Hukum ohm

7,523 views
7,296 views

Published on

Published in: Design
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
7,523
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
151
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Hukum ohm

  1. 1. BAB I PENDAHULUAN A. Judul Percobaan Judul percobaan pada praktikum ini adalah “Hukum Ohm dan Resistansi”. B. Latar Belakang Kita sering menjumpai bahkan selalau berhubungan dengan listrik karena hamper semua alat-alat elektronika yang kita gunakan menggunakan listrik dan tidak aka nada fungsinya kalau tidak di aliri arus listrik. Contohnya saja seperti computer, CD player, televisi, dan sebagainya. Berbicara mengenai listrik tentu tidak ketinggalan pula mengenai rangkaian yang ada didalamnya. Hukum Ohm semulanya terdiri atas dua bagian. Bagian pertama tidak lain ialah definisi hambatan yakni V = IR. Sering hubungan ini dinamai hukum ohm. Akan tetapi Ohm juga menyatakan bahwa R adalah suatu kostanta yang tidak tergantung pada V maupun I. bagian kedua ini hukum tidak terlalu benar seluruhnya. Hubungan V=IR dapat diterapkan pada resistor apa saja di mana V adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan dan I adalah arus yang mengalir di dalamnya,sedangkan R adalah hambatan atau resistansi resistor tersebut. Hukum Ohm berbunyi “kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar (hambatan) besarnya sebanding dengan beda potensial (tegangan) antara ujung-ujung penghantar tersebut”. Disini misalkan diambil sebuah contoh arus listrik dengan aliran air di sungai atau pipa yang dipengaruhi oleh gravitasi. Jika pipa atau sungai hampir rata, kecepatan alir akan kecil. Tetapi jika satu ujung lebih tinggi dari yang lainnya, kecepatan aliran atau arus akan lebih besar. Dalam percobaan ini kami ingin mengetahui hubungan antara tegangan dan kuat arus listrik, mengetahui prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter dan amperemeter, mengetahui hubungan antara panjang kawat penghantar dengan hambatan kawat, mengetahui hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan kawat penghantar, sehingga kami melakukan percabaan ini.
  2. 2. C. Rumusan Masalah Pada percobaan ini rumusan masalah yang dapat kami angkat adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus listrik menurut percobaan hukum Ohm ? 2. Bagaimana prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter dan amperemeter ? 3. Bagaimana hubungan antara panjang kawat penghantar dengan hambatan kawat ? 4. Bagaimana hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan kawat penghantar ? D. Tujuan Percobaan Tujuan diadakannya percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus listrik menurut percobaan hukum Ohm. 2. Dapat menjelaskan prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter dan amperemeter. 3. Untuk mengetahui hubungan antara panjang kawat penghantar dengan hambatan kawat. 4. Untuk mengetahui hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan kawat penghantar.
  3. 3. BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Resistansi dan hukum ohm Dalam studi kita tentang konduktor dalam elektrostatik, kita beragumen bahwa medan listrik di dalam konduktor pada kondisi kesetimbangan elektrostatik harus nol. Jika tidak demikian, muatan-muatan bebas di dalam konduktor akan bergerak. Kini kita misalkan situasi dimana muatan bebas memang bergerak dalam konduktor. Artinya, konduktor tidak berada pada kesetimbangan elektrostatik. Arus di dalam konduktor dihasilkan oleh medan listrik di dalam konduktor ketika mendesakkan gaya pada muatan-muatan bebas. Karena medan E searah dengan gaya pada muatan poitif, dan karena arah arus merupakan arah aliran muatan positif, maka arah arus searah dengan medan listrik. Suatu segmen kawat dengan panjang ∆L dan penampang lintang A yang membawa arus I. Karena arah medan listrik dari daerah potensial lebih tinggi ke daerah potensial lebih rendah , potensial pada titik a lebih besar dari pada titik b, asumsikan bahwa ∆L cukup kecil sehinngga kita bisa menganggap medan listrik yang melintasi segmen adalah konstan, beda potensial V antara titik a dan b adalah : V = Va – Vb = E∆L (1) Untuk kebanyakan material, Arus dalam suatu segmen kawat sebanding dengan beda potensial yang melintasi segmen. Seperti yang telah kita katakana terlebih dahulu bahwa hokum Ohm adalah merupakan sebuah hukum fundamental dari keelektromagnetan karena hukum tersebut bergantung pada sifat-sifat medium penghantar. Bentuk hukum tersebut adalah sangat sederhana dan merupakan hal yang aneh bahwa banyak penghantar yang menuruti hukum tersebut dengan baik sedangkan penghantar-penghantar yang lain tidak menuruti hukum tersebut sama sekali. Marilah kita lihat kalau kita dapat mengerti mengapa logam-logam menuruti hukum Ohm, yang akan kita tuliskan dalam bentuk mikroskopik E = pj. Didalam sebuah logam maka electron-elektron valensi tidak terikat kedalam atom-atom individu tetapi bebas bergerak dalam kisaran kisi-kisi dan
  4. 4. dinamakan elektron-elektron konduksi (Conduction electrons). Didalam tembaga ada sebuah elektron seperti itu peratom, dan ke 28 elektron lainnya tetap terikat keinti tembaga untuk membentuk teras ion ( Ionic cores). Walaupun distribusi laju dari electron-elektron konduksi dapat djelaskan dengan benar hanya dalam fisika kuantum, naqmun model electron bebas (Free electron model) klasik akan memadai untuk keperluan kita sekarang. Cukuplah kita meninjau hanya sebuah laju rata-rata V yang didefenisikan dengan sesuai untuk tembaga V = 1,6 x 108 cm/detik. Tanpa adanya medan listrik maka arah-arah didalam amana electron bebas atau electron konduksi bergerak sama sekali adalah sembarangan, seperti halnya dengan arah-arah pergerakan molekul-molekul sebuah gas yang dibatasi dalam sebuah wadah B. Hambatan dan Resistor Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial. Satu cara untuk menghasilkan beda potensial adalah dengan baterai. George Simon Ohm (1787-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan keujung-ujungnya : I∞V (2) Sebagai contoh, jika kita menghubungkan kawat ke baterai 6 V, aliran arus akan dua kali lipat dibandingkan jika dihubungkan ke baterai 3 V. Akan sangat membantu jika kita membandingkan arus listrik dengan aliran air disungai atau pipa yang dipengaruhi oleh gravitasi. Jika pipa (atau sungai) hampir rata, kecepatan aliran akan kecil. Tetapi jika satu ujung lebih tinggi dari yang laennya, kecepatan aliran atau arus akan lebih besar. Makin besar perbedaan ketinggian, makin besar arus. Maka bahwa potensial listrik analog, pada kasus gravitasi, dengan ketinggian tebing, dan hal itu berlaku pada kasus ini untuk ketinggian dari mana fluida mengalir. Sama seperti penambahan ketinggian menyebabkan aliran air yang lebih besar, demikian pula beda potensial listrik yang lebih besar, atau tegangan, menyebabkan aliran arus listrik menjadi lebih besar. Tepatnya berapa besar aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron. Dinding-dinding pipa, atau tepian sungai dan batu-batu ditengahnya, memberikan hambatan terhadap aliran arus. Dengan cara yang sama, elektron-elektron
