Benang Lurus
Reach Your Full Potential
Benang Lurus
Topik Belajar
Listrik Dinamis (SMP)
Listrik Dinamis (SMP)
Hambatan Pada Kawat Penghantar
Kurikulum & Timeline Belajar
0 dari 11 Modul Selesai
-
MODUL 01Hukum Ohm
-
MODUL 02Hambatan Pada Kawat Penghantar
-
MODUL 03Hukum Kirchhoff
-
MODUL 04Rangkaian Seri dan Paralel
-
MODUL 05Latihan Soal Menentukan Hambatan Pengganti Seri dan Paralel
-
MODUL 06Tegangan Jepit
-
MODUL 07Rangkaian Listrik Tertutup
-
MODUL 08Daya dan Energi Listrik
-
MODUL 09Latihan Soal Daya dan Energi Listrik
-
MODUL 10Latihan Soal Daya dan Energi Listrik 02
-
MODUL 11Soal Latihan Listrik Dinamis 01
Hambatan Kawat Penghantar (Resistansi Kawat)
Besar hambatan listrik suatu kawat penghantar tidak hanya bergantung pada beda potensial dan arus (Hukum Ohm), melainkan ditentukan oleh sifat fisis geometris dan bahan dari kawat itu sendiri.
Rumus Utama Hambatan Kawat
\(R = \rho \cdot \dfrac{L}{A}\)
Berdasarkan Diameter Kawat (\(d\))
\(R = \rho \cdot \dfrac{4L}{\pi \cdot d^2}\)
Keterangan Besaran & Satuan (SI):
- \(R\) = Hambatan listrik kawat (\(\Omega\) atau Ohm).
- \(\rho\) = Hambatan jenis bahan kawat (\(\Omega\cdot\text{m}\)). Menunjukkan sifat kodrati material penghantar.
- \(L\) = Panjang kawat penghantar (\(\text{m}\)).
- \(A\) = Luas penampang lintang kawat (\(\text{m}^2\)). Jika kawat berbentuk silinder pejal: \(A = \pi r^2 = \frac{1}{4}\pi d^2\).
Faktor-Faktor yang Memengaruhi Hambatan Kawat:
- Panjang Kawat (\(R \propto L\)): Semakin panjang kawat, semakin besar hambatannya karena elektron mengalami lebih banyak tumbukan.
- Luas Penampang (\(R \propto \frac{1}{A}\)): Semakin tebal kawat (penampang besar), semakin kecil hambatannya karena ruang gerak aliran elektron semakin leluasa.
- Hambatan Jenis Bahan (\(R \propto \rho\)): Konduktor baik (perak, tembaga) memiliki nilai \(\rho\) sangat kecil.
- Suhu Penghantar (\(T\)): Pada logam konduktor murni, kenaikan suhu menyebabkan getaran atom meningkat sehingga hambatan membesar (\(R = R_0(1 + \alpha \Delta T)\)).
LATIHAN SOAL HAMBATAN KAWAT PENGHANTAR
Soal 01
Single Choice
Tingkat: Mudah
Single Choice
Tingkat: Mudah
Sebuah kawat tembaga memiliki panjang \(L = 20\text{ meter}\) dan luas penampang \(A = 1\text{ mm}^2\). Jika hambatan jenis tembaga tersebut adalah \(\rho = 1{,}7 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m}\), maka besar hambatan listrik kawat tembaga tersebut adalah ….
