LR 02 Karakteristik VI Logam

LR 02 Karakteristik VI Logam2014

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASARREMOTE LABORATORY

Nama: Bayu MahardikaNPM: 1306368192Fakultas/Program Studi: Teknik/Teknik Metalurgi dan MaterialKelompok Praktikum: 11No. & Nama Praktikum: LR 02 Karakteristik VI LogamMinggu Praktikum: 2Tanggal Praktikum: Jumat, 26 September 2014

LABORATORIUM FISIKA DASARUNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASARUNIVERSITAS INDONESIA2014LR02 - Karakteristik V I LogamTujuanMempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu logamAlat1. Hambatan terbuat dari logam2. Amperemeter3. Voltmeter4. Variable power supply 5. Camcorder 6. Unit PC 7. DAQ dan perangkat pengendali otomatis TeoriSebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan menimbulkan disipasi panas. Besarnya disipasi panas adalah I2R. Panas yang dihasilkan oleh material ini akan mengakibatkan perubahan hambatan material tersebut. Jika pada material logam, pertambahan kalor / panas akan menambah nilai hambatan material tersebut. Peristiwa dispasi panas dan perubahan resistansi bahan logam ini saling berkaitan.

Gambar 1. Rangkaian tertutup semikoduktor

LogamUmumnya, logam merupakan konduktor yang baik, yaitu bahan yang mudah mengalirkan arus listrik. Kemapuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik ditunjukkan oleh besarnya harga konduktivitas listrik (). Kebalikan dari harga konduktivitas listrik adalah resistivitas atau hambatan jenis (). Bahan konduktor memiliki resistivitas yang rendah.

Untuk bahan konduktor, resistivitasnya berbanding lurus dengan suhu. Tetapi pada suhu mendekati nol absolut, resistivitas bahan konduktor juga mendekati nol. Kemiringan dari hubungan linear ini ditunjukkan dengan koefisien suhu hambatan listrik .

Kemampuan bahan untuk menahan arus listrik yang mengalir melalui penampang bahan ditunjukkan oleh harga hambatan listriknya.

Dimana hambatan listrik suatu bahan juga berbanding lurus dengan suuhu.

Hukum Ohm, Arus Listrik, dan Kerapatan ArusArus listrik (I) didefinisikan sebagai kecepatan aliran muatan positif , sehingga

dimana :n = jumlah elektron bebas per satuan volumee = muatan elektronv = kecepatan aliran muatanA = luas penampang Kecepatan perpindahan v arahnya berlawanan dengan arah vektor intensitas medan listrik E, mka hubungan antara kecepatan perpindahan v dengan intensitas medan listrik E adalah

dimana := mobiltas muatan elektronE = intensitas medan listrikKerapatan arus J disebut juga hukum ohm intrinsik atau atau

Dari hukum ohm intrinsik dapat diturunkan hukum ohm

atau

Dimana : A= luas penampangAmperemeter adalah alat ukur arus listrik. Amperemeter sering dicirikan dengan simbol A pada setiap rangkaian listrik. Satuan arus listrik dalam satuan SI adalah ampere atau diberi simbol A. Amperemeter harus dipasang seri dalam suatu rangkaian, arus listrik yang melewati hambatan R adalah sama dengan arus listrik yang melewati amperemeter tersebut.

Voltmeter adalah alat ukur tegangan listrik. Voltmeter sering dicirikan dengan simbol V pada setiap rangkaian listrik. Voltmeter harus dipasang paralel dengan ujungujung hambatan yang akan diukur beda potensialnya. Satuan beda potensial listrik dalam satuan SI adalah volt atau diberi simbol V. Voltmeter sendiri mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya voltmeter tersebut menyebabkan arus listrik yang melewati hambatan R sedikit berkurang.Cara Kerja

1. Perhatikan halaman web percobaan karakteristik VI logam2. Berikan beda potensial dengan member tegangan V1.3. Aktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.4. Ukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan!5. Ulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8Catatan : data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika rangkaian diberi beda potensial tertentu ( misalkan V1) dengan interval 1 detik antara data ke satu dengan data berikutnya.Tugas dan evaluasi

