Laporan Praktikum Fisika
PENGARUH BESAR ARUS TERHADAP DAYA PADA RANGKAIAN LISTRIK SERI, PARALEL, DAN CAMPURAN
Zahra Auliya Nur Afifah
Teknik Industri, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Tidar, Magelang, Jawa Tengah
Abstrak: Rangkaian listrik yang didalamnya terdapat hambatan dan sumber tegangan akan menciptakan arus yang mengalir dalam seluruh rangkaian tersebut. Untuk mengalirkan muatan-muatannya, arus membutuhkan energi yang disebut dengan daya. Praktikum ini dilakukan untuk mengetahui hubungan dan pengaruh besar arus terhadap daya yang mengalir pada rangkaian. Rangkaian yang digunakan adalah rangkaian listrik seri, paralel, dan
campuran. Data yang diambil dari percobaan ini adalah besar hambatan, tegangan, dan arus pada masing-masing rangkaian secara praktikum maupun teori, sehingga dapat dihitung daya yang dibutuhkan oleh rangkaian. Berdasarkan percobaan, diperoleh bahwa arus memiliki hubungan yang berbanding lurus dengan daya yang dibutuhkan rangkaian.
Kata kunci: Rangkaian Listrik, Arus, Daya 1. Pendahuluan
Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup (Jaya & Aponno, 2023). Pada tiap rangkaian listrik di dalamnya terdapat hambatan (R) dan sumber tegangan listrik (E) sehingga arus listrik dapat mengalir pada rangkaian tersebut. Arus listrik dapat didefinisikan sebagai perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau muatan yang mengalir dalam satuan waktu dengan simbol I (asal dari bahasa Perancis: intensite), dengan kata lain arus adalah muatan yang bergerak (Safitri & Suryati, 2017). Arus listrik dapat dituliskan dengan persamaan berikut:
𝐼 = 𝑉
𝑅 (1) Dengan:
𝐼 = Arus listrik (A) 𝑉 = Tegangan (V) 𝑅 = Hambatan (Ω)
Jika sebuah penghantar atau resistansi dilewati oleh sebuah arus, maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan muncul beda potensial. Hukum Ohm
menyatakan bahwa tegangan melintasi berbagai jenis bahan pengantar adalah berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui bahan tersebut.
Daya listrik adalah besarnya usaha dalam memindahkan muatan per satuan waktu atau lebih singkatnya adalah jumlah energi listrik yang digunakan tiap detik.
Daya listrik pada rangkaian dapat dithitung dengan persamaan 𝑃 = 𝑉 × 𝐼 (2)
Dimana P adalah daya listrik dengan satuan Watt. Rangkaian dapat disusun secara seri, paralel, ataupun campuran rangkaian seri. Rangkaian Seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri) (Rosman & Risdayana, 2021).
Rangkaian seri mempunyai sifat, “Kuat arus sepanjang rangkaian adalah sama”
(Hastuti, 2021). Rangkaian Paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet (paralel). Rangkaian paralel mempunyai sifat, “Beda potensial pada masing-masing cabang adalah sama”. Sedangkan rangkaian campuran adalah gabungan antara rangkaian listrik susunan seri dan paralel.
Pada praktikum ini, dilakukan percobaan untuk mengukur besarnya nilai hambatan, tegangan, dan arus listrik untuk dapat menentukan besarnya daya yang diserap oleh rangkaian. Pengukuran dilakukan secara teori maupun secara praktik pada masing-masing rangkaian, yaitu rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran.
Variasi rangkaian ini dibuat untuk mengetahui adakah perbedaan besar nilai hambatan, arus dan tegangan serta daya pada rangkaian.
2. Alat, Bahan, dan Prosedur Percobaan
Alat yang digunakan dalam praktikum pengaruh besar arus terhadap daya pada rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran antara lain:
1. Batu baterai 2. Lampu 3. Breadboard 4. Kabel listrik 5. Sakelar 6. Resistor 7. Multimeter.
Prosedur percobaan pada praktikum dilakukan sebagai berikut:
1. Membuat rangkaian listrik seri menggunakan beberapa lampu.
2. Tekan tombol sakelar dan amatilah nyala lampu.
3. Lepas salah satu lampu dari tempatnya dan tekan kembali tombol sakelar dan amati fenomena yang terjadi.
4. Membuat rangkaian listrik paralel menggunakan beberapa lampu.
5. Tekan tombol sakelar dan amatilah nyala lampu serta bandingkan dengan nyala lampu rangkaian seri.
6. Lepas salah satu lampu dari tempatnya dan tekan kembali tombol sakelar dan amati fenomena yang terjadi.
7. Membuat rangkaian listrik seri-paralel (campuran).
8. Tekan tombol sakelar dan amatilah nyala lampu rangkaian campuran serta bandingkan dengan nyala lampu pada rangkaian seri dan paralel.
9. Lepas salah satu lampu dari tempatnya dan tekan kembali tombol sakelar dan amati fenomena yang terjadi.
10. Hitung nilai hasil pengujian praktik nilai arus, tegangan, dan tahanan yang mengalir pada rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran
Data yang didapatkan dari praktikum akan dibandingkan dengan hasil perhitungan secara teoritis di mana nilai hambatan secara teori telah diketahui yaitu 1000Ω. Setelah didadapatkan data hambatan dan tegangan secara teori, perhitungan besar arus dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (1). Kemudian, daya akan dihitung dengan menggunakan persamaan (2).