(A) \(0{,}17\ \Omega\)
(B) \(0{,}34\ \Omega\)
(C) \(1{,}70\ \Omega\)
(D) \(3{,}40\ \Omega\)
Kunci Jawaban:
Opsi B (0,34 Ω)
Opsi B (0,34 Ω)
Langkah Penyelesaian Runtun:
Besaran yang diketahui (konversi luas penampang ke satuan baku \(\text{m}^2\)):
\begin{align*}
L &= 20\text{ m} \\
A &= 1\text{ mm}^2 = 1 \times 10^{-6}\text{ m}^2 \\
\rho &= 1{,}7 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m}
\end{align*}
1. Rumus Hambatan Kawat:
\begin{align*}
R &= \rho \cdot \frac{L}{A} \\[4pt] R &= (1{,}7 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m}) \times \frac{20\text{ m}}{1 \times 10^{-6}\text{ m}^2} \\
R &= \frac{34 \times 10^{-8}}{1 \times 10^{-6}} = 34 \times 10^{-2} = \mathbf{0{,}34\ \Omega}
\end{align*}
\begin{align*}
L &= 20\text{ m} \\
A &= 1\text{ mm}^2 = 1 \times 10^{-6}\text{ m}^2 \\
\rho &= 1{,}7 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m}
\end{align*}
1. Rumus Hambatan Kawat:
\begin{align*}
R &= \rho \cdot \frac{L}{A} \\[4pt] R &= (1{,}7 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m}) \times \frac{20\text{ m}}{1 \times 10^{-6}\text{ m}^2} \\
R &= \frac{34 \times 10^{-8}}{1 \times 10^{-6}} = 34 \times 10^{-2} = \mathbf{0{,}34\ \Omega}
\end{align*}
Waspada Konversi Satuan Luas:
Ingat bahwa \(1\text{ mm} = 10^{-3}\text{ m}\), sehingga \(1\text{ mm}^2 = (10^{-3}\text{ m})^2 = \mathbf{10^{-6}\text{ m}^2}\). Jangan sampai keliru menggunakan \(10^{-3}\).
Ingat bahwa \(1\text{ mm} = 10^{-3}\text{ m}\), sehingga \(1\text{ mm}^2 = (10^{-3}\text{ m})^2 = \mathbf{10^{-6}\text{ m}^2}\). Jangan sampai keliru menggunakan \(10^{-3}\).
Jadi, besar hambatan kawat tembaga tersebut adalah \(0{,}34\ \Omega\) (Opsi B).
Soal 02
Single Choice
Tingkat: Mudah
Single Choice
Tingkat: Mudah
Perhatikan beberapa pernyataan mengenai kawat penghantar listrik berikut:
- Hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat.
- Hambatan kawat sebanding dengan luas penampang kawat.
- Kawat yang lebih tebal memiliki hambatan yang lebih kecil dibanding kawat tipis dari bahan yang sama.
- Hambatan kawat bergantung pada jenis isolator pembungkus luarnya.
Pernyataan yang tepat mengenai karakteristik hambatan kawat penghantar adalah ….
(A) (1) dan (2)
(B) (1) dan (3)
(C) (2) dan (3)
(D) (3) dan (4)
Kunci Jawaban:
Opsi B ((1) dan (3))
Opsi B ((1) dan (3))
Langkah Penyelesaian Runtun:
Berdasarkan persamaan fisis:
\begin{align*}
R = \rho \cdot \frac{L}{A}
\end{align*}
Analisis Setiap Pernyataan:
\begin{align*}
R = \rho \cdot \frac{L}{A}
\end{align*}
Analisis Setiap Pernyataan:
- Pernyataan (1) Benar: Hambatan berbanding lurus (\(R \propto L\)) dengan panjang kawat.
- Pernyataan (2) Salah: Hambatan berbanding terbalik (\(R \propto \frac{1}{A}\)) dengan luas penampang.
- Pernyataan (3) Benar: Kawat tebal memiliki penampang lintang (\(A\)) yang lebih besar, sehingga hambatannya (\(R\)) menjadi lebih kecil.
- Pernyataan (4) Salah: Nilai hambatan ditentukan oleh inti logam konduktornya (\(\rho\)), bukan oleh bahan selubung karet/plastik pembungkus luarnya.
Jadi, pernyataan yang tepat adalah (1) dan (3) (Opsi B).