1. Perhatikan data yang saudara peroleh, apakah terjadi perubahan tegangan dan arus untuk V1 , V2 , V3 , V4 dan V5? Bila terjadi perubahan Jelaskan secara singkat mengapa hal tersebut terjadi (analisa dan bila tidak terjadi jelaskan pula mengapa demikian !2. Dapatkan nilai rata-rata beda potensial yang terukur dan arus yang terukur untuk V1 , V2 , V3 hingga V8.3. Buatlah grafik yang memperlihatkan hubungan V vs I untuk rata rata V dan I yang terukur (lihat tugas 2)!4. Bagaimanakah bentuk kurva hubungan V vs I , jelaskan mengapa bentuknya seperti itu !5. Berdasarkan berbagai kurva grafik V vs I bolehkah kita menggunakan hukum Ohm dalam peristiwa ini ?6. Berikan kesimpulan terhadap percobaan ini

Data PercobaanNoV(volt)I(mA)V (volt) Rata - RataI (mA) Rata - RataHambatan ()Disipasi Panas (Watt)

10.089.150.089.2380.008660.73904

0.089.26

0.089.26

0.089.26

0.089.26

20.1818.720.1818.6760.0096383.36168

0.1818.72

0.1818.72

0.1818.61

0.1818.61

30.2727.140.2727.1840.0099327.33968

0.2727.04

0.2727.35

0.2727.04

0.2727.35

40.3835.770.38635.7280.01080413.79101

0.3835.77

0.3935.77

0.3935.77

0.3935.56

50.5244.200.5244.1340.01178222.94968

0.5144.09

0.5243.99

0.5343.99

0.5244.40

60.7054.080.71853.7040.0133738.55947

0.7053.56

0.7254.60

0.7452.83

0.7353.45

70.8459.900.8857.2420.01537350.37296

0.8758.44

0.8858.34

0.9057.92

0.9157.61

81.0965.511.14264.410.0177373.55622

1.1264.89

1.1464.37

1.1763.85

1.1963.43

Grafik Rata-Rata Beda Potensial vs Arus

Menentukan kurva hubungan tegangan (V) dan arus (I) serta pengaruhnya terhadap hambatan ()Pertama tama melakukan perapian data dengan metode leastsquare (kuadrat terkecil).

Data rerata percobaanNoV (volt) Rata - RataI (mA) Rata - Rata

10,089,238

20,1818,676

30,2727,184

40,38635,728

50,5244,134

60,71853,704

70,8857,242

81,14264,41

iXiYiXi2Yi2Xi*Yi

10,089,2380,006485,340640,73904

20,1818,6760,0324348,7933,36168

30,2727,1840,0729738,96997,33968

40,38635,7280,1489961276,4913,79101

50,5244,1340,27041947,8122,94968

60,71853,7040,5155242884,1238,55947

70,8857,2420,77443276,64750,37296

81,14264,411,3041644148,64873,55622

Sum4,176310,3163,12518414706,82210,6697

Dimana :i = Sumber TeganganXi = Tegangan (Volt) rata-rataYi = Arus (mA) rata-rataY = Mx + bb = (M) gradienb = M = = = 51,50129 a = b= = = 11,90583 27,08097 5,203938 = 5,35235Kesalahan Relatif = = 44,9557 %Dari perhitungan diatas diperoleh persamaan y = 11,90583x + 51,50129 dan tingkat kesalahan relatif sebesar 44,9557 %. Didapatkan grafik V-I sebagai berikut.

Grafik di atas menunjukkan grafik yang linear yang membuktikan bahwa terjadi hubungan yang berbanding lurus. Hubungan ini menyebabkan apabila beda potensial yang diberikan pada konduktor semakin besar maka arus listrik yang dihasilkan akan semakin besar juga. Apabila ditulis dalam sebuah rumus akan berbentuk V =xI. Hal ini dapat terjadi karena suhu pada percobaan ini tidak berubah sehingga dapat dituliskan seperti persamaan pada hukum ohm. Apabila suhu pada percobaan ini berubah maka persamaan hukum ohm tidak dapat digunakan dan pada transistor ataupun dioda persamaan hukum ohm juga tidak dapat digunakan.Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan sampai pada tegangan ke delapan. Oleh karena itu, dalam praktikum ini, terdapat delapan macam variasi data. Persamaan garis dari grafik V-I adalah persamaan garis linear.

