Konverter Resistansi Listrik
Hambatan Listrik: Dari Konduktansi Kuantum hingga Isolator Sempurna
Dari superkonduktor dengan hambatan nol hingga isolator yang mencapai teraohm, hambatan listrik membentang sepanjang 27 orde besaran. Jelajahi dunia menarik pengukuran hambatan di bidang elektronik, fisika kuantum, dan ilmu material, dan kuasai konversi antara 19+ unit termasuk ohm, siemens, dan hambatan kuantum—dari penemuan Georg Ohm pada tahun 1827 hingga standar yang ditentukan secara kuantum pada tahun 2019.
Dasar-dasar Hambatan Listrik
Apa itu Hambatan?
Hambatan menentang arus listrik, seperti gesekan untuk listrik. Hambatan lebih tinggi = lebih sulit bagi arus untuk mengalir. Diukur dalam ohm (Ω). Setiap material memiliki hambatan—bahkan kawat. Hambatan nol hanya ada pada superkonduktor.
- 1 ohm = 1 volt per ampere (1 Ω = 1 V/A)
- Hambatan membatasi arus (R = V/I)
- Konduktor: R rendah (tembaga ~0,017 Ω·mm²/m)
- Isolator: R tinggi (karet >10¹³ Ω·m)
Hambatan vs. Konduktansi
Konduktansi (G) = 1/Hambatan. Diukur dalam siemens (S). 1 S = 1/Ω. Dua cara untuk menggambarkan hal yang sama: hambatan tinggi = konduktansi rendah. Gunakan mana yang lebih nyaman!
- Konduktansi G = 1/R (siemens)
- 1 S = 1 Ω⁻¹ (kebalikan)
- R tinggi → G rendah (isolator)
- R rendah → G tinggi (konduktor)
Ketergantungan Suhu
Hambatan berubah dengan suhu! Logam: R meningkat dengan panas (koefisien suhu positif). Semikonduktor: R menurun dengan panas (negatif). Superkonduktor: R = 0 di bawah suhu kritis.
- Logam: +0,3-0,6% per °C (tembaga +0,39%/°C)
- Semikonduktor: menurun dengan suhu
- Termistor NTC: koefisien negatif
- Superkonduktor: R = 0 di bawah Tc
- Hambatan = perlawanan terhadap arus (1 Ω = 1 V/A)
- Konduktansi = 1/hambatan (diukur dalam siemens)
- Hambatan lebih tinggi = arus lebih sedikit untuk tegangan yang sama
- Suhu mempengaruhi hambatan (logam R↑, semikonduktor R↓)
Evolusi Historis Pengukuran Hambatan
Eksperimen Awal dengan Listrik (1600-1820)
Sebelum hambatan dipahami, para ilmuwan berjuang untuk menjelaskan mengapa arus bervariasi pada material yang berbeda. Baterai awal dan alat ukur kasar meletakkan dasar bagi ilmu kelistrikan kuantitatif.
- 1600: William Gilbert membedakan 'elektrik' (isolator) dari 'non-elektrik' (konduktor)
- 1729: Stephen Gray menemukan konduktivitas listrik vs. insulasi pada material
- 1800: Alessandro Volta menemukan baterai—sumber arus stabil pertama yang dapat diandalkan
- 1820: Hans Christian Ørsted menemukan elektromagnetisme, memungkinkan deteksi arus
- Sebelum Ohm: Hambatan diamati tetapi tidak dikuantifikasi—arus 'kuat' vs. 'lemah'
Revolusi Hukum Ohm dan Lahirnya Hambatan (1827)
Georg Ohm menemukan hubungan kuantitatif antara tegangan, arus, dan hambatan. Hukumnya (V = IR) bersifat revolusioner tetapi awalnya ditolak oleh kalangan ilmiah.
- 1827: Georg Ohm menerbitkan 'Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet'
- Penemuan: Arus sebanding dengan tegangan, dan berbanding terbalik dengan hambatan (I = V/R)
- Penolakan awal: Komunitas fisika Jerman menyebutnya 'jaringan fantasi telanjang'
- Metode Ohm: Menggunakan termokopel dan galvanometer torsi untuk pengukuran yang presisi
- 1841: Royal Society menganugerahi Ohm Medali Copley—pembenaran 14 tahun kemudian
- Warisan: Hukum Ohm menjadi dasar dari semua teknik elektro
Era Standardisasi (1861-1893)
Seiring meledaknya teknologi kelistrikan, para ilmuwan membutuhkan unit hambatan yang terstandarisasi. Ohm didefinisikan menggunakan artefak fisik sebelum standar kuantum modern.
