Hukum ohm

BAB IPENDAHULUAN

A. Judul Percobaan

Judul percobaan pada praktikum ini adalah “Hukum Ohm dan Resistansi”.

B. Latar Belakang

Kita sering menjumpai bahkan selalau berhubungan dengan listrik karena

hamper semua alat-alat elektronika yang kita gunakan menggunakan listrik dan tidak

aka nada fungsinya kalau tidak di aliri arus listrik. Contohnya saja seperti computer, CD

player, televisi, dan sebagainya. Berbicara mengenai listrik tentu tidak ketinggalan pula

mengenai rangkaian yang ada didalamnya.

Hukum Ohm semulanya terdiri atas dua bagian. Bagian pertama tidak lain ialah

definisi hambatan yakni V = IR. Sering hubungan ini dinamai hukum ohm. Akan tetapi

Ohm juga menyatakan bahwa R adalah suatu kostanta yang tidak tergantung pada V

maupun I. bagian kedua ini hukum tidak terlalu benar seluruhnya. Hubungan V=IR

dapat diterapkan pada resistor apa saja di mana V adalah beda potensial antara kedua

ujung hambatan dan I adalah arus yang mengalir di dalamnya,sedangkan R adalah

hambatan atau resistansi resistor tersebut. Hukum Ohm berbunyi “kuat arus yang

mengalir dalam suatu penghantar (hambatan) besarnya sebanding dengan beda

potensial (tegangan) antara ujung-ujung penghantar tersebut”. Disini misalkan diambil

sebuah contoh arus listrik dengan aliran air di sungai atau pipa yang dipengaruhi oleh

gravitasi. Jika pipa atau sungai hampir rata, kecepatan alir akan kecil. Tetapi jika satu

ujung lebih tinggi dari yang lainnya, kecepatan aliran atau arus akan lebih besar.

Dalam percobaan ini kami ingin mengetahui hubungan antara tegangan dan

kuat arus listrik, mengetahui prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter

dan amperemeter, mengetahui hubungan antara panjang kawat penghantar dengan

hambatan kawat, mengetahui hubungan antara luas penampang kawat penghantar

dengan hambatan kawat penghantar, sehingga kami melakukan percabaan ini.

C. Rumusan Masalah

Pada percobaan ini rumusan masalah yang dapat kami angkat adalah sebagai

berikut :

1. Bagaimana hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus listrik menurut percobaan

hukum Ohm ?

2. Bagaimana prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter dan

amperemeter ?

3. Bagaimana hubungan antara panjang kawat penghantar dengan hambatan kawat ?

4. Bagaimana hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan

kawat penghantar ?

D. Tujuan Percobaan

Tujuan diadakannya percobaan ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus listrik menurut

percobaan hukum Ohm.

2. Dapat menjelaskan prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter dan

amperemeter.

3. Untuk mengetahui hubungan antara panjang kawat penghantar dengan hambatan

kawat.

4. Untuk mengetahui hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan

hambatan kawat penghantar.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

A. Resistansi dan hukum ohm

Dalam studi kita tentang konduktor dalam elektrostatik, kita beragumen bahwa

medan listrik di dalam konduktor pada kondisi kesetimbangan elektrostatik harus nol.

Jika tidak demikian, muatan-muatan bebas di dalam konduktor akan bergerak. Kini kita

misalkan situasi dimana muatan bebas memang bergerak dalam konduktor. Artinya,

konduktor tidak berada pada kesetimbangan elektrostatik. Arus di dalam konduktor

dihasilkan oleh medan listrik di dalam konduktor ketika mendesakkan gaya pada

muatan-muatan bebas. Karena medan E searah dengan gaya pada muatan poitif, dan

karena arah arus merupakan arah aliran muatan positif, maka arah arus searah dengan

medan listrik. Suatu segmen kawat dengan panjang ∆L dan penampang lintang A yang

membawa arus I. Karena arah medan listrik dari daerah potensial lebih tinggi ke daerah

potensial lebih rendah , potensial pada titik a lebih besar dari pada titik b, asumsikan

bahwa ∆L cukup kecil sehinngga kita bisa menganggap medan listrik yang melintasi

segmen adalah konstan, beda potensial V antara titik a dan b adalah :

V = Va – Vb = E∆L (1)

Untuk kebanyakan material, Arus dalam suatu segmen kawat sebanding dengan beda

potensial yang melintasi segmen.

Seperti yang telah kita katakana terlebih dahulu bahwa hokum Ohm adalah

merupakan sebuah hukum fundamental dari keelektromagnetan karena hukum

tersebut bergantung pada sifat-sifat medium penghantar. Bentuk hukum tersebut

adalah sangat sederhana dan merupakan hal yang aneh bahwa banyak penghantar

yang menuruti hukum tersebut dengan baik sedangkan penghantar-penghantar yang

lain tidak menuruti hukum tersebut sama sekali. Marilah kita lihat kalau kita dapat

mengerti mengapa logam-logam menuruti hukum Ohm, yang akan kita tuliskan dalam

bentuk mikroskopik E = pj. Didalam sebuah logam maka electron-elektron valensi tidak

terikat kedalam atom-atom individu tetapi bebas bergerak dalam kisaran kisi-kisi dan

dinamakan elektron-elektron konduksi (Conduction electrons). Didalam tembaga ada

sebuah elektron seperti itu peratom, dan ke 28 elektron lainnya tetap terikat keinti

tembaga untuk membentuk teras ion ( Ionic cores). Walaupun distribusi laju dari

electron-elektron konduksi dapat djelaskan dengan benar hanya dalam fisika kuantum,

naqmun model electron bebas (Free electron model) klasik akan memadai untuk

keperluan kita sekarang. Cukuplah kita meninjau hanya sebuah laju rata-rata V yang

didefenisikan dengan sesuai untuk tembaga V = 1,6 x 108 cm/detik. Tanpa adanya

medan listrik maka arah-arah didalam amana electron bebas atau electron konduksi

bergerak sama sekali adalah sembarangan, seperti halnya dengan arah-arah

pergerakan molekul-molekul sebuah gas yang dibatasi dalam sebuah wadah

B. Hambatan dan Resistor

Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial.

Satu cara untuk menghasilkan beda potensial adalah dengan baterai. George Simon

Ohm (1787-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam

sebanding dengan beda potensial V yang diberikan keujung-ujungnya :

I ∞ V (2)

Sebagai contoh, jika kita menghubungkan kawat ke baterai 6 V, aliran arus akan dua

kali lipat dibandingkan jika dihubungkan ke baterai 3 V.

Akan sangat membantu jika kita membandingkan arus listrik dengan aliran air

disungai atau pipa yang dipengaruhi oleh gravitasi. Jika pipa (atau sungai) hampir rata,

kecepatan aliran akan kecil. Tetapi jika satu ujung lebih tinggi dari yang laennya,

kecepatan aliran atau arus akan lebih besar. Makin besar perbedaan ketinggian, makin

besar arus. Maka bahwa potensial listrik analog, pada kasus gravitasi, dengan

ketinggian tebing, dan hal itu berlaku pada kasus ini untuk ketinggian dari mana fluida

mengalir. Sama seperti penambahan ketinggian menyebabkan aliran air yang lebih

besar, demikian pula beda potensial listrik yang lebih besar, atau tegangan,

menyebabkan aliran arus listrik menjadi lebih besar.

Tepatnya berapa besar aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada

tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron.

Dinding-dinding pipa, atau tepian sungai dan batu-batu ditengahnya, memberikan

hambatan terhadap aliran arus. Dengan cara yang sama, elektron-elektron diperlambat

karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin tinggi hambatan ini, makin

kecil arus untuk suatu tegangan V. Kita kemudian mendefenisikan hambatan sehingga

arus berbanding terbalik dengan hambatan. Ketika kita gabungkan hal ini dan

kesebandingan diatas, kita dapatkan :

I = V / R (3)

Dimana R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda potensial

yang melintasi alat tersebut, dan I adalah arus yang mengalir padanya. Hubungan ini

sering dituliskan :

V = IR (4)

Dan dikenal sebagai hukum ohm. Banyak fisikawan yang akan mengatakan bahwa ini

bukan merupakan hukum, tetapi lebih berupa defenisi hambatan. Jika kita ingin

menyebut sesuatu sebagai hukum ohm, hal tersebut akan berupa pernyataan bahwa

arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan, I ∞ V.

