HUKUM DAN TEOREMA RANGKAIAN ELEKTRONIK

Edi Gunawan (1137030020), Asep Saepul Ahyar, Jaka Purnama, Indry Pritanti DewiFisika Sains

Sains dan TeknologiUniversitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung

E-mail: e.gunawan60@yahoo.com

Abstrak: Hukum ohm diketahui resistansi berbanding terrbalik dengan jumlah arus yang mengalir melalui re-sistor tersebut. Hukum kirchoff pada rangakian seri besarnya arus listrik yang mengalir di setiap titikbesarnyasama, sedangkan pada rangkaian parallel arus yang mengalir menuju suatu titik berbandinglurus dengan jumlaharus yang keluar dari titik tersebut. Praktikum ini bertujuan untuk memahamihukum ohm dan hukum kirchoffpada rangkaian resistor seri maupun parallel dan mampu menerapkan hukum kirchoff pada rangkaian resistorseri maupun parallel..

Kata kunci: Arus, Hukum ohm, Hukum kirchoff, Rangkaian seri dan parallel.

1 Pendahuluan

1.1 Latar BelakangBanyak sekali alat-alat yang membantu kehidupan manusia pada jaman sekarang yang sebagian besar di fungsikan

dengan energi listrik, seperti lampu yang dapat memberikan cahaya pada malam hari, komputer, laptop, dan se-bagainya. Alat-alat tersebut dapat berfungsi ketika terhubung dengan sumber listrik sehingga sumber listrik dapatmengalirkan arus listrik yang melalui kabel menuju alat-alat tersebut sehingga dapat berfungsi. Setiap bahan yangdilewati arus listrik memiliki besaran yang dapat menghambat laju arus listrik yang dinamakan dengan resistor.Seperti hal nya pada praktikum ini, diharapkan kita bisa memahami dan menerapkan hukum Ohm dan hukumKirchoff pada rangkaian seri maupun paralel.

1.2 Tujuan1. Memahami Hukum Ohm dan Kirchoff pada rangkaian resistor seri maupun paralel.2. Mampu menerapkan Hukum Kirchoff pada rangkaian resistor seri maupun paralel.

1.3 Dasar TeoriHukum Ohm

Hukum ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selaluberbanding lurus dengan beda potensial yang diberikan kepada penghantar tersebut. sebuah benda penghantar(konduktor) dikatakan mematuhi hukum ohm apabila nilai resistansinya tidak bergantung terhadap besar dan po-laritas beda potensial yang diberikan kepada konduktor tersebut. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlakuuntuk semua jenis penghantar, namun istilah hukum tetap digunakan dengan alasan sejarah.

Secara matematis hukum ohm dapat diekspresikan dalam persamaan matematis sebagai berikut:

V = I.R

Dimana:V: Tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar (V)I: Arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar (A)R: nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar ()dimana R=V/I disebut hambatan dari beban. Nama ini sangat cocok karena R menjadi ukuran seberapa besar kon-duktor tersebut menahan laju aliran elektron.

i

Modul Praktikum Elektronika Dasar I

Hukum Kirchoff

Hukum kirchoff merupakan salah satu teori elektronika untuk menganalisa lebih lanjut tentang arus yang men-galir dalam rangkaian dan tegangan yang terdapat pada titik-titik rangkaian elektronika.

a. Hukum Kirchoff Rangkaian Seri

Misal tiga buah hambatan yang masing-masing R1, R2, dan R3 dirangkai seri. Susunan seri ketiga hambatanitu kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan. pada rangkaian seri besarnya arus listrik yang mengalir disetiap titik besarnya sama. apabila kuat arus yang lewat hambatan R1 adalah I1, kuat arus yang lewat hambatanR2 adalah I2, dan kuat arus yang lewat hambatan R3 adalah I3. sedangkan kuat arus yang keluar dari sumber I;maka berlaku:

I1 = I2 = I3 = I

satu hal yang penting adalah bahwa pada rangkaian parallel beda potensial tiap-tiap cabang besarnya sama.

V 1 = V 2 = V 3 = V AB

2 Metode Percobaan

2.1 Prosedur Percobaan1. Rangkaian Seri

Menyusun rangkaian dan nilai resistansinya ditentukan sendiri sesuai gambar pertama, kemudian mengukurbesar resistansi total pada rangkaian, memberikan tegangan besar 10 Vdc dan ukur besar tegangan pada masing-masing resistor dan menjumlahkanya, setelah itu bandingkan dengan tegangan sumber. Mengukur besar arus yangmengalir pada rangkaian untuk menghitung resistansi total. gunakan rumus pada hukum ohm dan membuktikanhukum kirchoff pada rangkaian , dan menuliskan data di atas pada tabel 1.

