Praktikum Fisika Dasar II-Modul VI-Hukum Ohm

MODUL 6

HUKUM OHMTUJUAN PERCOBAAN Setelah mengikuti praktikum ini, mahasiswa diharapkan : 1. Mampu menentukan berapa komponen listrik dengan menggunakan Amperemeter dan Voltameter. 2. Mampu mengenal hubungan seri dan paralel.

ALAT-ALAT PERCOBAAN 1. 2. 3. 4. 5. Amperemeter DC Voltameter DC Sumber arus DC Beberapa komponen : lampu, dioda, resistor, dan NTC. Kabel-kabel penghubung

TEORI PENUNJANG Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri elektron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa. Tenaga (the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalir dalam sebuah rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan elektron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik. Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standar yang digunakan pada persamaan

tersebut adalah arus listrik, tegangan dan hambatan. Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Ampere dari orang Perancis Andre M. Ampere, Volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan Ohm dari orang Jerman George Simon Ohm. Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut R untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum. Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan elektron pada keadaan tidak stabil. Satu Coloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. elektron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan elektron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari elektron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar). Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari elektron yang bergerak pada sebuah rangkian. Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya.Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya.Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, namun istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan sejarah. Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:

dimana I adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere, V adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt, dan R adalah nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm. Hubungan antara arus listrik, tegangan listrik, dan harrabatan listrik dalam suatu rangkaian dinyatakan dalam hukum Ohm. Nama Ohm diambil dari seorang ahli fisika dan matematika Jerman, George Simon Ohm (1787 - 1854) seorang fisikawan dari Jerman pada tahun dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827 yang membuat teori ini. Ketika Ohm membuat percobaan tentang listrik, ia menemukan: a. Bila hambatan tetap, arus dalam setiap rangkaian adalah berbanding langsung dengan tegangan. Bila tegangan bertambah, maka aruspun bertambah. Dan bila tegangan berkurang maka arus pun berkurang. b. Bila tegangan tetap, maka arus dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik terhadap rangkaian itu. Bila hambatan bertambah, maka arus berkurang dan bila hambatan berkurang maka arus bertambah. Dalam hambatan yang tetap, arus dan tegangan berbeda-beda. Satuan dari hambatan listrik adalah Ohm (). Hukum Ohm dapat dinyatakan dalam bentuk rumus, dasar rumusnya dinyatakan sebagai berikut:

R I E

= menunjukan banyaknya hambatan listrik = menunjukan banyaknya aliran arus listrik = menunjukan banyaknya tegangan listrik di dalam rangkaian tertutup

- Satuan dari hambatan adalah satu Ohm (1) - Satuan dari aliran arus adalah satu ampere (I A) - Satuan dari tegangan listrik adalah satu Volt (1 V) Sifat arus Di dalam logam, arus seluruhnya dibawa oleh elektron, sedangkan ion positif yang berat berada tetap pada kedudukan yang biasanya dalam struktur kristal. Hanya elektron valensi (elektron yang terluar) saja yang bebas berperan serta dalam proses penghantaran; elektron yang lain terikat kuat pada ionnya. Dalam keadaan tunak, elektron dicatu ke dalam logam dari salah satu ujungnya dan dikeluarkan dari ujung yang lain, sehingga menghasilkan arus, tetapi logam itu secara keseluruhan netral dipandang dari segi listrik-statik. Tegangan Listrik

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. V= I .R Satuan SI untuk Tegangan adalah volt (V). Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara m. Di atas menara itu, air disimpan dalam bak air. Makin tinggi letak bak air itu makin besar pula tekanannya. Jika keran dibuka air mulai bergerak di dalam pipa. Kecepatan mengalirnya berhubungan erat dengan tekanan air tersebut. Hambatan listrik Hambatan ialah gesekan atau rintangan yang diberikan suatu bahan terhadap suatu aliran arus. Dengan adanya gesekan atau rintangan ini, menyebabkan gerak elektron berkurang. Hambatan-hambatan ini yang menghalang't gerak elektron disebut resistansi. Jadi resistansi adalah hambatan listrik, makin besar resistansi sebuah penghantar, semakin kecil arus listrik yang megalirnya. Sedangkan alat resistansi disebut resistor at4u tahanan (ditulis dengan notasi huruf R). Akibat adanya gesekan atau rintangan (resistansi) pada aliran elektron, maka sejumlah energi listrik berubah menjadi energi panas. Resistor (Hambatan) dapat pula berupa lampu atau elemen pemanas. Tetapi kawat yang panjangpun dapat memberikan hambatan tertentu . Sebuah elemen listrik X, bila diberi beda potensial maka akan dialiri arus listrik di dalamnya. Untuk suatu hambatan biasa, pada umumnya grafik karakteristiknya I vs V adalah linear memenuhi persamaan :

