Laporan Fisika II Hukum Ohm

(1)

laporan Fisika II Hukum Ohm

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1

1.1 Latar BelakangLatar Belakang

Dalam sebuah rangkaian listrik biasanya terdapat istilah yang dikenal dengan arus listrik,

tegangan dan hambatan.. Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar

mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran inilah yang disebut dengan arus.

Sedangkan tegangan adalah beda potensial yang ada di antara titik rangkaian listrik tersebut.

Untuk menemukan hubungan di antara istilahistilah yang ada dalam sebuah rangkaian listrik

diperlukan sebuah praktikum yang dapat membuktikannya.

Dengan melakukan praktikum yang berjudul !ukum "hm ini kita dapat mengetahui dan Dengan melakukan praktikum yang berjudul !ukum "hm ini kita dapat mengetahui dan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus pada suatu rangkaian dan dapat digunakan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus pada suatu rangkaian dan dapat digunakan unt

untuk uk menmengetgetahui ahui sebsebuah uah hamhambatbatan an lislistrtrik ik tantanpa pa harharus us menmenggunggunakaakan n alaalat t yayang ng dindinamaamakankan ohmmeter.. Selain itu materi tentang hukum ohm ini sangat berguna khususnya yang mendalami ohmmeter.. Selain itu materi tentang hukum ohm ini sangat berguna khususnya yang mendalami kelistrikan. #arena dengan adanya hukum ohm kita dapat mengerti tentang kelistrikan. Untuk itu kelistrikan. #arena dengan adanya hukum ohm kita dapat mengerti tentang kelistrikan. Untuk itu kita harus mempelajari lebih dalam tentang !ukum "hm dengan cara mempraktekkannya dalam kita harus mempelajari lebih dalam tentang !ukum "hm dengan cara mempraktekkannya dalam percobaan ini.

percobaan ini. 1.$

1.$ %umusan &asalah%umusan &asalah

Bagaimana hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian'

1.(

1.( )ujuan)ujuan

&empelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian

1.*

1.* De+inisi stilahDe+inisi stilah

)egangan

)egangan - - perbedaan perbedaan potensi potensi listrik listrik antara antara dua dua titik titik dalam dalam rangkaian rangkaian listrik.listrik.

Die

Dieleklektritrik k - - suasuatu bahtu bahan yaan yang memng memiliiliki dayki daya hanta hantar arar arus yaus yang sanng sangat kgat keciecil atal atau bahku bahkanan

hampir tidak ada

Polarisasi

Polarisasi - - suatu suatu peristia peristia perubahan perubahan arah arah getar getar gelombang gelombang pada pada cahaya cahaya yang yang acak acak menjadimenjadi

satu arah getar/

#onduk

#onduktor tor - adaadalah balah bahan yhan yang di ang di dalamdalamnya bannya banyak tyak terdapaerdapat elet elektron ktron bebas bebas mudah mudah untukuntuk

bergerak.

Sem

Semikikondonduktuktor or - - 0se0setentengah gah pengpenghanthantar ar adaadalah lah suasuatu tu bahabahan yn yang ang titidak dak laylayak ak disdisebuebutt

sebagai penghantar, juga tidak layak disebut sebagai bukan penghantar 0solator.

Arus

Arus listrik listrik - - banyaknya banyaknya muatan muatan listrik listrik yang yang mengalir mengalir tiap tiap satuan satuan aktuaktu

%esistor

%esistor - - rangkaian rangkaian elektronika elektronika yang yang ber+ungsi ber+ungsi sebagai sebagai penghambat penghambat arus arus dan dan tegangantegangan

%esistansi

%esistansi - - hambatan hambatan 0perbandingan 0perbandingan antara antara tegangan tegangan listrik listrik dari dari suatu suatu komponen komponen elektronikelektronik

dengan arus listrik yang meleatinya.

1.2

(2)

Ada hubungan antara tegangan dan kuat arus listrik, di mana tegangan sebanding dengan kuat arus.

