Hambatan Ohmik dan Non-Ohmik: Pengertian, Perbedaan, Rumus, dan Contohnya

Dalam bidang listrik, hambatan (resistansi) adalah salah satu konsep fundamental yang digunakan untuk menggambarkan kemampuan suatu bahan atau komponen untuk menghambat aliran arus listrik.

Konsep ini sangat penting untuk memahami beberapa aspek perilaku listrik dalam berbagai bahan dan komponen elektronik. Pemahaman tentang hambatan tidak hanya bermanfaat dalam teori tetapi juga dalam aplikasi praktis sehari-hari.

Ada dua jenis utama hambatan yang dikenal dalam fisika dan teknik listrik, yaitu hambatan ohmik dan non-ohmik. Pemahaman tentang kedua jenis hambatan ini penting untuk memahami perilaku komponen-komponen listrik dalam rangkaian.

Pengertian Hambatan Ohmik dan Non-Ohmik

Hambatan Ohmik

Hambatan ohmik adalah hambatan yang mematuhi Hukum Ohm, di mana hubungan antara tegangan (V), arus (I), dan hambatan (R) bersifat linear. Pada hambatan ohmik, ketika tegangan yang diterapkan pada komponen listrik meningkat, arus yang mengalir juga meningkat secara proporsional.

Komponen listrik yang memiliki sifat hambatan ohmik termasuk kawat logam seperti tembaga atau resistansi tetap, yang berperilaku sesuai dengan Hukum Ohm dalam rentang tegangan tertentu.

Ciri utama dari hambatan ohmik adalah grafik hubungan antara tegangan dan arus yang berbentuk garis lurus, dengan kemiringan yang sama di sepanjang grafik. Artinya, hambatan (R) tetap konstan, terlepas dari nilai tegangan dan arus.

Hambatan Non-Ohmik

Sebaliknya, hambatan non-ohmik adalah hambatan yang tidak mematuhi Hukum Ohm. Pada hambatan non-ohmik, hubungan antara tegangan dan arus tidak bersifat linear, dan nilai resistansi dapat berubah tergantung pada tegangan atau arus yang diterapkan.

Komponen-komponen dengan hambatan non-ohmik termasuk dioda, transistor, lampu pijar, dan perangkat semikonduktor lainnya.

Pada grafik hubungan antara tegangan dan arus dari komponen non-ohmik, grafiknya tidak berbentuk garis lurus, melainkan melengkung. Ini menunjukkan bahwa nilai resistansi tidak tetap dan bervariasi berdasarkan tegangan atau arus yang diterapkan.

Hukum Ohm

Hukum Ohm adalah prinsip dasar dalam listrik yang menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui suatu konduktor sebanding dengan tegangan yang diterapkan pada konduktor tersebut, dan berbanding terbalik dengan hambatannya.

Secara matematis, hukum Ohm dinyatakan dengan persamaan:
$$ V = I \times R $$
di mana:

• \( V \) adalah tegangan dalam volt (V),
• \( I \) adalah arus dalam ampere (A),
• \( R \) adalah resistansi dalam ohm (Ω).

Hukum Ohm hanya berlaku untuk bahan atau komponen yang memiliki sifat ohmik, artinya hubungan antara tegangan dan arusnya linier, dan hambatannya konstan.

Interpretasi Hukum Ohm

1. Jika resistansi (R) tetap konstan, maka ketika tegangan meningkat, arus juga akan meningkat secara proporsional.
2. Jika tegangan tetap, arus yang mengalir melalui rangkaian berbanding terbalik dengan resistansi. Artinya, semakin besar resistansi, semakin kecil arus yang mengalir, dan sebaliknya.