- 1861: Asosiasi Inggris mengadopsi 'ohm' sebagai unit hambatan
- 1861: B.A. ohm didefinisikan sebagai hambatan kolom raksa 106 cm × 1 mm² pada 0°C
- 1881: Kongres Listrik Internasional Pertama di Paris mendefinisikan ohm praktis
- 1884: Konferensi Internasional menetapkan ohm = 10⁹ unit elektromagnetik CGS
- 1893: Kongres Chicago mengadopsi 'mho' (℧) untuk konduktansi (ohm dieja terbalik)
- Masalah: Definisi berbasis raksa tidak praktis—suhu, kemurnian mempengaruhi akurasi
Revolusi Efek Hall Kuantum (1980-2019)
Penemuan efek Hall kuantum memberikan kuantisasi hambatan berdasarkan konstanta fundamental, merevolusi pengukuran presisi.
- 1980: Klaus von Klitzing menemukan efek Hall kuantum
- Penemuan: Pada suhu rendah + medan magnet tinggi, hambatan terkuantisasi
- Hambatan kuantum: R_K = h/e² ≈ 25.812,807 Ω (konstanta von Klitzing)
- Presisi: Akurat hingga 1 bagian dalam 10⁹—lebih baik dari artefak fisik manapun
- 1985: Von Klitzing memenangkan Hadiah Nobel Fisika
- 1990: Ohm internasional didefinisikan ulang menggunakan hambatan Hall kuantum
- Dampak: Setiap laboratorium metrologi dapat merealisasikan ohm yang tepat secara independen
Redefinisi SI 2019: Ohm dari Konstanta
Pada 20 Mei 2019, ohm didefinisikan ulang berdasarkan penetapan muatan elementer (e) dan konstanta Planck (h), membuatnya dapat direproduksi di mana saja di alam semesta.
- Definisi baru: 1 Ω = (h/e²) × (α/2) di mana α adalah konstanta struktur halus
- Berdasarkan: e = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ C (tepat) dan h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s (tepat)
- Hasil: Ohm sekarang didefinisikan dari mekanika kuantum, bukan artefak
- Konstanta von Klitzing: R_K = h/e² = 25.812,807... Ω (tepat menurut definisi)
- Reprodusibilitas: Laboratorium manapun dengan pengaturan Hall kuantum dapat merealisasikan ohm yang tepat
- Semua unit SI: Sekarang didasarkan pada konstanta fundamental—tidak ada artefak fisik yang tersisa
Definisi kuantum dari ohm merupakan pencapaian paling presisi umat manusia dalam pengukuran listrik, memungkinkan teknologi dari komputasi kuantum hingga sensor ultra-sensitif.
- Elektronik: Memungkinkan presisi di bawah 0,01% untuk referensi tegangan dan kalibrasi
- Perangkat kuantum: Pengukuran konduktansi kuantum dalam nanostruktur
- Ilmu material: Karakterisasi bahan 2D (grafena, isolator topologis)
- Metrologi: Standar universal—laboratorium di berbagai negara mendapatkan hasil yang identik
- Penelitian: Hambatan kuantum digunakan untuk menguji teori fisika fundamental
- Masa Depan: Memungkinkan sensor dan komputer kuantum generasi berikutnya
Bantuan Memori dan Trik Konversi Cepat
Matematika Mental Mudah
- Aturan pangkat 1000: Setiap langkah awalan SI = ×1000 atau ÷1000 (MΩ → kΩ → Ω → mΩ)
- Kebalikan hambatan-konduktansi: 10 Ω = 0,1 S; 1 kΩ = 1 mS; 1 MΩ = 1 µS
- Segitiga hukum Ohm: Tutupi apa yang Anda inginkan (V, I, R), sisanya menunjukkan rumus
- Resistor paralel yang sama: R_total = R/n (dua 10 kΩ paralel = 5 kΩ)
- Nilai standar: pola 1, 2.2, 4.7, 10, 22, 47 berulang setiap dekade (seri E12)
- Pangkat 2: 1,2 mA, 2,4 mA, 4,8 mA... arus berlipat ganda di setiap langkah
Trik Memori Kode Warna Resistor
Setiap mahasiswa elektronik membutuhkan kode warna! Berikut adalah mnemonik yang benar-benar berfungsi (dan sesuai untuk kelas).