Sehingga, R konstan, tidak bergantung pada V,untuk konduktor logam.tetapi hubungan

ini tidak berlaku umum untuk Bahan dan alat lain seperti dioda, tabung hampa udara,

transistor, dan sebagainya.dengan demikian “Hukum Ohm” bukan merupakan hukum

dasar,tetaoi lebih berupa deskripsi mengenai kelas bahan (konduktor logam)tertentu.

Kebiasaan menyebut hukum ohm demikian melekat sehingga kita tidak akan

mempermasalahkan penggunaanya,selama kita tetap ingat batasanya. Bahan atau alat

yang tidak mengikuti hukum ohm dikatakan nonohmik.lihat gambar 18-9.Definisi

hambatan :

R=V/I (5)

Juga dapat diterapkan pada kasus nonohmik tetapi dalam hal ini, R tidak akan konstan

dan bergantung pada tegangan yang diberikan.

Satuan untuk hambatan disebut ohm dan disingkat Ω(Yunani untuk omegaI).karena

R=V/I,kita lihat bahwa 1,0 ohm ekivaLen dengan 1,0 V/A .

C. Hambatan Jenis

Kita mungkin menyangka bahwa hambatan kawat yang tebal akan lebih kecil

dari yang tipis karena kawat yang lebih tebal memiliki area yang lebih luas untuk

lewatnya elektron. Dan mungkin anda berpikir bahwa hambatan akan lebih besar jika

panjangnya lebih besar karena akan ada lebih banyak penghalang untuk aliran

elektron. Dan memang,ternyata ditemukan pada eksperimen bahwa hambatan R

kawat logam berbanding lurus dengan panjan L dan berbanding terbalik dengan luas

penampang lintang A. Yaitu :

R = L / A (6)

Dimana , konstanta pembanding, disebut hambat jenis (resistivitas) dan bergantung

pada bahan yang digunakan. Nilai tipikal , yang satuannya adalah Ω.m, di berikan

untuk berbagai bahan kolom tengah tabel. Nilai-nilai tersebut sebagian bergantung

pada kemurnian, perlakuan kalor, temperatur dan faktor-faktor lainnya. Perhatikan

bahwa perak memiliki hambat jenis paling rendah dan dengan demikian merupakan

konduktor paling baik (walaupun mahal). Tembaga tidak jauh dibawahnya, sehingga

jelas mengapa sebagian besar kawat terbuat dari tembaga. Aluminium walaupun

mempunyai hambat jenis yang lebih tinggi, kurang rapat dibanding tembaga, sehingga

pemakaian tembaga lebih disukai dalam berbagai situasi, seperti jalur transmisi, karena

shambatannya untuk berat yang sama lebih kecil daripada tembaga.

Hambat jenis suatu bahan sebagian bergantung pada temperatur. Pada

umumnya, hambatan logam bertambah terhadap temperatur . Hal ini tidak

mengejutkan, karena pada temperatur yang lebih tinggi, atom-atom bergerak lebih

cepat dan tersusun dengan tidak begitu teratur; sehingga bisa di anggap lebih

menganggu aliran elektron. Jika perubahan temperatur tidak begitu besar, hambatan

logam biasanya naik hampir linier terhadap temperatur. Maka

T = 0 [ 1 + α ( T – T0 ) (7)

Dimana o adalah hambat jenis pada temperatur acuan To ( misalnya 0C atau 20C ),

T adalah hambat jenis pada suatu temperatur T dan α adalah koefisien temperatur

hamba jenis. Nilai α diberikan koefisien temperatur untuk semikonduktor bisa negatif.

Mengapa? Tampknya pada temperatur yang lebih tinggi, beberapa elektron yang pada

keadaan normal tidak bebas pada semikonduktor menjadi bebas dan bisa berperan

dalam arus. Dengan demikian, hambatan semikonduktor dapat berkurang dengan

penambahan temperatur, walaupun tidak selamanya demikian.

D. Superkonduktivitas

Pada temperatur yang sangat rendah, hampir nol mutlak, hambat jenis logam-

logam tertentu dan senyawa atau campurannya menjadi nol sebagaimana terukur oleh

teknik presisi paling tinggi. Bahan-bahan pada keadaan demikian dikatakan sedang ber-

superkonduksi. Fenomena ini pertama kali diteliti oleh H.K ONNES (1853-1926) pada

tahun1911 ketika ia mendinginkan air raksa dibawah 4,2 K (-269C). Ia menemukan

bahwa pada temperatur ini, hambatan air raksa tiba-tiba turun menjadi nol. Pada

umumnya, suoper konduktor menjadi superkonduksi hanya dibawah temperatur

transisi Tc tertentu, yang biasanya beberapa derajat dari nol mutlak. Arus pada bahhan

bahan superkonduksi yang berbentuk cincin terlihat mengalir bertahun-tahun dengan

tidak adanya beda potensial, tanpa penurunan yang terukur. Pengukuran menunjukkan

bahwa hambat jenis dari superkonduktor lebih kecil dari 4x10-25 Ω.m, yang lebih

dari 10 pangkat 16 kali lebih kecil dari nilai untuk tembaga, dan dianggap nol pada

prakteknya.

Banyak penelitian yang telah dilakukan mengenai superkonduktiivitas

beberapa tahun belakangan ini untuk memahami mengapa hal itu terjadi, dan untuk

menemukan bahan-bahan yang melakukan superkonduksi pada temperatur yang lebih

masuk akal untuk memperkecil biaya dan kesulitan pendinginan pada temperatur

sangat rendah yang dibutuhkan. Sebelum tahun 1986 temperattur tinggi dimana suatu

bahan ditemui menjadi superkonduksi adlah 23 K, dan dibutuhkan helium cair untuk

menjaga agar bahan tersebut tetap dingin. Pada tahun 1987, dikembangkan senyawa

yttrium, barium, tembaga dan oksigen yang dapat menjadi superkonduksi pada 90 K.

Karena ini diatas temperatur nitrogen cair, 77 K, nitrogen cair mendidih cukup dingin

untuk menjaga agar bahan ini tetap superkonduksi. Hal ini merupakan terobosan

penting karena nitrogen cair bisa didapat dengan jauh lebih mudah dan lebih murah

daripada helium cair yang dibutuhkan untuk superkonduktor sebelumnya. Sejak itu,

superkonduktivitas pada temperatur sekitar 160 K telah dilaporkan, walaupun pada

senyawa yang mudah rusak.

Banyak riset sedang dilakukan untuk mengembangkan superkonduktor Tc –

tinggi sebagai kawat yang dapat membawa arus yang cukup kuat untuk keperluan

praktis. Sebagian besar aplikasi saat ini menggunakan bismuth – stonsium – kalsium –

tembaga oksida, dikenal (untuk singkatnya) sebagai BSCCO. Aplikasi superkonduktivitas

yang tadinya tampak sepertifiksi sains menjadi kenyataan. Penggunaan

superkonduktor yang besar saat ini ialah untuk membawa arus pada elektromagnet.

Pda magnet-magnet besar, sejumlah besar energi diperlukan hanya untuk

mempertahankan arus, dan energi ini terbuang sebagai kalor.

Penggunaan superkonduktor temperatur-lebih tinggi akan memungkinkan

motor dan generator menjadi jauh lebih kecil (mungkin 1/10 dari ukuran sekarang) jika

superkonduktor dikembangkan sehingga bisa menahan arus besar. Transmisi daya

melalui jarak jauh dengan menggunakan superkonduktor juga akan membutuhkan

jalur transmisi yang jauh lebih kecil dan murah.

Superkonduktor bisa membuat mobil listrik lebih praktis, membuat komputer

jauh lebih cepat dari saat ini, dan sangat berpotensi untuk alat-alat yang menyimpan

energi untuk digunakan pada saat permintaan memuncak. Superkonduktor telah

dipelajari untuk digunakan pada transportasi darat kecepatan-tinggi: medan magnet

yang dihasilkan oleh magnet superkonduksi akan digunakan untuk “mengambangkan”

kendaraan diatas rel sehingga tidak ada gesekan. Pengambangan muncul dari gaya

tolak antara magnet (pada kereta) dan arus eddy yang dihasilkan oleh rel dibawahnya.