3. Hasil
Pengambilan data praktikum ini dilakukan dengan membuat rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran lalu diukur satu persatu hambatan, tegangan, dan arusnya.
Dari praktikum diperoleh hasil sebagai berikut:
Percobaan pertama dilakukan pada rangkaian seri. Pada rangkaian ini menggunakaan dua lampu dan satu hambatan. Secara teori, besar hambatan yang digunakan adalah 1000Ω dan didapatkan tegangan sebesar 6.03V sehingga diperoleh arus 0.006A. Sedangkan secara praktikum, didapatkan hambatan 988 Ω, dengan tegangan 5.70V, dan arus sebesar 0.027A.
Percobaan selanjutnya dilakukan dengan menggunakan rangkaian paralel.
Rangkaian ini dirangkai menggunakan dua lampu dan satu hambatan. Secara teori, besar hambatan yang digunakan adalah 1000Ω dan didapatkan tegangan sebesar 11.04V, sehingga arus yang mengalir adalah 0.011A. Secara praktikum, didapatkan hambatan 984 Ω, dengan tegangan 2.90V, dan arus sebesar 0.016A.
Percobaan yang dilakukan pada rangkaian campuran dengan tiga lampu dan satu hambatan mendapatkan hasil data secara teori bahwa besarnya hambatan yaitu 1000Ω dan tegangan 10.42V, sehingga arus dapat dihitung dan mendapatkan hasil sebesar 0.01A. Secara praktikum, didapatkan besar hambatan 986 Ω, tegangan 2.32V, dan besar arus 0.013A.
4. Diskusi
Data hasil yang diperoleh dalam percobaan dapat dilihat pada grafik berikut:
Grafik 1. Grafik Besar Arus pada Rangkaian Listrik Seri, Paralel, dan Campuran
0,006
0,011 0,01
0,027
0,016
0,013
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03
Seri Paralel Campuran
Arus listrik (A)
Rangkaian
Grafik Besar Arus pada Rangkaian Listrik Seri, Paralel, dan Campuran
Teori Praktikum
Grafik 2. Grafik Besar Daya pada Rangkaian Listrik Seri, Paralel, dan Campuran Grafik 1 menunjukkan bahwa arus pada rangkaian seri memiliki perbedaan yang cukup besar pada perhitungan secara teori dan secara praktik, perbedaannya yaitu sebesar 0,021A. Besarnya arus secara teori pada rangkaian paralel dan campuran relatif sama dengan besar arus secara praktikumnya. Perangkaian hambatan secara seri, paralel, dan campuran memiliki karakteristik arus listrik yang berbeda.
Hambatan yang dirangkai secara seri, jumlah arus listrik yang mengalir untuk setiap hambatan bernilai sama karena hambatan berada pada satu cabang. Sedangkan untuk hambatan yang dirangkai secara paralel mengalami pembagian jumlah arus listrik berdasarkan nilai resistansi dari setiap hambatan.
Grafik 2 menunjukkan perhitungan daya yang didapat dengan mengalikan besar tegangan dan arus listrik. Pada perhitungan secara teori pada rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran berturut-turut adalah 0.03 Watt, 0,12 Watt, dan 0,1 Watt.
Pada pengukuran secara praktikum, rangkaian seri menyerap 0.15 Watt, rangkaian paralel 0.03 Watt, dan rangkaian campuran 0,03 Watt. Bentuk grafik daya memiliki kemiripan dengan bentuk grafik pada arus listrik. Hal ini menunjukkan bahwa arus listrik berbanding lurus dengan daya yang diserap oleh rangkaian.
5. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan analisis dan pengukuran yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa besarnya daya dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian. Semakin besar arus listrik yang mengalir, maka semakin besar pula daya yang diperlukan. Apabila arus yang mengalir pada rangkaian kecil, maka daya yang dibutuhkan juga akan mengecil.
Pada saat melakukan praktikum, praktikan diharapkan untuk memeriksa terlebih dahulu alat-alat yang akan digunakan apabila ada kerusakan. Hal ini
dilakukan agar meminimalisir kesalahan pada saat melakukan pengukuran. Fokus dan kehati-hatian diperlukan praktikan ketika melakukan percobaan.
Referensi
0,03
0,12 0,1
0,15
0,03 0,03
0 0,05 0,1 0,15 0,2
Seri Paralel Campuran
Daya (Watt)
Rangkaian
Grafik Besar Daya pada Rangkaian Listrik Seri, Paralel, dan Campuran
Teori Praktikum
Jaya, G. W., Aponno, S.V. (2023). Kajian Teori Arus Listrik Dan Daya Listrik Pada Rangkaian Resistor Seri Dan Paralel Berdasarkan Jumlah Resistor Yang Digunakan.
Hastuti, S. (t.t.). Praktikum Fisika Dasar.
Jaya, G. W., & Aponno, S. V. (2023). KAJIAN TEORI ARUS LISTRIK DAN DAYA LISTRIK PADA RANGKAIAN RESISTOR SERI DAN PARALEL
BERDASARKAN JUMLAH RESISTOR YANG DIGUNAKAN. ORBITA: Jurnal Pendidikan dan Ilmu Fisika, 9(1), 87. https://doi.org/10.31764/orbita.v9i1.13739 Ramdhani, M. (2015). Rangkaian Listrik. Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Telkom
Bandung.
Safitri, N., & Suryati (2017). Analisa Rangkaian Listrik. Politeknik Negeri Lhokseumawe.