Soal 03
Single Choice
Tingkat: Sedang
Single Choice
Tingkat: Sedang
Dua kawat logam \(A\) dan \(B\) terbuat dari bahan sejenis (\(\rho_A = \rho_B\)). Kawat \(B\) memiliki panjang dua kali panjang kawat \(A\) (\(L_B = 2\,L_A\)), namun luas penampang kawat \(B\) hanya setengah dari luas penampang kawat \(A\) (\(A_B = 0{,}5\,A_A\)). Jika kawat \(A\) memiliki nilai hambatan listrik sebesar \(R_A = 10\ \Omega\), maka besar hambatan listrik pada kawat \(B\) adalah ….
(A) \(10\ \Omega\)
(B) \(20\ \Omega\)
(C) \(40\ \Omega\)
(D) \(80\ \Omega\)
Kunci Jawaban:
Opsi C (40 Ω)
Opsi C (40 Ω)
Langkah Penyelesaian Runtun:
Besaran perbandingan:
\begin{align*}
\rho_B &= \rho_A \\
L_B &= 2\,L_A \\
A_B &= 0{,}5\,A_A = \frac{1}{2}A_A \\
R_A &= 10\ \Omega
\end{align*}
1. Menyusun Perbandingan Formula:
\begin{align*}
\frac{R_B}{R_A} &= \frac{\rho_B \cdot \frac{L_B}{A_B}}{\rho_A \cdot \frac{L_A}{A_A}} = \left(\frac{L_B}{L_A}\right) \times \left(\frac{A_A}{A_B}\right)
\end{align*}
2. Menghitung Nilai \(R_B\):
\begin{align*}
\frac{R_B}{10\ \Omega} &= \left(\frac{2\,L_A}{L_A}\right) \times \left(\frac{A_A}{\frac{1}{2}A_A}\right) \\[4pt] \frac{R_B}{10} &= 2 \times 2 = 4 \\
R_B &= 4 \times 10\ \Omega = \mathbf{40\ \Omega}
\end{align*}
\begin{align*}
\rho_B &= \rho_A \\
L_B &= 2\,L_A \\
A_B &= 0{,}5\,A_A = \frac{1}{2}A_A \\
R_A &= 10\ \Omega
\end{align*}
1. Menyusun Perbandingan Formula:
\begin{align*}
\frac{R_B}{R_A} &= \frac{\rho_B \cdot \frac{L_B}{A_B}}{\rho_A \cdot \frac{L_A}{A_A}} = \left(\frac{L_B}{L_A}\right) \times \left(\frac{A_A}{A_B}\right)
\end{align*}
2. Menghitung Nilai \(R_B\):
\begin{align*}
\frac{R_B}{10\ \Omega} &= \left(\frac{2\,L_A}{L_A}\right) \times \left(\frac{A_A}{\frac{1}{2}A_A}\right) \\[4pt] \frac{R_B}{10} &= 2 \times 2 = 4 \\
R_B &= 4 \times 10\ \Omega = \mathbf{40\ \Omega}
\end{align*}
Logika Cepat Rasio:
Panjang kawat dijadikan 2 kali semula \(\implies\) hambatan naik \(2\times\).
Luas penampang dipersempit menjadi setengahnya \(\implies\) hambatan naik lagi \(2\times\).
Total kenaikan hambatan = \(2 \times 2 = 4\text{ kali lipat}\) (\(4 \times 10\ \Omega = 40\ \Omega\)).
Panjang kawat dijadikan 2 kali semula \(\implies\) hambatan naik \(2\times\).
Luas penampang dipersempit menjadi setengahnya \(\implies\) hambatan naik lagi \(2\times\).
Total kenaikan hambatan = \(2 \times 2 = 4\text{ kali lipat}\) (\(4 \times 10\ \Omega = 40\ \Omega\)).
Jadi, besar hambatan kawat B adalah \(40\ \Omega\) (Opsi C).
