LAPORAN PRAKTIKUM LISTRIK DAN MAGNET

LAPORAN PRAKTIKUM LISTRIK DAN MAGNET

Dosen pengampu: Shofi Hikmatuz Zahroh, S. Pd, M.Pd Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Oleh:

Nama : Maulana Firmansyah NIM : K2322046

Semester / Kelas : 2 / B Nama Asisten : Zidna

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2023

A. Judul : Hukum Ohm

B. Tujuan :

1. Membandingkan besarnya nilai arus berdasarkan perhitungan dengan nilai arus yang terbaca di amperemeter.

2. Mengetahui hubungan antara I dengan 1/R.

C. Dasar Teori

Hukum Ohm adalah hukum fisika yang menyatakan proporsionalitas antara kerapatan arus listrik (J) dan medan listrik (E) yang dinyatakan dalam persamaan:

J = 𝜎E

Dengan 𝜎 merupakan konstanta kesebandingan yang disebut konduktivitas (Serway, 2014). Bahan yang memenuhi persamaan hukum Ohm disebut bahan ohmik. Melalui penurunan dari hukum Ohm ini dengan permisalan suatu kabel dengan luas melintang tegak lurus A dan panjang l, didapatkan persamaan untuk hambatan:

∆V = E𝑙 , J = 𝜎∆V

𝑙 di mana J = I A

𝑆𝑒ℎ𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎, ∆𝑉 = 𝑙

𝜎𝐽 = ( 𝑙 𝜎A) 𝐼

di mana besaran ( 𝑙

𝜎A) didefinisikan sebagai hambatan (R)

𝑹 =∆𝑽

𝑰 ↔ 𝑰 =∆𝑽 𝑹

Persamaan ini menyatakan hubungan antara hambatan (R), beda potensial atau tegangan (∆V), dan arus listrik (I) dengan satuan hambatan (Ω=V/A). Hambatan didefinisikan sebagai rasio antara beda potensial sepanjang konduktor dengan arus yang mengalirinya. Persamaan ini berlaku pada semua benda konduktor baik itu memenuhi

hukum Ohm ataupun tidak (Halliday, 2013). Persamaan ini menyatakan bahwa arus yang mengalir pada suatu konduktor selalu berbanding lurus dengan beda potensial pada konduktor tersebut dan berbanding terbalik dengan hambatan.

Akan tetapi, perlu diingat besarnya hambatan tidak dipengaruhi oleh beda potensial dan polaritasnya, melainkan berdasarkan luas penampang (A), panjang (l), dan resistivitas (ρ, bergantung jenis bahan, dengan 𝜌 = ¹

𝜎) sesuai persamaan:

R = 𝜌𝑙 A

Berdasarkan Serway (2014) dan Halliday (2013), bahan dan perangkat ohmik memiliki relasi linear antara arus dan beda potensialnya pada jangkauan beda potensial yang luas. Dari hasil percobaan, diketahui bahwa hambatan tidak bergantung pada beda potensial dan polaritasnya. Kemiringan antara grafik I dan ΔV pada bagian linear bernilai 1/R seperti pada gambar:

Pada bahan non ohmik, relasi antara arus dan beda potensial tidaklah linear.

D. Alat dan Bahan No Alat dan

Bahan

Jumlah Gambar

1 Multimeter digital

1 buah

2 Project board 1 buah

3 Kabel buaya 1 pasang

4 Baterai 1 buah

5 Resistor (variasi berbeda: 1kΩ, 33kΩ, dan 47 kΩ)

Masing-masing 1 buah

E. Langkah Eksperimen

1. Alat dan bahan disiapkan 2. Multimeter dikalibrasikan

3. Rangkaian disusun seperti pada gambar 1.:

Gambar 1.

4. Nilai yang terukur pada voltmeter dan amperemeter diamati. Nilai arus dan tegangan yang terukur dicatat pada tabel 1

5. Langkah 2-3 dilakukan secara berulang dengan mengganti hambatan resistor menjadi 1 𝑘Ω; 33 𝑘Ω; 34 𝑘Ω; 47𝑘Ω; 48 𝑘Ω; 80 𝑘Ω; dan 81 𝑘Ω 6. Simulasi dilakukan hingga diperoleh 14 data.