1.3 )injauan Pustaka

Hukum Ohm

#etika suatu medan listrik diberikan kepada sebuah dielektrik, akan terjadi polarisasi terhadap dielektrik tersebut. )etapi jika medan tersebut diberikan ke daerah yang mempunyai muatan bebas, muatan tersebut akan bergerak dan timbul suatu arus listrik sebagai ganti polarisasi medium tersebut.

#etika muatan bebas ditunjukkan dalam sebuah benda seperti electronelektron dalam suatu logam, yang gerakannya merintangi interaksinya terhadap ionion positi+ sehingga membentuk lattice #ristal logam. #etika tidak terdapat medan listrik eksternal , electronelektron tersebut bergerak ke segala arah dan tidak ada transportasi muatan netto atau arus listrik. )etapi jika

digunakan sebuah medan listrik eksternal,terjadi aliran gerakan dari gerakan electron sembarang sehingga terjadi arus listrik. )ampaknya alamiah untuk menganggap baha kekuatan dari arus tersebut sesuai dengan intensitas medan listrik, dan baha persesuaian ini merupakan konsekuensi langsung dari struktur internal logamnya.

Untuk membuktikan hubungan ini, dapat ditinjau dengan hukum "hm, yang menyatakan baha untuk suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan potensial ∆ V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I yang melalui konduktor tersebut adalah konstan. #onstan ini disebut tahanan listrik 0hambatan % dari konduktor antara dua titik. 4adi hukum "hm bisa dinyatakan sebagai

-5 % atau -5

6 merupakan beda tegangan 0beda potenssial,  adalah arus yang leat pada penghantar dan % hambatan dari penghantar. Persamaan 01 menunjukkan baha

!ukum "hm berlaku jika hubungan antara 6 dan  adalah linier.

!ukum ini di+ormulasikan oleh ahli +isika 4erman, 7eorge "hm 01898192*, ternyata berlaku dengan ketelitian yang mencengangkan terhadap konduktor pada cakupan harga :6, 

dan suhu yang luas . Prinsip "hm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkain, "hm menentukan sebuah persamaan yang simple menjelaskan

hubungan antara tegangan, arus dan hambatan yang saling hubungan. )etapi beberapa ;at terutama semikonduktor , tidak mengikuti hukum "hm. Sebuah gra+ik menunjukkan hubungan antara 6 dan  yang diberikan hukum "hm menghasilkan garis lurus sebagaimana ditunjukkan gambar ini.

(3)



. .

. ‘

:6

Dari persamaan yang di atas, kelihatan sekali baha % 0hambatan dinyatakan dalam satuan S sebagai 6olt<ampere atau m$_{kg s}1₌$_{dan disebut "hm 0>. 4adi satu "hm adalah tahanan suatu}

konduktor yang dileati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu ?olt di ujungujung konduktor tersebut. Arus dinyatakan dengan Ampere, bersimbol . )egangan dinyatakan dengan ?olt, bersimbol 6 atau @ 0Alonso, 18-8388.

!ukum "hm menggambarkan bagaimana arus, tegangan, dan tahanan berhubungan. !ukum "hm dapat diterapkan dalam rangkaian tahanan seri. ang dimaksud dengan rangkaian tahanan seri adalah tahanan dihubungkan ujung ke ujung atau dalam suatu rantai.

Untuk mencari arus yang mengalir pada rangkaian seri dengan tahanan lebih dari satu , diperlukan jumlah total nilai tahanantahanan tersebut. !al ini dapat dimengerti karena setiap tahanan yang ada pada rangkaian seri akan memberikan hambatan bagi arus untuk mengalir 0!ayt, 11 

Komponen Ohm dan Non-Ohm

Secara tegas, hukum ohm hanya berlaku untuk resistor karena pada resistor  adalah sebanding dengan 6 untuk seluruh nilai  dan 6. #omponen yang memenuhi hukum kesebandingan  dan 6 disebut komponen ohmic, yang dicirikan oleh gra+ik C 6 berbentuk garis lurus condong ke atas melalui titik asal. Dalam banyak komponen, hambatan yang dide+inisikan oleh 6 5 .% tidaklah konstan tetapi bergantung pada nilainilai 6 dan . komponenkomponen seperti ini sebut komponen nonohmic gra+ik  terdapat 6 untuk komponenkomponen seperti ini tidak linier.