Soal 04
Single Choice
Tingkat: Sedang
Single Choice
Tingkat: Sedang
Sebuah kawat penghantar silinder memiliki diameter \(d_1 = 1\text{ mm}\) dan hambatan listrik sebesar \(R_1 = 16\ \Omega\). Jika kawat tersebut diganti dengan kawat lain berbahan sama dan memiliki panjang yang sama, tetapi diameternya diperbesar menjadi \(d_2 = 2\text{ mm}\), maka besar hambatan kawat pengganti (\(R_2\)) adalah ….
(A) \(1\ \Omega\)
(B) \(4\ \Omega\)
(C) \(8\ \Omega\)
(D) \(64\ \Omega\)
Kunci Jawaban:
Opsi B (4 Ω)
Opsi B (4 Ω)
Langkah Penyelesaian Runtun:
Besaran yang diketahui:
\begin{align*}
d_1 &= 1\text{ mm},\quad R_1 = 16\ \Omega \\
d_2 &= 2\text{ mm} \\
L_1 &= L_2,\quad \rho_1 = \rho_2
\end{align*}
1. Hubungan Hambatan dengan Diameter Kawat:
Karena luas penampang kawat berbentuk lingkaran (\(A = \frac{1}{4}\pi d^2\)):
\begin{align*}
R = \rho \cdot \frac{L}{\frac{1}{4}\pi d^2} \implies R \propto \frac{1}{d^2}
\end{align*}
Hambatan kawat berbanding terbalik dengan kuadrat diameternya.2. Menghitung Hambatan Baru (\(R_2\)):
\begin{align*}
\frac{R_2}{R_1} &= \left(\frac{d_1}{d_2}\right)^2 \\[4pt] \frac{R_2}{16\ \Omega} &= \left(\frac{1\text{ mm}}{2\text{ mm}}\right)^2 = \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4} \\[4pt] R_2 &= \frac{16\ \Omega}{4} = \mathbf{4\ \Omega}
\end{align*}
\begin{align*}
d_1 &= 1\text{ mm},\quad R_1 = 16\ \Omega \\
d_2 &= 2\text{ mm} \\
L_1 &= L_2,\quad \rho_1 = \rho_2
\end{align*}
1. Hubungan Hambatan dengan Diameter Kawat:
Karena luas penampang kawat berbentuk lingkaran (\(A = \frac{1}{4}\pi d^2\)):
\begin{align*}
R = \rho \cdot \frac{L}{\frac{1}{4}\pi d^2} \implies R \propto \frac{1}{d^2}
\end{align*}
Hambatan kawat berbanding terbalik dengan kuadrat diameternya.2. Menghitung Hambatan Baru (\(R_2\)):
\begin{align*}
\frac{R_2}{R_1} &= \left(\frac{d_1}{d_2}\right)^2 \\[4pt] \frac{R_2}{16\ \Omega} &= \left(\frac{1\text{ mm}}{2\text{ mm}}\right)^2 = \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4} \\[4pt] R_2 &= \frac{16\ \Omega}{4} = \mathbf{4\ \Omega}
\end{align*}
Waspada Jebakan Kuadrat Diameter:
Jika diameter dilipatgandakan menjadi \(2\times\), luas penampangnya melonjak menjadi \(2^2 = 4\text{ kali lipat}\). Maka hambatannya menyusut menjadi \(\frac{1}{4}\times\), BUKAN \(\frac{1}{2}\times = 8\ \Omega\) (Pengecoh Opsi C).
Jika diameter dilipatgandakan menjadi \(2\times\), luas penampangnya melonjak menjadi \(2^2 = 4\text{ kali lipat}\). Maka hambatannya menyusut menjadi \(\frac{1}{4}\times\), BUKAN \(\frac{1}{2}\times = 8\ \Omega\) (Pengecoh Opsi C).
Jadi, besar hambatan kawat pengganti adalah \(4\ \Omega\) (Opsi B).
