LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
PENENTUAN HAMBATAN LISTRIK DENGAN HUKUM OHM
Oleh
Kelas : Berta Yuda Sisilia Putri
Kelompok : 2.3
Jurusan : Kimia
Tgl. Praktikum : 26 Novenber 2013
Assisten : Devi Septian R.A.
Koordinator : Dewi Azzahra
Koordinator : Dewi Azzahra
LABORATORIUM FISIKA DASAR
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS JEMBER
2013
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Muatan
Listrik adalah muatan yang mengatur pada rangkaian yang memiliki beda potensial
. Berdasarkan percobaan seorang ilmuwan bernama George Simon Ohm, dapat
dinyatakan bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial (V) yang
diberikan ke ujung-ujungnya. Besar aliran listrik tidak hanya bergantung pada
tegangan , tetapi juga bergantung pada hambatan yang diberikan kawat terhadap
aliran elektron.
Praktikum
ini dilakukan karena dapat memahami cara menentukan hambatan dengan hukum Ohm.
Misalnya kita bisa menghitung berapa tegangan dari suatu baterai, bisa
menghitung hambatan suatu baterai, dll. Cara penerapannya bisa dilakukan dengan
menyusun voltmeter di dekat amperemeter. Selain itu juga dilakukan dengan cara
menyusun kabel-kabel listrik ke dalam voltmeter dan amperemeter . Setelah kabel
disusun baik paralel maupun seri hidupkan catu daya.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun
rumusan masalah dalam praktkum kali ini adalah
1. Bagaimana
nilai hambatan yang dihasilkan oleh rangkaian seri dan paralel?
2. Bagaimana
nilai hambatan pengganti yang dihasilkan masing-masing rangkaian?
3. Bagaimana
nilai dari percobaan bisa dihasilkan panas disipasi?
1.3 Tujuan
Adapun
tujuan dari praktikum kali ini adalah
1. Dapat
menentukan nilai hambatan dalam rangkaian seri dan paralel
2. Dapat
menentukan nilai hambatan pengganti tiap rangkaian
3. Dapat
mengetahui menghasilkan kalor atau tidak
1.4 Manfaat
Adapun
manfaat dari praktikum kali ini adalah kita bisa menyesuaikan penggunaan
alat-alat listrik sesuai dengan tegangan yang tersedia / yang ada . Dalam
kehidupan sehari-hari misalnya membaca hambatan pada baterai , pada alat-alat
listrik, dll.,
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Seorang
fisikawan Jerman, George Simon Ohm pada tahun 1827, menyebarkan sebuah panflet
yang berisi tentang hasil percobaannya mengukur arus dan tegangan serta
hubungan antara keduanya. Salah satu hasil yang diperoleh adalah yang saat ini
biasa disebut hukum Ohm, Hukum Ohm menyatakan bahwa pada tegangan
terminal-terminal material pengantar berbanding lurus dengan arus yang melalui
material tersebut, secara matematis
dapat ditulis :
V
= I.R ...........................................................................................(2.1)
Dimana
konstanta proporsionalitas atau kesebandingan R disebut sebagai resistansi .
Satuan untuk resistansi adalah Ohm atau bisa dilambangkan dengan “Ω” (Hayt
J.R,2006).
Berdasarkan
persaman di atas , dapat diketahui bahwa faktor yang memengaruhi nilai hambatan
listrik adalah I (kuat arus) dan V (tegangan). Selain itu, hambatan sebuah
kawat dapat dipengaruhi oleh luas penampangnya , massa jenis, dan panjang kawat
itu sendiri. Pada sebarang rangkaian
seri, suatu arus I akan mengalir ke semua bagian karena adanya beda potensial
yang diberikan oleh V . Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa nilai arus di
semua rangkaian pada suatu rangkaian seri adalah sama . Persamaan untuk
hambatan rangkaian seri adalah :
Rt = R1+R2+R3+....Rn ...............................................................(2.2)
Sedangkan pada paralel , sepanjang
semua cabang rangkian memiliki tegangan yang sama. Total arus yang mengalir
akan dibagi ketika mencari rangkaian resistor menjadi I1,I2,I3, sehingga :
Itot = I1+I2+I3+...In ...................................................................(2.3)
Misal , pada sebuah rangkaian akan
dibagi ketika mencapai rangkaian resistor menjadi 3 resistor dengan R1,R2,R3,
kemudian berdasarkan hukum Ohm dapat ditulis :
I1 = 
...........................................................................................
(2.4)
...........................................................................................
(2.4)
Sehingga arus yang melalui R1,R2,R3
berturut-turut adalah :
I1 = 
, I2 = 
, I3 = 
.............................................................
