LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I TAHANAN DALAM
Disusun Oleh: Nama
: Indriani Savitri
NIM
: 11/312781/PA/13579
Prodi Jurusan Jurusan
: Geofisika : Fisika Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada Desember 2011
I. Pendahuluan a.Latar Belakang Dewasa ini, penggunaan alat-alat listrik merambah berbagai bidang kehidupan manusia, mulai dari penghangat air, penanak nasi, bahkan kendaraan bertenaga listrik juga sedang dikembangkan. Setiap alat-alat listrik ini memiliki komponen-konponen yang membentuk suatu rangkaian listrik agar dapat melakukan fungsinya. Seperti pada umumnya, rangkaian-rangkaian listrik memiliki arus, tegangan dan hambatan. Dimana besar dari hambatan, tegangan dan arus ini mempengaruhi proses yang terjadi dalam alat listrik tersebut. Oleh karena kehidupan manusia banyak tergantung pada alat-alat listrik ini, maka performa dari alat-alat ini akan mempengaruhi irama kehidupan manusia. Maka dari itu penting bagi kita untuk mengetahui nilai arus, tegangan dan hambatan rangkaian. Dalam praktikum ini, praktikan dibimbing untuk merangkai suatu rangkaian listrik agar arus dan tegangan yang mengalir dapat terukur oleh amperemeter. Prraktikan juga belajar membaca nilai amperemeter guna menentukan besar arus yangmengalir pada rangkaian kemudian menentukan besar tahanan dalam sesuai dengan jumlah baterai yang digunakan.
b.Tujuan Tujuan dari praktikum tanahan dalam ini yaitu:
II.
Belajar menerapkan dan mengartiman (menginterpretasikan) grafik.
Menentukan tahanan dalam suatu elemen dengan metode grafik.
Dasar Teori
1.Arus Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. I = Q/T Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).
[2]
2. Hambatan Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: R = V/I di mana V adalah tegangan dan I adalah arus. Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R).
3. Tegangan Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
Satuan untuk Tegangan adalah volt (V). V=SII .R
4. Hukum Ohm Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa. Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative [3]
antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik. Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan ,dan hambatan. Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm. Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum. Tahanan adalah suatu elemen listrik yang mengambil energi atau mendisipasi energi dalam bentuk panas.Tahanan Ideal adalah tahanan yang apabila diberi tegangan pada ujung ujungnya, maka tegangan tersebut akan sebanding dengan arus yang mengalir pada tahanan tersebut.
Klasifikasi Tahanan - Tahanan Rendah < 1 Ohm Misalnya tahanan kontak, tahanan lilitan kumparan mesin listrik - Tahanan Menengah 1 - 10 Mega Ohm Misalnya tahanan untuk keperluan alat elektronik - Tahanan Tinggi > 10 Mega Ohm Misalnya Tahanan Isolasi
Besar nilai tahanan di pengaruhi oleh temperatur, pada temperatur kamar 25 C tegangan dan arus maksimum pada tahanan. Resistor juga memiliki beberapa jenis misalnya Carbon film resistor, single in line resistor, metal film resistor ,variable resistor, wirewound resistor, ceramic / cemen\t resistor, thermistor, light depending resistor . [4]
III.
Metode Eksperimen a. Metode yang digunakan Metode yang digunakan dalam eksperimen tahanan dalam ini adalah metode grafik.
b. Alat dan Bahan 1) Sumber tegangan DC 6 V (4 buah baterai) 2) 1 buah resisitor sebagai tahanan dalam
[5]
3) DC mili ampere 4) 10 tahanan seri masing-masing 10 ohm (decade resistor)
c. Skema percobaan
d. Tata Laksana 1) Alat disiapkan kemudian dirangkai sesuai skema dengan menggunakan 4 buah baterai, 2) Rangkaian dihubungkan dengan resistor 1 pada tahanan seri dengan menggunakan 2 baterai, 3) Nilai yang ditunjukkan pada amperemeter dicatat 4) Langkah 2) da 3) diulangi hingga resistor ke 10 5) Rangkaian dihubungkan dengan 3 buah baterai dan diamati seperti pada langkah 2) dan 3) hingga resistor ke 10. 6) Data yang diperoleh disajikan dalam bentuk tabel dan grafik.
IV.