2. Raangkaian Parallel

Menyusun rangkaian dan nilai resistansinya ditentukan sendiri sesuai gambar kedua. Mengukur besarresistansipengganti pada rangkaian, memberikan tegangan sebesar 24Vdc kemudian mengukur besar arus pada masing-masing resistor danmenjumlahkanya. bandingkan dengan arus pada rangkaian, setelah itu ukur tegangan padarangkaian. cari resistansi pengganti arus pada masing-masing resistor dan tegangan pada rangkaian dengan meng-gunakan hukum ohm dan juga membuktikan hukum kirchoff pada rangkaian dan tulis data pada tabel 2.

Modul Praktikum Elektronika Dasar I

2.1.1 Diagram Alir Rangkain Seri

Mulai

siapkan dan buka software multisim

ambil tiga buah resistor

tentukan nilai resistnsinya R1,R2,R3

tiga buah resistor tersebut di susun seri

pasang multimeter pada setiap resistor

setelah itu Simulasikan

catat nilai tegangan tiap resistor dalam tabel

Selesai

Modul Praktikum Elektronika Dasar I

2.1.2 Diagram Alir Rangkain Paralel

Mulai

siapkan dan buka software multisim

ambil enam buah resistor

tentukan nilai resistnsinya R1,R2,R3,R4,R5,R6

enam buah resistor itu di susun paralel

pasang multimeter pada setiap resistor

setelah itu Simulasikan

catat nilai arus tiap resistor dalam tabel

Selesai

3 Alat dan BahanAlat dan Bahan yang kami gunakan adalah :

No Alat/Bahan jumlah1 catu daya 1 buah2 laptop/netbook -3 software Multisim -4 sniping tool -

4 Pembahasan

4.1 Analisis Data.

Rangkaian seri dengan menggunakan Multisim

No Rt ( ) V1 (V ) V2 (V ) V3 (V ) Vs (V ) It (mA) Vs(V1+V2+V3)(V )1 600 1,667 3,333 5 10 0,017 102 1500 2,667 3,333 4 10 0,007 10

Modul Praktikum Elektronika Dasar I

Gambar 1.1; Rangkaian seri

Gambar 1.2; Rangkaian seri

Rangkaian seri dengan menggunakan persamaan hukum ohm

No Rt ( ) V1 (V ) V2 (V ) V3 (V ) Vs (V ) It (mA) Vs(V1+V2+V3)(V )1 600 1,7 3,4 5,1 10 0,017 10,22 1500 2,8 3.5 4,2 10 0,007 10,5

Rangkaian paralel dengan menggunakan Multisim

No Rp ( ) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) I4 (mA) I5 (mA) I6 (mA) It (mA) It(I1+I2+I3+...)(mA)1 101,19 88,9 12,6 8,4 37,8 30,2 20,9 237,2 198,82 160,2 87,9 11,7 9,39 36,003 30,8 21,135 150 196

Modul Praktikum Elektronika Dasar I

Gambar 1.1; Rangkaian paralel

Gambar 1.2; Rangkaian paralel

Rangkaian paralel dengan menggunakan persamaan hukum ohm

No Rp ( ) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) I4 (mA) I5 (mA) I6 (mA) It (mA) It(I1+I2+I3+...)(mA)1 101,19 237,2 1,41 0,94 0,705 0,56 0,47 237,2 241,282 160,2 150 7,65 6,12 5,1 4,37 3,82 150 177,06

4.1.1 Rangkaian seri

Pada percobaan diatas akan didapatkan besar nilai tegangan Besar resistor yang kita gunakan yaitu R1 =100 ,R2 = 200 ,R3 = 300 sehingga akan di dapatkan besar nilaiRtotal = 600 , dengan menggunakan sim-ulasi multisim, untuk mencari besar tegangan masing-masing resistor dengan menggunakan multimeter, maka akandi dapatkan besar nilai V1 = 1, 667(V ),V2 = 3, 333(V ),V3 = 5(V ) dan besar Itotal = 0, 017(mA). Untuk mem-bandingkan dengan perhitungan manual yaitu menggunakan persamaan hukum ohm dengan besar nilai resistoryang sama, maka akan di dapatkan besar nilai V1 = 1, 7(V ),V2 = 3, 4(V ),V3 = 5, 1(V ) dan Itotal = 0, 017(mA).Untuk membandingkan percobaan pertama, maka dilakukan percobaan kedua dengan mengganti besar nilai resis-tansinya. Besar resistor yang kami gunakan yaitu R1 = 400 ,R2 = 500 ,R3 = 600 . maka akan didapat besar