  5. 5. diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin tinggi hambatan ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. Kita kemudian mendefenisikan hambatan sehingga arus berbanding terbalik dengan hambatan. Ketika kita gabungkan hal ini dan kesebandingan diatas, kita dapatkan : I=V/R (3) Dimana R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda potensial yang melintasi alat tersebut, dan I adalah arus yang mengalir padanya. Hubungan ini sering dituliskan : V = IR (4) Dan dikenal sebagai hukum ohm. Banyak fisikawan yang akan mengatakan bahwa ini bukan merupakan hukum, tetapi lebih berupa defenisi hambatan. Jika kita ingin menyebut sesuatu sebagai hukum ohm, hal tersebut akan berupa pernyataan bahwa arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan, I ∞ V. Sehingga, R konstan, tidak bergantung pada V,untuk konduktor logam.tetapi hubungan ini tidak berlaku umum untuk Bahan dan alat lain seperti dioda, tabung hampa udara, transistor, dan sebagainya.dengan demikian “Hukum Ohm” bukan merupakan hukum dasar,tetaoi lebih berupa deskripsi mengenai kelas bahan (konduktor logam)tertentu. Kebiasaan menyebut hukum ohm demikian melekat sehingga kita tidak akan mempermasalahkan penggunaanya,selama kita tetap ingat batasanya. Bahan atau alat yang tidak mengikuti hukum ohm dikatakan nonohmik.lihat gambar 18-9.Definisi hambatan : R=V/I (5) Juga dapat diterapkan pada kasus nonohmik tetapi dalam hal ini, R tidak akan konstan dan bergantung pada tegangan yang diberikan. Satuan untuk hambatan disebut ohm dan disingkat Ω(Yunani untuk omegaI).karena R=V/I,kita lihat bahwa 1,0 ohm ekivaLen dengan 1,0 V/A . C. Hambatan Jenis Kita mungkin menyangka bahwa hambatan kawat yang tebal akan lebih kecil dari yang tipis karena kawat yang lebih tebal memiliki area yang lebih luas untuk lewatnya elektron. Dan mungkin anda berpikir bahwa hambatan akan lebih besar jika panjangnya lebih besar karena akan ada lebih banyak penghalang untuk aliran
  6. 6. elektron. Dan memang,ternyata ditemukan pada eksperimen bahwa hambatan R kawat logam berbanding lurus dengan panjan L dan berbanding terbalik dengan luas penampang lintang A. Yaitu : R= L/A (6) Dimana , konstanta pembanding, disebut hambat jenis (resistivitas) dan bergantung pada bahan yang digunakan. Nilai tipikal , yang satuannya adalah Ω.m, di berikan untuk berbagai bahan kolom tengah tabel. Nilai-nilai tersebut sebagian bergantung pada kemurnian, perlakuan kalor, temperatur dan faktor-faktor lainnya. Perhatikan bahwa perak memiliki hambat jenis paling rendah dan dengan demikian merupakan konduktor paling baik (walaupun mahal). Tembaga tidak jauh dibawahnya, sehingga jelas mengapa sebagian besar kawat terbuat dari tembaga. Aluminium walaupun mempunyai hambat jenis yang lebih tinggi, kurang rapat dibanding tembaga, sehingga pemakaian tembaga lebih disukai dalam berbagai situasi, seperti jalur transmisi, karena shambatannya untuk berat yang sama lebih kecil daripada tembaga. Hambat jenis suatu bahan sebagian bergantung pada temperatur. Pada umumnya, hambatan logam bertambah terhadap temperatur . Hal ini tidak mengejutkan, karena pada temperatur yang lebih tinggi, atom-atom bergerak lebih cepat dan tersusun dengan tidak begitu teratur; sehingga bisa di anggap lebih menganggu aliran elektron. Jika perubahan temperatur tidak begitu besar, hambatan logam biasanya naik hampir linier terhadap temperatur. Maka T = 0 [ 1 + α ( T – T0 ) (7) Dimana o adalah hambat jenis pada temperatur acuan To ( misalnya 0 C atau 20 C ), T adalah hambat jenis pada suatu temperatur T dan α adalah koefisien temperatur hamba jenis. Nilai α diberikan koefisien temperatur untuk semikonduktor bisa negatif. Mengapa? Tampknya pada temperatur yang lebih tinggi, beberapa elektron yang pada keadaan normal tidak bebas pada semikonduktor menjadi bebas dan bisa berperan dalam arus. Dengan demikian, hambatan semikonduktor dapat berkurang dengan penambahan temperatur, walaupun tidak selamanya demikian. D. Superkonduktivitas Pada temperatur yang sangat rendah, hampir nol mutlak, hambat jenis logamlogam tertentu dan senyawa atau campurannya menjadi nol sebagaimana terukur oleh teknik presisi paling tinggi. Bahan-bahan pada keadaan demikian dikatakan sedang
  7. 7. ber-superkonduksi. Fenomena ini pertama kali diteliti oleh H.K ONNES (1853-1926) pada tahun1911 ketika ia mendinginkan air raksa dibawah 4,2 K (-269 C). Ia menemukan bahwa pada temperatur ini, hambatan air raksa tiba-tiba turun menjadi nol. Pada umumnya, suoper konduktor menjadi superkonduksi hanya dibawah temperatur transisi Tc tertentu, yang biasanya beberapa derajat dari nol mutlak. Arus pada bahhan bahan superkonduksi yang berbentuk cincin terlihat mengalir bertahuntahun dengan tidak adanya beda potensial, tanpa penurunan yang terukur. Pengukuran menunjukkan bahwa hambat jenis dari superkonduktor lebih kecil dari 4x10-25 Ω.m, yang lebih dari 10 pangkat 16 kali lebih kecil dari nilai untuk tembaga, dan dianggap nol pada prakteknya. Banyak penelitian yang telah dilakukan mengenai superkonduktiivitas beberapa tahun belakangan ini untuk memahami mengapa hal itu terjadi, dan untuk menemukan bahan-bahan yang melakukan superkonduksi pada temperatur yang lebih masuk akal untuk memperkecil biaya dan kesulitan pendinginan pada temperatur sangat rendah yang dibutuhkan. Sebelum tahun 1986 temperattur tinggi dimana suatu bahan ditemui menjadi superkonduksi adlah 23 K, dan dibutuhkan helium cair untuk menjaga agar bahan tersebut tetap dingin. Pada tahun 1987, dikembangkan senyawa yttrium, barium, tembaga dan oksigen yang dapat menjadi superkonduksi pada 90 K. Karena ini diatas temperatur nitrogen cair, 77 K, nitrogen cair mendidih cukup dingin untuk menjaga agar bahan ini tetap superkonduksi. Hal ini merupakan terobosan penting karena nitrogen cair bisa didapat dengan jauh lebih mudah dan lebih murah daripada helium cair yang dibutuhkan untuk superkonduktor sebelumnya. Sejak itu, superkonduktivitas pada temperatur sekitar 160 K telah dilaporkan, walaupun pada senyawa yang mudah rusak. Banyak riset sedang dilakukan untuk mengembangkan superkonduktor Tc – tinggi sebagai kawat yang dapat membawa arus yang cukup kuat untuk keperluan praktis. Sebagian besar aplikasi saat ini menggunakan bismuth – stonsium – kalsium – tembaga oksida, dikenal (untuk singkatnya) sebagai BSCCO. Aplikasi superkonduktivitas yang tadinya tampak sepertifiksi sains menjadi kenyataan. Penggunaan superkonduktor yang besar saat ini ialah untuk membawa arus pada elektromagnet. Pda magnet-magnet besar, sejumlah besar energi diperlukan hanya untuk mempertahankan arus, dan energi ini terbuang sebagai kalor.
