Pengetahuan lebih lanjut tentang hukum ohm

1. 2. HUKUM OHM DAN RANGKAIAN
SERI-PARALEL
1.1. Tujuan Praktikum
1. Mempelajari karakteristik Hukum Ohm
2. Menyelidiki karakteristik kuat arus dan tegangan listrik dari rangkaian bercabang
dan tak bercabang
1.2 . Peralatan dan Bahan Praktikum
No Nama Alat/Bahan Jumlah
1 Catu Daya 1 buah
2 Kabel penghubung merah 2 buah
3 Kabel penghubung hitam 2 buah
4 Papan Rangkaian 1 buah
5 Saklar 1 kutub 1 buah
6 Jembatan penghubung 3 buah
7 Meter dasar 90 1 set
8 Multimeter 1 buah
9 Resistor 47 Ω 1 buah
10 Resistor 4,7 Ω 1 buah
11 Resistor 100 Ω 1 buah
1.3. Dasar Teori
Hukum Ohm
Bila suatu penghantar diberikan potensial yang berbeda diantara kedua ujungnya,
maka dalam penghantar itu akan timbul arus listrik. Besarnya kuat arus yang melewati
penghantar ini tergantung pada besar kuat medan listriknya (E). Sedangkan sifat hantaran
bahan dinyatakan dengan hambatan jenis ().
(1)
J
E



2. Gambar 1
Perhatikan Gambar 1. Jika panjang penghantar L dengan beda potensial diantara
kedua ujungnya adalah Vab, dan besar kuat medannya E maka:
Karena maka
( )
( )
, sehingga
 
A
L

ab
V
I  .
Selanjutnya 




 
A
L
inilah yang disebut sebagai hambatan/resistansi (R) dari suatu
penghantar, dan persamaan tersebut dapat ditulis sebagai :
(3)
R
V
I ab

Persamaan (3) disebut sebagai persamaan hukum ohm dan biasa dipakai untuk menentukan
besar hambatan, yaitu dengan menggunakan voltmeter dan amperemeter.
Ketika sebuah beda potensial diaplikasikan pada sebuah divais atau komponen
elektronika yang terbuat dari material berbeda, maka arus yang dihasilkan akan berbeda.
Sifat mikroskpik dari material yang bertanggungjawab atas fenomena ini adalah
resistivitas. Parameter fisik dalam skala makroskopik dari material yang dapat diukur
langsung secara eksperimen dalam hal ini adalah resistansi. Besarnya resistansi sebuah
divais diformulasikan oleh :
dimana V adalah beda potensial (V) dan I adalah arus yang melewati dua titik.
Berdasarkan persamaan (4), resistansi secara umum merupakan fungsi dari tegangan yang
diaplikasikan. Namun demikian, pada kebanyakan divais, nilai resistansi merupakan
sebuah konstanta, yang menghubungkan variabel beda potensial dan arus listrik. Divais
yang demikian dikatakan bersifat Ohmik dan memenuhi Hukum Ohm.

3. Rangkaian Seri dan Paralel
1. Rangkaian Seri
Ketika dua atau lebih resistor
dihubungkan seperti pada Gambar 2,
maka rangkaian semacam ini disebut
rangkaian seri. Besarnya arus yang
mengalir pada resistor R1 akan sama
jumlahnya dengan yang melewati
resistor R2, yakni sebesar I, dengan arah
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2
Besarnya beda potensial yang diaplikasikan pada ujung-ujung ac akan
didistribusikan pada tiap-tiap resistor sebanding dengan besarnya hambatan listrik
yang dimiliki masing-masing resistor. Hubungan ini selanjutnya dapat digunakan
untuk menghitung besarnya hambatan pengganti Rs pada kedua ujung ac sebesar
(5)
2. Rangkaian Paralel
Dua buah resistor yang dihubungkan secara paralel ditunjukkan pada Gambar
3. Ketika arus I berada pada titik percabangan a, nilainya terbagi menjadi dua
yakni sebesar I1 yang akan mengalir pada R1 dan sebesar I2 yang melewati R2.
Ketiga kuat arus memenuhi Hukum Kirchoff I,
(6)
Gambar 3
Oleh karena beda potensial antara kedua kutub dari setiap resistor sama besar,
maka berdasarkan persamaan (6), hambatan pengganti untuk rangkaian paralel dari
dua buah resistor dirumuskan sebagai berikut,
1 1
1
1
2
7

4. 1.4. Tugas Pendahuluan
1. Bagaimana cara melakukan pengukuran terhadap besarnya arus listrik dan tegangan
dari sebuah beban yang dialiri arus listrik ?
2. Bagaimana Hukum Ohm menjelaskan hubungan antara beda potensial (V) dan kuat
arus listrik (I) yang mengalir dalam sebuah rangkaian ?
3. Sebutkan perbedaan umum yang dimiliki antara rangkaian seri dan paralel dari
susunan resistor/hambatan !
4. Jelaskan bunyi dari Hukum Khirchoff I !
5. Tentukan hambatan pengganti dari susunan resistor berikut !
a.
b.
c.
1.5. Prosedur Kerja
Percobaan 1 Pengukuran Tegangan dan Kuat Arus Listrik
1. Susunlah rangkaian listrik seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.