Besarnya hambatan suatu penghantar ditentukan oleh panjang 0, penampang 0A dan hambatan jenis 0P penghantar secara matematis hubangan tesebut ditulis sebagai berikut

(4)

Dengan r adalah jarijari kaat dan D adalah diameter kaat keterangan

-• % - hambatan penghantar 0ohm

• - !ambatan jenis penghantar 0ohm mm$<m atau ohm m • P - panjang penghantar 0m

• A - luas panjang 0m$

!ambatan jenis suatu bahan adalah hambatan suatu bahan yang panjang 1 m dan luas penampangnya 1 m$_{. misalnya hambatan jenis baja adalah 1,2  1E}8_{ohm m. Artinya kaat baja}

dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 m$_{mempunyai hambatan E,12 ohm. Filai hambatan}

jenis suatu penghantar bergantung pada jenis penghantar dan suhu. Penghantar logam hambatan jenisnya akan jika suhunya bertambah maka disesuaikan dengan perbesaran berikut

#eterangan

-Pt - !ambatan jenis akhir P - !ambatan jenis aal

- koe+isien suhu hambatan jenis - perubahan suhu

Pada umumnya hambatan kaat juga akan naik jika suhunya bertambah dalam suatu batas perubahah suhu tertentu, perubahan +raksi hambatan dibandingkan dengan perubaha

suhu 0  sehingga

-"leh karena hambatan penghantar sebanding dengan hambatan jenis, maka didapat persamaan berikut

-0http-<<.scribd.com<doc<

Susunan Seri dan Paralel

!ambatan listrik suatu penghantar dapat disusun secara seri atau paralel. Dan dapat pula disusun dengan cara gabungan antara susunan seri dan paralel.

A. Susunan Seri

!ambatan pengganti dari n hambatan listrik yang disusun secara seri dapat dinyatakan dalam persamaan berikut

-% 2 5 % 1 G % $ G % ( G .. % n

B. Susunan Paralel

!ambatan penganti dua komponen % 1 dan % $yang disusun secara paralel dapat dihitung lebih

(5)

-Secara umum untuk komponenkomponen yang disusun paralel, kebalikan atau pengganti paralel sama dengan jumlah dari kebaikan tiaptiap hambtan.

Penerapan Daa

Beberapa kemasan resistor yang berbeda serta symbol rangkaian yang paling umum digunakan untuk menggambarkan sebuah resistor. Perkalian antara ? dan i akan menghasilkan daya yang diserap oleh resistor. 4adi, ? dan i dipilih untuk memenuhi kesepakatan tanda pasi+. Daya yang diserap secara +isika akan muncul sebagai panas dan atau cahaya dan selalu berharga positi+. %esistor 0positi+ merupakan elemen pasi+ yang tidak dapat mengirimkan atau menyimpan daya. Ungkapan lain untuk menunjukkan besarnya daya yang diserap adalah.

P5 ?i 5i$_{% 5 ?}$_<% P - daya 0att 6 - tegangan 0?olt  - arus 0ampere =ontoh resistor Konduk!ansi

Untuk resistor linear, rasio antara arus dan tegangan merupakan sebuah bilangan konstan yaitu,

5

Di mana 7 disebut sebagai konduktansi. Satuan S nya adalah Siemens 0S.

%esistansi dapat digunakan sebagai dasar untuk mende+inisikan dua istilah umum yaitu hubung singkat dan hubung terbuka. #ita de+inisikan hubung singkat sebagai resistansi nol ohm, sehingga karena ?5 i % maka tegangan hubung singkat haruslah sama dengan nol meskipun arusnya bernilai berapapun.sedangkan hubung terbuka sebagai resistansi tak berhingga sehingga berdasarkan hukum ohm arusnya haruslah sama dengan nol tanpa mempertimbangkan be rapapun besarnya tegangan hubung terbuka 0Durbin, $EE2 - $$$3.