Dimana :E I R = beda potensial antara ujung ujung elemen (Volt) = kuat arus yang melalui elemen (Ampere) = besarnya hambatan (Ohm atau )

Sedangkan elemen-elemen lainnya tidak linear. Daya (power) yang diberikan pada suatu elemen listrik : Dimana :P V I = daya yang diberikan pada suatu elemen listrik (Watt) = beda potensial (Volt) = kuat arus yang mengalir pada suatu elemen (Ampere)

Pada praktikum ini digunakan metode 1 dan metode 2 (lihat gambar.1 dan gambar.2) yang masing masing memiliki perbedaan.

AS T

V

X

gambar.1

AS T

V

X

gambar.2

Metode 1 memberikan pengukuran tegangan yang sebenarnya pada elemen X sedangkan metode 2 memberikan pengukuran kuat arus yang sebenarnya yang melalui elemen X. JALANNYA PERCOBAAN 1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar 1, dengan memakai lampu, dan belum dihubungkan dengan sumber tegangan. Perhatikan besarnya tegangan listrik yang harus digunakan (Angka pada sumber arus 4, 6, 8, 10) 2. Setelah itu rangkaian tersebut diperiksan oleh asisten, setelah mendapat persetujuannya, baru kita menghubungkan rangkaian tersebut dengan sumber tegangan. 3. Mengamati dan mencatat harga kuat arus listrik yang timbul dari beberapa harga beda potensial, dimulai dari yang kecil hingga ke yang besar , dan sebaliknya .

4. Mengulangi percobaan tersebut dengan menggunakan beban yaitu lampu, dioda, resistor dan NTC. 5. Mengulangi percobaan 1 s/d 3 dengan menggunakan dua komponen yang dipasang seri. 6. Mengulangi percobaan 5 dengan komponen dipasang paralel. 7. Mengulangi percobaan 1 s/d untuk rangkaian seperti pada gambar 2.

DATA ,PERHITUNGAN, DAN GRAFIK HASIL PERCOBAAN RANGKAIAN SERI

A

+DC V V X

-

a. Tanpa Beban No. 1 2 3 4 Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,75 0 5,50 0 7,25 0 11,00 0 Pengukuran Turun E (V) I (mA) 11,00 0 7,25 0 5,50 0 3,75 0MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran turun : 1. E = I x R R=E/I R = 11,00 V / 0 A R= 2. E = I x R R=E/I R = 7,25 V / 0 A R= 3. E = I x R R=E/I R = 5,50 V / 0 A R= 4. E = I x R R=E/I R = 3,75 V / 0 A R=

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,75 V / 0 A R= 2. E = I x R R=E/I R = 5,50 V / 0 A R= 3. E = I x R R=E/I R = 7,25 V / 0 A R= 4. E = I x R R=E/I R = 11,00 V / 0 A R=

Grafik E terhadap I dalam rangkaian seri (tanpa menggunakan beban) I (mA)1 0.5 0 0 2 4 0 0 6 0 8 0 10 12 Y-Values

E (V)

MENGHITUNG DAYA Pada saat pengukuran naik : 1. P = V x I P = 3,75 V x 0 A P = 0 Watt

MENGHITUNG DAYA Pada saat pengukuran turun : 1. P = V x I P = 11,00 V x 0 A P = 0 Watt