Dapatkah kita menggunakan hukum ohm untuk menjelaskan percobaan ini? Berdasarkan tabel di bawah ini:NoV (volt) Rata - RataI (mA) Rata - RataHambatan ()Disipasi Panas (Watt)

10,089,2380,008660,73904

20,1818,6760,0096383,36168

30,2727,1840,0099327,33968

40,38635,7280,01080413,79101

50,5244,1340,01178222,94968

60,71853,7040,0133738,55947

70,8857,2420,01537350,37296

81,14264,410,0177373,55622

Kita tidak bisa menggunakan hukum ohm karena suhu semikonduktor pada saat percobaan cenderung naik (dapat dilihat dari kenaikan disipasi panasnya) sehingga mempengaruhi nilai hambatannya sesuai teori dimana pertambahan kalor akan mengurangi nilai hambatan pada semikonduktor tersebut.

Analisis Praktikum1. Analisis PercobaanPercobaan ini bertujuan untuk mempelajari hubungan antara tegangan dan arus pada suatu semikonduktor. Pemberian tegangan yang berbeda-beda dapat menimbulkan perbedaan arus yang melewati semikonduktor. Percobaan ini menggunakan sistem rlab. Pada percobaan ini, dibutuhkan perangkat kendali percobaan berupa komputer yang terhubung ke jaringan internet. Peralatan lain yang digunakan pada percobaan ini yaitu Bahan semikonduktor, Amperemeter, Voltmeter, Variable power supply, Camcorder, DAQ, dan perangkat pengendali otomatis. Pada percobaan ini, digunakan delapan tegangan yang berbeda dan dilakukan pengukuran arus lima kali pada setiap tegangan. Kelima nilai arus listrik yang didapatkan kemudian didapatkan nilai rata-rata arus. Arus rata-rata yang dieroleh kemudian diinput ke dalam grafik arus terhadap tegangan.2. Analisis HasilData yang didapatkan berupa nilai arus dari 8 tegangan yang berbeda. Dari tiap tegangan didapat 5 data sehingga total data percobaan berjumlah 40 data tegangan dan 40 data arus. Setiap 5 nilai tegangan dan arus yang didapat dari tegangan yang berbeda, dicari nilai rata rata sehingga data yang diolah menyusut menjadi hanya 8 data. Kemudian menentukan nilai hambatan dan disipasi panas dari nilai rerata tersebut. Hasil dari praktikum ini berupa grafik hubungan antara tegangan (V) dan arus (I) serta pengaruhnya dengan hambatan () dan disipasi panas (watt). Diketahui saat nilai V meningkat, nilai I juga bergerak naik, sementara nilai hambatan semakin kecil dan nilai disipasi panas naik jauh lebih cepat lagi.

3. Analisis GrafikPada grafik di atas dan seluruh grafik yang sudah ada, antara beda potensial dengan arus listrik merupakan perbandingan lurus dan berbentuk linear. Hal ini menjelaskan bahwa semakin besar beda potensial yang diberikan maka arus listrik yang diukur juga akan semakin membesar.Grafik tidak benar benar menunjukkan hasil yang linear sehingga praktikan menggunakan metode leastsquare (kuadrat terkecil) agar dapat menemukan garis tengah grafik. Diketahui kesalahan relatif dari grafik adalah 44,9557 %.

Kesimpulan1. Untuk mencari besar hambatan pada konduktor dapat digunakan hukum ohm yaitu ;R = V / I2. Hubungan antara beda potensial (V) dan arus (I) adalah berbanding lurus. Semakin besar beda potensial maka arus yang dihasilkan juga semakin besar.

3. Hasil pengukuran tidak dapat diperiksa kevalidannya karena alat praktikum tidak dapat dilihat secara langsung oleh praktikan.

4. Pada konduktor kita dapat menghitung nilai hambatannya. Nilai hambatan pada konduktor dipengaruhi oleh disipasi panas yang terjadi pada konduktor. Semakin besar kalor yang dikeluarkan atau semakin besar disipasi panasnya, semakin rendah nilai hambatan konduktornya. Oleh karena itu hukum ohm tidak berlaku dalam percobaan ini.

5. Beda potensial berbanding terbalik dengan hambatan. Begitu pula dengan arus listrik.

6. Grafik hubungan antara beda potensial dengan arus listrik pada konduktor berbentuk linear.

7. Perubahan tegangan pada data dipengaruhi oleh suhu yang terjadi pada konduktor atau logam tersebut. Ketika suhu semakin besar maka tegangan pun mengalami kenaikan nilai.