bab 3,4,5,6 instrumen unit 1 azizah

(1)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pengukuran adalah proses membandingkan suatu besaran dengan besaran standar yang telah ditentukan. Tujuannya untuk menentukan nilai numerik dari besaran tersebut, sehingga kita dapat memahami dan mengukur kuantitas suatu objek atau fenomena.

Pengukuran tegangan, arus, dan resistansi merupakan pengukuran dasar dalam fisika dan elektronika dan saling berkaitan. Melalui Hukum Ohm, yang menyatakan bahwa tegangan (V) sebanding dengan arus (I) dan resistansi (R), dilambangkan dengan persamaan V = IR. Pemahaman prinsip dasar ini sangat penting dalam melakukan pengukuran dan interpretasi data menggunakan multimeter digital.

Pengukuran tegangan, yang merupakan beda potensial listrik antara dua titik, dilakukan dengan menghubungkan multimeter secara paralel dengan komponen yang akan diukur. Multimeter harus diatur pada rentang tegangan yang sesuai, baik DC (arus searah) maupun AC (arus bolak-balik), tergantung jenis tegangan yang diukur. Ketelitian pengukuran dipengaruhi oleh resolusi multimeter dan kualitas koneksi.

Pengukuran arus, yang merupakan laju aliran muatan listrik, dilakukan dengan menghubungkan multimeter secara seri dengan komponen yang akan diukur. Hal ini penting karena arus harus melewati multimeter untuk diukur.

Pengukuran arus memerlukan kehati-hatian karena arus yang terlalu besar dapat merusak multimeter.

Pengukuran resistansi, yang merupakan ukuran hambatan terhadap aliran arus listrik, dilakukan dengan mematikan sumber tegangan dan menghubungkan multimeter secara langsung ke komponen yang akan diukur. Multimeter harus diatur pada mode resistansi (ohmmeter). Nilai resistansi yang terukur akan dipengaruhi oleh suhu dan faktor-faktor lingkungan lainnya. Keakuratan pengukuran resistansi bergantung pada kualitas multimeter dan kondisi komponen yang diukur.

(2)

Penentuan resistansi suatu komponen dapat dilakukan dengan beberapa metode. Metode paling sederhana adalah dengan menggunakan ohmmeter pada multimeter digital. Namun, untuk komponen yang rumit atau rangkaian yang kompleks, metode lain seperti metode jembatan Wheatstone atau metode pengukuran tegangan dan arus kemudian menghitung resistansi menggunakan Hukum Ohm (R=V/I) .

Dalam suatu praktikum pengukuran, penting untuk memperhatikan faktor faktor yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran, seperti kesalahan sistematis dan acak. Kesalahan sistematis dapat disebabkan oleh kalibrasi multimeter yang tidak tepat atau pengaruh lingkungan, sementara kesalahan acak disebabkan oleh fluktuasi dalam pengukuran. Penggunaan teknik pengukuran yang tepat dan pengulangan pengukuran dapat membantu meminimalisir kesalahan tersebut.

B. Tujuan Praktikum

Tujuan yang ingin di capai dalam praktikum ini yaitu :

1. Memahami prinsip dasar pengukuran tegangan, kuat arus, dan resistansi dengan multimeter digital

2. Memahami cara menentukan resistansi sebuah resistor beserta toleransinya berdasarkan nilai tertera, pembacaan langsung multimeter digital dan pengukuran dengan hukum ohm

C. Manfaat Praktikum 1. Manfaat Teoritis

a) Mahasiswa dapat memahami prinsip dasar pengukuran tegangan, kuat arus, dan resistansi dengan multimeter digital

b) Mahasiswa dapat memahami cara menentukan resistansi sebuah resistor beserta toleransinya berdasarkan nilai tertera, pembacaan langsung multimeter digital dan pengukuran dengan hukum ohm

2. Manfaat Praktis

Pemahaman tentang prinsip dasar pengukuran tegangan, kuat arus, dan resistansi dengan multimeter digital memiliki manfaat praktis yang sangat relevan dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam pemeliharaan dan perbaikan peralatan listrik. Misalnya, dapat menggunakan multimeter untuk memeriksa apakah baterai masih memiliki tegangan yang cukup atau

(3)

sudah lemah, sehingga dapat menggantinya sebelum mengalami kegagalan fungsi pada perangkat elektronik. Selain itu, kemampuan menentukan resistansi sebuah resistor beserta toleransinya membantu dalam perbaikan rangkaian elektronik, seperti memastikan komponen dalam alat rumah tangga berfungsi sesuai spesifikasinya.