E. Daya Listrik

Energi listrik berguna untuk kita karena dapat dengan mudah diubah menjadi

energi bentuk lain. Motor, yang cara kerjanya akan merubah energi listrik menjadi

kerja mekanik.

Pada alat-alat lain seperti pemanas listrik, kompor, pemanggang, dan

pengering rambut, energi listrik diubah menjadi energi panas pada hambatan kawat

yang dikenal dengan nama “elemen pemanas”. Dan pada banyak bola lampu biasa,

filamen kawat yang kecil menjadi sedemikian panas sehingga beersinar, hanya

beberapa persen energi yang diubah menjadi cahaya tampak, dan sisanya, lebih dari

90%, menjadi energi panas. Filamen bola lampu dan elemen pemanas pada alat-alat

rumah tangga memiliki hambatan yang biasanya berkisar antara beberapa ohm

sampai beberapa ratus ohm.

Energi listrik diubah menjadi energi panas atau cahaya pada alat-alat seperti

itu karena arus biasanya agak besar, dan ada banyak tumbukan antara elektron yang

bergerak dan atom pada kawat. Pada setiap tumbukan, sebagian energi elektron

ditransfer ke atom yang ditumbuknya. Sebagai akibatnya, energi kinetik atom

bertambah dan dengan demikian temperatur elemen kawat bertambah. Energi panas

yang bertambah ini (energi dalam) dapat ditransfer sebagai kalor dengan konduksi dan

konveksi keudara pada pemanas atau kemakanan pada wajan, dengan radiiasi ke roti

pada pemanggang, atau di radiasikan sebagai cahaya.

Untuk mencari daya yang di ubah oleh peralatan listrik mengingatkan bahwa

energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V adalah

QV. Maka daya P, yang merupakan kecepatan perubahan energi, adalah

P = daya = energi yang diubah/waktu = QV/t (8)

Muatan yang mengalir per detik, Q/t, merupakan arus listrik, I. Dengan demikian kita

dapatkan :

P = IV (9)

Hubungan umum ini menghasilkan daya yang diubah oleh suatu perangkat, dimana I

adalah arus yang melewatinya dan V adalah beda potensial yang melintasinya. Rumus

ini juga menyatakan daya yang diberikan oleh sebuah sumber seperti baterai. Satuan SI

daya listrik untuk semua jenis daya lainnya, yaitu watt (1 W = 1 J/det).

F. Ammeter, Voltmeter dan Ohmmeter

Kini kita mengalihkan perhatian kepada pengukuran besaran-besaran listrik

dalam rangkaian DC. Alat-alat yang mengukur arus, beda potensial dan resistansi

disebut ammeter, voltmeter,dan ohmmeter. Umumnya ke tiga alat ini sudah menyatu

dalam sebuah multi meter yang dapat di pilih kegunaannya dari satu ke yang

lainnya.Kita bisa menggunakan voltmeter untuk mengukur tegangan terminal baterai

mobil dan ohmmeter untuk mengukur resistansi antara dua titik dalam peralatan listrik

dirumah (seperti pemanggang roti) dimana ita mendiga terjadi hubungan singkat atau

kabel putus. Oleh karena itu, pengetahuan tentang operasi dasar peralatan ini bisa

berguna.

Untuk mengukurarus yang melalui resistor dalam suatu rangkaian sederhana

kita tempatkan ammeter secara seri dengan resistor, sehingga ammeter dan resistor

membawa arus yang sama. Karena ammeter memiliki resistansi, arus dalam rangkaian

sedikit berkurang karena ammeter disisipkan. Idealnya, ammeter memiliki resistansi

yang sangat kecil sehingga hanya sedikit perubahan yang terjadi terhadap arus yang

akan diukur.

Beda potensial pada resistor diukur dengan menempatka voltmeter yang

dihubungkan secara paralel dengan resistor, Sehingga tegangan jatuh pada voltmeter

sama seperti pada resistor. Voltmeter mengurangi resistansi antara titik a dan b, lalu

meningkatkan arus total dalam rangkaian dan mengubah tegangan jatuh pada resistor.

Sebuah voltmeter yang baik memiliki resistansi yang sangat besar sehingga efeknya

pada rangkaian menjadi minimal.

Komponen dasar suatu ammeter dan volmeter adalah galvanometer, alat

yang mampu mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer dirancang sehingga

pembacaan skala sebanding dengan arus yang melaluinya. Kebanyakan alat ukur kini

memiliki pembacaan digital dari pada suatu indikator dan skala, tapi dasar operasinya

serupa dengan yang dibahas disini.

Ada dua sifat Galvanometer yang penting dalam pemakaiannya sebagai

ammeter dan voltmeter. Sifat tersebut yaitu resistansi galvanometer Rg dan arus yang

dibutuhkan untuk menghasilkan simpangan skala penuh Ig. Nilai yang khas pada

galvanometer laboratorium besaran-besaran ini adalah Rg = 20 Ω dan Ig = 0,5 Ma.

Tegangan jatuh pada galvanometer seperti ini untuk simpangan skala penuh adalah

V = IgRg = (20Ω)(5,8 x 10 A) = 10 V

Untuk membuat sebuah ammeter dari galvanometer, kita tempatkan resistor

kecil yang disebut resistor shunt yang disusun paralel dengan galvanometer. Resistansi

shunt biasanya jauh lebih kecil dari pada resistansi galvanometer sehingga sebagian

besar arus dibawa olh resistansi shunt dan resistansi ekivalen ammeter jauh lebih kecil

dari pada resistansi galvanometer itu sendiri. Pada kenyataannya, resistansi ekivalen

ammeter hampir sama dengan resistansi shunt. Untuk membuat voltmeter, kita

tempatkan sebuah resistor dengan resistansin besar disusun secara seri dengan

galvanometer sehingga resistansi ekivalen voltmeter jauh lebih besar dari pada r

esistansi galvanometer itu sendiri. Pemiihan resistor yang sesuai untuk kontruksi

sebuah ammeter atau voltmeter dari galvanometer.

Ohmmeter sederhana untuk mengukur resistansi mengandung baterai yan

dihubungkan secara seri dengan galvanometer dan sebuah resistor . Resistansi Rs

dipilih sedemikian rupa sehingga terminal a dan b terhubung secara singkat (disetuh

bersama) yang berarti bahwa tidak ada resistansi antara mereka, arus melalui

galvanoter adalah Ig. Ini adalah arus dimana galvanometer memberikan defleksi skala

penuh. Jadi, defleksi skala penuh mengindikasikan tidak ada resistansi antara terminal

a dan b , dan defleksi nol menunjukkan suatu resistansi tak berhingga antar terminal.

Ketika terminal-terminal dihubungkan ke resistansi R yang tidak diketau, arus

melaluigalvanometer kurang dari Ig, secara spesifik,

I =E

R+Rs+Rg (10)

Karena arus ini bergantung pada R, skala dapat dikalibrasi untuk memberikan

pembacaan langsung dari R. Catat bahwa skala ini jauh dari linier. Karena akurasi

pembacaan bergantung pada konstanta ggl baterai,tipe ohmmeter sederhana ini

bukanlah instrumn dengan akurasi yang tinggi. Bagaimanapun, tipe ini berguna untuk

membuat determinasi kasardan cepat resistansi yang tak diketahui.

Ig(Rs + Rs) =1,5V

Rsa= 1,5V

5x 10 A -4 - Rg = 300 Ω - 20 Ω = 2980 Ω

Anggaplah kita gunakan ohmmeter ini untuk mengukur resistansi galvanometer

laboratorium yang sangat sensitifyang memberikan skala penuh ketika arus yang

melaluinya adalah 10-5 A dan memiliki resistansi sekitar 20 Ω. Ketika terminal a dan

bdihubungka pada galvanometer ini, arus yang dikirim melalui 3020 Ω. Arus ini sekitar

50 kali yang dibutuhkan untuk menghasilkan defleksi skala penuh. Hasil seperti ini akan

menimbulkan popping sound, suatu tiupan asap sebuah galvanometer yang kurang

sensitif , dan kemungkinan kata-kata yang tidak enak terdengar dari instruktur

laboratorium.