Perbedaan Hambatan Ohmik dan Non-Ohmik

Perbedaan utama antara hambatan ohmik dan non-ohmik dapat dilihat dari hubungan antara tegangan dan arus, serta karakteristik fisik dari komponen yang bersangkutan. Berikut adalah beberapa perbedaan utama antara hambatan ohmik dan non-ohmik:

Hambatan Ohmik	Hambatan Non-Ohmik
Mematuhi Hukum Ohm (\( V = I \times R \))	Tidak mematuhi Hukum Ohm
Hubungan tegangan-arus bersifat linear	Hubungan tegangan-arus tidak linear
Hambatan (R) tetap dan konstan	Hambatan (R) bervariasi tergantung pada arus atau tegangan
Contoh: Resistor tetap, kawat logam	Contoh: Dioda, transistor, lampu pijar
Grafik V-I berbentuk garis lurus	Grafik V-I melengkung atau berbentuk non-linear

Grafik Hubungan Tegangan-Arus (V-I)

• Hambatan Ohmik: Pada hambatan ohmik, grafik V-I berbentuk garis lurus yang melewati titik asal (0,0). Ini berarti ketika tegangan meningkat, arus juga meningkat dengan faktor yang sama.
• Hambatan Non-Ohmik: Pada hambatan non-ohmik, grafik V-I dapat melengkung atau berubah bentuk tergantung pada komponen yang digunakan. Misalnya, pada dioda, arus hampir tidak mengalir sampai tegangan mencapai nilai tertentu (tegangan ambang), setelah itu arus meningkat secara drastis.

Contoh Soal

Contoh Soal 1: Hambatan Ohmik dalam Rangkaian
Soal: Sebuah resistor dengan nilai resistansi 10 Ω dihubungkan ke sumber tegangan sebesar 20 V. Hitunglah arus yang mengalir melalui resistor tersebut.

Pembahasan:
Diketahui:

• Resistansi \( (R = 10\, \Omega) \)
• Tegangan \( (V = 20\,V) \)

Menggunakan Hukum Ohm, arus yang mengalir adalah:
$$ I = \frac{V}{R} = \frac{20}{10} = 2\,A $$

Jadi arus yang mengalir melalui resistor adalah 2 ampere.

Contoh Soal 2: Hambatan Non-Ohmik pada Dioda
Soal: Sebuah dioda silikon dihubungkan dalam sebuah rangkaian dengan tegangan maju sebesar 0,7 V. Arus yang mengalir melalui dioda adalah 15 mA. Apakah dioda ini mematuhi Hukum Ohm?

Pembahasan:
Diketahui:

• Tegangan \( (V = 0.7\,V) \)
• Arus \( (I = 15\,mA = 0.015\,A) \)

Menggunakan Hukum Ohm, kita dapat menghitung resistansi efektif pada dioda:
$$ R = \frac{V}{I} = \frac{0.7}{0.015} = 46.67\, \Omega $$

Namun, resistansi pada dioda tidak konstan. Jika tegangan diubah, resistansi dioda juga berubah secara drastis, sehingga hubungan antara tegangan dan arus tidak linier. Oleh karena itu, dioda adalah komponen non-ohmik dan tidak mematuhi Hukum Ohm.

Jadi dioda tidak mematuhi Hukum Ohm karena resistansinya berubah dengan perubahan tegangan.

Contoh Aplikasi Hambatan Ohmik dan Non-Ohmik

• Hambatan Ohmik dalam Aplikasi Sehari-hari: Resistor digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik untuk mengontrol aliran arus.
  
  Misalnya, pada lampu LED, resistor digunakan untuk membatasi jumlah arus yang masuk ke lampu agar tidak terbakar.
  
• Hambatan Non-Ohmik dalam Aplikasi Sehari-hari: Dioda sering digunakan sebagai penyearah dalam rangkaian listrik, yang mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).
  
  Pada aplikasi ini, sifat non-ohmik dioda dimanfaatkan untuk membatasi arah aliran arus.

Kesimpulan

Hambatan ohmik dan non-ohmik adalah dua kategori utama yang membedakan bagaimana suatu komponen listrik atau material merespon aliran arus listrik.

Hambatan ohmik mematuhi Hukum Ohm, di mana hubungan antara tegangan dan arus bersifat linier dan resistansi tetap konstan. Sebaliknya, hambatan non-ohmik tidak mengikuti Hukum Ohm, di mana hubungan antara tegangan dan arus bersifat non-linear, dan resistansi berubah tergantung pada kondisi tegangan atau arus yang diterapkan.

Memahami perbedaan ini sangat penting dalam desain dan analisis rangkaian listrik, baik dalam perangkat elektronik sehari-hari maupun dalam aplikasi industri.