Penggunaan hukum Ohm dalam pengukuran juga memungkinkan untuk menganalisis apakah suatu rangkaian listrik bekerja dengan baik atau mengalami gangguan, seperti kabel putus atau hubungan pendek. Dengan memahami prinsip-prinsip ini, seseorang dapat lebih mandiri dalam merawat peralatan elektronik dan sistem kelistrikan di rumah, menghemat biaya perbaikan, serta meningkatkan keselamatan dalam penggunaan perangkat listrik sehari-hari.

(4)

BAB II

LANDASAN TEORI

pengukuran adalah membandingkan antara satu besaran dengan besaran lainnya. Atau pengukuran adalah penentuan besaran, dimensi, atau kapasitas, biasanya terhadap suatu standar atau satuan ukur. Pengukuran melibatkan pembandingan objek yang diukur dengan standar tertentu (Rahman, 2023).

Metode pengukuran dapat dikualifikasikan dengan beberapa cara yaitu pengukuran langsung dan tidak langsung. Pengukuran langsung yaitu membandingkan nilai besaran yang diukur dengan besaran standar yang diterima sebagai satuan. Pengukuran tidak langsung yaitu pengukuran untuk mengukur suatu besaran dengan cara mengukur besaran lain (Faradiba, 2020).

Pengukuran listrik merupakan bagian fundamental dalam eksperimen kelistrikan dan elektronik . Alat ukur digital multimeter merupakan multimeter yang menggunakan display hasil pengukuran berupa angka-angka. Multimeter digital adalah alat ukur yang menampilkan hasil pengukuran secara numerik dengan ketelitian lebih tinggi dibandingkan multimeter analog. Untuk mengukur tegangan (volt), arus listrik (ampere), dan resistansi (ohm), digunakan alat yaitu multimeter digital (Yusuf, dkk, 2021)

Tegangan Listrik adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan unit muatan listrik dari satu tempat ke tempat lainnya. Tegangan listrik yang dinyatakan dengan satuan Volt sering disebut dengan beda potensial listrik karena pada dasarnya tegangan listrik adalah ukuran perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Suatu benda dikatakan memiliki potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain karena benda tersebut memiliki jumlah muatan positif yang lebih banyak jika dibandingkan dengan jumlah muatan positif pada benda lainnya. Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda. Untuk mengukur tegangan dengan multimeter digital, harus memilih mode pengukuran tegangan DC atau AC sesuai kebutuhan, menempatkan probe hitam pada terminal COM dan probe merah pada terminal V, serta menyambungkan probe ke titik-titik yang akan diukur tanpa memutus rangkaian (pengukuran paralel), kemudian membaca hasil pengukuran pada layar digital (Naim, 2022).

(5)

BAB III

METODE PRAKTIKUM

A. Identifikasi Variabel

Kegiatan 1. Penentuan resistansi secara langsung

a. Variabel Terukur : Resistansi Resistor Tertera (Ω) b. Variabel Terhitung : Nilai Minimum (Ω)

Nilai Maksimum (Ω) Nilai Toleransi (Ω)

Kegiatan 2. Penentuan Resistansi Secara Pengukuran a. Variabel Terukur : Resistansi Resistor Terukur (Ω) b. Variabel Terhitung : Nilai Minimum (Ω)

Nilai Maksimum (Ω) Nilai Toleransi (Ω)

Kegiatan 3. Penentuan Resistansi Metode Ammeter - Voltmeter a. Variabel Terukur : Tegangan (V)

Kuat Arus (I)

b. Variabel Terhitung : Resistansi Resistor (Ω) Nilai Minimum (Ω) Nilai Maksimum (Ω)

Ketidakpastian Tegangan ∆V (V) Ketidakpastian Kuat Arus ∆I (mA) Ketidakpastian Hambatan ∆R (Ω) B. Definisi Operasional Variabel

1. Resistansi resistor tertera (R) adalah nilai resistansi yang diperoleh dengan membaca kode warna pada badan resistor cincin. Nilai ini dilambangkan dengan simbol R dan memiliki satuan ohm (Ω). Pada percobaan ini, resistor yang digunakan memiliki nilai berturut-turut sebesar 1.500 Ω, 10.000 Ω, dan 33.000 Ω.