2. P = V x I P = 5,50 V x 0 A P = 0 Watt

2. P = V x I P = 7,25 V x 0 A P = 0 Watt

3. P = V x I P = 7,25 V x 0 A P = 0 Watt

3. P = V x I P = 5,50 V x 0 A P = 0 Watt

4. P = V x I P = 11,00 V x 0 A P = 0 Watt

4. P = V x I P = 3,75 V x 0 A P = 0 Watt

Hubungan daya dan hambatan pada rangkaian seri tanpa beban dapa dilihat pada tabel dan grafik dibawah ini : No. 1 2 3 4 Pengukuran Naik R () P (Watt) 0 0 0 0

Grafik P terhadap daya R dalam rangkaian seri (tanpa menggunakan beban) R ()1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

Y-Values 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

P (Watt)

b. Dengan Beban No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,25 40 5,00 50 6,50 60 10,00 80 3,75 0 5,50 0 7,50 0 11,00 0 3,25 40 5,00 60 6,25 80 10,00 120 3,25 50 4,75 2,00 1,00 Pengukuran Turun E (V) I (mA) 10,00 80 6,50 60 5,00 50 3,25 40 11,00 0 7,50 0 5,50 0 3,75 0 10,00 120 6,25 80 5,00 60 3,25 40 1,00 2,00 4,75 3,25 50

1

Lampu

2

Dioda

3

Resistor

4

NTC

1. KOMPONEN LAMPU No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,25 40 5,00 50 6,50 60 10,00 80

1

Lampu

Grafik E terhadap I dalam rangkaian seri (beban : komponen lampu) I (mA)100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 40 50 60 Y-Values 80

E (V)

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,25 V / 0,04 A R = 81,25 2. E = I x R R=E/I R = 5,00 V / 0,05 A R = 100 3. E = I x R R=E/I R = 6,50 V / 0,06 A R = 108,33 4. E = I x R R=E/I R = 10,00 V / 0,08 A R = 125

MENGHITUNG DAYA Pada saat pengukuran naik : 1. P = V x I P = 3,25 V x 0,04 A P = 0,13 Watt

2. P = V x I P = 5,00 V x 0,05 A P = 0,25 Watt

3. P = V x I P = 6,50 V x 0,06 A P = 0,39 Watt

4. P = V x I P = 10,00 V x 0,08 A P = 0,8 Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian seri dengan menggunakan beban berupa komponen lampu dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini:

No.

Komponen

1

Lampu

Pengukuran Naik R () P (Watt) 81,25 0,13 100 0,25 108,33 0,39 125 0,8

Grafik P terhadap R dalam rangkaian seri (beban : komponen lampu) R ()140 120 100 80 60 40 20 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 81.25 Y-Values 100 108.33 125

P (Watt)

2. KOMPONEN DIODA No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,75 0 5,50 0 7,50 0 11,00 0

2

Dioda

Grafik E terhadap I dalam rangkaian seri (beban : komponen dioda)

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 2 4 0 0 6 0 8 0 10 12 Y-Values

E (V)



2. P = V x I P = 5,50 V x 0 A P = 0 Watt

3. P = V x I P = 7,50 V x 0 A P = 0 Watt

4. P = V x I P = 11,00 V x 0 A P = 0 Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian seri dengan menggunakan beban berupa komponen dioda dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini: Pengukuran Naik R () P (Watt) 0 0 0 0

No.

Komponen

2

Dioda

Grafik P terhadap R dalam rangkaian seri (beban : komponen dioda)

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Y-Values

P (Watt)

3. KOMPONEN RESISTOR No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,25 40 5,00 60 6,25 80 10,00 120

3

Resistor

Grafik E terhadap I dalam rangkaian seri (beban : komponen resistor)

140 120 100 80 60 40 20 0 0 2

120 80 60 40 Y-Values

E (V)4 6 8 10 12

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,25 V / 0,04 A R = 81,25 2. E = I x R R=E/I R = 5,50 V / 0,06 A R = 91,67 3. E = I x R R=E/I R = 6,25V / 0,08 A R = 78,13 4. E = I x R R=E/I R = 10,00 V / 0,12 A R = 83,33


2. P = V x I P = 5,50 V x 0,06 A P = 0,33 Watt

3. P = V x I P = 6,25 V x 0,08 A P = 0,50 Watt

4. P = V x I P = 10,00 V x 0,12 A P = 1,20 Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian seri dengan menggunakan beban berupa komponen resistor dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini: Pengukuran Naik R () P (Watt) 81,25 0,13 91,67 0,33 78,13 0,50 83,33 1,20

No.