F. Data Pengamatan ΔV=7,25 Volt

No. R (𝑘Ω) I (mA) 1/R (1/kΩ)

1 1 6,45 1

2 33 0,19 0,0303

3 34 0,17 0,0294

4 47 0,12 0,0212

5 48 0,12 0,0208

6 80 0,06 0,0125

7 81 0,06 0,0123

Tabel 1. Hasil Pengukuran Arus dan Tegangan G. Analisis Data

a. Analisis Kuantitatif

1. Menghitung nilai arus masing-masing percobaan menggunakan persamaan dari hukum Ohm:

𝑰 =∆𝑽 𝑹

a) I_1kΩ =^7,25V

1kΩ = 7,250mA b) I_33kΩ =^7,25V

33kΩ = 0,219mA c) I_34kΩ =^7,25V

34kΩ = 0,213mA d) I_47kΩ =^7,25V

47kΩ = 0,154mA e) I_48kΩ =^7,25V

48kΩ = 0,151mA f) I_80kΩ =^7,25V

1kΩ = 0,091mA g) I_81kΩ =^7,25V

81kΩ = 0,090m𝐴

2. Grafik hubungan antara I (yang terbaca pada Amperemeter) dan 1/R (I=sumbu y dan 1/R=sumbu x).

Kemiringan garis: m = V =^∆y

∆x=(6,45-0,19)mA

(1-0,303)1/kΩ= 6,455 V 𝑦 = 𝑏𝑥 + 𝑎

𝐼 = 6,455 𝑉 + 0

y = 6,4665x - 0,0164

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

y = I(mA)

x = 1/R (1/kΩ)

Grafik Hubungan I dan 1/R

3. Mengisi tabel perhitungan (Tabel 2)

X Y X² _Y² _XY

1 6,45 1 41,6025 6,45

0,0303 0,19 0,000918 0,0361 0,005757

0,0294 0,17 0,000864 0,0289 0,004998

0,0212 0,12 0,000449 0,0144 0,002544

0,0208 0,12 0,000433 0,0144 0,002496

0,0125 0,06 0,000156 0,0036 0,00075

0,0123 0,06 0,000151 0,0036 0,000738

∑X=1,1265 ∑Y=7,17 ∑X² = 1,00297 ∑Y² = 41,7035 ∑XY = 6,467283 Tabel 2. Hasil perhitungan

4. Mencari nilai b menggunakan persamaan regresi beserta ralatnya 𝑏 =𝑛(𝛴𝑋𝑌) − (𝛴𝑋)(𝛴𝑌)

𝑛(𝛴𝑋²) − (𝛴𝑋)²

𝑏 =7(6,467283) − (1,1265)(7,17)

7(1,00297) − (1,1265)² = 6,4665

𝑎 =(𝛴𝑌)(𝛴𝑋²) − (𝛴𝑋)(𝛴X𝑌) 𝑛(𝛴𝑋²) − (𝛴𝑋)²

𝑎 =(7,17)(1,00297)− (1,1265)(6,467283)

7(1,00297) − (1,1265)² = -0,0164

𝐽𝐾𝐺 = ∑(𝑌-Y)̂ = ∑Y²− 𝑎(∑𝑌) − 𝑏(∑𝑋𝑌) 𝐽𝐾𝐺 =41,7035 −(−0,0164)7,17 − 6,4655(6,467283)

𝐽𝐾𝐺 = 0,00687

𝑠_𝑦.𝑥= √ 𝐽𝐾𝐺

𝑛 − 2= √0,00687

7 − 2 = √0,001374

𝑠_𝑏 = √ (𝑠_𝑦.𝑥)² 𝛴𝑋²−(𝛴𝑋)²

𝑛

𝑠_𝑏= √ 0,001374 1,00297−(1,1265)²

7

= 0,0409 ≈ 4% → 3 AP

Jadi, b ± ∆b = (6,47 ± 0,04)V

b. Analisis Kualitatif

Secara teoritis, arus yang mengalir pada tiap-tiap resistor dapat dicari menggunakan persamaan 𝐼 =^∆𝑉

𝑅 . Menggunakan persamaan ini, arus listrik yang mengalir pada tiap-tiap besar hambatan dapat diketahui seperti pada perhitungan a.1. (Analisis kuantitatif bagian 1.).