2. Resistansi resistor terukur (R) adalah nilai resistansi yang dihasilkan dari pengukuran menggunakan multimeter digital. Nilai ini juga dinyatakan

(6)

dengan simbol R dan satuan ohm (Ω). Dalam percobaan ini, resistansi terukur yang diperoleh secara berurutan adalah 1.460 Ω, 9.930 Ω, dan 32.320 Ω.

3. Nilai toleransi menunjukkan rentang deviasi dari nilai resistansi tertera, dihitung berdasarkan toleransi yang diberikan oleh kode warna pada resistor. Nilai ini dinyatakan dalam persen (%) dan memiliki satuan ohm (Ω).

4. Nilai minimum adalah batas resistansi terendah yang dapat dimiliki oleh resistor, yang diperoleh dengan mengurangkan nilai toleransi dari nilai resistansi tertera, dengan satuan ohm (Ω).

5. Nilai maksimum adalah batas tertinggi dari nilai resistansi suatu resistor, yang dihitung dengan menambahkan nilai toleransi ke resistansi tertera.

Nilai ini juga dinyatakan dalam satuan ohm (Ω).

6. Tegangan (V) adalah perbedaan potensial antara dua titik dalam suatu rangkaian listrik. Tegangan ini diukur menggunakan voltmeter dan dinyatakan dalam satuan volt (V). Pada percobaan ini, tegangan yang digunakan adalah 10 volt.

7. Kuat arus (I) adalah jumlah muatan listrik yang melewati suatu penampang penghantar dalam satuan waktu tertentu. Arus ini diukur dengan menggunakan ammeter dan dinyatakan dalam miliampere (mA). Pada percobaan ini, kuat arus yang diperoleh berturut-turut adalah 6,95 mA, 1,03 mA, dan 0,31 mA.

8. Ketidakpastian tegangan (∆V) adalah ketidakpastian dalam pengukuran tegangan, yang dihitung menggunakan rumus tertentu dan dinyatakan dalam satuan volt (V). Pada percobaan ini, nilai ketidakpastian tegangan yang diperoleh secara berurutan adalah 0,14 V, 0,11 V, dan 0,11 V.

9. Ketidakpastian arus (∆I) adalah ketidakpastian dalam pengukuran kuat arus listrik, yang dihitung menggunakan rumus khusus dan dinyatakan dalam miliampere (mA). Nilai ketidakpastian arus dalam percobaan ini secara berurutan adalah 0,13 mA, 0,04 mA, dan 0,03 mA.

10. Ketidakpastian hambatan (∆R) adalah ketidakpastian dalam nilai resistansi resistor, yang diperoleh melalui metode propagasi kesalahan dalam

(7)

perhitungan. Nilai ketidakpastian resistansi pada percobaan ini berturut- turut adalah 0,033901 Ω; 1,440004 Ω dan 16,30489 Ω.

11. Resistansi resistor (R) adalah kemampuan suatu resistor dalam menghambat aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Dalam percobaan ini, resistansi resistor dihitung menggunakan hukum Ohm, dan nilai yang diperoleh berturut-turut adalah 1,456115 Ω; 9,951456 Ω; dan 33,09677 Ω.

C. Alat dan Bahan

1. Power supply (1 buah) 2. Multimeter digital (2 buah) 3. Resistor cincin (Hambatan) (3 buah) 4. Kabel penghubung (8 buah) D. Prosedur Kerja

1. Menyiapkan 3 (tiga) buah resistor toleransi 5% dengan resistansi masing- masing sebesar 1.500, 10.000, dan 33.000. yang diperoleh dari pengamatan secara langsung berdasarkan warna cincin pada masing-masing resistor.