- Mnemonik klasik: 'Hitam, Coklat, Merah, Oranye, Kuning, Hijau, Biru, Ungu, Abu-abu, Putih' (0-9)
- Angka: Hitam=0, Coklat=1, Merah=2, Oranye=3, Kuning=4, Hijau=5, Biru=6, Ungu=7, Abu-abu=8, Putih=9
- Toleransi: Emas=±5%, Perak=±10%, Tidak ada=±20%
- Pola cepat: Coklat-Hitam-Oranye = 10×10³ = 10 kΩ (pull-up paling umum)
- Resistor LED: Merah-Merah-Coklat = 220 Ω (pembatas arus LED 5V klasik)
- Ingat: Dua yang pertama adalah digit, yang ketiga adalah pengali (angka nol yang ditambahkan)
Pemeriksaan Cepat Hukum Ohm
- Memori V = IR: 'Tegangan Adalah Hambatan kali arus' (V-I-R berurutan)
- Perhitungan cepat 5V: 5V ÷ 220Ω ≈ 23 mA (sirkuit LED)
- Perhitungan cepat 12V: 12V ÷ 1kΩ = 12 mA tepat
- Pemeriksaan daya cepat: 1A melalui 1Ω = 1W tepat (P = I²R)
- Pembagi tegangan: V_out = V_in × (R2/(R1+R2)) untuk resistor seri
- Pembagi arus: I_out = I_in × (R_lain/R_total) untuk paralel
Aturan Sirkuit Praktis
- Resistor pull-up: 10 kΩ adalah angka ajaib (cukup kuat, tidak terlalu banyak arus)
- Pembatas arus LED: Gunakan 220-470 Ω untuk 5V, sesuaikan dengan hukum Ohm untuk tegangan lain
- Bus I²C: pull-up standar 4,7 kΩ untuk 100 kHz, 2,2 kΩ untuk 400 kHz
- Impedansi tinggi: >1 MΩ untuk impedansi masukan agar tidak membebani sirkuit
- Hambatan kontak rendah: <100 mΩ untuk koneksi daya, <1 Ω dapat diterima untuk sinyal
- Pentanahan: <1 Ω hambatan ke tanah untuk keamanan dan kekebalan terhadap kebisingan
- Kebingungan paralel: Dua 10 Ω paralel = 5 Ω (bukan 20 Ω!). Gunakan 1/R_total = 1/R1 + 1/R2
- Peringkat daya: resistor 1/4 W dengan disipasi 1 W = asap ajaib! Hitung P = I²R atau V²/R
- Koefisien suhu: Sirkuit presisi membutuhkan koefisien suhu rendah (<50 ppm/°C), bukan standar ±5%
- Penumpukan toleransi: Lima resistor 5% dapat memberikan kesalahan 25%! Gunakan 1% untuk pembagi tegangan
- AC vs. DC: Pada frekuensi tinggi, induktansi dan kapasitansi penting (impedansi ≠ hambatan)
- Hambatan kontak: Konektor yang terkorosi menambah hambatan yang signifikan—kontak yang bersih penting!
Skala Hambatan: Dari Kuantum hingga Tak Terbatas
| Skala / Hambatan | Unit Representatif | Aplikasi Khas | Contoh |
|---|---|---|---|
| 0 Ω | Konduktor sempurna | Superkonduktor di bawah suhu kritis | YBCO pada 77 K, Nb pada 4 K—hambatan nol persis |
| 25,8 kΩ | Kuantum hambatan (h/e²) | Efek Hall kuantum, metrologi hambatan | Konstanta von Klitzing R_K—batas fundamental |
| 1-100 µΩ | Mikroohm (µΩ) | Hambatan kontak, koneksi kawat | Kontak arus tinggi, resistor shunt |
| 1-100 mΩ | Miliohm (mΩ) | Penginderaan arus, hambatan kawat | Kawat tembaga 12 AWG ≈ 5 mΩ/m; shunt 10-100 mΩ |
| 1-100 Ω | Ohm (Ω) | Pembatas arus LED, resistor bernilai rendah | Resistor LED 220 Ω, kabel koaksial 50 Ω |
| 1-100 kΩ | Kiloohm (kΩ) | Resistor standar, pull-up, pembagi tegangan | Pull-up 10 kΩ (paling umum), I²C 4,7 kΩ |
| 1-100 MΩ | Megaohm (MΩ) | Input impedansi tinggi, pengujian insulasi | Input multimeter 10 MΩ, probe osiloskop 1 MΩ |
| 1-100 GΩ | Gigaohm (GΩ) | Insulasi yang sangat baik, pengukuran elektrometer | Insulasi kabel >10 GΩ/km, pengukuran saluran ion |
| 1-100 TΩ | Teraohm (TΩ) | Isolator yang mendekati sempurna | Teflon >10 TΩ, vakum sebelum tembus |
| ∞ Ω | Hambatan tak terbatas | Isolator ideal, sirkuit terbuka | Isolator sempurna teoretis, celah udara (sebelum tembus) |
Penjelasan Sistem Satuan
Satuan SI — Ohm
Ohm (Ω) adalah satuan turunan SI untuk hambatan. Dinamai dari Georg Ohm (hukum Ohm). Didefinisikan sebagai V/A. Awalan dari femto hingga tera mencakup semua rentang praktis.
