VIII. CAPAIAN
Menentukan tahanan dalam (r) dari lampu karbon dan wolfram. IX. TEORI
Berdasarkan fungsi dan cara kerjanya komponen listrik dibedakan menjadi komponen pasif dan komponen aktif.
Komponen pasif adalah komponen yang dalam pengoperasiannya tidak membutuhkan sumber tegangan atau sumber arus tersendiri.
Komponen pasif pada umumnya digunakan sebagai pembatas arus, pembagi tegangan, tank circuit dan filter pasif.
Komponen elektronika yang digolongkan sebagai komponen pasif diantaranya adalah resistor, kapasitor, induktor, saklar.
Sedangkan komponen aktif adalah komponen elektronika yang dalam pengoperasiannya membutuhkan sumber tegangan atau sumber arus dari luar. Komponen elektronika yang termasuk dalam komponen aktif diantaranya dioda, transistor, IC (Integrated Circuit), dan LED.
Apabila sebuah komponen listrik (misalnya lampu) diberi beda potensial, maka di dalamnya akan dialiri arus listrik. Pada umumnya untuk suatu hambatan yang biasa, grafik karakteristik I terhadap V adalah linier dan memenuhi hukum Ohm:
132
V = I . R...(1) Dengan:
V = beda potensial antara ujung–ujung hambatan / komponen (Volt)
I = kuat arus yang melalui hambatan/komponen (A) R = besarnya hambatan seluruh rangkaian (Ω) Besarnya daya (power) oleh elemen listrik:
P = V. I ...(2) Rumus (1) dan (2) berlaku apabila dalam rangkaian tidak timbul induksi dari atau induksi kapasitif.
Dalam percobaan untuk mengukur V (atau E) dan I, digunakan dua metoda rangkaian seperti gambar (1) dan (2), dimana masing – masing mempunyai perbedaan (kelemahan).
Gambar 1. Metode 1
133
Gambar 2. Metode 2
Dengan rangkaian seperti gambar 1 dan 2, dapat diketahui kuat arus yang melalui lampu beberapa beda potensial, sehingga nilai hambatan dalam lampu (RL) dapat dicari.
Hukum Ohm, ditemukan dan dinamai menurut George Simon Ohm yang menyatakan hubungan antara tegangan, arus dan hambatan dari sebuah konduktor. Hal ini penting dalam merancang rangkaian listrik dan elektronik untuk memastikan voltase dan arus komponen tetap berada dalam spesifikasi.
Hampir semua komponen yang mampu membawa arus dianggap sebagai konduktor, hanya soal apakah konduktornya Ohmik atau tidak. Perbedaan utama antara konduktor Ohmik dan non-Ohmik adalah apakah mereka mengikuti hukum Ohm atau tidak. Sebuah konduktor Ohmik akan memiliki hubungan linier antara arus dan tegangan. Dengan konduktor non-Ohmik, hubungannya tidak linier. Pada konduktor non-Ohmik nilai tegangan dan nilai kuat arus tidak membentuk garis lurus pada grafik.
134
Gambar 3. Kurva Ohmik dan Non-Ohmik
Contoh yang baik dari sebuah konduktor Ohmik adalah resistornya. Penurunan tegangan pada resistor berkorelasi langsung dengan arus yang mengalir melewatinya. Tapi, ini hanya berlaku bila resistor disimpan dalam kisaran suhu yang dinilainya. Karena semakin banyak arus yang mengalir melalui sebuah resistor, maka semakin banyak panas yang dihasilkan.
Panas ini, bila menjadi berlebihan bisa menyebabkan resistor menjadi non-Ohmik dan resistan juga akan meningkat. Bahkan kabel biasa juga dianggap sebagai konduktor Ohmik. Kabel biasa masih memiliki daya tahan namun seringkali didesain sangat rendah untuk meminimalkan kerugian.
