Hukum-hukum dasar dalam elektronika merupakan landasan teori dan praktik yang memungkinkan perancangan, analisis, dan pemahaman tentang bagaimana komponen elektronik bekerja. Berikut adalah hukum-hukum penting yang menjadi fondasi elektronika:
1. Hukum Ohm
Georg Simon Ohm (1827) merumuskan hubungan antara tegangan (voltage), arus (current), dan resistansi (resistance):V=I⋅RV = I \cdot RV=I⋅R
Di mana:
- VVV: Tegangan (Volt)
- III: Arus (Ampere)
- RRR: Resistansi (Ohm)
Aplikasi dalam Elektronika:
- Digunakan untuk menghitung nilai tegangan, arus, atau resistansi pada rangkaian.
- Sangat penting dalam desain rangkaian sederhana hingga kompleks.
2. Hukum Kirchoff
Gustav Kirchhoff (1845) memperkenalkan dua hukum untuk menganalisis arus dan tegangan dalam rangkaian listrik:
a. Hukum Kirchoff tentang Arus (KCL – Kirchhoff’s Current Law)
Jumlah arus yang masuk ke suatu titik (node) sama dengan jumlah arus yang keluar:∑Imasuk=∑Ikeluar\sum I_{\text{masuk}} = \sum I_{\text{keluar}}∑Imasuk=∑Ikeluar
b. Hukum Kirchoff tentang Tegangan (KVL – Kirchhoff’s Voltage Law)
Jumlah tegangan dalam satu loop tertutup adalah nol:∑V=0\sum V = 0∑V=0
Aplikasi:
- Digunakan untuk menganalisis arus dan tegangan pada rangkaian yang kompleks (misalnya, rangkaian bercabang).
3. Hukum Coulomb
Charles-Augustin de Coulomb (1785) menyatakan bahwa gaya antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya:F=k⋅q1⋅q2r2F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}F=k⋅r2q1⋅q2
Di mana:
- FFF: Gaya listrik (Newton)
- q1,q2q_1, q_2q1,q2: Muatan listrik (Coulomb)
- rrr: Jarak antara muatan (meter)
- kkk: Konstanta Coulomb (8.99×109 Nm2/C28.99 \times 10^9 \, \text{Nm}^2/\text{C}^28.99×109Nm2/C2)
Aplikasi:
- Menjelaskan interaksi antara partikel bermuatan, seperti dalam kapasitor.
4. Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik
Michael Faraday (1831) menjelaskan bahwa perubahan medan magnet dapat menghasilkan tegangan listrik (induksi):E=−dΦdt\mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt}E=−dtdΦ
Di mana:
- E\mathcal{E}E: Gaya gerak listrik (Volt)
- Φ\PhiΦ: Fluks magnetik (Weber)
Aplikasi:
- Prinsip dasar dalam generator, transformator, dan motor listrik.
5. Hukum Maxwell (Persamaan Maxwell)
James Clerk Maxwell menyatukan listrik dan magnetisme dalam empat persamaan utama:
- Hukum Gauss untuk Listrik: Fluks listrik berbanding lurus dengan muatan total.
- Hukum Gauss untuk Magnetisme: Tidak ada monopole magnet.
- Hukum Faraday: Perubahan medan magnet menghasilkan medan listrik.
- Hukum Ampere (diperbaiki Maxwell): Arus listrik dan perubahan medan listrik menghasilkan medan magnet.
Aplikasi:
- Dasar teori medan elektromagnetik untuk antena, gelombang radio, dan komunikasi nirkabel.
6. Hukum Joule tentang Pemanasan
James Prescott Joule menyatakan bahwa energi yang dihasilkan oleh resistansi berbanding lurus dengan kuadrat arus, resistansi, dan waktu:P=I2⋅RP = I^2 \cdot RP=I2⋅R
Di mana:
- PPP: Daya listrik (Watt)
Aplikasi:
- Digunakan untuk menghitung panas yang dihasilkan oleh komponen seperti resistor.
Kesimpulan
Hukum-hukum ini saling terkait dan menjadi dasar untuk memahami cara kerja komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, induktor, transistor, dan lainnya.