  8. 8. Penggunaan superkonduktor temperatur-lebih tinggi akan memungkinkan motor dan generator menjadi jauh lebih kecil (mungkin 1/10 dari ukuran sekarang) jika superkonduktor dikembangkan sehingga bisa menahan arus besar. Transmisi daya melalui jarak jauh dengan menggunakan superkonduktor juga akan membutuhkan jalur transmisi yang jauh lebih kecil dan murah. Superkonduktor bisa membuat mobil listrik lebih praktis, membuat komputer jauh lebih cepat dari saat ini, dan sangat berpotensi untuk alat-alat yang menyimpan energi untuk digunakan pada saat permintaan memuncak. Superkonduktor telah dipelajari untuk digunakan pada transportasi darat kecepatan-tinggi: medan magnet yang dihasilkan oleh magnet superkonduksi akan digunakan untuk “mengambangkan” kendaraan diatas rel sehingga tidak ada gesekan. Pengambangan muncul dari gaya tolak antara magnet (pada kereta) dan arus eddy yang dihasilkan oleh rel dibawahnya. E. Daya Listrik Energi listrik berguna untuk kita karena dapat dengan mudah diubah menjadi energi bentuk lain. Motor, yang cara kerjanya akan merubah energi listrik menjadi kerja mekanik. Pada alat-alat lain seperti pemanas listrik, kompor, pemanggang, dan pengering rambut, energi listrik diubah menjadi energi panas pada hambatan kawat yang dikenal dengan nama “elemen pemanas”. Dan pada banyak bola lampu biasa, filamen kawat yang kecil menjadi sedemikian panas sehingga beersinar, hanya beberapa persen energi yang diubah menjadi cahaya tampak, dan sisanya, lebih dari 90%, menjadi energi panas. Filamen bola lampu dan elemen pemanas pada alat-alat rumah tangga memiliki hambatan yang biasanya berkisar antara beberapa ohm sampai beberapa ratus ohm. Energi listrik diubah menjadi energi panas atau cahaya pada alat-alat seperti itu karena arus biasanya agak besar, dan ada banyak tumbukan antara elektron yang bergerak dan atom pada kawat. Pada setiap tumbukan, sebagian energi elektron ditransfer ke atom yang ditumbuknya. Sebagai akibatnya, energi kinetik atom bertambah dan dengan demikian temperatur elemen kawat bertambah. Energi panas yang bertambah ini (energi dalam) dapat ditransfer sebagai kalor dengan konduksi dan konveksi keudara pada pemanas atau kemakanan pada wajan, dengan radiiasi ke roti pada pemanggang, atau di radiasikan sebagai cahaya.
  9. 9. Untuk mencari daya yang di ubah oleh peralatan listrik mengingatkan bahwa energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V adalah QV. Maka daya P, yang merupakan kecepatan perubahan energi, adalah P = daya = energi yang diubah/waktu = QV/t (8) Muatan yang mengalir per detik, Q/t, merupakan arus listrik, I. Dengan demikian kita dapatkan : P = IV (9) Hubungan umum ini menghasilkan daya yang diubah oleh suatu perangkat, dimana I adalah arus yang melewatinya dan V adalah beda potensial yang melintasinya. Rumus ini juga menyatakan daya yang diberikan oleh sebuah sumber seperti baterai. Satuan SI daya listrik untuk semua jenis daya lainnya, yaitu watt (1 W = 1 J/det). F. Ammeter, Voltmeter dan Ohmmeter Kini kita mengalihkan perhatian kepada pengukuran besaran-besaran listrik dalam rangkaian DC. Alat-alat yang mengukur arus, beda potensial dan resistansi disebut ammeter, voltmeter,dan ohmmeter. Umumnya ke tiga alat ini sudah menyatu dalam sebuah multi meter yang dapat di pilih kegunaannya dari satu ke yang lainnya.Kita bisa menggunakan voltmeter untuk mengukur tegangan terminal baterai mobil dan ohmmeter untuk mengukur resistansi antara dua titik dalam peralatan listrik dirumah (seperti pemanggang roti) dimana ita mendiga terjadi hubungan singkat atau kabel putus. Oleh karena itu, pengetahuan tentang operasi dasar peralatan ini bisa berguna. Untuk mengukurarus yang melalui resistor dalam suatu rangkaian sederhana kita tempatkan ammeter secara seri dengan resistor, sehingga ammeter dan resistor membawa arus yang sama. Karena ammeter memiliki resistansi, arus dalam rangkaian sedikit berkurang karena ammeter disisipkan. Idealnya, ammeter memiliki resistansi yang sangat kecil sehingga hanya sedikit perubahan yang terjadi terhadap arus yang akan diukur. Beda potensial pada resistor diukur dengan menempatka voltmeter yang dihubungkan secara paralel dengan resistor, Sehingga tegangan jatuh pada voltmeter sama seperti pada resistor. Voltmeter mengurangi resistansi antara titik a dan b, lalu
  10. 10. meningkatkan arus total dalam rangkaian dan mengubah tegangan jatuh pada resistor. Sebuah voltmeter yang baik memiliki resistansi yang sangat besar sehingga efeknya pada rangkaian menjadi minimal. Komponen dasar suatu ammeter dan volmeter adalah galvanometer, alat yang mampu mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer dirancang sehingga pembacaan skala sebanding dengan arus yang melaluinya. Kebanyakan alat ukur kini memiliki pembacaan digital dari pada suatu indikator dan skala, tapi dasar operasinya serupa dengan yang dibahas disini. Ada dua sifat Galvanometer yang penting dalam pemakaiannya sebagai ammeter dan voltmeter. Sifat tersebut yaitu resistansi galvanometer Rg dan arus yang dibutuhkan untuk menghasilkan simpangan skala penuh Ig. Nilai yang khas pada galvanometer laboratorium besaran-besaran ini adalah Rg = 20 Ω dan Ig = 0,5 Ma. Tegangan jatuh pada galvanometer seperti ini untuk simpangan skala penuh adalah V = IgRg = (20Ω)(5,8 x 10 A) = 10 V Untuk membuat sebuah ammeter dari galvanometer, kita tempatkan resistor kecil yang disebut resistor shunt yang disusun paralel dengan galvanometer. Resistansi shunt biasanya jauh lebih kecil dari pada resistansi galvanometer sehingga sebagian besar arus dibawa olh resistansi shunt dan resistansi ekivalen ammeter jauh lebih kecil dari pada resistansi galvanometer itu sendiri. Pada kenyataannya, resistansi ekivalen ammeter hampir sama dengan resistansi shunt. Untuk membuat voltmeter, kita tempatkan sebuah resistor dengan resistansin besar disusun secara seri dengan galvanometer sehingga resistansi ekivalen voltmeter jauh lebih besar dari pada r esistansi galvanometer itu sendiri. Pemiihan resistor yang sesuai untuk kontruksi sebuah ammeter atau voltmeter dari galvanometer. Ohmmeter sederhana untuk mengukur resistansi mengandung baterai yan dihubungkan secara seri dengan galvanometer dan sebuah resistor . Resistansi Rs dipilih sedemikian rupa sehingga terminal a dan b terhubung secara singkat (disetuh bersama) yang berarti bahwa tidak ada resistansi antara mereka, arus melalui galvanoter adalah Ig. Ini adalah arus dimana galvanometer memberikan defleksi skala
