Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.1BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari – hari tentunya kita berhubungan dengan listrik. Rata – rata
perabotan rumah tangga membutuhkan listrik . Hal yang sering kita lihat adalah lampu
dengan tegangan 220 volt setiap rumah. Lampu yang menerangi rumah tangga merupakan
contoh adanya arus listrik yang mengalir pada hambatan dan tegangan yang teratur dari PLN.
Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik,dapat juga
diartikan sebagai kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang
menyebabkan penarikan dan penolakan gayadi antaranya. Atau juga sumber energi yang
disalurkan melalui kabel.
Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran
negatif. Bersama dengan magnetisme, listrik membentuk interaksi fundamental yang dikenal
sebagai elektromagnetisme. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang
dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan dengan luas di
dalam aplikasi-aplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik. Aliran listrik mengalir
dari saluran positif ke saluran negatif.
Demikian pula jika kita hanya memegang saluran negatif. Dengan listrik arus bolak-
balik, Listrik bisa juga mengalir ke bumi (atau lantai rumah). Hal ini disebabkan oleh sistem
perlistrikan yang menggunakan bumi sebagai acuan tegangan netral (ground). Acuan ini, yang
biasanya di pasang di dua tempat (satu di ground di tiang listrik dan satu lagi di ground di
rumah). Karena itu jika kita memegang sumber listrik dan kaki kita menginjak bumi atau
tangan kita menyentuh dinding, perbedaan tegangan antara kabel listrik di tangan dengan
tegangan di kaki (ground), membuat listrik mengalir dari tangan ke kaki sehingga kita akan
mengalami kejutan listrik ("terkena strum").Daya listrik dapat disimpan, misalnya pada
sebuah aki atau baterai.
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui hukum ohm.
2. Untuk mengetahui hubungan antar tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam
sebuah rangkaian.
3. Untuk mengetahui perbandingan antara rangkaian paralel dan rangkaian seri.
Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.1BAB II
LANDASAN TEORI
Unsur rangkaian jenis pertam aseperti yang telah disebutkan dalam bagian sebelum ini
memerlukan tegangan antara kutub-kutubnya yang berbanding lurus dengan arus melaluinya.
Secara kuantitatif, teganngan diberikan oleh:
V= R.I (2.1)
Dengan I adalah arus dalam Ampere. Konstanta pembandingnya dalah R, resistansi
unsur tersebut adalah R, resistansi unsur tersebut, dan dalam SI dinyatakan dalam ohm()
dengan dimensi ML2T-1. Hubungan antar tegangan dan arus seperti yang dinyatakan dalam
persamaan (2.1) dikenal sebagai hukum Ohm. Benda fisis yang ciri utamanya adalah
resistansi disebut resistor.
Berbagai hasil percobaan membuktikan bahwa resistansi dari hampir semua
penghantar berubah menurut suhu. Jika resistansi suatu penghanatar pada sushu t1 adalh R1,
maka untuk rentang sushu yang wajar, resistansinya pada suhu t2 di berikan oleh.
R2 = R1 [1+(t2-t1)] (2.2)
Dengan adalh koefisien suhu resistor dan suhunya diukur dalam derajat Celcius.
Resistor yang resistansinya tidak tetap konstan untuk berbagai arus yang berbda dikenal
sebagai resiostor tak linear. Resistansi dari resistor semacam itu merupakan fungsi arus yang
mengalir didalamnya. Daya yang digunakan dalam rangkaian listrik dapat diperoleh dari
tegangan dan arusnya. Karena menurut definisinya v = dw/dq dan i = dq/dt; maka daya adalah
P = dw / dt =dw/ dq dq/dt = V I (2.3)
Dalam resistansi, maka :
P= V I = (R I) I = I2 R = V(V/R) = V2/R (2.4)
Bila arus listrik yanag mengalir dalam suatu resistor, maka ada kerja yang dilakukan dalam
resistor tersebut. Elektron-elektron pembawa muatan mendapatkan tenaga daris sumber
tegangan dan menyerahkan tenaga itu pada saat bertumbukan dengan molekul penghantar.
Tenaga itu diubah menjadi gerak acak yang dikenal sebagai panas. Dalam suatu resistor
semua tenaga yang digunakan untuk memaksa aliran arus muncul sebagai kenaikan suhu
penghantar tersebut atau sebagai alaiaran panas yang meninggalkannya.
Parameter resistansi pada dasarnya merupakan ssuatu konstanta geometri. Sebenarnya hal itu
telah ditemukan oleh Ohm, dalam penyelidikannya. Dalam analogi dengan persamaan dan
Penghantaran Fourier, Ohm menunjukkan bahwa resistansi suatu penghantar dengan dimensi
Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.1yang seragam berbanding lurus dengan panjangnya, berbanding terbalik dengan luas
penampangnya. Dan bergantung pada sifat penghantaran fisis bahannya.
