LAPORAN PRAKTIKUM ARUS SEARAH (DC)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Arus listrik searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif

saja (tidak berubah dari positif ke negatif atau sebaliknya). Arus listrik searah dikenal dengan

singkatan DC (Direct Current). Sesuai dengan namanya, listrik arus searah ini mengalir ke

satu jurusan saja dalam kawat penghantar, yaitu dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-).

Penerapan arus listrik searah dapat dilihat di dalam rangkaian seri dan rangkaian paralel.

Selain itu, dalam penerapan Hukum Kirchoff pada suatu rangkaian juga terdapat arus listrik

searah.

Seperti dalam banyak kejadian, kesulitan utama yang dihadapi dalam menerapkan

hukum Kirchoff terletak pada penentuan tanda-tanda aljabar, bukan dalam memahami segi-

segi fisiknya yang sebenarnya sangat elementer. Dalam rangkaian yang rumit, apabila banyak

tersangkut besaran yang tak diketahui, kadang-kadang sukar untuk mengetahui cara

merumuskan persamaan yang berdiri sendiri dalam jumlah yang cukup untuk menentukan

besaran-besaran yang tidak diketahui itu. Selain itu, menghubungkan antara hasil dari teori

dan praktek juga sering menjadi sebuah masalah yang agak rumit untuk dissuaikan. Oleh

karena itu, untuk mewujudkan kesulitan tersebut menjadi sebuah kemudahan, maka dirasa

perlu melakukan praktikum rangkaian arus searah ini.

I.2 RUANG LINGKUP

Praktikum ini mengenai rangkaian arus searah, dimana ruang lingkupnya meliputi

pengukuran hambatan pada beberapa resistor, beda potensial dalam rangkaian listrik, kuat

arus pada rangkaian yang berdasarkan penerapan Hukum Arus Kirchoff (HAK), kuat arus

dan tegangan pada rangkaian seri, hambatan pada rangkaian paralel, serta pengukuran

hambatan pada rangkaian seri-paralel.

I.3 TUJUAN

Adapun tujuan dari dilakukannya praktikum ini adalah sebagai berikut.

1. Mengukur beda potensial pada rangkaian listrik.

2. Menerapkan Hukum Kirchoff pada rangkaian listrik.

3. Menganalisa rangkaian seri dan paralel.

I.4 WAKTU DAN TEMPAT

Adapun praktikum ini dilakukan pada hari Rabu, 21 September 2011, pada pukul

14.00-16.30 WITA, bertempat di laboratorium Instrumentasi, Jurusan Fisika, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 RESISTOR

Resistor merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat aliran

arus listrik. Resistor dibuat dengan ukuran badan yang mencerminkan kemampuan terhadap

daya lesap yang diterimanya jika dialiri listrik yang disebut dengan kemampuan daya listrik.

Daya ini akan menaikkan suhu resistor, dan jika melebihi kemampuan daya yang ditentukan,

dapat menyebabkan kerusakan yang permanen. Adapun simbol resistor atau tahanan listrik

sebagai berikut :

Gambar1. Simbol resistor

Berikut adalah data warna, angka, dan toleransi pada resistor.

Warna Angka Toleransi

Hitam 0 0

Coklat 1 ±1%

Merah 2 ±2%

Jingga 3 -

Kuning 4 -

Hijau 5 -

Biru 6 -

Ungu 7 -

Abu-abu 8 -

Putih 9 -

Emas - ±5%

Perak - ±10%

Tak berwarna - ±20%

Resistor yang banyak digunakan dibuat dari karbon yang dinamakan resistor film

karbon. Resistor karbon menggunakan cincin sandi warna yang dicatkan pada resistor untuk

menunjukan nilai hambatan. Nilai hambatan dibaca dengan menggunakan rumus: R = (A)

(B) x 10 (C) ± (D) ohm. Sebagai contoh, resistor dengan warna: kuning, ungu, merah, dan

emas. Jadi, resistor tersebut mempunyai nilai hambatan sebesar: R = 47 x 10 2 ± 5 % = 4700

Ω ± 5 % = 4,7 KΩ ± 5 %.

II.2 RANGKAIAN SERI DAN PARALEL

II.2.1 Rangkaian Seri

Rangkaian Seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri).