- 1 Ω = 1 V/A (definisi tepat)
- TΩ, GΩ untuk hambatan insulasi
- kΩ, MΩ untuk resistor khas
- mΩ, µΩ, nΩ untuk kawat, kontak
Konduktansi — Siemens
Siemens (S) adalah kebalikan dari ohm. 1 S = 1/Ω = 1 A/V. Dinamai dari Werner von Siemens. Sebelumnya disebut 'mho' (ohm terbalik). Berguna untuk sirkuit paralel.
- 1 S = 1/Ω = 1 A/V
- Nama lama: mho (℧)
- kS untuk hambatan sangat rendah
- mS, µS untuk konduktansi sedang
Satuan CGS Warisan
Abohm (EMU) dan statohm (ESU) dari sistem CGS lama. Jarang digunakan saat ini. 1 abΩ = 10⁻⁹ Ω (kecil). 1 statΩ ≈ 8,99×10¹¹ Ω (besar). Ohm SI adalah standar.
- 1 abohm = 10⁻⁹ Ω = 1 nΩ (EMU)
- 1 statohm ≈ 8,99×10¹¹ Ω (ESU)
- Usang; ohm SI bersifat universal
- Hanya dalam teks fisika lama
Fisika Hambatan
Hukum Ohm
V = I × R (tegangan = arus × hambatan). Hubungan fundamental. Ketahui dua, temukan yang ketiga. Linear untuk resistor. Disipasi daya P = I²R = V²/R.
- V = I × R (tegangan dari arus)
- I = V / R (arus dari tegangan)
- R = V / I (hambatan dari pengukuran)
- Daya: P = I²R = V²/R (panas)
Seri & Paralel
Seri: R_total = R₁ + R₂ + R₃... (hambatan ditambahkan). Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂... (kebalikan ditambahkan). Untuk paralel, gunakan konduktansi: G_total = G₁ + G₂.
- Seri: R_total = R₁ + R₂ + R₃
- Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂
- Konduktansi paralel: G_total = G₁ + G₂
- Dua R yang sama secara paralel: R_total = R/2
Hambatan Jenis & Geometri
R = ρL/A (hambatan = hambatan jenis × panjang / luas). Sifat material (ρ) + geometri. Kawat panjang dan tipis memiliki R tinggi. Kawat pendek dan tebal memiliki R rendah. Tembaga: ρ = 1,7×10⁻⁸ Ω·m.
- R = ρ × L / A (rumus geometri)
- ρ = hambatan jenis (sifat material)
- L = panjang, A = luas penampang
- Tembaga ρ = 1,7×10⁻⁸ Ω·m
Benchmark Hambatan
| Konteks | Hambatan | Catatan |
|---|---|---|
| Superkonduktor | 0 Ω | Di bawah suhu kritis |
| Hambatan kuantum | ~26 kΩ | h/e² = konstanta fundamental |
| Kawat tembaga (1m, 1mm²) | ~17 mΩ | Suhu kamar |
| Hambatan kontak | 10 µΩ - 1 Ω | Tergantung pada tekanan, bahan |
| Resistor arus LED | 220-470 Ω | Sirkuit 5V khas |
| Resistor pull-up | 10 kΩ | Nilai umum untuk logika digital |
| Input multimeter | 10 MΩ | Impedansi input DMM khas |
| Tubuh manusia (kering) | 1-100 kΩ | Tangan ke tangan, kulit kering |
| Tubuh manusia (basah) | ~1 kΩ | Kulit basah, berbahaya |
| Insulasi (baik) | >10 GΩ | Uji insulasi listrik |
| Celah udara (1 mm) | >10¹² Ω | Sebelum tembus |
| Kaca | 10¹⁰-10¹⁴ Ω·m | Isolator yang sangat baik |
| Teflon | >10¹³ Ω·m | Salah satu isolator terbaik |
Nilai Resistor Umum
| Hambatan | Kode Warna | Penggunaan Umum | Daya Khas |
|---|---|---|---|
| 10 Ω | Coklat-Hitam-Hitam | Penginderaan arus, daya | 1-5 W |
| 100 Ω | Coklat-Hitam-Coklat | Pembatas arus | 1/4 W |
| 220 Ω | Merah-Merah-Coklat | Pembatas arus LED (5V) | 1/4 W |
| 470 Ω | Kuning-Ungu-Coklat | Pembatas arus LED | 1/4 W |
| 1 kΩ | Coklat-Hitam-Merah | Tujuan umum, pembagi tegangan | 1/4 W |
| 4.7 kΩ | Kuning-Ungu-Merah | Pull-up/down, I²C | 1/4 W |
| 10 kΩ | Coklat-Hitam-Oranye | Pull-up/down (paling umum) | 1/4 W |
| 47 kΩ | Kuning-Ungu-Oranye | Input Z tinggi, biasing | 1/8 W |
| 100 kΩ | Coklat-Hitam-Kuning | Impedansi tinggi, pewaktuan | 1/8 W |
| 1 MΩ | Coklat-Hitam-Hijau | Impedansi sangat tinggi | 1/8 W |
Aplikasi Dunia Nyata
Elektronik & Sirkuit
Resistor: 1 Ω hingga 10 MΩ khas. Pull-up/down: 10 kΩ umum. Pembatas arus: 220-470 Ω untuk LED. Pembagi tegangan: rentang kΩ. Resistor presisi: toleransi 0,01%.
