumus Hukum Ohm, kita boleh mendapatkan rumus untuk mengira arus dan rintangan:

• Arus (I): I = V / R Rumus ini menunjukkan bahawa arus berkadar terus dengan tegangan dan berkadar songsang dengan rintangan. Jika tegangan meningkat dan rintangan tetap, arus akan meningkat. Jika rintangan meningkat dan tegangan tetap, arus akan menurun.

• Rintangan (R): R = V / I Rumus ini menunjukkan bahawa rintangan berkadar terus dengan tegangan dan berkadar songsang dengan arus. Jika tegangan meningkat dan arus tetap, rintangan akan meningkat. Jika arus meningkat dan tegangan tetap, rintangan akan menurun.

Kesimpulannya, hubungan antara rintangan dan kuat arus dalam suatu rangkaian dikawal oleh Hukum Ohm dan saling bergantung dengan tegangan. Memahami hubungan ini adalah asas penting dalam analisis dan reka bentuk litar elektrik. Ketiga-tiga parameter ini – tegangan, arus dan rintangan – perlu dipertimbangkan secara serentak untuk memahami sepenuhnya tingkah laku mana-mana litar elektrik.