R = ρ L/A (2.5)
Dengan ρ adalah resistivitas bahan yang dinyatakan dalam ohm-meter, L panjang penghantar
dalam meter pangkat dua. (Mismail, Budiono. 1995)
Persamaan (2.1) diatas seringkali dinamakan hukum Ohm. Tetapi penting untuk
dipahami bahwa isi sebenarnya hukum Ohm adalah kesebandingan langsung (untuk beberapa
material). Mendefinisikan hamabatan R untuk sebarng konduktor, apakah konduktor itu
mematuhi hukum Ohm atau tidak tetapi hanya R konstan, kita dapat menekan hubungan ini
sebagai hukum Ohm. Persmaan (2.10) memperlihatkan bahwa hambatan sebuah kawat atau
konduktor yang penampangnya homogen berbanding langsung deng panjangnya dan
berbanding dengan luas penampangnya. Hamabata juga sebanding dengan resistivitas
material kondiktot yang dibuat itu.
Satuan SI dari hambatan adalah ohm. Yang sama dengan satu volt per ampre (1 = 1
V/A). Kiloohm (1 k = 103 W). jika arus I ). Jika arus I yang sama mengalir dalam dalam
kedua kawat temabaga dan bola lampu, maka selisih potensial V = I R. Jauh lebih besar
melewati bola lampu itu, energi yang hilang ini dikonversi oleh serabut bola lampu itu ke
dalam cahaya dan kalor. Anda tidak menginginkan kawat rumah anda bercahaya panas-pijar.
Sehingga hambatannya dibuat rendah dengan menggunakan kawat yang resitivitasnya rtendah
dan luas penampangnya besar.
Untuk resistor yang menuruti hukum Ohm, sebuah grafik(2.1) arus sebagai fungsi
waktu dari selisih potensial(tegangan) adalah sebuah garis lurus. Kemiringan garis itu adalah
1/R. Jika tanda selisih potensial itu berubah, maka tanda arus yang dihasilkan lebih tinggi dan
ujung berpotensial lebuh rendah dari konduktor itu. Sehingga medan listrik, kerapatan arus,
dan arus semuanya berbalik arah. Dalam alat yang tidak mematuhi hukum ohm hubungan
teganagan dengan arus mungkin tidak merupakan sebuah kesebandingan langsung, dan
mungkin berbeda untuk kedua arus.
Grafik 2.1 Tegangan terhadap Arus
Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.1Resistor terdapat dalam semua jenis rangkaian mulai dari pengering rambut dan
pemanas ruangan sampai pada rangkaian yang membatasi atau membagi arus.atau mereduksi
atau membagi tegangan. Rangkaian seperti itu seringkali memiliki beberapa resistor.sehingga
wajar untuk meninjau gabungan beberapa resistor. Sebuah contoh sederhana adalah serentetan
bola lampu yangg digunakan dalam untuk dekorasi hiburan dengan setiap bola bertindak
sebagai sebuah resistor, dan dari perspektif analisis rangkaian serentetan bola lampu itu
hanyalah merupakan gabungan resistor.
Resistor-resistor dikatakan tersambung paralel diantar titik a dan titk b. Setiap resistor
menyediakan sebuah lintasan alternatif diantara titik-titik itu. Untuk elemen-elemen yang
tersambung paralel, selisih potensial adalah sama melalui setiap elemen.
Untuk sebarang gabungan resistor kita selalu dapat mencari sebuah resistor tunggal
yang yang dapat menggantikan gabungan itu dan menghasilkan arus total dan selisih potensial
yang sama. Misalnya serentetan bola lampu dapt digantikan dengan sebuah bola lampu
tunggal yang dipilih secara tepat yang akan menarik arus yang sama dan mempunyai selisih
potensial yang sama diantara terminal-terminalnya, seperti bola lampu semula. Hambatan
tunggal dari resistor ini dinamakan hamabatan ekuivalen. Untuk menghitung sebuah
hambatan ekuivalen.
Kita dapat menururnkan persamaan umum untuk hambatan ekuivalen dari sebuah
gabungan seri atau gabungan paralel darinresistor-resistor. Jika resistor-resistor itu seri seperti
dalam gambar (2.1), arus I harus sama dalam semua resistor itu. Dengan memeberikan V= I.R
untuk setiap resistor kita mempunyai.