2. Menghitung masing-masing toleransi resistor (5%), resistansi minimum dan resistansi maksimum yang kemudian dicatat pada Tabel 1

3. Mengukur resistansi setiap resistor menggunakan DMM sebagai Ohmmeter, Lalu dihitung nilai toleransi, resistansi minimum dan resistansi maksimum setiap pengukuran berdasarkan ketelitian instumen yang digunakan kemudian dicatat pada Tabel 2

4. Membuat rangkaian seperti pada gambar dibawah untuk masing-masing resistor. Dengan menetapkan tegangan sumber sebesar 10 volt, kemudian mengukur tegangan dan kuat arus rangkaian dengan menggunakan DMM.

Selanjutnya, dicatat hasil pengukuran tegangan dan kuat arus tersebut bedasarkan nilai toleransinya maisng-masing. Berdasarkan nilai tegangan dan kuat arus beserta toleransinya, dapat dihitung resistansi resistor menggunakan R = V/I beserta toleransi, nilai maksimum dan mminimunya, yang kemudian dicatat pada Tabel 3

(8)

Gambar 3.1 Rangkaian Pengukuran Penentuan Resistansi ( Sumber : Tim Penyusun, 2025 )

5. Ulangi langkah ke 4 pada dua resistor lainnya E. Teknik Analisis Data

Kegiatan 1. Penentuan Resistansi Secara Langsung

1. Dihitung besarnya resistansi resistor cincin dengan cara pembacaan langsung melalui gelang nama yang tertera pada badan resistor. Gelang 1,2, dan 3 menunjukkan resistansi resistor dengan rumus :

R= (nilai gelang 1) (nilai gelang 2) x 10(nilai gelang 1) (3.1) Adapun gelang 4 menunjukkan nilai toleransi resistor.

2. Dihitung besarnya nillai toleransi resistor dengan mengalikan nilai toleransi (%) dengan nilai resistansi hasil pembacaan langsung melalui gelang warna pada badan resistor. Kemudian dari hasil toleransi tersebut dapat di tentukan ketidakpastiannya melalui rumus :

∆R = persen Toleransi × R (3.2) 3. Dihitung nilai maksimum dan minimum resistor dengan persamaan:

Nilai Minimum = R₁ - ∆R1 (3.3) Nilai Maksimum = R₁ + ∆R1 (3.4) Kegiatan 2. Penentuan Resitansi secara Pengukuran

a. Secara Teori

R₁=Resistansi Terukur b. Secara Praktikum

∆ R₁=[(1,2 %× R₁)+(Nilai terkecil ×5digit)] (3.5) Nilai Minimum=R₁−∆ R1 (3.6)

(9)

Nilai Minimum=R₁+∆ R₁ (3.7) Kegiatan 3. Penentuan Resistansi Metode Ammeter - Voltmeter

1. Dihitung besarnya kuat arus dengan tegangan secara bersama-sama menggunakan multimeter digital sebagai ammeter dan voltmeter.

2. Ditemukan ketidakpastian dari alat ukur Listrik dan beda potensial Listrik.

Untuk R₁=....Ω a. Tegangan

V₁=V (3.8)

∆ V₁=±¿ (3.9) b. Arus

I₁=mA (3.10)

∆ I₁=±[(1,4 %× I₁)+(Nilai terkecil ×3digit)] (3.11)

3. Dianalisis hasil pengukuran kuat arus dan tegangan untuk mendapatkan resistansi masing masing resistor.

4. Dianalisis pula ketidakpastiannya menggunakan teori rambat ralat untuk ketidakpastian hasil analisis pengukuran.

c. Resistansi

R=V

I (3.12)

∆ R₁=

[ |

^{∆ V}^V

| ]

⁺

[ |

^{∆ I}^I

| ]

^{× R} ^(3.13)

5. Dihitung nilai resistansi maksimum dan minimum.

Nilai Minimum=R₁−∆ R₁ (3.14) Nilai Minimum=R₁+∆ R₁ (3.15)

(10)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengamatan R1 = l 1.500 ± 5 % l Ω R2 = l 10.000 ± 5 % l Ω R3 = l 33.000 ± 5 % l Ω