Setelah menghitung arus listrik teoritis, data yang didapat dari pengamatan dibuat menjadi grafik dengan besaran 1/R dengan satuan 1/kΩ sebagai besaran untuk sumbu X dan besaran I dengan satuan A sebagai besaran untuk sumbu Y.

Dengan menganggap grafik sebagai suatu garis linear, melalui perhitungan sederhana, kemiringan garis yang merupakan besaran ∆V didapat dari persamaan m =^∆y

∆x= ∆V = 6,455 Volt. Akan tetapi, karena pada grafik sebenarnya tiap-tiap titik (x,y) belum tentu terletak pada satu garis lurus, maka kemiringan perlu dicari menggunakan persamaan regresi linear atau menggunakan bantuan Microsoft Excel.

Untuk menghitung kemiringan melalui persamaan regresi linear, perlu dibuat tabel perhitungan pada bagian a.3. untuk memudahkan perhitungan.

Kemudian perhitungan dilakukan menggunakan persamaan pada bagian a.4.

dengan b merupakan kemiringan dari garis regresi linear. Dari perhitungan pada bagian a.4. didapatkan nilai tegangan dan juga ketidakpastiannya dengan besar:

b ± ∆b = (6,47 ± 0,04)V.

H. Pembahasan

Praktikum hukum Ohm ini dilaksanakan pada tanggal 31 Maret 2023 dengan tujuan untuk membandingkan besarnya nilai arus berdasarkan perhitungan dengan nilai arus yang terbaca di amperemeter serta mengetahui hubungan antara I dengan 1/R.

Untuk melakukan praktikum ini, diperlukan alat dan bahan berupa: Multimeter, project board, kabel buaya, baterai, serta 3 buah resistor dengan hambatan masing-masing 1 kΩ, 33 kΩ, dan 47 kΩ.

Melalui persamaan pada hukum Ohm, didapatkan persamaan 𝐼 =^∆𝑉

𝑅 Persamaan ini menyatakan bahwa arus yang mengalir pada suatu konduktor selalu berbanding lurus dengan beda potensial pada konduktor tersebut dan berbanding terbalik dengan hambatan. Bahan dan perangkat ohmik memiliki relasi linear antara arus dan beda potensialnya pada jangkauan beda potensial yang luas.

Praktikum ini dilakukan dengan prosedur yang diawali dengan penyiapan alat dan bahan yang diperlukan. Selanjutnya multimeter dikalibrasi sebelum membuat rangkaian seperti pada gambar 1. Hasil yang tertera pada voltmeter dan amperemeter (dalam praktikum ini, keduanya menggunakan multimeter) kemudian dicatat pada tabel 2. Perangkaian dan pencatatan hasil yang tertera pada voltmeter dan amperemeter ini dilakukan secara berulang dengan memvariasikan resistor dengan besaran masing- masing 1 𝑘Ω; 33 𝑘Ω; 34 𝑘Ω; 47𝑘Ω; 48 𝑘Ω; 80 𝑘Ω; dan 81 𝑘Ω. Dari prosedur ini, didapatkan 14 data berupa data tiap-tiap hambatan yang digunakan dan kuat arus yang mengalir, tegangan tetap bernilai sama karena menggunakan baterai yang sama. Data 1/R diperoleh dari perhitungan berdasarkan data pengamatan untuk mempermudah perhitungan selanjutnya.

Dari data-data yang diperoleh, dilakukan analisis kuantitatif dan juga kualitatif. Pada bagian pertama, dilakukan perhitungan kuat arus yang mengalir pada tiap-tiap variasi hambatan untuk dibandingkan dengan kuat arus yang diperoleh dari pengamatan. Hasilnya, diperoleh kuat arus dengan satuan mA masing-masing mulai dari variasi hambatan 1 𝑘Ω; 33 𝑘Ω; 34 𝑘Ω; 47𝑘Ω; 48 𝑘Ω; 80 𝑘Ω; dan 81 𝑘Ω berturut- turut yang berbeda.