BAB ""

#E$ODOLO%"

$.1 Alat dan Bahan

(6)

Fama Alat<Bahan 4umlah Fama Alat<Bahan 4umlah &eter Dasar E<Basicmeter $ Potensiometer 2E k> 1 #abel Penghubung &erah ( Saklar 1 tutup 1 #abel Penghubung !itam ( 4embatan Penghubung 1 !ambatan tetap 1EE > 1 =atu Daya 1

Papan %angkaian 1

$.$ Langkah #erja

• Persiapan Percobaan

a. Buat rangkaian

b. !ubungkan cattu daya ke sumber tegangan 0alat masih dalam keadaan mati. Pilih tegangan keluaran pada posisi ( ?olt D=

c. !ubungkan rangkaian ke catu daya 0gunakan kabel penghubung

• Langkah Percobaan

a. !idupkan catu daya kemudian tutup saklar S

b. Atur potensiometer sehingga ?oltmeter menunjukkan tegangan sekitar $ ?olt, kemudian baca kuat arus yang mengalir pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table pada hasil pengamatan

c. Atur lagi potensiometer sehingga ?oltmeter menunjukkan tegangan sedikit lebih tinggi dari $ ?oolt, baca kuat arus pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table hasil pengamatan

d. Ulangi langkah c dengan tegangan potensiometer yang berbeda, kemudian catat hasilnya ke dalam table pada hasil pengamatan

(7)

$.( 7ambar Percobaan

• 7ambar alat

BAB """

HAS"L DAN PE#BAHASAN &.1. Da!a

Fo )egangan sumber 0?

)egangan 01E ?olt

#uat arus 01EE mA 1 $ ( ?olt 3 ?olt ?olt $,* ?olt 2.$?olt 8.* ?olt 3 mA 5 3  1E(A 13mA 5 13  1E(_A $$ mA 5$$  1E(_A *EE> ($2> ((E> &.'.Perhi!un(an a. Dik- ? 5 ( ?olt

 5 3 &A 5 3H1E(_A

Dit- %...' 4aab- 6 5 .% % 5 6<  %5 $,* 6olt< 31E(_A %5 *EE > a. Dik- ? 5 2,$ ?olt

(8)

 5 13 &A 5 13H1E(_A Dit- %...' 4aab- 6 5 .% % 5 6<  5 2,$ 131E( 5($2 > Dik- ? 5 8,* ?olt

 5 $$ &A 5 $$H1E(_A

Dit- %...' 4aab- 6 5 .% % 5 6<  %5 8,* 6olt $$1E(_A %5 ((E > &.& Pem)ahasan

Percobaan !ukum "hm ini bertujuan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian. Pratikum ini menggunakan beberapa alat yaitu basicmeter, kabel penghubung merah dan hitam, papan rangkaian, jembatan penghubung, saklar

satu kutub, kapsitor, dan catu daya. Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama alau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan  I 6 atau 6 I , Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan !ambatan 0% sehingga persamaannya menjadi 6 5 .%. Dimana 6 adalah tegangan 0?olt,  adalah kuat arus 0A dan % adalah hambatan 0"hm. Selain itu perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut

hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan 6< 5 % atau dituliskan 6 5 .%.

#etika catudaya dihubungkan ke rangkaian melalui kabel penghubung lalu dihidupkan, maka didapatkan nilai kuat arus dan tegangan. Besarnya tegangan dan kuat arus dapat dilihat dari angka yang ditunjukkan oleh 6oltmeter dan Amperemeter. Dimana ampermeter di rangki secara seri dan ?oltmeter dirangkai secara paralel.

!ukum ohm menyatakan baha untuk suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan antara perbedaan potensial :6 antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik  yang melaui konduktor tersebut adalah konstan. #onstan ini disebut tahanan listrik % dari konduktor antara dua titik.

