LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I

G.2 HUKUM OHM

Disusun Oleh:

Nama : Dewa Ngurah Yudhi Prasada

NIM : 14/366731/PA/16242

Golongan : 23B

Partner : Martinus Kriswanto (23A)

Asisten : Fadilah Fuad

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2014

I. Pendahuluan

I.1. Latar Belakang

Setiap alat elektronik pada masa ini tentu menggunakan listrik

dengan nilai arus dan tegangan yang berbeda-beda. Nilai tegangan input pada

sebuah alat elektronik agar sebuah alat dapat berjalan dengan optimal, pada

umumnya berkisar pada angka yang tidak bulat. Tegangan pada catu daya

umumnya akan lebih besar dari dari tegangan input yang dibutuhkan. Namun

agar alat tidak terjadi breakdown, maka nilai tegangan yang akan masuk akan

diberi resistor. Resistor sebagai hambatan berperan untuk memotong

tegangan yang masuk. Cara kerja resistor dan penerapan hukum ohm inilah

yang akan menjadi bahan percobaan dalam praktikum ini. Oleh karena itu

praktikan akan memperagakan pengukuran arus dan tegangan pada suatu

tahanan.

Dalam analisa data hasil praktikum, metode grafik merupakan salah

satu cara untuk menganalisa suatu data. Pada grafik akan terlihat hubungan

antar variabel-variabel yang dicari baik memiliki hubungan yang berbanding

lurus maupun terbalik. Selain itu, grafik juga digunakan untuk melakukan

seleksi pada masing-masing data hasil pengukuran. Oleh karena itu praktikan

pada praktikum ini akan belajar menginterpretasikan grafik dan menentukan

nilai tahanan pada suatu resistor menggunakan metode grafik.

I.2. Tujuan

Tujuan dari praktikum Hukum Ohm ini adalah:

- Belajar menginterpretasikan grafik

- Memperagakan pengukuran atus dan tegangan pada suatu tahanan

- Menentukan besar suatu tahanan dengan metode grafik

1

II. Dasar Teori

Apabila suatu tegangan yang sama diberikan pada setiap masing-masing

ujung pada suatu tembaga yang disini berperan sebagai konduktor, maka akan

didapat perbedaan besar dari arus yang dihasilkan. Sifat konduktor yang masuk

disini disebut hambatan. Penentuan hambatan antara dua titik sembarang dari

sebuah konduktor dengan memberikan beda potensial sebesar V di antara titik-

titik itu dan diukur arus sebesar i yang dihasilkan, maka hambatan R yang

dihasilkan dapat dirumuskan sebagai berikut:

R=Vi ................................... (1)

Satuan SI untuk hambatan yang diperoleh dari Pers. 1 adalah volt per

ampere. Satuan ini sering muncul sehingga pada umumnya disebut dengan

sebuah nama khusus, ohm (simbol Ω). Sehingga:

1 Ohm=1Ω=1 volt per ampere=1V / A ............ (2)

Sebuah konduktor yang fungsinya di dalam suatu rangkaian menetapkan

suatu hambatan khusus yang disebut resistor. Apabila Pers. 1 ditulis dalam

bentuk sebagai berikut,

i=VR

.........................................(3)

maka dapat dilihat bahwa nilai arus yang dihasilkan berbanding terbalik dengan

nilai hambatan itu sendiri. Untuk nilai V yang tetap, semakin besar nilai

hambatan yang diberikan, maka semakin kecil nilai arus yang dihasilkan

(Halliday, 2010).

2

Untuk menentukan nilai hambatan dari suatu resistor maka dapat dilihat

dari warna gelang pada masing-masing resistor, dimana setiap warna

mengandung nilai. Berikut tabel dari nilai masing-masing gelang warna resistor:

Warna Gelang Gelang 1 Gelang 2 Gelang 3 Gelang 4

Angka ke-1 Angka ke-2 Faktor Pengali Toleransi

Hitam - 0 x 100 -

Coklat 1 1 x 101 -

Merah 2 2 x 102 -

Oranye 3 3 x 103 -

Kuning 4 4 x 104 -

Hijau 5 5 x 105 -

Biru 6 6 x 106 -

Ungu 7 7 x 107 -

Abu-abu 8 8 x 108 -

Putih 9 9 x 109 -

Emas - - x 10-1 5%

Perak - - x 10-2 10%

Tanpa Warna - - - 20%

Pada umumnya resistor memiliki empat gelang warna (namun ada juga yang

berjumlah lima). Pada gelang pertama dan kedua menunjukkan nilai depan dari

masing-masing resistor, gelang ketiga merupakan gelang yang menunjukkan

faktor pengali dari gelang pertama dan kedua. Sementara gelang keempat

merupakan faktor toleransi (ralat) dari sebuah resistor. Seperti contohnya sebuah

resistor memiliki warna gelang merah, ungu, oranye, emas, itu berarti resistor

tersebut mempunyai nilai 27 x 103 Ω dengan ralat 5% atau dapat ditulis (27 +

5%) x 103 Ω.

3

Tabel 1. Tabel nilai gelang warna resistor

Nilai hambatan total dari gabungan dua resistor atau lebih dapat

dirumuskan sebagai berikut. Jika hambatan disusun seri maka nilai hambatan

total adalah:

Rtot=∑i=1

n

R i ..................... (4)

Apabila hambatan disusun pararel maka maka nilai hambatan total adalah:

1R tot

=∑i=1

n1R i

........................ (5)

Sehingga dapat disimpulkan bahwa nilai hambatan akan semakin besar apabila

masing-masing hambatan disusun seri dan akan semakin kecil apabila masing-

masing hambatan disusun pararel (Halliday, 2010).

III. Metode Eksperimen

III.1. Alat dan Bahan

Berikut alat dan bahan yang dibutuhkan pada praktikum Hukum Ohm:

- Sumber tegangan DC 6V (empat buah baterai)

- DC miliamperemeter (100 mA)

- DC Voltmeter (5 V)

- Potensiometer 10 kΩ

- Dua buah resistor

III.2. Skema Percobaan

4

Gambar 1. Skema rangkaian seri. Gambar 2. Skema rangkaian pararel.

III.3. Tata Laksana

a. Alat dan bahan dirangkai seperti pada gambar 1.

b. Potensiometer diputar hingga voltmeter dan miliampermeter

menunjukkan angka nol.

c. Potensiometer diputar hingga jarum pada voltmeter menunjukkan

angka 0,2 volt.

d. Nilai pada miliampermeter dicatat sebagai hasil.

e. Potensiometer diputar kembali dengan hingga angka pada voltmeter

menunjukkan angka dengan kelipatan 0,2 dan dilakukan hingga

menunjukkan angka 4 volt dan nilai pada miliampermeter masing-

masing dicatat.

f. Langkah a – e diulangi kembali dengan menggunakan rangkaian pada

gambar 2.

III.4. Metode Analisis Data

Variabel-variabel pada persamaan (3) disubstitusikan ke dalam

persamaan garis linier y = mx; dengan nilai I = y; m = 1/R; dan x = V.

Setelah masing-masing nilai I dan V didapatkan, maka hasil percobaan akan

dibuat tabel sebagai berikut:

V (Volt) I1 x 10-3 (A) I2 x 10-3 (A)

Setelah dibuat tabel maka akan dibuat grafik I vs V. Nilai I dan V di-plot

pada grafik sehingga membentuk garis linier. Data terjauh dari garis akan

menjadi ‘bendera ralat’ dari grafik tersebut sehingga didapat grafik sebagai

berikut:

5

Setelah dibuat grafik untuk mendapatkan nilai m, maka dihitung

menggunakan metode analisis grafik yaitu:

m=y2− y1

x2−x1

Untuk ralat dari m atau ∆m dapat dicari dengan mencari nilai dari m’ dan m”

terlebih dahulu. Nilai m’ dan m” dapat dirumuskan sebagai:

m'=y2

' − y1'

x2' −x1

' m = y rsub 2 rsup ¿− y1 over x rsub 2 rsup −x1

¿

Setelah nilai m’ dan m” didapat, maka nilai ∆m dirumuskan dengan:

∆ m=|m'−m|+¿m - m| over 2 ¿

Sehingga didapat: m + ∆m = ...... + ......