- Resistor standar: 1 Ω - 10 MΩ
- Pull-up/pull-down: 1-100 kΩ
- Pembatas arus LED: 220-470 Ω
- Presisi: toleransi 0,01% tersedia
Daya & Pengukuran
Resistor shunt: rentang mΩ (penginderaan arus). Hambatan kawat: µΩ hingga mΩ per meter. Hambatan kontak: µΩ hingga Ω. Impedansi kabel: 50-75 Ω (RF). Pentanahan: <1 Ω diperlukan.
- Shunt arus: 0,1-100 mΩ
- Kawat: 13 mΩ/m (tembaga 22 AWG)
- Hambatan kontak: 10 µΩ - 1 Ω
- Koaksial: 50 Ω, 75 Ω standar
Hambatan Ekstrem
Superkonduktor: R = 0 persis (di bawah Tc). Isolator: rentang TΩ (10¹² Ω). Kulit manusia: 1 kΩ - 100 kΩ (kering). Elektrostatik: pengukuran GΩ. Vakum: R tak terbatas (isolator ideal).
- Superkonduktor: R = 0 Ω (T < Tc)
- Isolator: GΩ hingga TΩ
- Tubuh manusia: 1-100 kΩ (kulit kering)
- Celah udara: >10¹⁴ Ω (tembus ~3 kV/mm)
Matematika Konversi Cepat
Konversi Cepat Awalan SI
Setiap langkah awalan = ×1000 atau ÷1000. MΩ → kΩ: ×1000. kΩ → Ω: ×1000. Ω → mΩ: ×1000.
- MΩ → kΩ: kalikan dengan 1.000
- kΩ → Ω: kalikan dengan 1.000
- Ω → mΩ: kalikan dengan 1.000
- Kebalikan: bagi dengan 1.000
Hambatan ↔ Konduktansi
G = 1/R (konduktansi = 1/hambatan). R = 1/G. 10 Ω = 0,1 S. 1 kΩ = 1 mS. 1 MΩ = 1 µS. Hubungan timbal balik!
- G = 1/R (siemens = 1/ohm)
- 10 Ω = 0,1 S
- 1 kΩ = 1 mS
- 1 MΩ = 1 µS
Pemeriksaan Cepat Hukum Ohm
R = V / I. Ketahui tegangan dan arus, temukan hambatan. 5V pada 20 mA = 250 Ω. 12V pada 3 A = 4 Ω.
- R = V / I (Ohm = Volt ÷ Ampere)
- 5V ÷ 0,02A = 250 Ω
- 12V ÷ 3A = 4 Ω
- Ingat: bagi tegangan dengan arus
Cara Kerja Konversi
- Langkah 1: Konversi sumber → ohm menggunakan faktor toBase
- Langkah 2: Konversi ohm → target menggunakan faktor toBase target
- Konduktansi: Gunakan kebalikan (1 S = 1/1 Ω)
- Pemeriksaan kewajaran: 1 MΩ = 1.000.000 Ω, 1 mΩ = 0,001 Ω
- Ingat: Ω = V/A (definisi dari hukum Ohm)
Referensi Konversi Umum
| Dari | Ke | Kalikan Dengan | Contoh |
|---|---|---|---|
| Ω | kΩ | 0,001 | 1000 Ω = 1 kΩ |
| kΩ | Ω | 1000 | 1 kΩ = 1000 Ω |
| kΩ | MΩ | 0,001 | 1000 kΩ = 1 MΩ |
| MΩ | kΩ | 1000 | 1 MΩ = 1000 kΩ |
| Ω | mΩ | 1000 | 1 Ω = 1000 mΩ |
| mΩ | Ω | 0,001 | 1000 mΩ = 1 Ω |
| Ω | S | 1/R | 10 Ω = 0,1 S (kebalikan) |
| kΩ | mS | 1/R | 1 kΩ = 1 mS (kebalikan) |
| MΩ | µS | 1/R | 1 MΩ = 1 µS (kebalikan) |
| Ω | V/A | 1 | 5 Ω = 5 V/A (identitas) |
Contoh Cepat
Soal yang Dikerjakan
Pembatas Arus LED
Suplai 5V, LED membutuhkan 20 mA dan memiliki tegangan maju 2V. Resistor apa?