Baterai dalam senter umumnya disusun dalam rangkaian seri.

Gambar 2. Rangkaian resistor seri

Jumlah hambatan total rangkaian seri sama dengan jumlah hambatan tiap- tiap

komponen (resistor).

II.2.2 Rangkaian Paralel

Rangkaian Paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet

(paralel). Lampu yang dipasang di rumah umumnya merupakan rangkaian paralel. Rangkaian

listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari

sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang

menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak

(kabel penghubung yang diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan

paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan seri. Adapun kelebihannya adalah

jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi

sebagaimana mestinya.

Gambar 3. Rangkaian resistor paralel

II.3 RANGKAIAN ARUS SEARAH DAN HUKUM KIRCHOFF

II.3.1 Rangkaian arus searah

Arus searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja (tidak

berubah dari positif ke negatif, atau sebaliknya). Pada rangkaian DC hanya melibatkan arus dan

tegangan searah, yaitu arus dan tegangan yang tidak berubah terhadap waktu. Elemen pada rangkaian

DC meliputi:

i) baterai

ii) hambatan dan

iii) kawat penghantar

Baterai menghasilkan e.m.f untuk menggerakkan elektron yang akhirnya

menghasilkan aliran listrik. Sebutan “rangkaian” sangat cocok digunakan karena dalam hal

ini harus terjadi suatu lintasan elektron secara lengkap meninggalkan kutub negatif dan

kembali ke kutub positif. Hambatan kawat penghantar sedemikian kecilnya sehingga dalam

prakteknya harganya dapat diabaikan.

Bentuk hambatan (resistor) di pasaran sangat bervariasi, berharga mulai 0,1 Ω sampai

10 MΩ atau lebih besar lagi. Resistor standar untuk toleransi ±10 % biasanya bernilai

resistansi kelipatan 10 atau 0,1 dari: 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82

Sebuah rangkaian yang sangat sederhana terdiri atas sebuah baterai dengan sebuah resistor

ditunjukkan pada Gambar 4. berikut.

(a) (b)

Gambar 4. Rangkaian arus searah: a) Pemasangan komponen dan arah arus dan b) Penambahan

komponen saklar.

Perhatikan bagaimana kedua elemen tersebut digambarkan dan bagaimana

menunjukkan arah arus (dari kutub positif melewati resistor menuju kutub negatif). Untuk

menganalisis lebih lanjut, rangkaian di atas perlu dipahami hukum dasar rangkaian yang

disebut hokum Kirchoff.

II.3.2 Hukum Kirchoff

Di pertengahan abad 19 Gustav Robert Kirchoff (1824 – 1887) menemukan cara

untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian dikenal dengan

Hukum Kirchoff. Hukum ini berbunyi. “Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik

percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”. Yang

kemudian di kenal sebagai hukum Kirchoff I. Secara matematis dinyatakan

Bila digambarkan dalam bentuk rangkaian bercabang maka akan diperoleh sebagai berikut::

Kirchoff 2 dipakai untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian

bercabang dalam keadaan tertutup (saklar dalam keadaan tertutup).

Perhatikan gambar berikut!

Hukum Kirchoff 2 berbunyi : “Dalam rangkaian tertutup, Jumlah aljabbar GGL (E)

dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol”. Maksud dari jumlah penurunan potensial

sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, atau

dalam arti semua energi listrik bisa digunakan atau diserap.

Dari gambar diatas kuat arus yang mengalir dapat ditentukan dengan menggunakan

beberapa aturan sebagai berikut :

Tentukan arah putaran arusnya untuk masing-masing loop.

Arus yang searah dengan arah perumpamaan dianggap positif.

Arus yang mengalir dari kutub negatif ke kutup positif di dalam elemen dianggap

positif.

Pada loop dari satu titik cabang ke titik cabang berikutnya kuat arusnya sama.

Jika hasil perhitungan kuat arus positif maka arah perumpamaannya benar, bila negatif berarti

arah arus berlawanan dengan arah pada perumpamaan. Seperti contoh berikut.