Kegiatan 1. Menentukan toleransi resistansi, resistasi minimum dan maksimum dengan nilai tertera

Tabel 4.1 Penentuan Resistansi Secara Langsung Resistansi

Tertera (Ω)

Nilai Toleransi ( Ω)

Nilai Minimum ( Ω)

Nilai Maksimum (Ω)

1.500 75 1.425 1.575

10.000 500 9.500 10.500

33.000 1.650 31.350 34.650

Kegiatan 2. Menentukan toleransi resistansi, resistasi minimum dan maksimum dengan Multimeter Digital

Ketelitian Ohmmeter DMM (SANWA CD771) = (1,2% + 5 digit) Tabel 4.2 Penentuan Resistansi Secara Pengukuran

Resistansi Tertera (Ω)

Resistansi Terukur (Ω)

Nilai Toleransi (

Ω)

Nilai Minimum (Ω

)

Nilai Maksimum (

Ω)

1.500 1.460 17,525 1.442,475 1.477,525

10.000 9.930 119,165 9.810,835 10.049,165

33.000 32.320 387,845 31.932,155 32.707,845

Kegiatan 3. Menentukan toleransi resistansi, resistasi minimum dan maksimum dengan Hukum Ohm

Tabel 4.3 Penentuan Resistansi Metode Ammeter-Voltmeter Ketelitian Voltmeter DMM (SANWA CD771) = (0,9% + 2 digit) Ketelitian Voltmeter DMM (SANWA CD771) = (1,4% + 3 digit)

(11)

Teganga n (Ω)

∆ V (V)

Arus (mA)

∆ I ( mA)

Resistansi (Ω)

R=V/I ∆ R Min Maks

10,12 0,14 6,95 0,13

1,456115

0,03390

1 1,422214 1,490016 10,25 0,11 1,03 0,04

9,951456

1,44000

4 8,511453 11,39146 10,26 0,11 0,31 0,03

33,09677

16,3048

9 16,79188 49,40166 B. Analisis Data

1. Kegiatan 1. Penentuan Resistansi Secara langsung Untuk R1 = |^1.500^±^{5 %}|^Ω

1.) Nilai Toleransi ∆R1 = R1 × 5 % ∆R1 = 1.500 Ω × 5 %

∆R1 = 75 Ω 2.) Nilai Minimum

∆Rmin = R1 - ∆R1

∆Rmin = 1.500Ω × 0.075 %

∆Rmin = 1.425 Ω 3.) Nilai Maksimum

∆Rmax = R1 + ∆R1

∆Rmax = 1.500Ω + 0.075 %

∆Rmax = 1.575 Ω

Tabel 4.1 Penentuan Resistansi Secara Langsung Resistansi

Tertera (Ω) Nilai Toleransi

(Ω) Nilai Minimum

(Ω) Nilai

Maksimum (Ω)

1.500 75 1.425 1.575

10.000 500 9.500 10.500

33.000 1.650 31.350 34.650

2. Kegiatan 2. Penentuan Resistansi Secara Pengukuran

 untuk R₁=|^1.500^±^{5 %}|^Ω a. Secara Teori

R₁=|^1.500^±^{5 %}|^Ω

(12)

b. Secara Praktikum

Ketelitian Ohmmeter DMM (SANWA CD711) = ±(1,2 %+5digit) Nilai terkecil Pembacaan = 0,001 Ω

Resistansi terukur R1 = 1.460 Ω c. Nilai Toleransi

∆ R₁=

(

^R¹^×^{1.2 %}

)

^+(0,001^×⁵^digit⁾

∆ R₁=

(

^1.460^×¹⁰⁰¹^,2

)

^+(0,001^×5⁾

∆ R₁=17,525Ω d. Nilai Minimum R_min=R₁−∆ R₁ R_min=1.460−17,525 R_min=1.442,475Ω e. Nilai Maksimum

R_maks=R₁+∆ R₁ R_maks=1.460+17,525 R_maks=1.477,525Ω

Dengan analisis yang sama maka diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4.5 Penentuan Resistansi Secara Pengukuran Resistansi

Tertera (Ω)

Resistansi Terukur (Ω)

Nilai Toleransi

(Ω)

Nilai Min.