Dengan mendapatkan nilai m dan ∆m maka didapat nilai R sebagai berikut:

m= 1R

R= 1m

6

m’’m

m’I x 10-3 (A)

V (Volt)

∆ R=∂ R∂ m

∆ m

¿ 1

m2∆ m

Sehingga didapat: R + ∆R = ...... + ......

IV. Hasil Eksperimen

IV.1. Data Hasil Percobaan

a. Berikut data hasil percobaan pertama

Tabel 2. Data hasil percobaan dengan resistor seri.

V (Volt) I1 x 10-3 (A) I2 x 10-3 (A)

0,2 1,6 1,6

0,4 2,5 2,5

0,6 3,8 3,6

0,8 5,0 5,0

1,0 6,5 6,4

1,2 7,2 7,2

1,4 8,5 8,5

1,6 9,5 9,8

1,8 10,8 10,8

2,0 11,8 11,8

2,2 13,0 13,0

2,4 14,0 14,0

2,6 15,5 15,6

2,8 16,5 16,5

3,0 18,4 18,5

3,2 19,2 19,4

3,4 20,5 20,5

3,6 22,2 22,2

3,8 23,4 23,4

7

4,0 24,6 24,6

b. Berikut data hasil percobaan kedua

Tabel 3. Data hasil percobaan dengan resistor pararel.

V (Volt) I1 x 10-3 (A) I2 x 10-3 (A)

0,2 5,5 5,0

0,4 9,5 9,5

0,6 14,0 14,0

0,8 18,5 18,5

1,0 23,0 22,5

1,2 27,2 26,5

1,4 32,2 31,5

1,6 36,4 36,5

1,8 41,5 40,5

2,0 46,0 44,5

2,2 50,5 49,5

2,4 54,5 54,0

2,6 58,0 58,0

2,8 62,0 63,0

3,0 67,0 67,0

c. Nilai referensi resistor:

R1 = R2 = 100 Ω

IV.2. Grafik

8

9

Gambar 3. Grafik percobaan rangkaian seri.

IV.3. Perhitungan

a. Perhitungan resistor rangkaian seri

Diambil pada grafik nilai:

y2 = 23 x 10-3

y1 = 20,6 x 10-3

x2 = 3,7

x1 = 3,2

Sehingga didapat nilai m:

m=(23−20,6 ) ×10−3

3,7−3,2

= 4,8 x 10-3

Untuk mencari ∆m maka harus mencari nilai m’ dan m” terlebih dahulu.

Diambil pada grafik nilai:

y’2 = 23,4 x 10-3

y’1 = 22,2 x 10-3

y”2 = 23,5 x 10-3

10

Gambar 4. Grafik percobaan rangkaian pararel.

y”1 = 21,5 x 10-3

x’2 = 3,8

x’1 = 3,6

x”2 = 4

x”1 = 3,6

Sehingga didapat nilai m’ dan m”:

m '=(23,4−22,2 ) ×10−3

3,8−3,6

= 6 x 10-3

m = left (23,5-21,3 right ) × 10 ^ -3 over 4-3,6

= 5,5 x 10-3

Nilai ∆m:

∆ m=|6−4,8|+¿5,5−4,8∨¿2¿

= 0,95 x 10-3

Sehingga didapat nilai:

m + ∆m = (5 + 1) x 10-3

Mencari nilai R + ∆R

R= 1m

R= 1

5 ×10−3

= 200

∆ R= 1

m2∆ m

11

∆ R= 1

(5 ×10¿¿−3)2 10−3 ¿

= 40

Sehingga didapat nilai:

R + ∆R = (2,0 + 0,4) x 102 Ω

b. Perhitungan resistor rangkaian pararel

Diambil pada grafik nilai:

y2 = 68 x 10-3

y1 = 64 x 10-3

x2 = 3

x1 = 2,8

Sehingga didapat nilai m:

m=(68−64 ) ×10−3

3−2,8

= 20 x 10-3

Untuk mencari ∆m maka harus mencari nilai m’ dan m” terlebih dahulu.