Penurunan tegangan = 5V - 2V = 3V. R = V/I = 3V ÷ 0,02A = 150 Ω. Gunakan standar 220 Ω (lebih aman, arus lebih sedikit).
Resistor Paralel
Dua resistor 10 kΩ secara paralel. Berapa hambatan totalnya?
Paralel sama: R_total = R/2 = 10kΩ/2 = 5 kΩ. Atau: 1/R = 1/10k + 1/10k = 2/10k → R = 5 kΩ.
Disipasi Daya
12V melintasi resistor 10 Ω. Berapa dayanya?
P = V²/R = (12V)² / 10Ω = 144/10 = 14,4 W. Gunakan resistor 15W+! Juga: I = 12/10 = 1,2A.
Kesalahan Umum yang Harus Dihindari
- **Kebingungan hambatan paralel**: Dua 10 Ω secara paralel ≠ 20 Ω! Ini adalah 5 Ω (1/R = 1/10 + 1/10). Paralel selalu mengurangi R total.
- **Peringkat daya penting**: Resistor 1/4 W dengan disipasi 14 W = asap! Hitung P = V²/R atau P = I²R. Gunakan margin keamanan 2-5×.
- **Koefisien suhu**: Hambatan berubah dengan suhu. Sirkuit presisi membutuhkan resistor dengan koefisien suhu rendah (<50 ppm/°C).
- **Penumpukan toleransi**: Beberapa resistor 5% dapat mengakumulasi kesalahan besar. Gunakan 1% atau 0,1% untuk pembagi tegangan presisi.
- **Hambatan kontak**: Jangan abaikan hambatan koneksi pada arus tinggi atau tegangan rendah. Bersihkan kontak, gunakan konektor yang tepat.
- **Konduktansi untuk paralel**: Menambahkan resistor paralel? Gunakan konduktansi (G = 1/R). G_total = G₁ + G₂ + G₃. Jauh lebih mudah!
Fakta Menarik tentang Hambatan
Kuantum Hambatan adalah 25,8 kΩ
'Kuantum hambatan' h/e² ≈ 25.812,807 Ω adalah konstanta fundamental. Pada skala kuantum, hambatan datang dalam kelipatan nilai ini. Digunakan dalam efek Hall kuantum untuk standar hambatan presisi.
Superkonduktor Memiliki Hambatan Nol
Di bawah suhu kritis (Tc), superkonduktor memiliki R = 0 persis. Arus mengalir selamanya tanpa kehilangan. Setelah dimulai, loop superkonduktor mempertahankan arus selama bertahun-tahun tanpa daya. Memungkinkan magnet yang kuat (MRI, akselerator partikel).
Petir Menciptakan Jalur Plasma Sementara
Hambatan saluran petir turun menjadi ~1 Ω selama sambaran. Udara biasanya >10¹⁴ Ω, tetapi plasma terionisasi bersifat konduktif. Saluran memanas hingga 30.000 K (5× permukaan matahari). Hambatan meningkat saat plasma mendingin, menciptakan banyak pulsa.
Efek Kulit Mengubah Hambatan AC
Pada frekuensi tinggi, arus AC hanya mengalir di permukaan konduktor. Hambatan efektif meningkat dengan frekuensi. Pada 1 MHz, hambatan kawat tembaga 100× lebih tinggi dari DC! Memaksa insinyur RF untuk menggunakan kawat yang lebih tebal atau konduktor khusus.
Hambatan Tubuh Manusia Bervariasi 100×
Kulit kering: 100 kΩ. Kulit basah: 1 kΩ. Tubuh bagian dalam: ~300 Ω. Itulah mengapa sengatan listrik mematikan di kamar mandi. 120 V melintasi kulit basah (1 kΩ) = 120 mA arus—mematikan. Tegangan yang sama, kulit kering (100 kΩ) = 1,2 mA—kesemutan.