Prinsip Kerja Amperemeter bekerja berdasarkan prinsip gaya magnetik

(Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan

magnet timbul gaya lorentz yang menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila

arus yang melewati kumparan besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar

sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Demikian

sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk akan dikembalikan ke

posisi semula oleh pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai dengan Prinsip Gaya

Lorentz F = B.I. L. Kemampuan amperemeter dapat ditingkatkan dengan memasang

hambatan shunt secara parallel terhadap amperemeter. Besar hambatan shunt

tergantung pada berapa kali kemampuannya akan ditingkatkan. Misalnya mula-mula

arus maksimumnya adalah I, akan ditingkatkan menjadi I’ = n.I, maka besar hambatan

shunt.

(11)

RG = Hambatan galvanometer mula-mula

Prinsip Kerja Voltmeter hampir sama dengan Amperemeter karena

desainnya juga terdiri dari galvanometer dan hambatan seri atau multiplier.

Galvanometer menggunakan prinsip hukum Lorentz, dimana interaksi antara medan

magnet dan kuat arus akan menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang

menggerakan jarum penunjuk sehingga menyimpang saat dilewati oleh arus yang

melewati kumparan. Makin besar kuat arus akan makin besar penyimpangannya.

Fungsi dari multiplier adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada

galvanometer tidak melebihi kapasitas maksimumnya, sehingga sebagian tegangan

akan berkumpul pada multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi

lebih besar. Jika kemampuannya ingin ditingkatkan menjadi n kali maka dapat

ditentukan berapa besar hambatan multiplier yang diperlukan.

(12)

V = tegangan yang akan diukur

VG = Tegangan maksimum galvanometer

RG = Hambatan galvanometer

Rm = Hambatan multiplier

G. Daya Pada Rangkaian Dirumah Tangga

Kawat-kawat listrik yang membawa listrik ke lampu-lampu dan

peralatan listrik lainnya memiliki hambatan, walaupun biasanya sangat kecil.

Bagaimanapun, jika arus cukup besar, kawat akan memanas dan menghasilkan energi

panas dengan kecepatan yang sama dengan I2R, dimana R adalah hambatan kawat.

Suatu resiko yang mungkin terjadi adalah kawat pembawa arus di dinding bangunan

menjadi sedemikian panas seehingga terjadi kebakaran. Kawat-kawat yang lebih

teebal, tentu saja, mempunyai hambatan yang lebih kecil dan dengan demikian

membawa arus yang lebih besar tanpa menjadi terlalu panas. Bila sebuah kawat

membawa arus yang lebih dari batas keamanan, dikatakan terjadi “kelebihan muatan

“. Tentu saja, sebuah bangunan harus dirancang dengan pengkabelan yang cukup berat

untuk beban yang diperkirakan. Untuk mencegah kelebihan beban, sekring atau saklar

pemutus dipasang pada rangkaian. Alat-alat tersebut sebenarnya merupakan saklar

yang membuka rangkaian ketika arus melampaui suatu nilai tertentu. Sekring atau

saklar pemutus 20-A, misalnya, terbuka ketika arus yang melewatinya melampaui 20 A.

Jika rangkaian berkali-kali membakar sekring atau membuka saklar pemutus, ada dua

kemungkinan: mungkin terlalu banyak peralatan yang menarik arus dalam rangkaian

tersebut, atau ada kerusakan disuatu tempat, misalnya, “hubungan pendek”.

Hubungan pendek, atau “rangkaian pendek”, berarti bahwa dua kawat bersilangan

(mungkin karena isolasi terbakar) sehingga jalur arus keduanya terhubung. Hambatan

rangkaian dengan demikian menjadi sangat kecil, sehingga arus akan sangat besar.

Tentu saja, rangkaian pendek harus segera diperbaiki.

Rangkaian rumah tangga dirancang dengan berbagai peralatan yang terhubung

sehingga masing-masing menerima tegangan standar (biasanya 120 V di Amerika

Serikat) dari perusahaan listrik. Rangkaian dengan peralatan yang tersusun seperti

pada rangkaian paralel, sebagaimana akan kita bahas lebih lengkap pada bab berikut.

Bila sebuah sekring terputus atau rangkaian pemutus terbuka, arus total yang ditarik

pada rangkaian tersebut harus diperiksa.

Jika pada rangkaian memiliki sekring 20-A, bisa diperkirakan akan putus, dan

semoga memang demikian, untuk mencegah kawat kelebihan beban sehingga tidak

cukup panas untuk terjadi kebakaran. Harus ada yang dimatikan agar rangkaian ini

menarik dibawah 20 A. (Rumah dan apartemen biasanya memiliki beberapa rangkaian,

masing-masing dengan sekring atau rangkaian pemutusnya sendiri, cobalah

memindahkan salah satu alat ke rangkaian lainnya). Jika rangkaian dirancang untuk

sekring 30-A, seharusnya sekring tidak putus, atau jika demikian, mungkin ada

hubungan pendek. (Tempat yang paling mungkin adalah pada salah satu kabel alat).

Ukuran sekring yang sesuai dipilih berdasarkan kawat yang digunakan untuk memasok

arus, sekring ini tidak boleh digantikan dengan yang lebih tinggi. Sekring yang terputus

atau saklar pemutus yang terbuka bekerja seperti sebuah saklar, membuat suatu

“rangkaian terbuka”. Yang dimaksud dengan rangkaian terbuka adalah tidak ada lagi

jalur penghantar, sehingga tidak ada arus yang bisa mengalir, seakan-akan R = ∞ (tak

terhingga).

Pada rangkaian listrik, disipasi kalor oleh resistor harus dipertimbangkan. Ukuran

fisik resistor merupakan indikator kasar mengenai daya maksimum yang bisa di

lepaskannya (=I2R) tanpa penambahan temperatur yang berarti. Nilai umum adalah ¼

W, ½ W, dan W, makin tinggi wattnya, makin besar ukuran fisiknya.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah :1. Alat

a. Power supply 1 buahb. Kabel penghubung 8 buahc. Voltmeter 1 buahd. Multimeter digital 1 buahe. Mistar 1 buahf. Mikromerter sekrup 1 buah

2. Bahana. Resistor 20 ohm 1 buahb. Resistor 100 ohm 1 buahc. Kawat penghantar (nikrom) 2 buah

B. Prosedur Kerja Adapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut:Kegiatan 3.1 : Hukum Ohm

1. Menyusun peralatan seperti pada gambar rangkaian berikut :

A

R V

Gambar 3.1 : Rangkaian percobaan hokum Ohm

2. Setelah rangkaian di atas tersusun, maka amperemeter disusun secara seri dengan hambatan dan votmeter disusun secara paralel.

3. Mengambil data kuat arus listrik dan tegangan dengan memutar/ manipulasi tegangan keluaran power supply. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.

4. Mengulangi percobaan 1-3 dengan mengganti resistor 20 Ω dengan 100 Ω. Dengan rangkaian seperti gambar 3.1, maka menentukan besarnya hambatan R, menurut rumus dan grafik yang dibuat.

A

Kegiatan 3.2: Hambatan kawat penghantar1. Hubungan panjang kawat dengan hambatan R

a. Mengukur luas penampang kawat dengan micrometer sekrupb. Mengukur panjang kawat penghantar 10 cmc. Memasang probe penghubung pada kawat penghantar yang tersedia,

kemudian mengukur dan mencatat hasil pengamatan hambatan R pada multimeter.

d. Mengulangi percobaan dengan panjang kawat berbeda ( kelipatan 10 cm )e. Menentukan hasil hambatan jenis kawat dan mencatat hasil pada table

pengamatan.2. Hubungan luas penampang dengan hambatan

a. Mengambil 2 buah kawat yang memiliki diameter yang berbeda.b. Mengukur luas penampang masing-masing kawat dengan micrometer

sekrup.c. Mengukur kawat penghantar 10 cmd. Memasang probe penghubun pada kawat penghantar yang tersedia,

kemudian mengukur dan mencatat hasil pengukuran hambatan R pada multimeter.

e. Melakukan perlakuan yang sama pada kawat ke dua dan ketigaf. Menentukan hambatan jenis kawat dan mencatat pada table pengamatan.