Pada pratikum ini, hipotesis saya adalah hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian yaitu kuat arus sebanding dengan besar tegangan atau dituliskan

"῀ *

(9)

R+

Dari persamaan kelihatan baha % dinyatakan dalam satuan S sebagai ?olt ampere atau m$ kg s1 =$ , dan disebut ohm 0>. 4adi satu ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dileati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu ?olt diujungujung konduktor tersebut

!ukum ohm semulanya terdiri atas dua bagian. Bagian pertama tidak lain ialah de+inisi hambatan, yakni 65%. Sering hubungan ini dinamai hokum ohm. Akan tetapi, "hm juga menyatakan, baha % adalah suatu konstanta yang tidak bergantung pada 6 maupun . Bagian kedua hokum ini tidak seluruhnya benar.

!ubungan 65% dapat diterapkan pada resistor apa saja, dimana 6 adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan, dan  adalah arus yang mengalir di dalamnya, sedangkan % adalah hambatan 0resistansi resistor tersebut

Pada pratikum ini, tegangan sumber yang kami gunakan adalah (,3, ?olt.)egangan dan kuat arus yang dihasilkan adalah

-• )egangan sumber ( ?olt

Dengan tegangan sumber ( ?olt, tegangan yang diperoleh sebesar $,9 ?olt, dan kuat arus yang diperoleh adalah 13 A. Dengan menggunkan rumus - % 5 6<, maka hambatan 0% yang diperoleh adalah E,182 >.

• )egangan sumber 3 ?olt

Dengan tegangan sumber 3 ?olt, tegangan yang diperoleh sebesar *,9 ?olt, dan kuat arus yang didapat ($ A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah E,18 >.

• )egangan sumber  ?olt

)egangan yang diperoleh adalah 9 ?olt, dan kuat arus yang diperoleh *3 A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah E,18 >.

Dari hasil perhitungan diatas, maka dapat disimpulkan baha besar arus yang mengalir berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan dengan hambatan.

)api pada gra+ik memang terlihat ada yang kurang tepat, mungkin pada saat pratikum terjadi kesalahan.

Disini saya tidak memakai ralat karena saat pratikum kami tidak melakukan ( kali percobaan. 4adi tidak diketahui berapa nilai persentase keseksamaannya.

Pada prinsipnya perbandingan antara tegangan dengan kuat arus yang disebut hambatan listrik merupakan bilangan konstan. Pada hasil perhitungan hambatan listrik yang didapat nilainya mendekati konstan atau mendekati sama. !al ini terjadi kemungkinan adanya hambatan alat yang yang terdapat didalam alat. Sehingga hasil yang didapat pada pengukuran maupun perhitungannya nilainya mendekati sama.

(10)

Pada pratikum ini, hipotesis yang dibuat terbukti, yaitu ada hubungan antara beda potensial dengan kuat arus dimana berbanding lurus.

BAB "*

PENU$UP

*.1 #esimpulan

1. tegangan 06 sebanding dengan kuat arus listrik 0 di mana semakin besar tegangan 06 maka semakin besar pula kuat arus 0 yang dihasilkan

$. !ukum "hm adalah Perbandingan antara perbedaan potensial : 6 antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik  yang melalui konduktor tersebut adalah konstan. #onstan ini disebut tahanan listrik 0hambatan %

(. Berdasarkan gra+ik diperoleh baha kuat arus 0 sebanding tegangan 06 dimana gra+iknya garis lurus condong ke atas,sehingga hipotesis terbukti benar.

*.$ Saran

1. !endaknya praktikan lebih menguasai langkahlangkah percobaan dan materi yang diberi $. !endaknya praktikan tidak tergesagesa dalam menga mbil< memperoleh data saat praktikum.

DA,$A PUS$AKA

Alonso,dkk. 18. Dasar-dasar Fisika Universitas. 4akarta- @rlangga Durbin,dkk. $EE2. Rangkaian Listrik . 4akarta- @rlangga

!ayt, Jiliam.11. Rangkaian Listrik edisi keenam Jilid . 4akarta - @rlangga http!""###$s%ribd$%om"do%"&'()*+(