5. Gambar 4
Keterangan : 1 = Catu daya DC
2 = Saklar 1 kutub
3 = Jembatan penghubung
4 = Bola lampu 6,2 V, 0,48 A
5 = Voltmeter (Pilih meter dasar menjadi voltmeter)
2. Hubungkan catu daya ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan off). Pilih
tegangan pada skala 3 V.
3. Pilih voltmeter pada skala 10 VDC.
4. Tutuplah/hidupkan saklar. Amati besar tegangan pada voltmeter kemudian catat pada
Tabel.
5. Bukalah/matikan saklar. Ubahlah tegangan pada catu daya menjadi 6 VDC. Lakukan
kembali langkah 4.
6. Ubah rangkaian pada Gambar 1 menjadi seperti Gambar 5.
Gambar 5
Keterangan : 1 = Catu daya DC
2 = Saklar 1 kutub
3 = Jembatan penghubung
4 = Bola lampu 6,2 V, 0,48 A
5 = Amperemeter (Pilih meter dasar menjadi amperemeter)

6. 7. Hubungkan catu daya ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan off). Pilih
tegangan pada skala 3 V.
8. Pilih amperemeter pada skala 5 ADC.
9. Tutuplah/hidupkan saklar. Amati besar kuat arus pada amperemeter kemudian catat
pada Tabel.
10. Bukalah/matikan saklar. Ubahlah tegangan pada catu daya menjadi 6 VDC. Lakukan
kembali langkah 9.
Percobaan 2 Menyelidiki karakteristik hukum Ohm
1. Susunlah rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6a. Gunakan R1 100Ω.
(a) (b)
Gambar 6
2. Dalam keadaan off (saklar terbuka), hubungkan rangkaian dengan catu daya. Pilih
pada skala 3 VDC.
3. Hidupkan saklar dan amati pembacaan skala pada Amperemeter dan Voltmeter. Cata
pada Tabel Pengamatan.
4. Matikan saklar, naikkan catu daya pada skala 6 VDC. Ulangi langkah 3.
5. Ganti resistor dengan pertama dengan R2 47Ω Gambar 6b). Ulangi langkah 2 s/d 4.
Percobaan 3 Menyelidiki karakteristik kuat arus dan tegangan listrik dari rangkaian
bercabang dan tak bercabang
Rangkaian Seri
1. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 7a. Gunakan resistor 4,7 Ω dan 47 Ω.
Pastikan saklar dalam keadaan terbuka.
2. Hubungkan rangkaian dengan Amperemeter dengan batas ukur 1A pada posisi a.
3. Hubungkan pula rangkaian dengan catudaya pada skala 9 VDC.

7. (a) (b)
Gambar 7
4. Tutup saklar. Bacalah nilai kuat arus listrik (Ia) yang ditunjukkan pada amperemeter.
Catat hasilnya.
5. Buka saklar, pindahkan amperemeter pada posisi b, tutup saklar dan baca nilai kuat
arus listrik (Ib) pada amperemeter.Catat pada tabel pengamatan.
6. Buka saklar, pindahkan amperemeter pada posisi c, baca nilai kuat arus listrik yang
terukur pada amperemeter dan catat hasilnya.
7. Buka saklar. Ubah rangkaian menjadi seperti pada Gambar 4b.
8. Ubah meter dasar menjadi voltmeter dengan batas ukur 10 VDC.
9. Pasang voltmeter pada posisi a sesuai yang ditunjukkan Gambar 4b.
10. Tutup saklar, baca nilai tegangan Va dan catat pada tabel pengamatan.
11. Buka saklar, ulangi kembali langkah 7 dan 8 untuk posisi voltmeter di b dan c. Catat
hasilnya.
12. Jika masih ada waktu, lakukan langkah-langkah di atas untuk kombinasi seri dari
resistor 47 Ω, 56 Ω dan 100 Ω.
Rangkaian Paralel
1. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 8a. Gunakan resistor R1 4,7 Ω dan R2=47
Ω. Pastikan saklar dalam keadaan terbuka.
2. Hubungkan rangkaian dengan amperemeter dengan batas ukur 100mA pada posisi a.
3. Hubungkan pula rangkaian dengan catudaya pada skala 3 VDC.
(a) (b)
Gambar 8