C. Tabel PengamatanKegiatan I : Hukum Ohm

Tabel 3.1 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik

NST Voltmeter : volt Vs : volt

Resistor : Ω

No Tegangan (Volt) Kuat arus listrik (A)12345


NST Voltmeter : volt Vs : volt

Resistor : Ω

No Tegangan (Volt) Kuat arus listrik (A)12345

Kegiatan II : Hambatan Kawat Penghantar

Tabel 3.3 : Hubungan antara panjang kawat dengan R.A

NST Mistar : cm diameter : m

NST Micrometer Sekrup : mm Luas penampang : m2

No Panjang Kawat (m) Hambatan Rterukur (Ω) R.A ( Ω. m2)123456789

10

Tabel 3.4 : Hubungan antara luas penampang (A)

NST Mistar : cm Panjang Kawat (l) : cm = mm

NST Micrometer Sekrup : mm

No Diameter (m) Luas Penampang (m2) Hambatan Rterukur (Ω)12

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengamatan

Adapun hasil pengamatan yang diperoleh pada percobaan ini yaitu sebagai

berikut:

Kegiatan I : Hukum Ohm


NST Voltmeter : 0,2 volt Vs : 10 volt

Resistor : 20 Ω

No Tegangan (Volt) Kuat arus listrik (A)1 2,00 0,092 4,00 0,203 6,00 0,294 8,00 0,375 10,00 0,48


NST Voltmeter : 0,2 volt Vs : 10 volt

Resistor : 100 Ω

No Tegangan (Volt) Kuat arus listrik (A)1 2,00 0,022 4,00 0,043 6,00 0,064 8,00 0,085 10,00 0,10

Kegiatan II : Hambatan Kawat Penghantar

Tabel 4.3 : Hubungan antara panjang kawat dengan R.A

NST Mistar : 0,1 cm diameter : 0,76 x 10-3 m

NST Micrometer Sekrup : 0,01 mm Luas penampang : 453, 42 x 10-9 m2

No Panjang Kawat (m) Hambatan Rterukur (Ω) R.A ( Ω. m2)1 0,10 2,20 997,52 x 10-9

2 0,20 3,90 1768,34 x 10-9

3 0,30 5,80 2629,84 x 10-9

4 0,40 7,40 3355,31 x 10-9

5 0,50 9,20 4171,46 x 10-9

6 0,60 11,20 5078, 30 x 10-9

7 0,70 12,80 5803,78 x 10-9

8 0,80 14,50 6574,59 x 10-9

9 0,90 16,10 7300,06 x 10-9

10 1,00 20,30 9204,43 x 10-9

Tabel 4.4 : Hubungan antara luas penampang (A)

NST Mistar : 01 cm Panjang Kawat (l) : 30 cm = 0,30 mm

NST Micrometer Sekrup : 0,01 mm

No Diameter (m) Luas Penampang (m2) Hambatan Rterukur (Ω)1 0,76 x 10-3 453,42 x 10-9 5,602 0,80 x 10-3 553,90 x 10-9 3,60

B. Analisis Data

Kegiatan I : Hukum Ohm

a) Tahanan R = 20 Ohm

No.

V (Volt) I (A) V2 (Volt2) I2 (A2) V. I

1 2,00 0,09 4,00 0,81 x 102 0,182 4,00 0,20 16,00 4,00 x 102 0,803 6,00 0,29 36,00 8,41 x 102 1,744 8,00 0,37 64,00 13,69 x 102 2,965 10,00 0,48 100,00 23,04 x 102 4,80

∑ 30,00 1,43 220,00 49,95 x 102 10,48

Dengan rumus regresi linear ini diperoleh:

a=n∑V i I i−∑V i∑ Iin∑V i

2−¿¿

= 5 (10,48) – (30)(1,43) 5 (220) – (302)

= 52,40 – 42,90 1100 – 900

= 9,50 200

= 0,0475

Dengan cara yang sama seperti menghitung a, maka diperoleh:

b=∑ I i−a∑ V i

n

= 1,43 – 0,0475 (30) 5

= 1,43 – 1,425 5 = 0,005 5

= 0,001

r=n∑V i I i−∑V i∑ I i

¿¿= 5 (10,48) – (30) (1,43)

[5 (220) – (30)2] [5 (0,4995) – (1,43)2]1/2

= 52,40 – 42,90

200 . 0,45261/2

= 9,5

90,521/2

= 9,50

9,514

= 0,9985

σ I2=1n∑i ( I i−b−aV i )2

σ I2=¿ 1 ( 1,43 – 0,001 – 0,0475 . 30 )

2

5

σ I2 = 1 (1,429 – 1,425)

2

5

σ I2=¿1 (0,004)

2

5

σ I2=¿ 1 (0,000016)

5 σ I=¿ 0,000016 5 σ I=¿ 0,0000032

σ I=¿ 0,0018

σ a2=nσ I

2

n¿¿

σ a2=¿ 5 . 0,0000032

5(220) - (30)2

σ a2=¿ 0,000016

1100-900

σ a=¿ 0,000016

200

σ a=¿ 0.00000008

σ a=¿ 0,00028

σ b2=σ I

2∑i

V i2

n¿¿

σ b2=¿ 0,0000032 . 220

5(220) - (30)2

σ b2=¿ 0,000704

1100-900

σ b=¿ 0,000704

200

σ b=¿ 0.0000035

σ b=¿ 0,0019

Dari perhitungan di atas maka dapat disimpulkan bahwa nilai resistansi adalah:

a= 1/R atau p= 1/a

R= 1/a = 1/ 0,0475= 21,05 Volt/A

Sedangkan ketidakpastian R dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan,

yaitu:

σR = √¿¿σa2 = √¿¿ = σa

a2=¿ 0,00028 = 0,00028 = 0,12

(0,0475)2 0,00226

jadi besarnya tahanan R tersebut adalah: ( 21,05 ± 0,12 ) Volt/A

Tan Ө = Δ V Δ I

= V5 – V4

I5 - I4

= 10,00 – 8,00 0,48 – 0,37

= 2,00 0,11

= 18,00

Ө = 0,320

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Grafik 4.1: Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik pada resistor R= 20 Ω

V (Volt)

I (A)

b) Tahanan R = 100 Ohm

No.

V (Volt) I (A) V2 (Volt) I2 (A) V. I

1 2,00 0,02 4,00 0,04 x 102 0,042 4,00 0,04 16,00 0,16 x 102 0,163 6,00 0,06 36,00 0,36 x 102 0,364 8,00 0,08 64,00 0,64 x 102 0,645 10,00 0,10 100,00 1,00 x 102 1,00

∑ 30,00 0,30 220,00 2,20 x 102 2,20

Dengan rumus regresi linear ini diperoleh:

a=n∑V i I i−∑V i∑ Iin∑V i

2−¿¿

= 5 (2,20) – (30)(0,30)

5 (220) – (302)

= 11,0 – 9,00

1100 – 900

= 2,00

200

= 0,01

Dengan cara yang sama seperti menghitung a, maka diperoleh:

b=∑ I i−a∑ V i

n

= 0,30 – 0,01 (30) 5

= 0,30 – 0,30 5 = 0 5 = 0,00

r=n∑V i I i−∑V i∑ I i

¿¿= 5 (2,20) – (30) (0,30)

[5 (220) – (30)2] [5 (0,022) – (0,30)2]1/2

= 11,00 – 9,00

200 . 0,021/2

= 2,00

4,001/2

= 2,00

2,00

= 1,00

σ I2=1n∑i ( I i−b−aV i )2

σ I2=¿ 1 ( 0,30 – 0,00 – 0,01 . 30 )

2

5

σ I2 = 1 (0,30 – 0,30)

2

5

σ I2=¿1 (0,00)

2

5

σ I2=¿ 1 (0,00)