Nilai Resistor Standar Bersifat Logaritmik
Seri E12 (10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82) mencakup setiap dekade dalam langkah ~20%. Seri E24 memberikan langkah ~10%. E96 memberikan ~1%. Berdasarkan progresi geometris, bukan linier—penemuan brilian oleh insinyur listrik!
Evolusi Historis
1827
Georg Ohm menerbitkan V = IR. Hukum Ohm menggambarkan hambatan secara kuantitatif. Awalnya ditolak oleh kalangan fisika Jerman sebagai 'jaringan fantasi telanjang.'
1861
Asosiasi Inggris mengadopsi 'ohm' sebagai satuan hambatan. Didefinisikan sebagai hambatan kolom raksa sepanjang 106 cm, penampang 1 mm² pada 0°C.
1881
Kongres Listrik Internasional Pertama mendefinisikan ohm praktis. Ohm legal = 10⁹ unit CGS. Dinamai dari Georg Ohm (25 tahun setelah kematiannya).
1893
Kongres Listrik Internasional mengadopsi 'mho' (ohm terbalik) untuk konduktansi. Kemudian diganti dengan 'siemens' pada tahun 1971.
1908
Heike Kamerlingh Onnes mencairkan helium. Memungkinkan eksperimen fisika suhu rendah. Menemukan superkonduktivitas pada tahun 1911 (hambatan nol).
1911
Superkonduktivitas ditemukan! Hambatan raksa turun menjadi nol di bawah 4,2 K. Merevolusi pemahaman tentang hambatan dan fisika kuantum.
1980
Efek Hall kuantum ditemukan. Hambatan terkuantisasi dalam satuan h/e² ≈ 25,8 kΩ. Memberikan standar hambatan ultra-presisi (akurat hingga 1 bagian dalam 10⁹).
2019
Redefinisi SI: ohm sekarang didefinisikan dari konstanta fundamental (muatan elementer e, konstanta Planck h). 1 Ω = (h/e²) × (α/2) di mana α adalah konstanta struktur halus.
Kiat Pro
- **Cepat kΩ ke Ω**: Kalikan dengan 1000. 4,7 kΩ = 4700 Ω.
- **Resistor paralel yang sama**: R_total = R/n. Dua 10 kΩ = 5 kΩ. Tiga 15 kΩ = 5 kΩ.
- **Nilai standar**: Gunakan seri E12/E24. 4,7, 10, 22, 47 kΩ adalah yang paling umum.
- **Periksa peringkat daya**: P = V²/R atau I²R. Gunakan margin 2-5× untuk keandalan.
- **Trik kode warna**: Coklat(1)-Hitam(0)-Merah(×100) = 1000 Ω = 1 kΩ. Pita emas = 5%.
- **Konduktansi untuk paralel**: G_total = G₁ + G₂. Jauh lebih mudah daripada rumus 1/R!
- **Notasi ilmiah otomatis**: Nilai < 1 µΩ atau > 1 GΩ ditampilkan dalam notasi ilmiah untuk keterbacaan.
Referensi Satuan Lengkap
Unit SI
| Nama Satuan | Simbol | Setara Ohm | Catatan Penggunaan |
|---|---|---|---|
| ohm | Ω | 1 Ω (base) | Satuan turunan SI; 1 Ω = 1 V/A (tepat). Dinamai dari Georg Ohm. |
| teraohm | TΩ | 1.0 TΩ | Hambatan insulasi (10¹² Ω). Isolator yang sangat baik, pengukuran elektrometer. |
| gigaohm | GΩ | 1.0 GΩ | Hambatan insulasi tinggi (10⁹ Ω). Pengujian insulasi, pengukuran kebocoran. |
| megaohm | MΩ | 1.0 MΩ | Sirkuit impedansi tinggi (10⁶ Ω). Input multimeter (khas 10 MΩ). |
| kiloohm | kΩ | 1.0 kΩ | Resistor umum (10³ Ω). Resistor pull-up/down, tujuan umum. |
| milliohm | mΩ | 1.0000 mΩ | Hambatan rendah (10⁻³ Ω). Hambatan kawat, hambatan kontak, shunt. |
| mikroohm | µΩ | 1.0000 µΩ | Hambatan sangat rendah (10⁻⁶ Ω). Hambatan kontak, pengukuran presisi. |
| nanoohm | nΩ | 1.000e-9 Ω | Hambatan ultra-rendah (10⁻⁹ Ω). Superkonduktor, perangkat kuantum. |
| picoohm | pΩ | 1.000e-12 Ω | Hambatan skala kuantum (10⁻¹² Ω). Metrologi presisi, penelitian. |
| femtoohm | fΩ | 1.000e-15 Ω | Batas kuantum teoretis (10⁻¹⁵ Ω). Hanya aplikasi penelitian. |
| volt per ampere | V/A | 1 Ω (base) | Setara dengan ohm: 1 Ω = 1 V/A. Menunjukkan definisi dari hukum Ohm. |