  11. 11. penuh. Jadi, defleksi skala penuh mengindikasikan tidak ada resistansi antara terminal a dan b , dan defleksi nol menunjukkan suatu resistansi tak berhingga antar terminal. Ketika terminal-terminal dihubungkan ke resistansi R yang tidak diketau, arus melaluigalvanometer kurang dari Ig, secara spesifik, I= (10) Karena arus ini bergantung pada R, skala dapat dikalibrasi untuk memberikan pembacaan langsung dari R. Catat bahwa skala ini jauh dari linier. Karena akurasi pembacaan bergantung pada konstanta ggl baterai,tipe ohmmeter sederhana ini bukanlah instrumn dengan akurasi yang tinggi. Bagaimanapun, tipe ini berguna untuk membuat determinasi kasardan cepat resistansi yang tak diketahui. Ig(Rs + Rs) =1,5V Rsa= -4 - Rg = 300 Ω - 20 Ω = 2980 Ω Anggaplah kita gunakan ohmmeter ini untuk mengukur resistansi galvanometer laboratorium yang sangat sensitifyang memberikan skala penuh ketika arus yang melaluinya adalah 10-5 A dan memiliki resistansi sekitar 20 Ω. Ketika terminal a dan bdihubungka pada galvanometer ini, arus yang dikirim melalui 3020 Ω. Arus ini sekitar 50 kali yang dibutuhkan untuk menghasilkan defleksi skala penuh. Hasil seperti ini akan menimbulkan popping sound, suatu tiupan asap sebuah galvanometer yang kurang sensitif , dan kemungkinan kata-kata yang tidak enak terdengar dari instruktur laboratorium. Prinsip Kerja Amperemeter bekerja berdasarkan prinsip gaya magnetik (Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet timbul gaya lorentz yang menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk akan dikembalikan ke posisi semula oleh pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai dengan Prinsip Gaya Lorentz F = B.I. L. Kemampuan amperemeter dapat ditingkatkan dengan memasang
  12. 12. hambatan shunt secara parallel terhadap amperemeter. Besar hambatan shunt tergantung pada berapa kali kemampuannya akan ditingkatkan. Misalnya mula-mula arus maksimumnya adalah I, akan ditingkatkan menjadi I’ = n.I, maka besar hambatan shunt. (11) RG = Hambatan galvanometer mula-mula Prinsip Kerja Voltmeter hampir sama dengan Amperemeter karena desainnya juga terdiri dari galvanometer dan hambatan seri atau multiplier. Galvanometer menggunakan prinsip hukum Lorentz, dimana interaksi antara medan magnet dan kuat arus akan menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang menggerakan jarum penunjuk sehingga menyimpang saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan. Makin besar kuat arus akan makin besar penyimpangannya. Fungsi dari multiplier adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada galvanometer tidak melebihi kapasitas maksimumnya, sehingga sebagian tegangan akan berkumpul pada multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi lebih besar. Jika kemampuannya ingin ditingkatkan menjadi n kali maka dapat ditentukan berapa besar hambatan multiplier yang diperlukan. (12) V = tegangan yang akan diukur VG = Tegangan maksimum galvanometer RG = Hambatan galvanometer Rm = Hambatan multiplier G. Daya Pada Rangkaian Dirumah Tangga Kawat-kawat listrik yang membawa listrik ke lampu-lampu dan peralatan listrik lainnya memiliki hambatan, walaupun biasanya sangat kecil. Bagaimanapun, jika arus cukup besar, kawat akan memanas dan menghasilkan energi
  13. 13. panas dengan kecepatan yang sama dengan I2R, dimana R adalah hambatan kawat. Suatu resiko yang mungkin terjadi adalah kawat pembawa arus di dinding bangunan menjadi sedemikian panas seehingga terjadi kebakaran. Kawat-kawat yang lebih teebal, tentu saja, mempunyai hambatan yang lebih kecil dan dengan demikian membawa arus yang lebih besar tanpa menjadi terlalu panas. Bila sebuah kawat membawa arus yang lebih dari batas keamanan, dikatakan terjadi “kelebihan muatan “. Tentu saja, sebuah bangunan harus dirancang dengan pengkabelan yang cukup berat untuk beban yang diperkirakan. Untuk mencegah kelebihan beban, sekring atau saklar pemutus dipasang pada rangkaian. Alat-alat tersebut sebenarnya merupakan saklar yang membuka rangkaian ketika arus melampaui suatu nilai tertentu. Sekring atau saklar pemutus 20-A, misalnya, terbuka ketika arus yang melewatinya melampaui 20 A. Jika rangkaian berkali-kali membakar sekring atau membuka saklar pemutus, ada dua kemungkinan: mungkin terlalu banyak peralatan yang menarik arus dalam rangkaian tersebut, atau ada kerusakan disuatu tempat, misalnya, “hubungan pendek”. Hubungan pendek, atau “rangkaian pendek”, berarti bahwa dua kawat bersilangan (mungkin karena isolasi terbakar) sehingga jalur arus keduanya terhubung. Hambatan rangkaian dengan demikian menjadi sangat kecil, sehingga arus akan sangat besar. Tentu saja, rangkaian pendek harus segera diperbaiki. Rangkaian rumah tangga dirancang dengan berbagai peralatan yang terhubung sehingga masing-masing menerima tegangan standar (biasanya 120 V di Amerika Serikat) dari perusahaan listrik. Rangkaian dengan peralatan yang tersusun seperti pada rangkaian paralel, sebagaimana akan kita bahas lebih lengkap pada bab berikut. Bila sebuah sekring terputus atau rangkaian pemutus terbuka, arus total yang ditarik pada rangkaian tersebut harus diperiksa. Jika pada rangkaian memiliki sekring 20-A, bisa diperkirakan akan putus, dan semoga memang demikian, untuk mencegah kawat kelebihan beban sehingga tidak cukup panas untuk terjadi kebakaran. Harus ada yang dimatikan agar rangkaian ini menarik dibawah 20 A. (Rumah dan apartemen biasanya memiliki beberapa rangkaian, masing-masing dengan sekring atau rangkaian pemutusnya sendiri, cobalah memindahkan salah satu alat ke rangkaian lainnya). Jika rangkaian dirancang untuk sekring 30-A, seharusnya sekring tidak putus, atau jika demikian, mungkin ada hubungan pendek. (Tempat yang paling mungkin adalah pada salah satu kabel alat).