(2.5)
, I2 = , I3 = .............................................................
(2.5)
Apabila disubstitusikan persamaan
(2.4) maka diperoleh :
Itot = + + ........................................................................
(2.6)
+ + ........................................................................
(2.6)
= + + ........................................................................
(27)
Karena nilai V sama untuk semua
suhu, dapat di bagi dengan V kedua sisi persamaan di atas sehingga menghasilkan
perumusan hambatan rangkaian :
= 
+ 
+ 
....................................................................... (2.8)
Dari persamaan (2.8) merupakan rumus
dari mencar hambatan paralel (Linsley,2004).
Hambatan jenis atau benda sebagian
bergantung pada temperatur , umumnya hambatan logam bertambah terhadap
temperatur. Hal tersebut tidaklah mengejutkan, karena pada temperatur yang
tinggi , atom-atom bergerak lebih cepat dan tersusun tidak teratur sehingga
dianggap lebih mengganggu aliran elektron (Giancolii, 2001).
Jika hambatan tidak begitu besar ,
hambatan logam biasanya naik terhadap temperatur maka :
Ptot = P [ 1 + α ( T2 – T1)]
Dimana
P adalah hambatan jenis temperatur acuan T1 , Ptot adalah hambatan jenis suatu
temperatur , T1 dan α adalah koefisien temperatur hambatan jenis.
Nilai
α bernilai positif yang kemudian disebut positif temperature coeficient (PTC)
biasanya pada bahan konduktor , dapat juga bernilai negatif yang disebut NTC
(Negative Temperature Coeficient) biasanya pada bahan semi konduktor (Giancolli
, 2001).
Amperemeter adalah alat yang
digunakan untuk mengukur kuat arus listrik yang ada dalam rangkaian tertutup .
Cara menggunakannya adalah dengan mempersiapkan amperemeter secara langsung ke
rangkaian . Voltmeter merupakan alat ukur dasar yang digunakan untuk mengukur beda
potensial / tegangan sebuah voltmeter (Young,2003).
BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Alat
dan Bahan
Adapun
alat dan bahan dalam praktikum kali ini adalah
1. Catu
Daya DC : untuk sumber tegangan pada voltmeter dan ampremeter
2. Voltmeter
DC : sebagai pengukur beda potensial
3. Amperemeter
DC : sebagai pengukur arus yang mengalir
4. R
100 Ω / 5W,100Ω/15W : sebagai hambatan yang diukur
5. Connector
: sebagai penghubung amperemeter dan voltmeter dengan tegangan
6. Kabel
– kabel : sebagai penghubung
7. Stopwatch
: sebagai alat ukur waktu
3.2
Desain
Adapun
desain gambar dalam praktikum adalah
1.
Menduga nilai hambatan dalam rangkaian seri
Menduga nilai hambatan dalam rangkaian seri
Gambar
3.1(a) dan (b) Rangkaian
Listrik Seri
(Sumber
: Petunjuk Praktikum , 2013)
2.
Menduga Nilai Hambatan dalam Rangkaian Paralel
Menduga Nilai Hambatan dalam Rangkaian Paralel
Gambar
3.2 (c) dan (d) Rangkaian
Listrik Paralel
(Sumber
: Petunjuk Praktikum , 2013)
3.3
Langkah
Kerja
Adapun
langkah kerja yang dilakukan adalah
a.
Menentukan
nilai hambatan dalam rangkaian seri
1. Rangkaian
disusun seperti gambar (3.1) (a).
2. Tegangan
dinaikkan dari tegangan minimum sampai dengan tegangan maksimum secara bertahap
pada sumber tegangan untuk mengatur besar arus yang di luar.
3. Besar
tegangan dan arus pada voltmeter dicatat dan amperemeter setiap terjdi
perubahan ,sehingga didapatkan min.5 pasang data tegangan .
4. Percobaan
diulangi dengan hambatan yang sama .
b.
Menduga
Besar Panas Disipasi pada Hambatan berangkaian seri
1. Rangkaian
disusun seperti gambar (3.1) (b)
2. Tegangan
listrik pada sumber tegangan berada pada posisi maksimum
3. Nilai
tegangan (V) dan arus (I) dicatat pada voltmeter dan amperemeter setiap
interval 3 menit sehingga di peroleh 5 data pengamatan .
c.
Menduga
nilai hambatan dalam rangkaian paralel
1. Rangkaian
listrik disusun seperti gambar (3.2) (c)
2. Lakukan
prosedur 2 dan 3 seperti pada percobaan (c)
3. Percobaan
diulangi untuk gambar (3.2) (d) dengan
hambatan tetap , mengubah posisi voltmeter dan amperemeter.
d.