Konduktor non-Ohmik tidak mengikuti hukum Ohm dan dipengaruhi oleh suhu serta memiliki karakteristik tersendiri. Ada sejumlah contoh konduktor non-Ohmik; termasuk filamen bohlam dan semikonduktor seperti dioda dan
135
transistor. Mari kita ambil dioda. Sebuah dioda menyediakan voltase konstan yanghampir konstan meskipun ada yang bervariasi saat ini, jadi tidak mengikuti hukum Ohm.
Kebalikannya terjadi pada filamen lampu; Bahkan saat Anda meningkatkan voltase secara signifikan, hanya memungkinkan sejumlah arus saat melewatinya.
Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan adalah suatu penghambat yang akan membatasi arus listrik yang mengalir pada komponen listrik.
Hambatan suatu bahan atau penghantar nilainya berbeda-beda tergantung pada hambatan jenis, panjang, luas penampang, dan suhu. Setiap resistor dengan bahan yang berbeda akan memiliki hambatan jenis yang berbeda. Hambatan jenis resistor berbanding lurus dengan nilai hambatan Sebuah alat yang dapat digunakan secara langsung untuk mengukur besar kecilnya nilai hambatan sebuah penghantar disebut ohm meter.
Resistivitas adalah kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik yang bergantung terhadap besarnya medan listrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu bahan makan semakin besar pula medan listrik yang dibutuhkan untuk menimbulkan sebuah kerapatan arus. Hubungan antara resistansi dan resistivitas adalah berbanding lurus, maka dapat dinyatakan dengan rumus:
136
R= ρ L/A..………...(3)
Dengan:
R = Resistansi ( Ω = ohm ) ρ = Resistivitas (Ωm)
L = Panjang konduktor (meter = m) A = Luas Penampang Kawat (m2)
Jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh suhu yaitu thermistor. Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor”
yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient). Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif). Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya, semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif).
Gambar 3. Kurva Hubungan Hambatan dengan Suhu
137 X. ALAT-ALAT
1. Kit praktikum:
• Amperemeter AC,
• Voltmeter AC,
• Dudukan lampu,
• Dudukan kabel penghubung.
2. Lampu karbon, 3. Lampu wolfram,
4. Kabel penghubung (5 buah),
5. Sumber tegangan yang dapat diatur (Variac) dilengkapi kabel bersteker.
XI. TUGAS PENDAHULUAN
1. Jelaskan pengertian komponen listrik aktif dan pasif!
2. Jelaskan pengertian hambatan listrik dan persamaan untuk menentukan besar hambatan berdasarkan hukum Ohm!
3. Jelaskan pengertian hambatan ohmik dan non-ohmik!
4. Jelaskan grafik hambatan dalam (r) terhadap suhu (T) untuk hambatan Ohmik dan non-Ohmik! Gambarkan grafiknya!
5. Jelaskan perbedaan hambatan dalam dan hambatan luar!
6. Apa yang menyebabkan besarnya hambatan dalam dapat bertambah pada suatu komponen listrik?
7. Gambarkan skema rangkaian listrik pada percobaan ini beserta polaritasnya untuk
(2 metode)!
138
8. Jelaskan perbedaan dari rangkaian seri dan rangkaian paralel!
Sekurang-kurangnya sebutkan 5 perbedaan.
9. Apa itu lampu karbon? Jelaskan komponen/unsur pembentuk kawat penghantar dari lampu karbon!
10. Apa itu lampu wolfram? Jelaskan komponen/unsur pembentuk kawat penghantar dari lampu wolfram!
XII. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Catat keadaan ruang sebelum percobaan!
2. Pasang lampu karbon pada dudukan lampu yang terdapat pada kit praktikum, kemudian susunlah rangkaian seperti pada Gambar 1, variac tidak dihubungkan dengan sumber tegangan! Pastikan variac berada dalam kondisi minimum dan perhatikan kondisi suhu awal lampu (kondisi lampu dalam keadaan temperatur ruangan sebelum percobaan / dingin dan tidak pecah)!
3. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, hubungkan rangkaian dengan sumber, kemudian nyalakan variac!
4. Dengan mengatur variac, catatlah kuat arus yang terukur pada amperemeter dan tegangan pada voltmeter untuk setiap kenaikan harga beda potensial (lihat tabel data pengamatan)!
Catat pula nilai kuat arus dan tegangan untuk setiap penurunan harga beda potensial (Tanya asisten)!
5. Atur variac hingga minimum, kemudian matikan!
6. Ulangi langkah V.2 s.d. V.5 dengan menggunakan lampu wolfram!
139
7. Setelah temperatur kedua lampu kembali seperti semula, ulangi langkah V.2 s.d. V.5 dengan menggunakan lampu karbon yang dirangkai seri dengan lampu wolfram! Beri keterangan saat salah satu lampu lampu menyala terlebih dahulu, saat keduanya menyala, serta lampu yang menyala lebih terang (Tanya asisten)!
8. Ulangi langkah V.7 dengan menggunakan lampu karbon yang dirangkai paralel dengan lampu wolfram! Perhatikan kuat arus yang terukur pada amperemeter ketika kenaikan harga beda potensial (bila kuat arus sudah hampir mencapai batas ukur maksimal amperemeter, maka harga beda potensial tersebut menjadi harga minimum yang diamati)!
9. Ulangi langkah V.2 s.d. V.8 untuk rangkaian seperti pada gambar 2!
10. Catat keadaan ruang setelah percobaan!
Data Pengamatan
Tabel Keadaan Ruang
Keadaan Awal Akhir
Suhu (C) Kelembapan (%) Tekanan (mmHg)
140
Tabel Pengamatan
Metode 1 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Seri
V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
60
80
100
120
140
160
Metode 2 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Seri V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
60
80
100
120
140
160
141 XIII. PENGOLAHAN DATA
1. Tegangan Rata-Rata (𝑉̅) :
𝑉̅ =𝑉++ 𝑉− 2 2. Arus Rata-Rata (𝐴) ∶
𝐼̅ =𝐼++ 𝐼− 2
V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
40
60
80
100
Metode 2 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Paralel V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
40
60
80
100
142 3. Tahanan Dalam (Ὠ)
𝑟 =𝑉̅
𝐼̅
4. Daya (𝑊𝑎𝑡𝑡)
𝑃 = 𝑉̅. 𝐼̅
5. Grafik 𝑉 (volt) terhadap 𝐼 (Ampere)
Sumbu x (I) Sumbu y (V)
Titik Sentroid 𝑥̅=[ampere] 𝑦̅ = [Volt]
𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑉
∆𝐼 =
𝜃 𝑉 (𝑉𝑜𝑙𝑡)
𝐼 (𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒)
Titik sentroid
143
6. Grafik r (Ὠ) terhadap 𝐼 (ampere)
7. Grafik r (Ὠ) terhadap 𝑃 (watt)
Sumbu x (I) Sumbu y(r)
Titik Sentroid 𝑥̅ =[ampere] 𝑦̅ = [ Ὠ]
𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑟
∆𝐼 =
𝜃 𝑟 (Ὠ)
𝐼 (𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒)
Titik sentroid
𝑟 (Ὠ)
144
𝜃
𝑃 (𝑤𝑎𝑡𝑡)
Titik sentroid
145 XIV. DAFTAR PUSTAKA
Andar Soeprapto, Muhammad Ridwan. 2016. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Laboratorium Fisika Dasar Itenas.
Sumbu x (P) Sumbu y (r)
Titik Sentroid 𝑥̅ = [𝑤𝑎𝑡𝑡] 𝑦̅ = [ Ὠ ] 𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑟
∆𝑃=
147
PERCOBAAN L5 (TERMOELEMEN)
Disusun Oleh:
GINA NUR FATIMAH (14-2019-010)
148 INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL LABORATORIUM FISIKA DASAR
PRAKTIKUM FISIKA- LISTRIK