Konduktansi
| Nama Satuan | Simbol | Setara Ohm | Catatan Penggunaan |
|---|---|---|---|
| siemens | S | 1/ Ω (reciprocal) | Satuan SI konduktansi (1 S = 1/Ω = 1 A/V). Dinamai dari Werner von Siemens. |
| kilosiemens | kS | 1/ Ω (reciprocal) | Konduktansi hambatan sangat rendah (10³ S = 1/mΩ). Superkonduktor, bahan R rendah. |
| miliisiemens | mS | 1/ Ω (reciprocal) | Konduktansi sedang (10⁻³ S = 1/kΩ). Berguna untuk perhitungan paralel rentang kΩ. |
| mikrosiemens | µS | 1/ Ω (reciprocal) | Konduktansi rendah (10⁻⁶ S = 1/MΩ). Impedansi tinggi, pengukuran insulasi. |
| mho | ℧ | 1/ Ω (reciprocal) | Nama lama untuk siemens (℧ = ohm terbalik). 1 mho = 1 S persis. |
Lama & Ilmiah
| Nama Satuan | Simbol | Setara Ohm | Catatan Penggunaan |
|---|---|---|---|
| abohm (EMU) | abΩ | 1.000e-9 Ω | Satuan CGS-EMU = 10⁻⁹ Ω = 1 nΩ. Satuan elektromagnetik usang. |
| statohm (ESU) | statΩ | 898.8 GΩ | Satuan CGS-ESU ≈ 8,99×10¹¹ Ω. Satuan elektrostatik usang. |
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa perbedaan antara hambatan dan konduktansi?
Hambatan (R) menentang aliran arus, diukur dalam ohm (Ω). Konduktansi (G) adalah kebalikannya: G = 1/R, diukur dalam siemens (S). Hambatan tinggi = konduktansi rendah. Keduanya menggambarkan sifat yang sama dari perspektif yang berlawanan. Gunakan hambatan untuk sirkuit seri, konduktansi untuk paralel (matematika lebih mudah).
Mengapa hambatan meningkat dengan suhu pada logam?
Pada logam, elektron mengalir melalui kisi kristal. Suhu lebih tinggi = atom bergetar lebih banyak = lebih banyak tumbukan dengan elektron = hambatan lebih tinggi. Logam khas memiliki +0,3 hingga +0,6% per °C. Tembaga: +0,39%/°C. Ini adalah 'koefisien suhu positif'. Semikonduktor memiliki efek sebaliknya (koefisien negatif).
Bagaimana cara menghitung hambatan total secara paralel?
Gunakan kebalikan: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃... Untuk dua resistor yang sama: R_total = R/2. Metode yang lebih mudah: gunakan konduktansi! G_total = G₁ + G₂ (cukup tambahkan). Kemudian R_total = 1/G_total. Contoh: 10 kΩ dan 10 kΩ secara paralel = 5 kΩ.
Apa perbedaan antara toleransi dan koefisien suhu?
Toleransi = variasi manufaktur (±1%, ±5%). Kesalahan tetap pada suhu kamar. Koefisien suhu (tempco) = seberapa banyak R berubah per °C (ppm/°C). 50 ppm/°C berarti perubahan 0,005% per derajat. Keduanya penting untuk sirkuit presisi. Resistor dengan tempco rendah (<25 ppm/°C) untuk operasi yang stabil.
Mengapa nilai resistor standar bersifat logaritmik (10, 22, 47)?
Seri E12 menggunakan langkah ~20% dalam progresi geometris. Setiap nilai ≈1,21× sebelumnya (akar ke-12 dari 10). Ini memastikan cakupan yang seragam di semua dekade. Dengan toleransi 5%, nilai yang berdekatan tumpang tindih. Desain yang brilian! Seri E24 (langkah 10%), E96 (langkah 1%) menggunakan prinsip yang sama. Membuat pembagi tegangan dan filter dapat diprediksi.
Bisakah hambatan bernilai negatif?
Pada komponen pasif, tidak—hambatan selalu positif. Namun, sirkuit aktif (op-amp, transistor) dapat menciptakan perilaku 'hambatan negatif' di mana peningkatan tegangan mengurangi arus. Digunakan dalam osilator, amplifier. Dioda terowongan secara alami menunjukkan hambatan negatif dalam rentang tegangan tertentu. Tetapi R pasif sejati selalu > 0.
Direktori Alat Lengkap
Semua 71 alat yang tersedia di UNITS