Gambar 2.1 Rangkaian Seri
Vax=IR1 Vxy=IR2 Vyb=IR3 (2.5)
Selisih potensial yang melalui setiap resistor tidak perlu sama( kecuali untuk kasus khusus
dimana tiga resistor itu sama). Selisish potensial Vab yang melalui keseluruhan gabungan itu
adala jumlah selisih-selisih potensial individu:
Vab = Vax + Vxy + Vyb =I(R1+R2+R3) (2.6)
Vab/I = R1+R2+R3 (2.7)
Nilai Vab/I, menurut definisi adalah hamabatan ekuivalen Rek maka:
Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.1 Rek = R1+R2+R3 (2.8)
Mudah bagi kita untuk menggeneralisasi persamaan ini untuk sebarang banyak resistan.
Rek = R1+R2+R3+............(resistor seri) (2.9)
Hamabatan ekuivalen dari sebarang banyaknya resistor seri sama dengan jumlah hambatan-
hamabatan individunya. Hambatan ekuivalen itu lebih besar daripada setiap hamabtan
individu.
Jika reisistor itu paralel seperti gambar (2.2), arus yang melalui setiap resistor tak
perlu sama. Tetapi selisih potensial diantara terminal-terminalsetiap resistor harus sama dan
sebanding dengan Vab (ingat bahwa selisih potensial diantara sebarang diua titik bergantung
pada lintasan yang diambil diantara titik-titik itu ). Marilah kita menggunakan arus dalam
ketiga resistor itu I1,I2, dan I3. Maka dari I = V/R.
I1 = Vab/R1 I2 = Vab/ R2 I3 = Vab/R3 (3.0)
Umumnya arus yang melalui setiap resistor berbeda. Karena muatan tidak
terakumulasi atau tekuras keluar dari titik a, maka arus total I harus sama dengan jumlah
ketiga arus dalam resitor itu:
I = I1+I2+I3 = Vab(1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ) (3.1)
I/ Vab = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 (3.2)
Tetapi menurut definisi dari hambatan ekuivalen Rek, I/Vab = I/Rek, maka
I/Rek = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 (3.3)
Sekali lagi mudah bagi kita menggeneralisasi persamaan ini untuk sebarang
banyaknya resistor paralel:
I/Rek = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +.............(resistor paralel) (3.4)
Untuk sebarang banayaknya reesistor paralel, kebalikan hambatan ekuivalen sama
dengan jumlah kebalikan-kebalikan dari hambatan-hambatan individu-individunya.
Hamabtan ekuivalen selalu lebih kecil daripada hambatan individu.
(Freedman, Roger A 2001)
BAB III
Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.1METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Komponen
3.1.1 Peralatan
1. Multimeter Digital
Berfungsi untuk mengukur dan mengetahui nilai hambatan, arus dan tegangan.
2. Kabel penghubung
Berfungsi sebagai penghubung suatu alat ukur ke komponen
3. Jumper
Berfungsi untuk menghubungkan dari satu komponen ke komponen lainnya
4. Protoboard
Berfungsi sebagai tempat untuk merangkai rangkain yang bersifat sementara
3.1.2 Komponen
1. Resistor (10 , 20, )
Berfungsi sebagai suatu hambatan dalam rangkaian
2. Baterai 9V
Berfungsi untuk menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk
listrik
3.2 Prosedur Percobaan
Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.11. Disiapkan peralatan yang akan digunakan.
2. Dirangkai peralatan seperti gambar dibawah ini dengan baik dan benar.
3. Diatur R1 dengan hambatan 100 ohm dan R2 sebesar 100 ohm.
4. Dihubungkan rangkaian dengan sumber teganngan 9 V.
5. Diukur tegangan pada R1 dan R2 dengan mengguanakan multimeter digital dan arus
yang mengalir pada rangkaian.
6. Dicatat hasil yang diperoleh
7. Diulangi percobaan yang sama dengan mengubah R2 sebesar 200 ohm
8. Diukur teganga dan arus yang mengalir pada rangkaian dengan menggunakan
multimeter digital.
9. Dicatat hasil yang diperoleh
10. Dilakukan percobaan yang sama dengan memfariasikan nilai hambatan R2 sampai
dengan 900 ohm
11. Dicatat hasilnya pada tabel percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Laboratorium Fisika GelombangDepartemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara
Jl Bioteknologi No.1
Freedman, Roger A.2001.”Fisika Universitas”.Jakarta:Erlangga
Halaman : 229-231 dan 257-259
Mismail, Budiono.1995.”Rangkaian Listrik”.Bandung:Institut Teknologi Bandung
Halaman : 15-19
Medan, 25 April 2016
Asissten, Praktikan,
( Rina Apulina Bukit ) ( Triyandi Pratama)
Top Related