Menduga
Bebas Panas Disipasi pada Hambatan Rangkaian Paralel
1.
Rangkaian disusun seperti pada gambar
(3.2) (d)
2.
Prosedur dilakukan seperti pada
percobaan 6
3.4
Analisis
Data
Ø Hambatan
Jenis
ρ = 
Ø Menentukan
arus , tegangan , dan hambatan listrik
V = I.R
Ø Mengidentifikasikan
perubahan bentuk energi
P = 
atau W = I2 . R . t
atau W = I2 . R . t
Ø Hambatan
Pengganti Rangkaian Seri
Rtot = R1 + R2 + R3 + ....... Rn
Ø Hambatan
Pengganti Rangkaian Paralel
1/Rtot = 
+ 
+ 
+ +
Ralat yang digunakan
Ø Menduga
Nilai Hambatan rangkaian seri
R = 
Rrata-rata = 
∆R = 
2
2
I = 
x 100%
x 100%
K = 100% - I
AP = 1-log
Ø Menduga
nilai hamabatan pada besar Disipasi
W = V.I.t
∆W = 
2
2
I = 
x 100%
x 100%
K = 100% - I
AP = 1-log
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil
Adapun hasil yang
diperoleh dari praktikum kali ini adalah sebagai berikut
1. Menduga
Nilai Hambatan Dalam Rangkaian Seri ( Gambar 3.2 a )
NO
|
V
|
I (A)
|
R (𝛺)
|
 |
(
 – )2 |
I
|
K
|
AP
|
1
|
3 v
|
0,01
|
300
|
339,57
|
1565,7
|
5,29 %
|
94,76 %
|
3
|
2
|
7 v
|
0,02
|
350
|
339,57
|
108,78
|
4,49 %
|
95,51 %
|
3
|
3
|
10 v
|
0,03
|
333,3
|
339,57
|
39,312
|
4,72 %
|
95,28 %
|
3
|
4
|
15 v
|
0,04
|
375
|
339,57
|
1255,3
|
4,19 %
|
95,81 %
|
3
|
2. Menduga
Nilai Hambatan Dalam Rangkaian Seri ( Gambar 3.2 b)
NO
|
V
|
I (A)
|
R (𝛺)
|
|
(
– )2 |
I
|
K
|
AP
|
1
|
4 v
|
0,01
|
400
|
408,32
|
69,222
|
3,29 %
|
96,71 %
|
3
|
2
|
8,5 v
|
0,02
|
425
|
408,32
|
278,22
|
3,09 %
|
96,71 %
|
3
|
3
|
13 v
|
0,03
|
433,3
|
408,32
|
624,00
|
3,03 %
|
96,97 %
|
3
|
4
|
15 v
|
0,04
|
375
|
408,32
|
1110,2
|
3,51 %
|
96,49 %
|
3
|
3. Menduga Panas Disipasi Pada
Hambatan Rangkaian Seri
NO
|
V
|
I (A)
|
T (s)
|
W
|
 |
(
 – )2 |
I
|
K
|
AP
|
1
|
15 v
|
0,04
|
3’
|
1,8
|
4,5
|
7,29
|
64,4 %
|
35,6 %
|
2
|
2
|
15 v
|
0,04
|
6’
|
3,6
|
4,5
|
0,81
|
32,2 %
|
67,8 %
|
2
|
3
|
15 v
|
0,04
|
9’
|
5,4
|
4,5
|
0,81
|
21,4 %
|
78,6 %
|
2
|
4
|
15 v
|
0,04
|
12’
|
7,2
|
4,5
|
7,28
|
16,1 %
|
83,9 %
|
2
|
1. Menduga
Nilai Hambatan Dalam Rangkaian Paralel (Gambar 3.3 c)
NO
|
V
|
I (A)
|
R (𝛺)
|
|
(
– )2 |
I
|
K
|
AP
|
1
|
1 v
|
0,01
|
100
|
100
|
0
|
100 %
|
0
|
1
|
2
|
2 v
|
0,02
|
100
|
100
|
0
|
100 %
|
0
|
1
|
3
|
3 v
|
0,03
|
100
|
100
|
0
|
100 %
|
0
|
1
|
4
|
4 v
|
0,04
|
100
|
100
|
0
|
100 %
|
0
|
1
|
2. Menduga
Nilai Hambatan Dalam Rangkaian Paralel Gambar 3.3 d)
NO
|
V
|
I (A)
|
R (𝛺)
|
|
(
– )2 |
I
|
K
|
AP
|
1
|
1 v
|
0,01
|
100
|
188,5
|
7832,2
|
29,62 %
|
70,38 %
|
3
|
2
|
4,5 v
|
0,02
|
225
|
188,5
|
1332,2
|
13,67 %
|
86,84 %
|
3
|
3
|
6,5 v
|
0,03
|
216,6
|
188,5
|
789,61
|
13,67 %
|
86,33 %
|
3
|
4
|
8,5 v
|
0,04
|
212,5
|
188,5
|
576
|
13,96 %
|
86,07 %
|
3
|
3.