Berdasarkan hasil pengamatan: 6,45; 0,19; 0,17; 0,12; 0,12; 0,06; 0,06

Berdasarkan perhitungan: 7,250; 0,219; 0,213; 0,154; 0,151; 0,091; 0,090

Kemungkinan penyebab perbedaan pada perhitungan ini adalah bahwa pada perhitungan secara teoretis, hambatan dalam pada baterai dan multimeter serta hambatan yang disebabkan oleh bahan pada project board tidak ikut diperhitungkan.

Selanjutnya, data yang diperoleh dari pengamatan dibuat menjadi grafik dengan besaran 1/R dengan satuan 1/kΩ sebagai besaran untuk sumbu X dan besaran I dengan satuan A sebagai besaran untuk sumbu Y. Dengan menganggap grafik sebagai suatu garis linear, melalui perhitungan sederhana, kemiringan garis yang merupakan besaran

∆V didapat dari persamaan m =^∆y

∆x= ∆V = 6,455 Volt. Akan tetapi, karena pada grafik sebenarnya tiap-tiap titik (x,y) belum tentu terletak pada satu garis lurus, maka kemiringan perlu dicari menggunakan persamaan regresi linear atau menggunakan bantuan Microsoft Excel.

Untuk menghitung kemiringan melalui persamaan regresi linear, perlu dibuat tabel perhitungan pada bagian a.3. untuk memudahkan perhitungan. Kemudian perhitungan dilakukan menggunakan persamaan pada bagian a.4. dengan b merupakan kemiringan dari garis regresi linear. Dari perhitungan menggunakan persamaan regresi linear dan juga menggunakan Microsoft Excel, diperoleh nilai a dan b yang sama sehingga dapat dipastikan tidak terdapat kesalahan dalam perhitungan menggunakan persamaan regresi pada bagian pencarian nilai a dan b. Dari perhitungan pada bagian a.4. didapatkan nilai tegangan dan juga ketidakpastiannya dengan besar: b ± ∆b = (6,47 ± 0,04)V . Diperoleh bahwa tegangan pada rangkaian berdasarkan penghitungan dan grafik berbeda dari tegangan baterai yang diukur dengan besar 7,25 V. Perbedaan ini kemungkinan disebabkan hambatan dalam pada baterai dan multimeter serta hambatan yang disebabkan oleh bahan pada project board tidak ikut diperhitungkan.

Dari grafik regresi linear pada bagian a.2. dapat diperhatikan pula bahwa I meningkat seiring dengan peningkatan 1/R, dan juga bentuk grafik merupakan garis lurus. Hal ini sesuai dengan dasar teori bahwa hubungan antara I dan ΔV dengan kemiringan 1/R merupakan hubungan linear yang berarti bahwa jika grafik diubah menjadi grafik antara I dan 1/R dengan kemiringan ΔV, seharusnya grafik juga berupa garis lurus yang menandakan proporsionalitas antara I dengan 1/R. Grafik ini juga

memenuhi persamaan 𝐼 =^∆𝑉

𝑅, yang menyatakan bahwa I berbanding terbalik dengan R atau berbanding lurus dengan ¹

R. I. Penutup

a. Simpulan

Dari perbandingan hasil pengamatan dan juga analisis terhadap hasil pengamatan yang diperoleh dari praktikum. Dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan pada besarnya nilai arus berdasarkan perhitungan dengan nilai arus yang terbaca di amperemeter. Hal ini disebabkan pada perhitungan, hambatan dalam pada baterai dan multimeter serta hambatan karena bahan pada project board tidak ikut diperhitungkan.

Dari analisis data menggunakan grafik persamaan regresi linear, diketahui juga bahwa kuat arus I berbanding lurus dengan 1/R atau berbanding terbalik dengan hambatan R. Hal ini berarti bahwa semakin besar hambatan, semakin kecil arus yang mengalir dan sebaliknya.

b. Saran

Pada saat pelaksanaan praktikum, akan lebih baik jika praktikan memahami terlebih dahulu mengenai konsep pada praktikum yang akan digunakan serta memahami bagaimana cara menganalisis data yang diperoleh dan alasan penggunaan metode yang digunakan.

J. Daftar Pustaka

Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics. Hoboken:

John Wiley & Sons.

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Physics for Scientists and Engineers. Boston:

Cengage Learning.

K. Lampiran-lampiran Lapsem:

Foto data praktikum yang diambil:

Screenshot Daftar Pustaka