Komponen

3

Resistor

Grafik P terhadap R dalam rangkaian seri (beban : komponen resistor) R ()94 92 90 88 86 84 82 80 78 76 0 91.67

83.33 81.25 78.13 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Y-Values

P (Watt)

4. NTC No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,25 50 4,75 2,00 1,00

4

NTC

Grafik E terhadap I dalam rangkaian seri (beban : komponen NTC) I (mA)60 50 40 30 20 10 0 -10 0 1 0 2 0 3 4 0 5 Y-Values 50

E (V)

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,25 V / 0,05 A R = 65,00 2. E = I x R R=E/I R = 4,75 V / A R=0 3. E = I x R R=E/I R = 2,00V / A R=0 4. E = I x R R=E/I R = 1,00 V / A R=0


2. P = V x I P = 5,50 V x A P = Watt

3. P = V x I P = 6,25 V x A P = Watt

4. P = V x I P = 1,00 V x A P = Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian seri dengan menggunakan beban berupa komponen NTC dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini: Pengukuran Naik R () P (Watt) 65,00 0,1625 0 0 0

No.

Komponen

4

NTC

Grafik R terhadap P dalam rangkaian seri (beban : komponen NTC) R ()80 60 40 Y-Values 20 0 -20 0 1 2 0 3 0 4 0 5 65

P (Watt)

c. Hubungan Seri dan Paralel No. Komponen Lampu dan Resistor (Terhubung Seri) Lampu dan Resistor (Terhubung Paralel) Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,25 10 5,00 20 7,00 40 10,25 60 3,00 10 5,00 20 7,25 40 10,25 60 Pengukuran Turun E (V) I (mA) 10,25 60 7,00 40 5,00 20 3,25 10 10,25 60 7,25 40 5,00 20 3,00 10

1

2

No.

Komponen Lampu dan Resistor (Terhubung Seri)

1

Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,25 10 5,00 20 7,00 40 10,25 60

Grafik E terhadap I dalam rangkaian seri (beban : komponen lampu dan resistor terhubung seri) I (mA)80 60 40 20 10 0 0 2 4 6 8 10 12 20 40 60 Y-Values

E (V)

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,25 V / 0,01 A R = 325 2. E = I x R R=E/I R = 5,00 V / 0,02 A R = 250 3. E = I x R R=E/I R = 7,00V / 0,04 A R = 175 4. E = I x R R=E/I R = 10,25 V / 0,06 A R = 170,83


2. P = V x I P = 5,00 V x 0,02 A P = 0,10 Watt

3. P = V x I P = 7,00 V x 0,04 A P = 0,28 Watt

4. P = V x I P = 10,25 V x 0,06 A P = 0,615 Watt

No.


1

Pengukuran Naik R () P (Watt) 325 0,0325 250 0,10 175 0,28 170,83 0,615

Grafik P terhadap R dalam rangkaian seri (beban : komponen lampu dan resistor terhubung seri) R ()350 300 250 200 150 100 50 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 325 250 175 170.83 Y-Values

P (Watt)

No.

Komponen Lampu dan Resistor (Terhubung Paralel)

1


Grafik E terhadap I dalam rangkaian seri (beban : komponen lampu dan resistor terhubung paralel)

80 60 40 20 0

I (mA)60 40 10 0 2 4 20 6 8 10 12 Y-Values

E (V)

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,00 V / 0,01 A R = 300 2. E = I x R R=E/I R = 5,00 V / 0,02 A R = 250 3. E = I x R R=E/I R = 7,25V / 0,04 A R = 181,25 4. E = I x R R=E/I R = 10,25 V / 0,06 A R = 170,83


2. P = V x I P = 5,00 V x 0,02 A P = 0,10 Watt

3. P = V x I P = 7,25 V x 0,04 A P = 0,29 Watt

4. P = V x I P = 10,25 V x 0,06 A P = 0,615 Watt

No.