5 σ I=¿ 0,00

σ I=¿ 0,00

σ a2=nσ I

2

n¿¿

σ a2=¿ 5 . 0,00

5(220) - (30)2

σ a2=¿ 0,00

1100-900

σ a=¿ 0,00

200

σ a=¿ 0.00

σ a=¿ 0,00

σ b2=σ I

2∑i

V i2

n¿¿

σ b2=¿ 0,00 . 220

5(220) - (30)2

σ b2=¿ 0,00

1100-900

σ b=¿ 0,00

200

σ b=¿ 0,00

Dari perhitungan di atas maka dapat disimpulkan bahwa nilai resistansi adalah:

a= 1/R atau p= 1/a

R= 1/a = 1/ 0,01 = 100 Volt/A

Sedangkan ketidakpastian R dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan,

yaitu:

σR = √¿¿σa2 = √¿¿ = σa

a2=¿ 0,00 = 0,00 = 0,00

(0,01)2 0,0001

jadi besarnya tahanan R Tersebut adalah: ( 100 ± 0,00) Volt/A

Tan Ө = Δ V Δ I

= V5 – V4

I5 - I4

= 10,00 – 8,00 0,10 – 0,08

= 2,00 0.20

= 10,00

Ө = 0,180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Grafik 4.2: Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik pada resistor R= 100 Ω

V (Volt)

I (A)

Kegiatan 2: Menyelidiki hambatan jenis kawat penghantar2.1. Menghitung luas penampang kawat penghantar

d = 0,76 mm

= 0,76 x 103 m

R = 12

. d

= 12

. 0,76 x 103

= 0,38 x 10-3 m

2.2. Menghitung luas penampang kawat penghantar

A = 14

π d2

= 14

. 3,14 . (0,76 x 10-3)2

= 453,42 . 10-9 m2

2.3. Menghitung perkalian antara hambatan R, dengan luas penampang kawat

penghantar R. A

R1 . A = 2,20 . 453,42 x 10-9

= 997,52 x 10-9 Ώm2

R2 . A = 3,90 . 453,42 x 10-9

= 1768,34 x 10-9 Ώm2

R3 . A = 5,80 . 453,42 x 10-9

= 2629,84 x 10-9 Ώm2

R4 . A = 7,40 . 453,42 x 10-9

= 3355,31 x 10-9 Ώm2

R5 . A = 9,20 . 453,42 x 10-9

= 4171,46 x 10-9 Ώm2

R6 . A = 11,20 . 453,42 x 10-9

= 5078,30 x 10-9 Ώm2

R7 . A = 12,80 . 453,42 x 10-9

= 5803,78 x 10-9 Ώm2

R8 . A = 14,50 . 453,42 x 10-9

= 6574,59 x 10-9 Ώm2

R9 . A = 16,10 . 453,42 x 10-9

= 7300,06 x 10-9 Ώm2

R10 . A = 20,30 . 453,42 x 10-9

= 9204,43 x 10-9 Ώm2

2.4. Menghitung hambatan jenis kawat penghantar

ρ 1 = R1 . Al1

= 2,20 .453 ,42x 10−9

0,10 = 9975,24 x 10-9 Ωm

ρ 2 = R2 . Al2

= 3,90 .453 ,42x 10−9

0,20 = 8841,69 x 10-9 Ωm

ρ 3 = R3 . Al3

= 5,80 .453 ,42x 10−9

0,30 = 8766,12 x 10-9 Ωm

ρ 4 = R 4 . Al 4

= 7,40 .453 ,42x 10−9

0,40 = 8388,27 x 10-9 Ωm

ρ 5 = R5 . Al5

= 9,20 .453 ,42 x10−9

0,50 = 8342,93 x 10-9 Ωm

ρ 6 = R 6 . Al6

= 11,20 .453 ,42 x10−9

0,60 = 8463,84 x 10-9 Ωm

ρ 7 = R7 . Al7

= 12,80 .453 ,42x 10−9

070 = 8291,11 x 10-9 Ωm

ρ 8 = R 8 . Al8

= 14,50 .453 ,42x 10−9

0,80 = 8218,24 x 10-9 Ωm

ρ 9 = R 9 . Al9

= 16,10 .453 ,42x 10−9

0,90 = 8111,18 x 10-9 Ωm

ρ 10 = R10 . Al10

= 20,3 .453 ,42x 10−9

0,10 = 9204,43 x 10-9 Ωm

ρ = R . Al

ρ = P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10

n

= ( 9975,24+8841,69+8766,12+8388,27+8342,93+8463,84+

8291,11+8218,24+8111,18+9204,43)(1 X 10-9)/10

= 86603,05 x453 x 10−9

10

= 866030,5 x10−9 Ωm

2.5. Menghitung rambat ralat hambatan jenis kawat

ρ = R . Al

A = konstanta

ρ = Rl

= R . l-1

∆ρ = δ Pδ R

. ∆R + δ Pδ l

. ∆l

= l-1. ∆R + R.l-2 . ∆l

∆ ρρ

= P l−1 .∆ RR . l−1 +

R .2 .∆ l

R l−1

∆ρ = ∆ RR

+ ∆ ll

x ρ

Dimana:

∆R = ½ . NST Ohm meter = ½ x 0,1 Ώ = 0,05 Ώ

∆l = ½ . NST Mistar = ½ x 0,1 cm = 0,05 cm = 0,0005 m

2.6. Menghitung Rambat Ralat Hambatan Jenis Kawat Penghantar (P)

∆ρ = ∆ RR

+ ∆ ll

ρ

∆ρ 1 = ∆ RR1

+ ∆ ll1

ρ 1

= 0,052,20

+ 0,0005

0,10 .9975,24 x 10−9

= I 0,023 I + I 0,005 I .9975,24 x 10−9

= 0,028 . 9975,24 x 10−9

= 279,31 x10−9 Ω m

∆ρ 2 = ∆ RR2

+ ∆2l 2

ρ 2

= 0,053,90

+ 0,0005

0,20 .8841,69 x10−9

= I 0,0128 I + I 0,0025 I .8841,69 x10−9

= 0,0153 . 8841,69 x10−9

= 135,28 x10−9 Ω m

∆ρ 3 = ∆ RR3

+ ∆3l 3

ρ 3

= 0,055,80

+ 0,0005

0,30 .8766,12 x10−9

= I 0,0086 I + I 0,0017 I .8766,12 x10−9

= 0,0103 . 8766,12 x10−9

= 90,29 x10−9 Ω m

∆ρ 4 = ∆ RR4

+ ∆4l 4

ρ 4

= 0,057,40

+ 0,0005

0,40 .8388,27 x 10−9

= I 0,0068 I + I 0,0012 I .8388,27 x 10−9

= 0,008 . 8388,27 x 10−9

= 67,11 x10−9 Ω m

∆ρ 5 = ∆ RR5

+ ∆5l 5

ρ 5

= 0,059,20

+ 0,0005

0,50 .8342,93 x10−9

= I 0,005 I + I 0,001 I .8342,93 x10−9

= 0,006 . 8342,93 x10−9

= 50.06 x10−9 Ω m

∆ρ 6 = ∆ RR6

+ ∆6l 6

ρ 6

= 0,0511,2

+ 0,0005

0,60 .8463,84 x 10−9

= I 0,0045 I + I 0,0008 I .8463,84 x 10−9

= 0,0052 . 8463,84 x 10−9

= 44,86 x10−9 Ω m

∆ρ 7 = ∆ RR7

+ ∆7l 7

ρ 7

= 0,05

12,80 +

0,00050,70

.8291,11 x 10−9

= I 0,0039 I + I 0,0007 I .8291,11 x 10−9

= 0,0046 . 8291,11 x 10−9

= 38,14 x10−9 Ω m

∆ρ 8 = ∆ RR8

+ ∆8l 8

ρ 8

= 0,05

14,50 +

0,00050,80

.8218,24 x 10−9

= I 0,0034 I + I 0,0006 I .8218,24 x 10−9

= 0,004 . 8218,24 x 10−9

= 32,87 x10−9 Ω m

∆ρ 9 = ∆ RR9

+ ∆9l 9

ρ 9

= 0,05

16,10 +

0,00050,90

.8111,18 x10−9

= I 0,0031 I + I 0,0006 I .8111,18 x10−9

= 0,00037 . 8111,18 x10−9

= 630,01 x10−9 Ω m

∆ρ 10= ∆ RR10

+ ∆10l 10

ρ 10

= 0,05

20,30 +

0,000501,00

.9204,43 x10−9

= I 0,0025 I + I 0,0005 I .9204,43 x10−9

= 0,003 . 9204,43 x10−9

= 27,61 x10−9 Ω m

∆ ρ = ∆ ρ1+∆ ρ2+∆ ρ3+∆ ρ4+∆ ρ5+∆ ρ6+∆ ρ7+∆ ρ8+∆ ρ9+∆ ρ10

n

= (729,31+135,28+90,29+67,11+50,06+44,86+38,14+32,87+30,01+27,61 )(1 X 10-9)