(Ω)

Nilai Maks.

(Ω)

|^1.500^±^{5 %}| ^1.460 ^17,525 ^1.442,475 ^1.477,525

|^10.000^±^{5 %}| ^9.930 ^119,165 ^9.810,835 ^10.049,165

|^33.000^±^{5 %}| ^32.320 ^387,845 ^31.932,155 ^32.707,845 3. Kegiatan 3. Penentuan Resistansi Secara Metode Ammeter-Voltmeter

Untuk R₁=|^1.500±^{5 %}|^Ω 1. Tegangan

Ketelitian Voltmeter DMM (SANWA CD711) = ±(0,9 %+2digit) V₁=10,12V

a. Nilai Toleransi

∆ V₁=

(

^V¹^×⁰^,^{9 %}

)

⁺⁽⁰^,^01×²^digit⁾

(13)

∆ V₁=

(

¹⁰^,¹²^×⁰¹⁰⁰^,⁹

)

⁺⁽⁰^,^01×²⁾

∆ V₁=0,14V 2. Kuat Arus

Ketelitian Ammeter DMM (SANWA CD711) = ±(1,4 %+3digit) I₁=6,95mA

a. Nilai Toleransi

∆ I₁=

(

^I¹^×¹^,^{4 %}

)

⁺⁽⁰^,^01×³^digit⁾

∆ I₁=

(

⁶^,95^×¹¹⁰⁰^,⁴

)

⁺⁽⁰^,^01×³⁾

∆ I₁=0,13mA

∆ I₁=0,13×10³A 3. Resistansi

a. Nilai Resistansi R₁=V₁

I₁ R₁=10,12V

6,95mA R₁= 10,12V

6,95×10³A R₁=1.456115Ω b. Ketidakpastian

R=V I R=V . I⁻¹

dR=

|

^{∂ V}^{∂ R}

|

^dV⁺

|

^{∂ R}^{∂ I}

|

^dI

dR=

|

^∂

(

^{V . I}^{∂ V}⁻¹

) |

^dV⁺

|

^∂

(

^{V . I}^{∂ I}⁻¹

) |

^dI

dR=

|

^I⁻¹

|

^dV+

|

^{V . I}⁻²

|

^{dI dR}=

|

^I⁻¹^dV

|

+

|

^{V . I}⁻²^dI

|

dR

R =

|

^I⁻¹^R^dV

|

⁺

|

^{V . I}^R⁻²^dI

|

(14)

dR

R =

|

^I^{V . I}⁻¹^dV⁻¹

|

⁺

|

^{V . I}^{V . I}⁻²⁻¹^dI

|

dR

R =

|

^dV^V

|

⁺

|

^dI^I

|

∆ R=

[ |

^{∆ V}^V

|

⁺

|

^{∆ I}^I

| ]

^R

∆ R=

[ |

¹⁰⁰^,^,12¹⁴^V^V

|

⁺

|

⁰⁶^,^,13⁹⁵^mA^mA

| ]

^×^1.456115^Ω

∆ R=

[ |100,1 4,12VV|+|06,,1395××101033AA| ]

^×^1.443^,62^Ω

∆ R=0,033 901Ω c. Nilai Minimum

R_min=R₁−∆ R₁

R_min=1.456115−0,033901 R_min=1,422214Ω

d. Nilai Maksimum R_maks=R₁+∆ R₁

R_maks=1.456115+0,033901 R_maks=1,490016Ω

Dengan cara yang sama, maka diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4.6 Penentuan Resistansi Metode Ammeter-Voltmeter Teganga

n (Ω)

∆ V (V)

Arus (mA)

∆ I ( mA)

Resistansi (Ω)

R=V/I ∆ R Min Maks

10,12 0,14 6,95 0,13

1,456115

0,03390

1 1,422214 1,490016 10,25 0,11 1,03 0,04

9,951456

1,44000

4 8,511453 11,39146 10,26 0,11 0,31 0,03

33,09677

16,3048

9 16,79188 49,40166

C. Pembahasan

(15)