  14. 14. Ukuran sekring yang sesuai dipilih berdasarkan kawat yang digunakan untuk memasok arus, sekring ini tidak boleh digantikan dengan yang lebih tinggi. Sekring yang terputus atau saklar pemutus yang terbuka bekerja seperti sebuah saklar, membuat suatu “rangkaian terbuka”. Yang dimaksud dengan rangkaian terbuka adalah tidak ada lagi jalur penghantar, sehingga tidak ada arus yang bisa mengalir, seakan-akan R = ∞ (tak terhingga). Pada rangkaian listrik, disipasi kalor oleh resistor harus dipertimbangkan. Ukuran fisik resistor merupakan indikator kasar mengenai daya maksimum yang bisa di lepaskannya (=I2R) tanpa penambahan temperatur yang berarti. Nilai umum adalah ¼ W, ½ W, dan W, makin tinggi wattnya, makin besar ukuran fisiknya.
  15. 15. BAB III METODOLOGI PERCOBAAN A. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah : 1. Alat a. Power supply 1 buah b. Kabel penghubung 8 buah c. Voltmeter 1 buah d. Multimeter digital 1 buah e. Mistar 1 buah f. Mikromerter sekrup 1 buah 2. Bahan a. Resistor 20 ohm 1 buah b. Resistor 100 ohm 1 buah c. Kawat penghantar (nikrom) 2 buah B. Prosedur Kerja Adapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut: Kegiatan 3.1 : Hukum Ohm 1. Menyusun peralatan seperti pada gambar rangkaian berikut : A A R V Gambar 3.1 : Rangkaian percobaan hokum Ohm 2. Setelah rangkaian di atas tersusun, maka amperemeter disusun secara seri dengan hambatan dan votmeter disusun secara paralel. 3. Mengambil data kuat arus listrik dan tegangan dengan memutar/ manipulasi tegangan keluaran power supply. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan. 4. Mengulangi percobaan 1-3 dengan mengganti resistor 20 Ω dengan 100 Ω. Dengan rangkaian seperti gambar 3.1, maka menentukan besarnya hambatan R, menurut rumus dan grafik yang dibuat.
  16. 16. Kegiatan 3.2: Hambatan kawat penghantar 1. Hubungan panjang kawat dengan hambatan R a. Mengukur luas penampang kawat dengan micrometer sekrup b. Mengukur panjang kawat penghantar 10 cm c. Memasang probe penghubung pada kawat penghantar yang tersedia, kemudian mengukur dan mencatat hasil pengamatan hambatan R pada multimeter. d. Mengulangi percobaan dengan panjang kawat berbeda ( kelipatan 10 cm ) e. Menentukan hasil hambatan jenis kawat dan mencatat hasil pada table pengamatan. 2. Hubungan luas penampang dengan hambatan a. Mengambil 2 buah kawat yang memiliki diameter yang berbeda. b. Mengukur luas penampang masing-masing kawat dengan micrometer sekrup. c. Mengukur kawat penghantar 10 cm d. Memasang probe penghubun pada kawat penghantar yang tersedia, kemudian mengukur dan mencatat hasil pengukuran hambatan R pada multimeter. e. Melakukan perlakuan yang sama pada kawat ke dua dan ketiga f. Menentukan hambatan jenis kawat dan mencatat pada table pengamatan. C. Tabel Pengamatan Kegiatan I : Hukum Ohm Tabel 3.1 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik NST Voltmeter : Resistor : No 1 2 3 4 5 volt Vs : volt Ω Tegangan (Volt) Kuat arus listrik (A)
  17. 17. Tabel 3.2 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik NST Voltmeter : Resistor : volt Vs : volt Ω No Tegangan (Volt) 1 2 3 4 5 Kegiatan II : Hambatan Kawat Penghantar Kuat arus listrik (A) Tabel 3.3 : Hubungan antara panjang kawat dengan R.A NST Mistar : cm NST Micrometer Sekrup : No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Panjang Kawat (m) diameter : mm m Luas penampang : m2 R.A ( Ω. m2) Hambatan Rterukur (Ω) Tabel 3.4 : Hubungan antara luas penampang (A) NST Mistar : cm NST Micrometer Sekrup : No 1 2 Diameter (m) Panjang Kawat (l) : cm = mm mm Luas Penampang (m2) Hambatan Rterukur (Ω)
  18. 18. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pengamatan Adapun hasil pengamatan yang diperoleh pada percobaan ini yaitu sebagai berikut: Kegiatan I : Hukum Ohm Tabel 4.1 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik NST Voltmeter : 0,2 volt Vs : 10 volt Resistor : 20 Ω No 1 2 3 4 5 Tegangan (Volt) 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 Kuat arus listrik (A) 0,09 0,20 0,29 0,37 0,48 Tabel 4.2 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik NST Voltmeter : 0,2 volt Vs : 10 volt Resistor : 100 Ω No 1 2 3 4 5 Tegangan (Volt) 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 Kuat arus listrik (A) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10
  19. 19. Kegiatan II : Hambatan Kawat Penghantar Tabel 4.3 : Hubungan antara panjang kawat dengan R.A diameter : 0,76 x 10-3 m NST Mistar : 0,1 cm NST Micrometer Sekrup : 0,01 mm No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Panjang Kawat (m) 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Luas penampang : 453, 42 x 10-9 m2 Hambatan Rterukur (Ω) 2,20 3,90 5,80 7,40 9,20 11,20 12,80 14,50 16,10 20,30 R.A ( Ω. m2) 997,52 x 10-9 1768,34 x 10-9 2629,84 x 10-9 3355,31 x 10-9 4171,46 x 10-9 5078, 30 x 10-9 5803,78 x 10-9 6574,59 x 10-9 7300,06 x 10-9 9204,43 x 10-9 Tabel 4.4 : Hubungan antara luas penampang (A) NST Mistar : 01 cm Panjang Kawat (l) : 30 cm = 0,30 mm NST Micrometer Sekrup : 0,01 mm No 1 2 Diameter (m) 0,76 x 10-3 0,80 x 10-3 Luas Penampang (m2) 453,42 x 10-9 553,90 x 10-9 Hambatan Rterukur (Ω) 5,60 3,60