Soal 05
Single Choice
Tingkat: Sulit
Single Choice
Tingkat: Sulit
Sebuah kawat tembaga homogen mulanya memiliki nilai hambatan listrik sebesar \(R = 8\ \Omega\). Kawat tersebut ditarik melalui proses penarikan logam (wire drawing) secara merata tanpa kehilangan massa sehingga panjangnya bertambah menjadi dua kali panjang semula (\(L’ = 2\,L\)). Besar hambatan listrik kawat tembaga setelah diregangkan tersebut adalah ….
(A) \(8\ \Omega\)
(B) \(16\ \Omega\)
(C) \(24\ \Omega\)
(D) \(32\ \Omega\)
Kunci Jawaban:
Opsi D (32 Ω)
Opsi D (32 Ω)
Langkah Penyelesaian Runtun:
Besaran awal: hambatan \(R = 8\ \Omega\), panjang awal \(L\), luas awal \(A\).
1. Tinjauan Asas Kekekalan Volume:
Saat kawat diregangkan/ditarik, volume logam kawat selalu konstan (\(V = \text{konstan}\)):
\begin{align*}
V’ &= V \\
A’ \cdot L’ &= A \cdot L
\end{align*}
Karena panjangnya dijadikan 2 kali semula (\(L’ = 2\,L\)):
\begin{align*}
A’ \cdot (2\,L) &= A \cdot L \implies A’ = \frac{1}{2}A = \mathbf{0{,}5\,A}
\end{align*}
(Kawat otomatis menjadi lebih ramping dengan luas penampang mengecil menjadi setengahnya).
2. Menghitung Hambatan Akhir (\(R’\)):
\begin{align*}
R’ &= \rho \cdot \frac{L’}{A’} \\[4pt]
R’ &= \rho \cdot \frac{2\,L}{\frac{1}{2}A} = 4 \left(\rho \cdot \frac{L}{A}\right) = 4 \times R \\[4pt]
R’ &= 4 \times 8\ \Omega = \mathbf{32\ \Omega}
\end{align*}
Rumus Praktis Kawat yang Diregangkan:
Jika kawat ditarik hingga panjangnya menjadi \(n\) kali lipat tanpa memotong bahan, hambatannya meningkat sebanding kuadrat faktor peregangannya:
\begin{align*}
R’ = n^2 \cdot R
\end{align*}
Dalam soal ini \(n = 2\), sehingga \(R’ = 2^2 \times 8\ \Omega = 4 \times 8\ \Omega = \mathbf{32\ \Omega}\).
Jika kawat ditarik hingga panjangnya menjadi \(n\) kali lipat tanpa memotong bahan, hambatannya meningkat sebanding kuadrat faktor peregangannya:
\begin{align*}
R’ = n^2 \cdot R
\end{align*}
Dalam soal ini \(n = 2\), sehingga \(R’ = 2^2 \times 8\ \Omega = 4 \times 8\ \Omega = \mathbf{32\ \Omega}\).
Waspada Jebakan Klasik:
Jangan hanya menghitung pertambahan panjang kawat (\(2 \times 8 = 16\ \Omega\), Opsi B). Menarik kawat logam pasti menyebabkan kawat menipis sehingga hambatannya berlipat ganda dua kali (dari efek panjang dan efek penampang mengecil).
Jangan hanya menghitung pertambahan panjang kawat (\(2 \times 8 = 16\ \Omega\), Opsi B). Menarik kawat logam pasti menyebabkan kawat menipis sehingga hambatannya berlipat ganda dua kali (dari efek panjang dan efek penampang mengecil).
Jadi, besar hambatan kawat setelah diregangkan adalah \(32\ \Omega\) (Opsi D).
Konsultasi Belajar
Ruang diskusi terbuka untuk mendampingi pemahaman belajar Anda.
Robot Asisten Belajar
Online • BenangLurus AI
Halo! Ada soal, tugas, atau konsep materi pelajaran yang ingin kamu tanyakan hari ini? Kamu juga bisa menyisipkan foto/dokumen soal, lho!