Loop I

a-b-e-f-a (arah looop sama dengan arah arus)

ΣE + ΣV = 0; I1R1 + I3R5 + I1R4 + I1r1 - E1 = 0

E1 = I1(r1 + R1 + R4) + I3R5

Loop II

ΣE + ΣV = 0

I 3R5 + I2R3 + I2r2 - E2 + I2R2 = 0

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 ALAT DAN BAHAN

III.1.1 Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut.

1. Catu daya.

Catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan DC.

2. Multimeter

Multimeter berfungsi sebagai alat ukur resistansi, kuat arus, dan tegangan.

3. Papan rangkaian.

Papan rangkaian berfungsi sebagai tempat memasang atau merangkai resistor.

III.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah resistor dengan hambatan berbeda

(6 buah).

III.2 PROSEDUR PRAKTIKUM

III.2.1 Resistansi pada Resistor

1. Menghitung nilai resistansi berdasarkan cinci warna yang tertera pada resistor.

2. Mengukur nilai resistansi dengan menggunakan multimeter.

3. Mencatat hasil pengukuran.

4. Membandingkan hasil perhitungan dengan pengukuran.

5. Mengulangi prosedur di atas dengan resistor yang berbeda nilai resistansinya.

III.2.2 Beda Potensial pada Rangkaian

Gambar bagian dari rangkaian

1. Membuat rangkaian seperti pada gambar di atas, dimana titik a dihubungkan dengan

rangkaian lain atau dibuat dengan komponen elektronika yang nilai dan bentuk rangkaiannya

dapat ditentukan sendiri. Adapun dalam praktikum yaitu memasang resistor pada papan

rangkaian, menghubungkannya dengan multimeter dan catu daya.

2. Mengukur arus yang melewati rangkaian tersebut.

3. Mengukur tegangan pada tiap-tiap komponen.

4. Mengukur tegangan pada titik a dan b.

5. Membandingkan hasil pengukuran tegangan dengan pada poin 3 dan 4.

6. Mengulangi prosedur di atas dengan nilai resistor yang berbeda.

III.2.3 Hukum Kirchoff

1. Memasang 3 buah resistor secara paralel pada papan rangkaian dan menghubungkan-nya

dengan multimeter dan catu daya.

2. Mengukur arus yang keluar dari sumber ggl.

3. Mengukur arus pada tiap-tiap komponen

4. Membandingkan hasil pengukuran pada poin 2 dan 3 untuk membuktikan persamaan I = I 1 +

I2 + I3

III.2.4 Rangkaian Seri dan paralel

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar di bawah ini dengan nilai komponen R yang

ditentukan sendiri.

2. Mengukur nilai hambatan ekuivalen pada rangkaian seri tersebut.

3. Membandingkan hasil pengukuran dengan hasil teoritis pada persamaan R ek = R 1 + R2 + R3.

4. Menyambungkan dengan sumber tegangan.

5. Mengukur arus yang masuk pada rangkaian.

6. Mengukur tegangan pada tiap-tiap resistor dan tegangan total.

7. Menghitung R ek = Vad /I dan membandingkan hasilnya dengan poin 2 dan 3.

8. Memasang tiga buah resistor secara paralel pada papan rangkaian dengan nilai R yang dapat

ditentukan sendiri, tanpa sumber tegangan.

9. Menghitung nilai hambatan total.

10. Membandingkan hasil pengukuran dengan hasil teoritis seperti pada persamaan = + +

11. Menghubungkan rangkaian dengan sumber tegangan.

12. Mengukur tegangan pada titik a dan b.

13. Menghitung R ek = Vab /I dan membandingkannya dengan hasil pada poin 9 dan 10

14. Membuat rangkaian seperti gambar di bawah ini.

15. Mengukur nilai hambatan R’, R’’, dan Rek.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 HASIL

IV.1.1 Tabel data

a. Beda Potensial pada Rangkaian

V = 5 volt

NO. Warna cincin resistor

Teori (Ω) Interval (Ω)

Praktek (Ω)

Kuat arus (A)