1

Pengukuran Naik R () P (Watt) 300 0,03 250 0,10 181,25 0,29 170,83 0,615

Grafik P terhadap R dalam rangkaian seri (beban : komponen lampu dan resistor terhubung paralel) R ()350 300 250 200 150 100 50 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 300 250 181.25 170.83 Y-Values

P (Watt)

RANGKAIAN PARALELA

+DC V V X

-

a. Dengan Beban No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 4,00 40 5,25 50 7,25 60 10,75 80 4,00 0 5,50 0 7,50 0 11,00 0 4,00 30 5,50 60 7,25 80 10,75 120 4,25 60 5,25 6,75 10 Pengukuran Turun E (V) I (mA) 10,75 80 7,25 60 5,25 50 4,00 40 11,00 0 7,50 0 5,50 0 4,00 0 10,75 120 7,25 80 5,50 60 4,00 30 10,00 6,75 5,25 4,25 60

1

Lampu

2

Dioda

3

Resistor

4

NTC

1. KOMPONEN LAMPU No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 4,00 40 5,00 50 7,25 60 10,70 80

1

Lampu

Grafik E terhadap I dalam rangkaian paralel (beban : komponen lampu) I (mA)100 80 60 40 20 0 0 2 4 80 40 50 60 Y-Values

E (V)6 8 10 12

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 4,00 V / 0,04 A R = 100 2. E = I x R R=E/I R = 5,00 V / 0,05 A R = 100 3. E = I x R R=E/I R = 7,25 V / 0,06 A R = 120,83 4. E = I x R R=E/I R = 10,75 V / 0,08 A R = 134,375


2. P = V x I P = 5,00 V x 0,05 A P = 0,25 Watt

3. P = V x I P = 7,25 V x 0,06 A P = 0,435 Watt

4. P = V x I P = 10,75 V x 0,08 A P = 0,86 Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian paralel dengan menggunakan beban berupa komponen lampu dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini: Pengukuran Naik R () P (Watt) 81,25 0,13 100 0,25 108,33 0,39 125 0,8

No.

Komponen

1

Lampu

Grafik P terhadap R dalam rangkaian paralel (beban : komponen lampu) R ()140 120 100 80 60 40 20 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 81.25 Y-Values 100 125 108.33

P (Watt)

2. KOMPONEN DIODA No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 4,00 0 5,50 0 7,50 0 11,00 0

2

Dioda

Grafik E terhadap I dalam rangkaian paralel (beban : komponen dioda) I (mA)1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 2 4 0 0 6 0 8 0 10 12 Y-Values

E (V)



2. P = V x I P = 5,50 V x 0 A P = 0 Watt

3. P = V x I P = 7,50 V x 0 A P = 0 Watt

4. P = V x I P = 11,00 V x 0 A P = 0 Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian paralel dengan menggunakan beban berupa komponen dioda dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini: No. 2 Komponen Dioda Pengukuran Naik R () P (Watt) 0 0 0 0

Grafik P terhadap R dalam rangkaian paralel (beban : komponen dioda) R ()1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Y-Values

P (Watt)

3. KOMPONEN RESISTOR No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 4,00 30 5,50 60 7,25 80 10,75 120

3

Resistor

Grafik E terhadap I dalam rangkaian paralel (beban : komponen resistor) I (mA)140 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 120 80 60 30 Y-Values

E (V)6 8 10 12

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 4,00 V / 0,03 A R = 133,33 2. E = I x R R=E/I R = 5,50 V / 0,06 A R = 91,67 3. E = I x R R=E/I R = 7,25 V / 0,08 A R = 90,625 4. E = I x R R=E/I R = 10,75 V / 0,12 A R = 89,58


2. P = V x I P = 5,50 V x 0,06 A P = 0,33 Watt

3. P = V x I P = 7,25 V x 0,08 A P = 0,58 Watt

4. P = V x I P = 10,75 V x 0,12 A P = 1,29 Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian paralel dengan menggunakan beban berupa komponen resistor dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini: Pengukuran Naik R () P (Watt)133,33 91,67 90,625 89,58 0,12 0,33 0,58 1,29