10

= 795,54 x 10 -9

10

= 79,55 x 10-9 Ωm

2.7. Menghitung Kesalahan Relatif Hambatan jenis kawat penghantar (P)

KR1 = ∆ ρ1ρ1

x 100%

= 279,31 x10−9

9975,24 x10−9 x 100%

= 3,00 %

KR2 = ∆ ρ2ρ2

x 100%

= 135,28 x10−9

8841,64 x10−9 x 100%

= 2,00 %

KR3 = ∆ ρ3ρ3

x 100%

= 90,29x 10−9

8766,12x 10−9 x 100%

= 1,00 %

KR4 = ∆ ρ4ρ4

x 100%

= 67,11 x 10−9

8388,93 x10−9 x 100%

= 0,80 %

KR5 = ∆ ρ5ρ5

x 100%

= 50,06 x 10−9

8342,92x 10−9 x 100%

= 0,60 %

KR6 = ∆ ρ4ρ4

x 100%

= 44,86 x10−9

8463,84 x10−9 x 100%

= 0,50 %

KR7 = ∆ ρ7ρ7

x 100%

= 38,14 x 10−9

8291,11 x10−9 x 100%

= 0,50 %

KR8 = ∆ ρ8ρ8

x 100%

= 32,87 x10−9

8218,24 x10−9 x 100%

= 0,40 %

KR9 = ∆ ρ9ρ9

x 100%

= 30,01 x10−9

8111,18 x 10−9 x 100%

= 0,40 %

KR10 = ∆ ρ10ρ10

x 100%

= 27,61x 10−9

9204,43 x10−9 x 100%

= 0,30 %

∆KR = KR1+KR 2+KR3+KR 4+KR 5+KR 6+KR 7+KR 8+KR 9+KR10

n

= 3,00%+2,00%+1,00%+0,80%+0,60%+0,50%+0,50%+0,40%+0,40%+0,30%

10

= 0,95%

10

= 0,95 %

2.8. Menghitung Derajat Kepercayaan (DK)hambatan jenis kawat penghantar

DKn = 100% - KRn

DK1 = 100% - KR1

= 100% - 3,00% = 97,00%

DK2 = 100% - KR2

= 100% - 2,00% = 98,00%

DK3 = 100% - KR3

= 100% - 1,00% = 99,00%

DK4 = 100% - KR4

= 100% - 0,80% = 99,82%

DK5 = 100% - KR5

= 100% - 0,60% = 99,40%

DK6 = 100% - KR6

= 100% - 0,50% = 99,50%

DK7 = 100% - KR7

= 100% - 0,50% = 99,50%

DK8 = 100% - KR1

= 100% - 0,40% = 99,60%

DK9 = 100% - KR9

= 100% - 0,40% = 99,60%

DK10 = 100% - KR10

= 100% - 0,30% = 99,70%

2.9. Menghitung Pelaporan Fisika (PF) hambatan jenis kawat penghantar

PF = |ρ+∆ ρ| satuan

PF1 = |ρ1+∆ ρ1| satuan

= |9975,24 ±279,31|x 10ˉ 9Ωm


= |8841,69±135,28|x10 ˉ 9Ωm


= |8766,12±90,29|x10 ˉ 9Ωm

PF4 = |ρ 4+∆ ρ4| satuan

= |8388,27±67,11|x 10 ˉ 9Ωm


= |8342,93±50,06|x10 ˉ 9Ωm


= |8463,83±44,86|x10 ˉ 9Ωm


= |8291,11±38,14|x 10 ˉ 9Ωm


= |8218,24 ±32,87|x 10 ˉ 9Ωm


= |8111,18±30,01|x10 ˉ 9Ωm


= |9204,43±27,61|x10 ˉ 9Ωm

2.10. Grafik hubungan antara (R-A) dengan panjang kawat penghantar (l)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

100020003000400050006000700080009000

10000

Grafik 4.3: Hubungan antara (R-A) dengan panjang kawat penghantar (l)

l (m)

R.A (1x10-9) (Ωm2)

2.10.

Tan Ө = Δ R.A Δ L

= R.A10 –R.A9 I10 – I9

= 9204,43 x 10 -9 – 7300,06 x 10 -9 1,00 – 0,90

= 1904,37 x 10 -9 0,1

= 19043,7 x 10-9

Ө = 332,38 x 10-9 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

100020003000400050006000700080009000

10000

Grafik 4.3: Hubungan antara (R-A) dengan panjang kawat penghantar (l)

l (m)

R.A (1x10-9) (Ωm2)

3. Kegiatan 3: hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan

kawat penghantar

No Diameter kawat (m) Hambatan terukur (Ω)

1 0,76 x 10-3 5,60

2 0,84 x 10-3 3,60

3.1. Menghitung luas penampang kawat

A = 14

πd2

Luas penampang 1 (d1 = 0,76 x 10-3 m)

A1 = 14

πd2

= 14

3,14 (0,76 x 10-3)2

= 453,42 x 10-9 m2

Luas penampang 2 (d2 = 0,84 x 10-3 m)

A2 = 14

πd2

= 14

3,14 (0,84 x 10-3)2

= 553,90 x 10-9 m2

3.2. Menghitung hambatan jenis kawat

ρ = R Al

ρ1 = R1 Al

= 5,60 .453,42x 10−9

0,30

= 2539,152x 10−9

0,30

= 8463,84 x 10-9 Ωm

ρ2 = R2 Al

= 3,60 .553,90 x10−9

0,30

= 1994,04 x10−9

0,3

= 6646,80 x 10-9 Ωm

ρ = ρ1+ ρ2n

= 8463,83 x10 ˉ 9+6646,80 x10 ˉ 9

2

= 15110,64 x10 ˉ 9

2

= 7555,32 x 10 ˉ 9 Ωm

3.3. Menghitung rambat ralat hambatan jenis kawat

ρ = R Al

→ L = konstan

ρ = R. A

∆ρ =∂ ρ∂R

∆R + ∂ ρ∂ A

∆A

=∂R A∂R

∆A + ∂R A∂ A

∆ A

=A ∆R + R ∆A

∆ ρρ

=A∆ RR A

+ R ∆ AR A

∆ρ =∆ RR +

∆ AAρ

Dimana :

∆R = 12

x NST ohmmeter

= 12

x 0,1 Ω

= 0,05 Ω

∆A = 12

x NST micrometer sekrup

= 12

x 0,01 mm

A = 14

πd2 → 14

π = konstan

Jadi,

NST A = NST d2

∆A = 12

x 0,01 mm

= 12

( 1 x 10-5)

= 12

(1 x 10-5)2

= 12

(1 x 10-10)