1. Merah, ungu, coklat, emas

27 x 10 1 ± 5% = 270 ± 5%

256-283,5 250 0,01

2. Coklat, merah,coklat, emas

12 x 10 1 ± 5% = 120 ± 5%

114-126 90 0,018

3. Merah, ungu, coklat, emas

27 x 10 1 ± 5% = 270 ± 5%

256,5-283,5

230 0,015

4. Orange,orange, coklat , emas

33 x 10 1 ± 5% = 330 ± 5%

313,5-346,5

300 0,04

5. Kuning, ungu, coklat, emas

47 x 10 1 ± 5% = 470 ± 5%

446,5-493,5

440 0,018

b. Hukum Kirchoff

I total = 0,045 A

NO. Hambatan (Ω) Kuat arus (A)

1. 270 0,017

2. 470 0,01

3. 330 0,015

c. Rangkaian Seri dan paralel

- Rangkaian seri

R ek = 1000 Ω

I total = 0,005 A

-

Rangkaian paralel

R ek = 80 Ω

V ab = 5 volt

R’ = 60 Ω

R’’ = 100 Ω

R ek = 550 Ω

IV.1.2 Pengolahan data

a. Beda Potensial pada Rangkaian

Secara praktek, V = 5 volt

Secara teori V = IR

V 1 = I 1R1 = (0,01) (470) = 4,7 volt

V 2 = I2R2 = (0,018) (270) = 4,86 volt

V 3 = I3R3 = (0,015) (330) = 4,95 volt

V 4 = I4R4 = (0,04) (120) = 4,8 volt

V 5 = I5R5 = (0,018) (270) = 4,86 volt

b. Hukum Kirchoff

Secara praktek, I total = 0,045 Ampere

Secara teori, I total = I1 + I2 + I3 = 0,017 A + 0,01 A + 0,015 A = 0,042 Ampere

c. Rangkaian Seri dan parallel

- Rangkaian seri

NO

.

Hambatan (Ω) Tegangan (volt)

1. 270 1,25

2. 470 2,2

3. 330 1,6

Secara praktek, R ek = 1000 Ω

Secara teori, R ek = R 1 + R2 + R3 = 270 Ω + 470 Ω + 330 Ω = 1070 Ω

Berdasarkan persamaan Rek = Vad /I

Itotal = IR1= IR2 = IR3 = 0,005 A

Vad = VR1 + VR2 + VR3 = 1,25 volt + 2,2 volt + 1,6 volt = 5,05 volt

Maka :

Rek = = 1010 Ω

- Rangkaian paralel

Secara praktek, R ek = 80 Ω

Secara teori, = + + = + + =

=

R ek = 112,85 Ω

IV.2 PEMBAHASAN

Pertama-tama, yang akan dibahas adalah mengenai besarnya hambatan secara praktik

dan teori, dimana tidak ada satupun dari besar hambatan yang diukur secara praktik sesuai

dengan besarnya hambatan yang dihitung secara teori misalnya saja, untuk R1 secara teori =

27 x 10 1 ± 5% Ω = 270 ± 5% Ω (intervalnya = 256-283,5) sedangkan secara praktik R 1 = 250

Ω, dimana seharusnya R1 secara praktik terdapat dalam interval R1 secara teori. Data yang

sama juga terdapat pada R2-R5. Hal ini berarti, hambatan secara teori dan praktik mempunyai

perbandingan yang sangat jauh. Hal ini terjadi mungkin saja disebabkan oleh kesalahan

praktikan saat memakai multimeter.

Adapun hal yang kedua adalah mengenai beda potensial pada rangkaian, dimana V

secara praktik = 5 volt, sedangkan secara teori, masing-masing sebesar 4,7 volt; 4,86 volt;

4,95 volt; 4,8 volt; 4,86 volt. Dari hasil yang didapatkan tersebut, terlihat jelas bahwa

perbandingan antara V secara praktik dengan V secara teori tidak terlalu jauh, hanya

berselisih masing-masing 0,3; 0,14; 0,05; 0,2; 0,14. Hal ini berarti kesalahan saat pengukuran

sangatlah kecil. Jadi, perbedaan atau selisih yang kecil tersebut dapat diabaikan untuk

membuktikan persamaan V= IR.