Menduga Panas Disipasi Pada Hambatan
Rangkaian Paralel
NO
|
V
|
I (A)
|
T (s)
|
W
|
|
(
– )2 |
I
|
K
|
AP
|
1
|
15 v
|
0,08
|
3’
|
3,6
|
9
|
29,16
|
7,96 %
|
92,04 %
|
2
|
2
|
15 v
|
0,08
|
6’
|
7,2
|
9
|
3,24
|
71,66 %
|
28,34 %
|
2
|
3
|
15 v
|
0,08
|
9’
|
10,8
|
9
|
3,24
|
71,66 %
|
28,34 %
|
2
|
4
|
15 v
|
0,08
|
12’
|
14,4
|
9
|
29,16
|
7,96 %
|
92,04 %
|
2
|
4.2
Pembahasan
‘
Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan mengenai hambatan pada rangkaian listrik yang disusun secara seri maupun paralel . Sebagaimana yang telah diketahui bahwa hambatan adalah gerak berlawanan pada elektron bebas dalam sebuah rangkaian listrik yang cenderung bergerak melewati konduktor dengan adanya pergerakan antara keduanya. Salah satu fungsi hambatan dalam rangkaian listrik adalah untuk membatasi besarnya arus listrik yang mengalir pada suatu komponen. Jika arus listrik yang mengalir pada suatu komponen melebihi kkapasitasnya , maka komponen tersebut akan mengalami kerusakan .
Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan mengenai hambatan pada rangkaian listrik yang disusun secara seri maupun paralel . Sebagaimana yang telah diketahui bahwa hambatan adalah gerak berlawanan pada elektron bebas dalam sebuah rangkaian listrik yang cenderung bergerak melewati konduktor dengan adanya pergerakan antara keduanya. Salah satu fungsi hambatan dalam rangkaian listrik adalah untuk membatasi besarnya arus listrik yang mengalir pada suatu komponen. Jika arus listrik yang mengalir pada suatu komponen melebihi kkapasitasnya , maka komponen tersebut akan mengalami kerusakan .
Selain itu
pengaruh pemberian resistor pada rangkaian listrik adalah sebagai pengatur
dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan adanya
resistor atau hambatan menyebabkan arus listrik dapat disalurkan sesuai dengan
kebutuhannya .
Percobaan kali
ini dilakukan beberapa percobaan dengan menggunakan rangkaian seri maupun
rangkaian paralel. Selain itu dilakukan pula pemindahan posisi voltmeter yang
digunakan untuk mengukur besar tegangan pada rangkaian tersebut.
Diketahui bahwa
hasil dari tiap-tiap rangkaian dan posisi alat yang berbeda , maka didapatkan
pula hasil tegangan yang berbeda . Misal pada rangkaian yang disusun secara
paralel atau seri.Ketika posisi voltmeter dipindah dari awalnya ersambung
dengan ampremeter, resisto, dan catu daya kemudian diganti posisinya sehingga
voltmeter terhubung dengan catu daya , ampremeter dan resistor II maka
perolehan nilai hambatannya sudah jauh berbeda.
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari
praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1.
Nilai hambatan yang dihasilkan lebih
besar terjadi pada saat perpindahan voltmeter
2.
Perpindahan voltmeter bisa mememngaruhi
nilai tegangan yang berbeda
3.
Nilai hambatan besar panas disipasi pada
rangkaian paralel lebih besar daripada besar panas disipasi rangkaian seri.
5.2
Saran
Adapun saran untuk praktikan adalah
lebih teliti dalam melakukan praktikum , karena masih banyak kesalahan , saran
untuk asisten adalah lebih jelas dalam menerangkan kepada praktikan.
DAFTAR PUSTAKA
Giancolli,
D.2001.Fisika Edisi Kelima Jilid 2.Jakarta : Erlangga
Hayt,
JR.2006.Rangkaian Listrik Jilid 1.Jakarta : Erlangga
Linsley,
T.2006.Instalasi Dasar.Jakarta : Erlangga
Young.2003.Fisika
Universitas.Jakarta : Erlangga
Terimakasih tulisan nya membantu sekali