No. 3

Komponen Resistor

Grafik P terhadap R dalam rangkaian paralel (beban : komponen resistor) R ()140 120 100 80 60 40 20 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 91.67 90.625 89.58 Y-Values 133.33

P (Watt)

4. KOMPONEN NTC No. Komponen Pengukuran Naik E (V) I (mA) 4,25 60 5,25 6,75 10,00

4

NTC

Grafik E terhadap I dalam rangkaian paralel (beban : komponen NTC) I (mA)80 60 40 Y-Values 20 0 -20 0 2 4 0 6 0 8 10 0 12 60

E (V)

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 4,25 V / 0,06 A R = 70,83 2. E = I x R R=E/I R = 5,25 V / A R=0 3. E = I x R R=E/I R = 6,75 V / A R=0 4. E = I x R R=E/I R = 10,00 V / A R=0


2. P = V x I P = 5, 25 V x A P = Watt

3. P = V x I P = 6,75 V x A P = Watt

4. P = V x I P = 10,00 V x A P = Watt

Data hambatan (R) dan daya (P) dalam rangkaian paralel dengan menggunakan beban berupa komponen NTC dapat dilihat dalam tabel dan grafik dibawah ini: No. Komponen Pengukuran Naik R () P (Watt)70,83 0 0 0 0,255

4

NTC

Grafik P terhadap R dalam rangkaian paralel (beban : komponen NTC) R ()100 70.83 50 Y-Values 0 0 -50 1 2 0 3 0 4 0 5

P (Watt)

b. Hubungan Seri dan Paralel

No.

Komponen Lampu dan Resistor (Terhubung Seri) Lampu dan Resistor (Terhubung Paralel)

1

2

Pengukuran Naik E (V) I (mA) 3,50 10 5,25 30 7,00 40 10,75 60 3,50 80 5,00 100 7,00 130 10,50 185

Pengukuran Turun E (V) I (mA) 10,25 60 7,00 40 5,00 30 3,25 10 10,25 185 7,25 130 5,00 100 3,00 80

No.


1


Grafik E terhadap I dalam rangkaian paralel (beban : komponen lampu dan resistor terhubung seri) I (mA)80 60 40 20 0 0 2 10 4 6 8 10 12 30 40 60 Y-Values

E (V)

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,50 V / 0,01 A R = 350 2. E = I x R R=E/I R = 5,25 V / 0,03 A R = 175 3. E = I x R R=E/I R = 7,00 V / 0,04 A R = 175 4. E = I x R R=E/I R = 10,75 V / 0,06 A R = 179,17


2. P = V x I P = 5,25 V x 0,03 A P = 0,1575 Watt

3. P = V x I P = 7,00 V x 0,04 A P = 0,28 Watt

4. P = V x I P = 10,75 V x 0,06 A P = 0,645 Watt

No.


Pengukuran Naik R () P (Watt)350 175 175 179,17 0,035

1

0,1575 0,28 0,645

Grafik P terhadap R dalam rangkaian paralel (beban : komponen lampu dan resistor yang terhubung seri) R ()400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 175 175 179.17 Y-Values 350

P (Watt)

No.


1


Grafik E terhadap I dalam rangkaian paralel (beban : komponen lampu dan resistor terhubung seri) I (mA)200 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 80 100 130 Y-Values 185

E (V)

MENGHITUNG HAMBATAN Pada saat pengukuran naik : 1. E = I x R R=E/I R = 3,50 V / 0,08 A R = 43,75 2. E = I x R R=E/I R = 5,00 V / 0,10 A R = 50 3. E = I x R R=E/I R = 7,00 V / 0,13 A R = 53,85 4. E = I x R R=E/I R = 10,50 V / 0,185 A R = 56,76


2. P = V x I P = 5,00 V x 0,10 A P = 0,50 Watt

3. P = V x I P = 7,00 V x 0,13 A P = 0,91 Watt

4. P = V x I P = 10,50 V x 0,185 A P = 1,943 Watt

No.