Modul Praktikum Elektronika Dasar I

Rtotal = 1500 , setelah di simulasikan untuk mencari besar tegangan masing-masing resistor dengan menggu-nakan multimeter, maka akan di dapatkan besar nilai V1 = 2, 667(V ),V2 = 3, 333(V ),V3 = 4(V ) dan Itotal =0, 007(mA). Untuk membandingkan dengan perhitungan manual yaitu menggunakan persamaan hukum ohm den-gan besar nilai resistor yang sama, maka akan di dapatkan besar nilai V1 = 2, 8(V ),V2 = 3, 5(V ),V3 = 4, 2(V )dan Itotal = 0, 007(mA). pernyataan tersebut dapat dituliskan :

I = VR

Pada rangkaian seri, nilai arus yang mengalir pada rangkaian tersebut memiliki besar nilai yang sama antaramasing-masing resistor, dan pada rangkaian seri juga disebut sebagai pembagi tegangan antara masing-masingresistor.

selain itu kita bisa membandingkan besar Vsumber dengan Vsumber dari penjumlahan (VR1+VR2+VR3) denganmenggunakan simulasi multisim maupun perhitungan manual. Setelah dicari maka besar tegangan sumber dengantegangan penjumlahan (VR1 + VR2 + VR3), memiliki nilai yang hampir sama atau sebanding yaitu memiliki besarnilai Vsumber = 10(V ) dan Vsumber(VR1 + VR2 + VR3) = 10(V ) sedangkan dengan menggunakan perhitunganmanual maka akan didapatkan besar nilai Vsumber = 10(V ) dan Vsumber(VR1 + VR2 + VR3) = 10, 2(V ).

Tegangan sumber yang kita gunakan Vsumber = 10(V ) dan besar Vsumber dari penjumlahan (VR1 + VR2 +VR3) = 10(V ), sehingga dapat dilihat jumlah selisih Vsumber dengan Vsumber(VR1 +VR2 +VR3) adalah 0. Sesuaidengan teori hukum kedua kirchoof atau hukum loop pada rangkaian seri menyatakan bahwa selisih tegangansumber dengan jumlah tegangan jatuh pada masing-masing beban adalah 0 .

4.1.2 Rangkaian paralel

percobaan rangkaian paralel akan didapatkan besar nilai arus yang akan kita cari dengan menggunakan simulasimultisim dan perhitungan manual dengan persamaan hukum ohm. Dengan menggunakan enam resistor yangdisusun secara paralel, dengan besar resistor sebesar R1 = 100 ,R2 = 200 ,R3 = 300 ,R4 = 400 ,R5 =500 ,R6 = 600 maka akan di dapatkan besar nilai Rpengganti = 101, 19 dengan menggunakan simulasimultisim, maka akan didapatkan besar I1 = 88, 9(mA), I2 = 12, 6(mA), I3 = 8, 4(mA), I4 = 33, 8(mA),I5 = 30, 2(mA), I6 = 20, 9(mA) dengan Itotal = 237, 2.Untuk membandingkan dengan perhitungan manualyaitu menggunakan persamaan hukum ohm dengan nilai besar resistor yang sama, maka akan di dapatkan besarnilai I1 = 237, 2(mA), I2 = 1, 41(mA), I3 = 0, 94(mA), I4 = 30, 705(mA), I5 = 0, 56(mA), I6 = 0, 47(mA)dengan Itotal = 237, 2. pada Rangkaian paralel, besar nilai tegangan yang mengalir pada rangkaian tersebutmemiliki besar nilai yang sama antara masing-masing resistor Vsumber = VR1 = VR2 = VR3 = ... dan padarangkaian paralel juga disebut sebagai pembagi arus antara masing-masing resistor.

5 KesimpulanDari Percobaan diatas dapat di simpulkan bahwa Pada rangkaian seri, nilai arus yang mengalir pada suatu

rangkaian memiliki besar nilai yang sama antara di setiap resistor, dan pada rangkaian seri juga disebut sebagaipembagi tegangan pada setiap resistor. Sedangkan pada Hukum pertama kirchoff pada rangkaian paralel meny-atakan bahwa pada setiap titik cabang, jumlah semua arus yang memasuki cabang harus sama dengan arus yangmeninggalkan cabang tersebut. Sedangkan pada hukum kedua kirchoff pada rangkaian seri didasarkan padakekekalan energi.

References[1] Giancoli,Douglas C., 2001, Fisika Jilid 2, Jakarta: Erlangga.

[2] Tipler,Paul.,2001, Fisika Untuk Sains Dan Teknik , Jakarta: Erlangga.

[3] Floyd, buchla., Fundamental of analog circuit, prentice Hall, New Jersey, 2008 .

[4] Malfino., Prinsip-prinsip Elektronika 1, Jakarta: Erlangga.