  20. 20. B. Analisis Data Kegiatan I : Hukum Ohm a) Tahanan R = 20 Ohm No. 1 2 3 4 5 V (Volt) 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 30,00 I (A) 0,09 0,20 0,29 0,37 0,48 1,43 V2 (Volt2) 4,00 16,00 36,00 64,00 100,00 220,00 I2 (A2) V. I 2 0,81 x 10 4,00 x 102 8,41 x 102 13,69 x 102 23,04 x 102 49,95 x 102 Dengan rumus regresi linear ini diperoleh: = 5 (10,48) – (30)(1,43) 5 (220) – (302) = 52,40 – 42,90 1100 – 900 = 9,50 200 = 0,0475 Dengan cara yang sama seperti menghitung a, maka diperoleh: = 1,43 – 0,0475 (30) 5 = 1,43 – 1,425 5 = 0,005 5 = 0,001 0,18 0,80 1,74 2,96 4,80 10,48
  21. 21. = 5 (10,48) – (30) (1,43) {[5 (220) – (30)2] [5 (0,4995) – (1,43)2]}1/2 = 52,40 – 42,90 {200 . 0,4526}1/2 = 9,5 {90,52}1/2 = 9,50 9,514 = 0,9985 1 ( 1,43 – 0,001 – 0,0475 . 30 )2 5 = 1 (1,429 – 1,425)2 5 1 (0,004)2 5 1 (0,000016) 5 0,000016 5 0,0000032 0,0018 5 . 0,0000032 5(220) - (30)2 0,000016 1100-900
  22. 22. 0,000016 200 0.00000008 0,00028 0,0000032 . 220 5(220) - (30)2 0,000704 1100-900 0,000704 200 0.0000035 0,0019 Dari perhitungan di atas maka dapat disimpulkan bahwa nilai resistansi adalah: a= 1/R atau p= 1/a R= 1/a = 1/ 0,0475= 21,05 Volt/A Sedangkan ketidakpastian R dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan, yaitu: ςR = ςa2 = = 0,00028 = 0,00028 = 0,12 (0,0475)2 0,00226 jadi besarnya tahanan R tersebut adalah: ( 21,05 ± 0,12 ) Volt/A
  23. 23. I (A) Grafik 4.1: Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik pada resistor R= 20 Ω 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 V (Volt) 0 2 4 Tan Ө = Δ V ΔI = V5 – V4 I5 - I4 = 10,00 – 8,00 0,48 – 0,37 = 2,00 0,11 = 18,00 Ө = 0,320 6 8 10 12
  24. 24. b) Tahanan R = 100 Ohm No. V (Volt) 1 2 3 4 5 I (A) 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 30,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,30 V2 (Volt) 4,00 16,00 36,00 64,00 100,00 220,00 I2 (A) V. I 2 0,04 x 10 0,16 x 102 0,36 x 102 0,64 x 102 1,00 x 102 2,20 x 102 Dengan rumus regresi linear ini diperoleh: = 5 (2,20) – (30)(0,30) 5 (220) – (302) = 11,0 – 9,00 1100 – 900 = 2,00 200 = 0,01 Dengan cara yang sama seperti menghitung a, maka diperoleh: = 0,30 – 0,01 (30) 5 = 0,30 – 0,30 5 =0 5 = 0,00 = 5 (2,20) – (30) (0,30) {[5 (220) – (30)2] [5 (0,022) – (0,30)2]}1/2 0,04 0,16 0,36 0,64 1,00 2,20
  25. 25. = 11,00 – 9,00 {200 . 0,02}1/2 = 2,00 {4,00}1/2 = 2,00 2,00 = 1,00 1 ( 0,30 – 0,00 – 0,01 . 30 )2 5 = 1 (0,30 – 0,30)2 5 1 (0,00)2 5 1 (0,00) 5 0,00 0,00 5 . 0,00 5(220) - (30)2 0,00 1100-900 0,00 200 0.00
  26. 26. 0,00 0,00 . 220 5(220) - (30)2 0,00 1100-900 0,00 200 0,00 Dari perhitungan di atas maka dapat disimpulkan bahwa nilai resistansi adalah: a= 1/R atau p= 1/a R= 1/a = 1/ 0,01 = 100 Volt/A Sedangkan ketidakpastian R dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan, yaitu: ςR = ςa2 = = 0,00 = (0,01) 2 0,00 = 0,00 0,0001 jadi besarnya tahanan R Tersebut adalah: ( 100 ± 0,00) Volt/A
  27. 27. I (A) Grafik 4.2: Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik pada resistor R= 100 Ω 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 V (Volt) 0 2 4 Tan Ө = Δ V ΔI = V5 – V4 I5 - I4 = 10,00 – 8,00 0,10 – 0,08 = 2,00 0.20 = 10,00 Ө = 0,180 6 8 10 12
  28. 28. Kegiatan 2: Menyelidiki hambatan jenis kawat penghantar 2.1. Menghitung luas penampang kawat penghantar d = 0,76 mm = 0,76 x 103 m R= = .d . 0,76 x 103 = 0,38 x 10-3 m 2.2. Menghitung luas penampang kawat penghantar A = π d2 = . 3,14 . (0,76 x 10-3)2 = 453,42 . 10-9 m2 2.3. Menghitung perkalian antara hambatan R, dengan luas penampang kawat penghantar R. A R1 . A = 2,20 . 453,42 x 10-9 = 997,52 x 10-9 Ώm2 R2 . A = 3,90 . 453,42 x 10-9 = 1768,34 x 10-9 Ώm2 R3 . A = 5,80 . 453,42 x 10-9 = 2629,84 x 10-9 Ώm2 R4 . A = 7,40 . 453,42 x 10-9 = 3355,31 x 10-9 Ώm2 R5 . A = 9,20 . 453,42 x 10-9 = 4171,46 x 10-9 Ώm2 R6 . A = 11,20 . 453,42 x 10-9 = 5078,30 x 10-9 Ώm2 R7 . A = 12,80 . 453,42 x 10-9 = 5803,78 x 10-9 Ώm2
  29. 29. R8 . A = 14,50 . 453,42 x 10-9 = 6574,59 x 10-9 Ώm2 R9 . A = 16,10 . 453,42 x 10-9 = 7300,06 x 10-9 Ώm2 R10 . A = 20,30 . 453,42 x 10-9 = 9204,43 x 10-9 Ώm2 2.4. Menghitung hambatan jenis kawat penghantar = 1= = = 9975,24 x 10-9 Ωm 2= = = 8841,69 x 10-9 Ωm 3= = = 8766,12 x 10-9 Ωm 4= = = 8388,27 x 10-9 Ωm 5= = = 8342,93 x 10-9 Ωm 6= = = 8463,84 x 10-9 Ωm 7= = = 8291,11 x 10-9 Ωm 8= = = 8218,24 x 10-9 Ωm 9= = = 8111,18 x 10-9 Ωm 10 = = 9204,43 x 10-9 Ωm = = = ( 9975,24+8841,69+8766,12+8388,27+8342,93+8463,84+ 8291,11+8218,24+8111,18+9204,43)(1 X 10-9)/10 = = Ωm
  30. 30. 2.5. Menghitung rambat ralat hambatan jenis kawat = A = konstanta = = ∆ = R . l-1 . ∆R + = l-1. ∆R + R.l-2 . ∆l = ∆ . ∆l + = + } x Dimana: ∆R = ½ . NST Ohm meter = ½ x 0,1 Ώ = 0,05 Ώ ∆l = ½ . NST Mistar = ½ x 0,1 cm = 0,05 cm = 0,0005 m 2.6. Menghitung Rambat Ralat Hambatan Jenis Kawat Penghantar (P) ∆ ∆ 1= = + = } + + } 1 . = { I 0,023 I + I 0,005 I } . = 0,028 . = 279,31 ∆ 2= = + + Ωm } 2 . = { I 0,0128 I + I 0,0025 I } . = 0,0153 . = 135,28 Ωm