Pengukuran Naik R () P (Watt)43,75 50 53,85 56,76 0,28

1

0,50 0,91 1,943

Grafik P terhadap R dalam rangkaian paralel (beban : komponen lampu dan resistor yang terhubung paralel) R()50 43.75 53.85 56.76

60 50 40 30 20 10 0

Y-Values

P (Watt)0 0.5 1 1.5 2 2.5

KESIMPULAN Rangkaian seri sebagai pembagi tegangan

Rgab = R1 + R2 + ... + R3 Penerapan Hukum Ohm

V = I R1 dan V = I(R1+R2) Sehingga

Tips Hubungan seri : Bertujuan untuk memperbesar tegangan, Berfungsi sebagai pembagi tegangan, V1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3 Kuat arus yang melewati setiap hambatan adalah sama. Hubungan Paralel

Sedangkan jika ada n resistor yang sama besar dihubungkan parallel :

Tips hubungan paralel : Bertujuan untuk memperkecil muatan Berfungsi sebagai pembagi arus,

Beda potensial setiap hambatan sama.

Dilihat dari grafik V terhadap I ,komponen lampu dan resistor adalah komponen yang paling memenuhi dalam Hukum Ohm baik dalam rangkaian seri maupun rangkaian paralel. Dalam keadaan suhu yang konstan, maka nilai suatu hambatan (R) Ohmic akan konstan, jika tidak memenuhi hukum Ohm maka disebut komponen Non Ohmic.

Amperemeter (ammeter) adalah alat ukur kuat arus listrik. Untuk mengukur kuat arus yang mengalir dalam suatu komponen, amperemeter disisipkan ke dalam rangkaian sehingga berhubungan seri dengan komponen tersebut. Idealnya hambatan amperemeter sama dengan nol. Agar amperemeter dapat digunakan untuk mengukur arus listrik yang lebih besar, haruslah dipasang suatu hambatan yang paralel dengan amperemeter sehingga kelebihan arus akan mengalir ke hambatan parallel yang dinamakan hambatan shunt (Rsh).

Voltmeter adalah alat pengukur beda potensial (tegangan) antara dua titik. Untuk mengukur beda potensial antara dua titik pada suatu komponen, voltmeter dihubungkan secara paralel. Idealnya hambatan voltmeter besar tak hingga. Batas ukur volt meter dapat diperbesar dengan menambah hambatan yang dipasang seri dengan voltmeter tersebut. Hambatan yang dipasang ini dinamakan hambatan muka (Rm).

LAMPIRAN Tugas Pendahuluan

1. Dalam gambar.1 Amperemeter menunjukkan kuat arus yang melalui komponen dan Voltameter, bagaimanakah cara memberi koreksi, bila diketahui hambatan dalam Voltamater (RV) ? 2. Bagaimana dengan metode gambar.2, bila diketahui hambatan dalam Amperemeter (RA), bagaimanakah cara memberi koreksi ? 3. Rangkaian manakah yang lebih baik untuk percobaan ini ? 4. Apakah pengaruh temperatur suatu komponen terhadap hambatan ? terangkan ! 5. Apakah yang dimaksud dengan hambatan Ohmic dan non Ohmic ? Jelaskan dengan grafik !

Jawaban Tugas Pendahuluan

1. & 2 Di dalam Hukum Ohm, bahwa beda potensial (Volt) dan kuat arus (Ampere) berbanding lurus dengan hambatan, dalam rangkaian gambar.1 hambatan dirangkaian paralel dengan beda potensial, jadi resistor pengganti dapat dihitung :

Dalam hal ini, resistor dapat berupa lampu,dioda, ataupun NTC dan n adalah jumlah hambatan yang ada dalam suatu rangkaian tertentu.

3. Rangkaian yang paling baik dalam percobaan ini adalah rangkaian pada gambar.2, karena sesuai hukum Ohm yang menghasilkan persamaan V = I.R , Tegangan V pada hambatan yang memenuhi hukum ohm berbanding lurus terhadap kuat arus I untuk suhu yang konstan.

4. Berdasarkan percobaan diketahui bahwa umumnya hambatan berbanding lurus terhadap suhu ( t ) dibawah ini :

Perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu (t) :

Dari persamaan di atas, maka perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan:

Sehingga := hambatan pada suhu toC = hambatan mula-mula = koefisien suhu hambatan jenis ( per oC), = perubahan suhu (oC)

Rt R0 t

Koefisien suhu hambatan jenis () tergantung pada jenis bahan, namun pada bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Pengurangan ini dinyatakan dengan nilai yang negatif seperti pada grafit dan bahan semikonduktor.