Kemudian untuk hukum Kirchoff, dari hasil pengolahan data diperoleh bahwa I total

secara praktik = 0,045 Ampere, sedangkan Itotal secara teori I1 + I2 + I3 = 0,017 A + 0,01 A +

0,015 A= 0,042 Ampere. Dari hasil ini, terlihat jelas bahwa antara praktikum dengan teori

hanya berselisih 0,003 Ampere. Jadi, perbedaan atau selisih yang kecil tersebut dapat

diabaikan untuk membuktikan persamaan I = I1 + I2 + I3. Selanjutnya untuk rangkaian seri,

dimana dari hasil pengukuran diperoleh bahwa nilai resistansi ekuivalen pada rangkaian seri

yang dibuat yaitu Rek = 1000 Ω. Adapun nilai resistansi ekuivalen pada rangkaian seri secara

teori dapat dihitung sebagai berikut : Rek = R 1 + R2 + R3 = 270 Ω + 470 Ω + 330 Ω = 1070 Ω.

Nilai resistansi ekuivalen yang diperoleh dari pengukuran (praktikum) tidak sama persis

dengan nilai resistansi ekuivalen yang diperoleh dari perhitungan (teori), yaitu terdapat selisih

sebesar 70Ω. Adanya perbedaan atau selisih antara Rek hasil pengukuran dengan hasil

perhitungan, kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor yaitu adanya kerusakan pada

komponen yang diukur (resistor), kerusakan pada alat ukur (multimeter), atau kesalahan

praktikan dalam menggunakan multimeter ketika megukur nilai resistansi masing-masing

resistor ataupun nilai resistansi ekuivalen Rek pada rangkaian seri tersebut.

Pada rangkaian seri juga terdapat persamaan R ek = Vad /I . Adapun untuk hasil

perhitungannya adalah sebagai berikut: Rek = Vad /I = (5,05 volt) / (0,005 A) = 1010 Ω. Nilai

Rek hasil pengukuran (praktikum), Rek hasil perhitungan (teori), dan R ek yang diperoleh dari

persamaan di atas tidak sama persis, yaitu terdapat selisih sebesar 10 Ω. Adanya selisih

tersebut, kemungkinan disebabkan oleh adanya beberapa faktor yang telah disebutkan

sebelumnya. Kemudian yang terakhir adalah mengenai rangkaian paralel, dimana dari hasil

praktikum diperoleh Rek = 80 Ω sedangkan berdasarkan teori, 1/ Rek= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3,

diperoleh Rek = 112,85 Ω. Dari hasil ini, terlihat jelas bahwa selisih keduanya sangat besar

yaitu sekitar 32,85 Ω. Hal ini terjadi kemungkinan seperti hal yang terjadi pada sebelumnya.

BAB V

PENUTUP

V.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh dari praktikum ini yaitu:

1. Persamaan V=IR terbukti benar, tetapi terdapat sedikit perbedaan antara hasil praktikum dan

teori.

2. Persamaan I = I 1 + I2 + I3 terbukti benar meskipun terdapat selisih yang sangat kecil namun

dapat diabaikan untuk membuktikan bahwa jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik

cabang sama dengan arus listrik yang keluar dari titik tersebut (Hukum Arus Kirchoff atau

Hukum Kirchoff I).

3. Pada rangkaian seri dan paralel terdapat perbedaan yang cukup besar antara hasil dari teori

dengan hasil dari praktikum, dimana seharusnya keduanya harus menunjukkan persamaan

hasil.

V.2 SARAN

V.2.1 Laboratorium Instrumentasi Saran untuk laboratorium Instrumentasi adalah alat dan bahan praktikum sudah cukup

banyak, akan tetapi sebaiknya perlu ditambah lagi.

V.2.2 Asisten

1. Sikap asisten sudah cukup baik dalam membimbing praktikan selama praktikum

berlangsung, akan tetapi perlu ditingkatkan lagi.

2. Hendaknya dalam memberikan soal respon, asisten perlu memperhitungkan waktu untuk

mengerjakan soal tersebut secara matang.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Penyusun Fisika Dasar Universitas Hasanuddin Makassar. 2009.Fisika Dasar II. UPT-

MKU Universitas Hasanuddin: Makassar.

Sears and Zemansky. 2001. Fisika Universitas edisi ke-10, Jilid 2. Erlangga: Jakarta.