= 0,5 x 10-10

= 5 x 10-11 m2

3.4. Menghitung rambat ralat hambatan jenis

∆ρ1 = ∆ RR

+ ∆ AA ρ

= 0,055,60

+ 5 x10 ˉˡˡ

453,42x 10 ˉ 9 8463,84 x 10-9 Ωm

= 0,0089+¿0,0001 8463,84 x 10-9 Ωm

= (0,009) 8463,84 x 10-9 Ωm

= 76,17 x 10-9 Ωm

∆ρ2 = ∆ RR

+ ∆ AA ρ

= 0,053,60

+ 5 x10 ˉˡˡ

553,90 x 10ˉ 9 6646,80 x 10-9 Ωm

= 0,0139+¿0,00009 6646,80 x 10-9 Ωm

= (0,01399) 6646,80 x 10-9 Ωm

= 92,99 x 10-9 Ωm

∆ρ = ∆ ρ1+∆ ρ2

n

= 76,17 x10 ˉ 9+92,99 x10 ˉ 9

2

= 169,16 x10 ˉ 9

2

= 84,59 x 10-9 Ωm

3.5. Menghitung kesalahan relative perhitungan (KR)

KR1 = ∆ ρ1ρ1

x100 %

= 76,17 x10 ˉ 9

8463,84 x10 ˉ 9 x 100 %

= 0,89 %

KR2 = ∆ ρ2ρ2

x100 %

= 92,99 x10 ˉ 9

6646,80 x10 ˉ 9 x100 %

= 1,40 %

∆KR = KR1+KR 2

n

= 0,89 %+1,40%

2

= 2,29 %

2

= 1,14 %

3.6. Derajat kepercayaan (DK)

DK1 = 100 % - KR

= 100 % - 0,89%

= 99,11 %

DK2 = 100 % - KR2

= 100 % 1,40 %

= 98,60 %

3.7. Pelaporan Fisika (PF)


= |8463,84 ±76,17|x 10 ˉ 9Ωm


= |6646,80±92,99|x10 ˉ 9Ωm

3.8. Grafik Hubungan antara Luas Penampang dengan Hambatan Jenis

440 460 480 500 520 540 5600

100020003000400050006000700080009000

Grafik 4.4 : Hubungan antara luas pe-nampang dengan hambatan jenis

A (10-9) m2

ρ (10-9) Ω

C. Pembahasan

Kegiatan 1 : Hukum Ohm ( Hubungan antara tegangan dan kuat arus listrik)

Pada percobaan ini, hambatan yang digunakan 20Ω dan 100Ω, dengan sumber

tegangan 10 volt, pada percobaai ini digunakan alat ukur voltmeter dengan NST 0,2 V

dan multimeter digital. Pada hambatan 20Ω, arus yang mengalir pada tegangan 2,00 V

adalah 0,09 A, pada saat tegangan 4,00 volt maka arus yang mengalir 0,20 Ampere,

pada tegangan 6,00 volt, arus yang mengalir 0,29 Ampere, pada tegangan 8,00 volt,

arus yang mengalir adalah 0,37 Ampere dan pada saat tegangan 10,00 volt arus yan

mengalir adalah sebesar 0,48 Ampere.Sementara pada hambatan 100Ω data yang

didapatkan pada tegangan 2 volt dengan arus yang mengalir 0,02 Ampere, pada

tegangan 4 volt arus yang mengalir 0,04 Ampere, pada tegangan 6 volt arus yang

mengalir 0,06 Ampere, pada tegangan 8 volt arus yang mengalir 0,08 Ampere dan pada

440 460 480 500 520 540 5600

100020003000400050006000700080009000

Grafik 4.4 : Hubungan antara luas pe-nampang dengan hambatan jenis

A (10-9) m2

ρ (10-9) Ω

tegangan 10 volt, arus yang mengalir 0,10 Ampere. Sehingga dari data tersebut dapat

dsimpulkan bahwa tegangan berbanding urus dengan arus dimana semakin besar

tegangan yang digunakan maka semakin besar pula arus yang mengalir pada

rangkaian.

Kegiatan 2 : Hambatan kawat penghantar (Hubungan antara panjang kawat dengan

R.A

Pada percobaan ini digunakan kawat penghantar dengan diameter 0,76 x 10 -3

m, luas penampang 453,42 x 10-9 m2, kawat yang digunakan kawat nikrome dengan

panjang yang diubah-ubah. Pada panjang kawat 0,10 m nilai hambatan sebesar 2,20Ω

dan R.A=997,52 X 10-9 Ωm2 , pada panjang kawat 0,20 m hambatan yang ada sebesar

3,90Ω dan R.A = 1768,34 x 10-9 Ωm2 pada panjang kawat 0,30m hambatan yang ada

sebesar 5,80Ω dan R.A =2629,84 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,40m hambatan yang

ada sebesar 7,40 Ω dan R.A = 3355,31 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,50 m

hambatan yang ada sebesar 9,20Ω dan R.A = 4171,46 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat

0,60 m hambatan yang ada sebesar 11,20Ω dan R.A = 5078,30 x 10-9 Ωm2, pada panjang

kawat 0,70m hambatan yang ada sebesar 12,80Ω dan R.A =5803,78 x 10-9 Ωm2, pada

panjang kawat 0,80m hambatan yang ada sebesar 14,50Ω dan R.A =6574,59 x 10 -9 Ωm2,

pada panjang kawat 0,90 m hambatan yang ada sebesar 16,10Ω dan R.A = 7300,06 x

10-9 Ωm2 dan pada panjang kawat 1,00 m hambatan yang ada sebesar 20,30Ω dan R.A

=9204,43 x 10-9 Ωm2. Dari data yang diperoleh menunjukkan adanya kesebandingan

antara panjang kawat dengan hambatan artinya, semakin panjang kawat penghantar

maka hambatan juga akan semakin besar begitu pula dengan nilai R.A, karena nilai

hambtan besar, maka arus yang mengalir juga akan semakin kecil dan teganganpun

akan makin besar,dari teori hambatan dengan panjang kawat berbanding lurus, hal itu

diperkuat dengan hasil pengamatan yang telah dilakukan.

Kegiatan 3 : Hubungan antara luas penampang kawat (A) dengan resistansi (R)

Pada percobaan ini digunakan dua buah kawat dengan diameter yang berbeda

yaitu 0,76 x 10-3 m dan 0,84 x 10-3 tetapi dari jenis yang sama dengan panjang yang

sama yaitu 30 cm atau 0,30 m. Pada diameter yang pertama 0,76 x 10-3 m dengan luas

penampang 453,42 x 10-9 A memiliki hambatan sebesar 5,60Ω. Pada diameter kedua

0,84 x 10-3 m dengan luas penampang 553,90 x 10-9 A memiliki hambatan sebesar

3,60Ω, hambatan jenis rata-rata 7555,32 x 10 Ωm, dengan kesalahan relative rata-rata

1,14% . Dari data tersebut dapat dismpulkan bahwa luas penampang berbanding

terbalik dengan hambatan, artinya makin besar luas luas penampang maka hambatan

semakin kecil.

BAB VPENUTUP

A. Kesimpulan

Kesimpulan dari percobaan ini adalah sebagai berikut:

1. Hubungan antara tegangan dan kuat arus adalah berbanding lurus, semakin besar

tegangan maka kuat arus yang mengalir akan semakin besar.

2. Prinsip kerja hukum ohm adalah apabila tegangan diperbesar maka arusnya pun

akan membesar. Prinsip kerja alat ukur amperemeter yaitu amperemeter bekerja

berdasarkan prinsip gaya magnetik (Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui

kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet timbul gaya lorentz yang

menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan

besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga

penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Prinsip Kerja Voltmeter

hampir sama dengan Amperemeter karena desainnya juga terdiri dari galvanometer

dan hambatan seri atau multiplier. Galvanometer menggunakan prinsip hukum

Lorentz, dimana interaksi antara medan magnet dan kuat arus akan menimbulkan

gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang menggerakan jarum penunjuk sehingga

menyimpang saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan. Makin besar kuat

arus akan makin besar penyimpangannya. Fungsi dari multiplier adalah menahan

arus agar tegangan yang terjadi pada galvanometer tidak melebihi kapasitas

maksimumnya, sehingga sebagian tegangan akan berkumpul pada multiplier.

Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi lebih besar.

3. Hubungan antara panjang kawat penghantar sebanding dengan hambatan kawat

dimana makin panjang kawat penghantar maka hambatannya juga semakin besar.

4. Hubungan antara luas penampang berbanding lurus dengan hambatan kawat

penghantar, dimana makin luas penampang maka semakin kecil hambatan kawat

penghantarnya.

B. Saran

Saran yang dapat kami sampaikan pada percobaan ini adalah sebagai berikut :

1. Sebaiknya praktikan harus teliti dalam melakukan pengukuran pada panjang kawat

penghantar.

2. Sebaiknya praktikan harus teliti dalam mengukur luas penampang kawat

3. Sebaiknya praktikan merangkai alat dan bahan dengan benar

4. Sebaiknya praktikan bekerja sama dengan baik agak memperoleh data yang akurat

DAFTAR PUSTAKA

Douglass C. Giancoli. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Halliday, David. 1978. Fisika Edisi 2 Jilid Ketiga. Jakarta: Erlangga

Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2 . Jakarta: Erlangga

Hukum ohm

Design

Transcript of Hukum ohm