5. Hukum ohm tidak merupakan pernyataan universal, tapi hanya gambaran bagi sebagian materi tertentu yang mengikuti hukum ohm (komponen ohmik). Nilai hambatan R pada komponen ohmik konstan asal suhunya konstan. Materi yang tidak memenuhi hukum ohm disebut komponen non-ohmik. Grafik I sebagai fungsi V untuk komponen non-ohmik dapat dilihat gambar di bawah ini :

Tugas Akhir

1. Hitung hambatan setiap komponen pada setiap pemasangan kuat arus dan beda potensial untuk setiap metode ! 2. Hitung hambatan rangkaian seri dan paralel secara percobaan ! 3. Hitung daya yang diberikan pada setiap komponen untuk setiap keadaan ! 4. Gambarlah grafik V terhadap I untuk masing-masing komponen untuk tiap metode, juga untuk rangkaian seri dan paralel. Simpulkan karakteristik komponen tersebut! 5. Buatlah grafik hambatan sebagai fungsi dari daya untuk setiap komponen dan tiap metode ! 6. Bagaimanakah bentuk grafik pada pertanyaan 4, 5, dan 6 ? Apakah R konstan ? dan beri penjelasannya ! 7. Faktor apa sajakah yang menyebabkan hal tersebut ? 8. Bagaimanakah dengan pengaruh temperatur ?

9. Dari semua komponen yang digunakan, komponen manakah yang memenuhi Hukum Ohm ? 10. Gambarkan rangkaian percobaan dan gambar pula skema benda-benda (tidak dengan lambang), beri tanda positif dan negatif bila perlu.

Jawaban Tugas Akhir

1. Dibahas pada bagian DATA, PERHITUNGAN DAN GRAFIK HASIL PERCOBAAN. 2. Dibahas pada bagian DATA, PERHITUNGAN DAN GRAFIK HASIL PERCOBAAN. 3. Dibahas pada bagian DATA, PERHITUNGAN DAN GRAFIK HASIL PERCOBAAN. 4. Dibahas pada bagian DATA, PERHITUNGAN DAN GRAFIK HASIL PERCOBAAN. Karakteristik grafik V terhadap I bisa disimpulkan menghasilkan R yang konstan, kecuali jika diberi hambatan komponen dioda baik pada rangkaian seri atau paralel, kuat arus yang dihasilkan 0A, sehingga hambatan yang timbul adalah tak terhingga. 5. Dibahas pada bagian DATA, PERHITUNGAN DAN GRAFIK HASIL PERCOBAAN. 6. Bentuk grafik V terhadap I bisa dikatakan menghasilkan R yang konstan kecuali pada komponen dioda baik pada rangkaian seri maupun paralel , menghasilkan kuat arus 0 Ampere, dan hambatan tak terhingga. Bentuk grafik R sebagai fungsi dari P adalah 7. Faktor yang menyebabkan R kurang / tidak konstan adalah dari temperatur, lalu hambatan dalam yang dimiliki oleh masing-masing komponen sehingga mempengaruhi R total. 8. Berdasarkan percobaan diketahui bahwa umumnya hambatan berbanding lurus terhadap suhu ( t ) dibawah ini :

Perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu (t) :

Dari persamaan di atas, maka perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan:

Sehingga := hambatan pada suhu toC = hambatan mula-mula = koefisien suhu hambatan jenis ( per oC), = perubahan suhu (oC)

Rt R0 t

Koefisien suhu hambatan jenis () tergantung pada jenis bahan, namun pada bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Pengurangan ini dinyatakan dengan nilai yang negatif seperti pada grafit dan bahan semikonduktor. 9. Yang memenuhi hukum ohm adalah pada komponen lampu dan komponen resistor baik pada rangkaian seri maupun rangkaian paralel. 10.

Praktikum Fisika Dasar II-Modul VI-Hukum Ohm

Documents

Transcript of Praktikum Fisika Dasar II-Modul VI-Hukum Ohm