8. 4. Tutup saklar. Bacalah nilai kuat arus listrik (I) yang ditunjukkan pada amperemeter.
Catat hasilnya.
5. Buka saklar, pindahkan amperemeter pada posisi a, tutup saklar dan baca nilai kuat
arus listrik (Ia) pada amperemeter.Catat pada tabel pengamatan.
6. Buka saklar, pindahkan amperemeter pada posisi b, baca nilai kuat arus listrik yang
terukur pada amperemeter dan catat hasilnya.
7. Buka saklar. Ubah rangkaian menjadi seperti pada Gambar 8b.
8. Ubah meter dasar menjadi voltmeter dengan batas ukur 10 VDC.
9. Pasang voltmeter pada posisi V sesuai yang ditunjukkan Gambar 8b.
10. Tutup saklar, baca nilai tegangan V dan catat pada tabel pengamatan.
11. Buka saklar, ulangi kembali langkah 7 dan 8 untuk posisi voltmeter di a dan b. Catat
hasilnya.
12. Jika masih ada waktu, lakukan langkah-langkah di atas untuk kombinasi paralel dari
resistor 47 Ω, 56 Ω dan 100 Ω.
1.6. TUGAS ANALISIS DATA
Percobaan
ke-
Tugas
1 1) Jelaskan, bagaimanakah cara menggunakan voltmeter untuk
mengukur tegangan dari sebuah beban (bola lampu) ?
2.) Jelaskan, bagaimanakah cara menggunakan amperemeter untuk
mengukur kuat arus listrik yang mengalir dalam sebuah beban
(bola lampu) ?
2 1) Berdasarkan hasil pengukuran pada Gambar 3, bagaimanakah
hasil perbandingan antara tegangan dan kuat arus ? Penjelasan
disertai dengan data.
2) Untuk nilai tegangan yang tetap, bagaimana pengaruh hambatan
terhadap kuat arus listrik yang dihasikan ? Penjelasan disertai
dengan data.
3) Untuk nilai resistansi yang tetap, bagaimana pengaruh tegangan
terhadap kuat arus listrik yang dihasilkan ? Penjelasan disertai
dengan data.
4) Formulasikan Hukum Ohm berdasarkan penjelasan anda untuk
pertanyaan 1 s/d 3.
3 Rangkaian Seri
1) Bandingkan hasil pengukuran Ia, Ib dan Ic. Apakah hubungan
yang dapat diambil antara Ia, Ib dan Ic? Penjelasan disertai

9. dengan data.
2) Bandingkan hasil pengukuran Va, Vb dan Vc. Apakah hubungan
yang dapat diambil antara Va, Vb dan Vc? Penjelasan disertai
dengan data.
3) Hitunglah Ra, Rb dan Rc dengan persamaan berikut,
Ra=Va/Ia
Rb=Vb/Ib
Rc=Vc/Ic
4) Bandingkan nilai Ra dengan R1 + R2 , Rb dengan R1 dan Rc
dengan R2.
5) Nyatakan kesimpulan akhir yang dapat ditarik dari percobaan ini,
mengenai karakteristik kuat arus listrik, tegangan dan hambatan
total dalam sebuah rangkaian tertutup tidak bercabang.
Paralel
1) Bandingkan hasil pengukuran I, Ia dan Ib. Apakah hubungan yang
dapat diambil antara I, Ia dan Ib ? Penjelasan disertai dengan
data.
2) Bandingkan hasil pengukuran V, Va dan Vb. Apakah hubungan
yang dapat diambil antara V, Va dan Vb? Penjelasan disertai
dengan data.
3) Hitunglah Ra, Rb dan Rc dengan persamaan berikut,
R=V/I
Ra=Va/Ia
Rb=Vb/Ib
4) Hitung nilai 1/R, 1/Ra, 1/Rb, 1/R1, 1/R2, dan 1/Ra + 1/Rb.
5) Bandingkan nilai 1/R dengan 1/Ra + 1/Rb, 1/Ra dan 1/R1 dan
1/Rb dengan 1/R2.
5) Nyatakan kesimpulan akhir yang dapat ditarik dari percobaan ini,
mengenai karakteristik kuat arus listrik, tegangan dan hambatan
total dalam sebuah rangkaian tertutup bercabang.