  31. 31. ∆ 3= = + } + 3 . = { I 0,0086 I + I 0,0017 I } . = 0,0103 . = 90,29 ∆ 4= = + Ωm } + 4 . = { I 0,0068 I + I 0,0012 I } . = 0,008 . = 67,11 ∆ 5= = + Ωm } + 5 . = { I 0,005 I + I 0,001 I } . = 0,006 . = 50.06 ∆ 6= = + Ωm } + 6 . = { I 0,0045 I + I 0,0008 I } . = 0,0052 . = 44,86 ∆ 7= + = + Ωm } 7 . = { I 0,0039 I + I 0,0007 I } . = 0,0046 . = 38,14 Ωm
  32. 32. ∆ 8= + = } + 8 . = { I 0,0034 I + I 0,0006 I } . = 0,004 . = 32,87 ∆ Ωm 9= + = } + 9 . = { I 0,0031 I + I 0,0006 I } . = 0,00037 . = 630,01 ∆ = 10 = Ωm + + } 10 . = { I 0,0025 I + I 0,0005 I } . = 0,003 . = 27,61 ∆ Ωm = = (729,31+135,28+90,29+67,11+50,06+44,86+38,14+32,87+30,01+27,61 )(1 X 10-9) 10 = 795,54 x 10-9 10 = 79,55 x 10-9 Ωm 2.7. Menghitung Kesalahan Relatif Hambatan jenis kawat penghantar (P) KR1 = x 100% = x 100% = 3,00 % KR2 = x 100% = = 2,00 % x 100%
  33. 33. KR3 = x 100% = x 100% = 1,00 % KR4 = x 100% = x 100% = 0,80 % KR5 = x 100% = x 100% = 0,60 % KR6 = x 100% = x 100% = 0,50 % KR7 = x 100% = x 100% = 0,50 % KR8 = x 100% = x 100% = 0,40 % KR9 = x 100% = x 100% = 0,40 % KR10 = x 100% = = 0,30 % x 100%
  34. 34. ∆KR = = 3,00%+2,00%+1,00%+0,80%+0,60%+0,50%+0,50%+0,40%+0,40%+0,30% 10 = 0,95% 10 = 0,95 % 2.8. Menghitung Derajat Kepercayaan (DK)hambatan jenis kawat penghantar DKn = 100% - KRn DK1 = 100% - KR1 = 100% - 3,00% = 97,00% DK2 = 100% - KR2 = 100% - 2,00% = 98,00% DK3 = 100% - KR3 = 100% - 1,00% = 99,00% DK4 = 100% - KR4 = 100% - 0,80% = 99,82% DK5 = 100% - KR5 = 100% - 0,60% = 99,40% DK6 = 100% - KR6 = 100% - 0,50% = 99,50% DK7 = 100% - KR7 = 100% - 0,50% = 99,50% DK8 = 100% - KR1 = 100% - 0,40% = 99,60% DK9 = 100% - KR9 = 100% - 0,40% = 99,60% DK10 = 100% - KR10 = 100% - 0,30% = 99,70%
  35. 35. 2.9. Menghitung Pelaporan Fisika (PF) hambatan jenis kawat penghantar PF PF1 = = satuan satuan = PF2 = satuan = PF3 = satuan = PF4 = satuan = PF5 = satuan = PF6 = satuan = PF7 = satuan = PF8 = satuan = PF9 = satuan = PF10 = = satuan
  36. 36. 2.10. Grafik hubungan antara (R-A) dengan panjang kawat penghantar (l) 2.10. Grafik 4.3: Hubungan antara (R-A) dengan panjang kawat penghantar (l) R.A (1x10-9) (Ωm2) 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 l (m) 0 0.2 0.4 0.6 Tan Ө = Δ R.A ΔL = R.A10 –R.A9 I10 – I9 = 9204,43 x 10-9– 7300,06 x 10-9 1,00 – 0,90 = 1904,37 x 10-9 0,1 = 19043,7 x 10-9 Ө = 332,38 x 10-9 0 0.8 1 1.2
  37. 37. 3. Kegiatan 3: hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan kawat penghantar No Diameter kawat (m) Hambatan terukur (Ω) 1 0,76 x 10-3 5,60 2 0,84 x 10-3 3,60 3.1. Menghitung luas penampang kawat A = πd2 Luas penampang 1 (d1 = 0,76 x 10-3 m) A1 = πd2 = 3,14 (0,76 x 10-3)2 = 453,42 x 10-9 m2 Luas penampang 2 (d2 = 0,84 x 10-3 m) A2 = πd2 = 3,14 (0,84 x 10-3)2 = 553,90 x 10-9 m2 3.2. Menghitung hambatan jenis kawat ρ= ρ1 = = = = 8463,84 x 10-9 Ωm
  38. 38. ρ2 = = = = 6646,80 x 10-9 Ωm ρ= = = = 7555,32 x Ωm 3.3. Menghitung rambat ralat hambatan jenis kawat ρ = → L = konstan ρ = R. A ∆ρ =│ ∆R│ + │ =│ ∆A│ ∆A│ + │ =│A ∆R│ + │R ∆A│ = ∆ρ =│ │+ │ + │ ρ Dimana : ∆R = x NST ohmmeter = x 0,1 Ω = 0,05 Ω
  39. 39. ∆A = x NST micrometer sekrup = x 0,01 mm A = πd2 → π = konstan Jadi, NST A = NST d2 ∆A = x 0,01 mm = ( 1 x 10-5) = (1 x 10-5)2 = (1 x 10-10) = 0,5 x 10-10 = 5 x 10-11 m2 3.4. Menghitung rambat ralat hambatan jenis ∆ρ1 = + = }ρ 8463,84 x 10-9 Ωm +│ 8463,84 x 10-9 Ωm = = (0,009) 8463,84 x 10-9 Ωm = 76,17 x 10-9 Ωm ∆ρ2 = = + }ρ +│ = 6646,80 x 10-9 Ωm 6646,80 x 10-9 Ωm = (0,01399) 6646,80 x 10-9 Ωm = 92,99 x 10-9 Ωm ∆ρ =
  40. 40. = = = 84,59 x 10-9 Ωm 3.5. Menghitung kesalahan relative perhitungan (KR) KR1 = = = 0,89 % KR2 = = = 1,40 % ∆KR = = = = 1,14 % 3.6. Derajat kepercayaan (DK) DK1 = 100 % - KR = 100 % - 0,89% = 99,11 % DK2 = 100 % - KR2 = 100 % 1,40 % = 98,60 % 3.7. Pelaporan Fisika (PF)
  41. 41. PF1 = satuan = PF2 = satuan = 3.8. Grafik Hubungan antara Luas Penampang dengan Hambatan Jenis Grafik 4.4 : Hubungan antara luas penampang dengan hambatan jenis ρ (10-9) Ω 10000 8000 6000 4000 2000 A (10-9) m2 0 0 100 200 300 400 500 600 C. Pembahasan Kegiatan 1 : Hukum Ohm ( Hubungan antara tegangan dan kuat arus listrik)