Diambil pada grafik nilai:

y’2 = 66 x 10-3

y’1 = 57 x 10-3

y”2 = 67 x 10-3

y”1 = 62 x 10-3

x’2 = 2,8

x’1 = 2,4

x”2 = 3

x”1 = 2,8

Sehingga didapat nilai m’ dan m”:

12

m '=(66−57 ) ×10−3

2,8−2,4

= 22,5 x 10-3

m = left (67-62 right ) × 10 ^ -3 over 3-2,8

= 25 x 10-3

Nilai ∆m:

∆ m=|25−20|+¿22,5−20∨¿2¿

= 3,75 x 10-3

Sehingga didapat nilai:

m + ∆m = (2,0 + 0,4) x 10-2

Mencari nilai R + ∆R

R= 1m

R= 1

2 ×10−2

= 50

∆ R= 1

m2∆ m

∆ R= 1

(2 ×10¿¿−2)2 0,4 ×10−2¿

= 10

Sehingga didapat nilai:

R + ∆R = (5 + 1) x 102 Ω

c. Perhitungan nilai resistor seri dan pararel menurut persamaan (4) dan (5)

13

Resistor seri

Rtot=100+100

= 200 Ω

Resistor pararel

1R tot

= 1100

+ 1100

= 150

Rtot = 50 Ω

V. Pembahasan

Percobaan yang dilaksanakan oleh praktikan bertujuan untuk

menentukan nilai dua buah resistor atau lebih melalui persamaan Hukum Ohm

dengan nilai tegangan listrik beserta arus sebagai datanya dan

membandingkannya dengan hasil perhitungan pada persamaan jumlah nilai

resistor. Percobaan ini dilaksanakan sebanyak dua kali. Percobaan pertama

merupakan percobaan dengan menggabungkan dua resistor dengan rangkaian

seri sementara percobaan kedua adalah menggabungkan dua resistor dengan

rangkaian pararel.

Pada percobaan pertama nilai V dan I masing-masing diukur. Setelah

kedua nilai didapat, nilai V dan I dibuat grafik dan disubstitusikan pada

persamaan garis linier y = mx. Setelah dibuat grafik, nilai m dicari

menggunakan metode analisis grafik. Pada percobaan pertama nilai R didapat

sebesar 200 Ω. Percobaan kedua memiliki metode yang sama dengan percobaan

pertama. Perbedaan pada percobaan kedua, kedua resistor dirangkai pararel.

Hasil perhitungan untuk percobaan kedua adalah sebesar 50 Ω.

Hasil perhitungan pada kedua percobaan sesuai dengan nilai referensi

pada masing-masing resistor. Resistor 1 dan 2 masing-masing bernilai 100 Ω.

Menurut persamaan (4) dan (5) pada dasar teori, nilai total resistor untuk

rangkaian seri adalah sebesar 200 Ω dan untuk rangkaian pararel sebesar 50 Ω.

Kesesuaian hasil perhitungan pada percobaan dengan hasil perhitungan biasa

menunjukkan bahwa masing-masing alat yang dilakukan untuk percobaan

14

memiliki kondisi yang baik. Selain itu praktikan juga memiliki pengamatan dan

pengambilan data yang baik dan juga dapat menerapkan serta

menginterpretasikan grafik dengan baik.

VI.Kesimpulan

1. Nilai gradien dari kedua grafik masing-masing bernilai positif.

2. Kuat arus pada suatu tahanan berbanding lurus dengan besar tegangan

pada tahanan itu sendiri.

3. Didapat nilai resistor untuk percobaan 1 sebesar 50 Ω dan 200 Ω pada

percobaan kedua.

VII. Daftar Pustaka

Halliday, David., Resnick, Robert., Walker, Jearl. 2010. Dasar-Dasar Fisika

Jilid II terj. Syarifudin, dkk. Tanggerang: Binarupa Aksara.

Laboratorium Fisika Dasar. 2014. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar

Untuk Mahasiswa Jurusan Fisika Semester I. Yogyakarta: Universitas

Gadjah Mada.

PENGESAHAN

Laporan ini telah diterima dan diperiksa.

Yogyakarta, 8 Desember 2014

Praktikan,

Dewa Ngurah Yudhi Prasada

NIM: 14/366731/PA/16242

15

Asisten,

Fadilah Fuad