  42. 42. Pada percobaan ini, hambatan yang digunakan 20Ω dan 100Ω, dengan sumber tegangan 10 volt, pada percobaai ini digunakan alat ukur voltmeter dengan NST 0,2 V dan multimeter digital. Pada hambatan 20Ω, arus yang mengalir pada tegangan 2,00 V adalah 0,09 A, pada saat tegangan 4,00 volt maka arus yang mengalir 0,20 Ampere, pada tegangan 6,00 volt, arus yang mengalir 0,29 Ampere, pada tegangan 8,00 volt, arus yang mengalir adalah 0,37 Ampere dan pada saat tegangan 10,00 volt arus yan mengalir adalah sebesar 0,48 Ampere.Sementara pada hambatan 100Ω data yang didapatkan pada tegangan 2 volt dengan arus yang mengalir 0,02 Ampere, pada tegangan 4 volt arus yang mengalir 0,04 Ampere, pada tegangan 6 volt arus yang mengalir 0,06 Ampere, pada tegangan 8 volt arus yang mengalir 0,08 Ampere dan pada tegangan 10 volt, arus yang mengalir 0,10 Ampere. Sehingga dari data tersebut dapat dsimpulkan bahwa tegangan berbanding urus dengan arus dimana semakin besar tegangan yang digunakan maka semakin besar pula arus yang mengalir pada rangkaian. Kegiatan 2 : Hambatan kawat penghantar (Hubungan antara panjang kawat dengan R.A Pada percobaan ini digunakan kawat penghantar dengan diameter 0,76 x 10-3 m, luas penampang 453,42 x 10-9 m2, kawat yang digunakan kawat nikrome dengan panjang yang diubah-ubah. Pada panjang kawat 0,10 m nilai hambatan sebesar 2,20Ω dan R.A=997,52 X 10-9 Ωm2 , pada panjang kawat 0,20 m hambatan yang ada sebesar 3,90Ω dan R.A = 1768,34 x 10-9 Ωm2 pada panjang kawat 0,30m hambatan yang ada sebesar 5,80Ω dan R.A =2629,84 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,40m hambatan yang ada sebesar 7,40 Ω dan R.A = 3355,31 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,50 m hambatan yang ada sebesar 9,20Ω dan R.A = 4171,46 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,60 m hambatan yang ada sebesar 11,20Ω dan R.A = 5078,30 x 10 -9 Ωm2, pada panjang kawat 0,70m hambatan yang ada sebesar 12,80Ω dan R.A =5803,78 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,80m hambatan yang ada sebesar 14,50Ω dan R.A =6574,59 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,90 m hambatan yang ada sebesar 16,10Ω dan R.A = 7300,06 x 10-9 Ωm2 dan pada panjang kawat 1,00 m hambatan yang ada sebesar 20,30Ω dan R.A =9204,43 x 10-9 Ωm2. Dari data yang diperoleh menunjukkan adanya kesebandingan antara panjang kawat dengan hambatan artinya, semakin panjang kawat penghantar maka hambatan juga akan semakin besar begitu pula dengan nilai
  43. 43. R.A, karena nilai hambtan besar, maka arus yang mengalir juga akan semakin kecil dan teganganpun akan makin besar,dari teori hambatan dengan panjang kawat berbanding lurus, hal itu diperkuat dengan hasil pengamatan yang telah dilakukan. Kegiatan 3 : Hubungan antara luas penampang kawat (A) dengan resistansi (R) Pada percobaan ini digunakan dua buah kawat dengan diameter yang berbeda yaitu 0,76 x 10-3 m dan 0,84 x 10-3 tetapi dari jenis yang sama dengan panjang yang sama yaitu 30 cm atau 0,30 m. Pada diameter yang pertama 0,76 x 10 -3 m dengan luas penampang 453,42 x 10-9 A memiliki hambatan sebesar 5,60Ω. Pada diameter kedua 0,84 x 10-3 m dengan luas penampang 553,90 x 10-9 A memiliki hambatan sebesar 3,60Ω, hambatan jenis rata-rata 7555,32 x 10 Ωm, dengan kesalahan relative rata-rata 1,14 . Dari data tersebut dapat dismpulkan bahwa luas penampang berbanding terbalik dengan hambatan, artinya makin besar luas luas penampang maka hambatan semakin kecil. BAB V PENUTUP
  44. 44. A. Kesimpulan Kesimpulan dari percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Hubungan antara tegangan dan kuat arus adalah berbanding lurus, semakin besar tegangan maka kuat arus yang mengalir akan semakin besar. 2. Prinsip kerja hukum ohm adalah apabila tegangan diperbesar maka arusnya pun akan membesar. Prinsip kerja alat ukur amperemeter yaitu amperemeter bekerja berdasarkan prinsip gaya magnetik (Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet timbul gaya lorentz yang menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Prinsip Kerja Voltmeter hampir sama dengan Amperemeter karena desainnya juga terdiri dari galvanometer dan hambatan seri atau multiplier. Galvanometer menggunakan prinsip hukum Lorentz, dimana interaksi antara medan magnet dan kuat arus akan menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang menggerakan jarum penunjuk sehingga menyimpang saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan. Makin besar kuat arus akan makin besar penyimpangannya. Fungsi dari multiplier adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada galvanometer tidak melebihi kapasitas maksimumnya, sehingga sebagian tegangan akan berkumpul pada multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi lebih besar. 3. Hubungan antara panjang kawat penghantar sebanding dengan hambatan kawat dimana makin panjang kawat penghantar maka hambatannya juga semakin besar. 4. Hubungan antara luas penampang berbanding lurus dengan hambatan kawat penghantar, dimana makin luas penampang maka semakin kecil hambatan kawat penghantarnya. B. Saran Saran yang dapat kami sampaikan pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
  45. 45. 1. Sebaiknya praktikan harus teliti dalam melakukan pengukuran pada panjang kawat penghantar. 2. Sebaiknya praktikan harus teliti dalam mengukur luas penampang kawat 3. Sebaiknya praktikan merangkai alat dan bahan dengan benar 4. Sebaiknya praktikan bekerja sama dengan baik agak memperoleh data yang akurat DAFTAR PUSTAKA
  46. 46. Douglass C. Giancoli. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga Halliday, David. 1978. Fisika Edisi 2 Jilid Ketiga. Jakarta: Erlangga Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2 . Jakarta: Erlangga

×