Analisa Data, Grafik dan Perhitungan a. Analisa Data
[6]
Metode grafik
b. Data Percobaan dengan menggunakaan 2 baterai No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(mA)
R(Ω) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
54±0,7 44±0,7 36±0,7 32±0,7 28±0,7 27±0,7 24±0,7 22±0,7 20±0,7 18±0,7
18,52±0.24 22,73±0,36 27,78±0,54 31,25±0,68 35,71±0.89 37,04±0,96 41,67±1,22 45,45±1,45 50,00±1,75 55,56±2,16
Percobaan dengan menggunakan 3 baterai No 1 2 3 4 5 6
(mA)
R(Ω) 10 20 30 40 50 60
70±0,7 62±0,7 56±0,7 50±0,7 44±0,7 40±0,7 [7]
14,28±0,14 16,13±0,18 17,86±0,22 20,00±0,28 22,73±0,36 25,00±0,44
7 8 9 10
70 80 90 100
38±0,7 34±0,7 32±0,7 28±0,7
c. Grafik Percobaan dengan menggunakaan 2 baterai
[8]
26,32±0,48 29,41±0,60 31,25±0,68 35,71±0,89
Percobaan dengan menggunakaan 3 baterai
[9]
d. Perhitungan Percobaan dengan menggunakan 2 buah baterai (3 volt) -
Mencari gradien
Jadi, -
Mencari nilai tahanan dalam Menurut grafik
Jadi
-
Menurut perhitungan rumus
[10]
Jadi
Percobaan dengan menggunakan 3 baterai -
Mencari gradien
Jadi, -
Mencari nilai tahanan dalam Menurut grafik
Jadi
Jadi
[11]
V.
Pembahasan a. Kelebihan dan Kekurangan Metode Dalam praktikum tahanan dalam ini digunakan dua metode untuk menentukan besar tahanan dalam suatu rangkaian. Metode yang digunakan yaitu metode grafik dan metode perhitungan dengan menggunakan rumus. Kelebihan metode grafik:
Dengan metode grafik, data mentah lebih mudah dibaca karena grafik sangat menolong melalui pandangan (visual aid).
Grafik dapat digunakan untuk membandingkan eksperimen dengan teori.
Grafik dapat menunjukkan hubungan empiris antara dua besaran sekalipun hubungan teoritis antara kedua besaran tersebut belum diketahui.
Perhitungan lebih mudah karena data dan sampel data dapat ditentukan dengan mudah.
Grafik dapat digunakan untuk menentukan konstante yang menghubungkan beberapa besaran satu sama lain.
Kekurangan metode grafik :
Praktikan mengalami kesulitan dalam menentukan gradient atau garis lurus. Sebab persebaran data yang diperoleh terkadang sulit untuk membentuk garis lurus, apalagi yang menyentuh semua titik.
Ralat dapat menjadi begitu kecil sehingga sulit dilukiskan jika grafik digambar dengan cara biasa, sehingga perlu di pasang plot pada grafik hasil pengamatan.
Tingkat ketelitian kurang dan praktikan harus berhati-hati dalam menggambar grafik agar skala menjadi baik dan mudah dibaca.
Dibutuhkan ketelitian dan pemahaman detail untuk menghubungkan data yang diperoleh.
Kelebihan metode perhitungan:
Lebih mudah digunakan karena hanya perlu memasukkan nilai hasil pengamatan dan menghitung hasil yang diperoleh sesuai hukum fisika yang berlaku.
Kekurangan metode perhitungan:
Dibutuhkan ketelitian tinggi dalam menentukan nilai-nilai yang dimasukkan ataupun yang mengacaukan perhitungan. [12]
Dibutuhkan kemampuan hitung yang baik dalam pengolahan data.
b. Tinjauan Data terhadap Ekperimen Dalam praktikum tahanan dalam ini, praktikan menemulan adanya kecocokan hasil antara metode grafik dan metode perhitungan. Jika ada beberapa kesalahan dan perbedaan kecil dalam hasil perhitungan dapat disebabkan beberapa factor, diantaranya
kesalahan
pengukuran,
kesalahan
penggunaan
rumus
dalam
perhitungan ataupun gangguan pada alat yang digunakan saat praktikum. 1.
Percobaan dengan menggunakan 2 buah baterai (3 volt) Berdasarkan perhitungan dengan menggunakan rumus diperoleh Dan
.
sehingga diperoleh tahanan dalamnya sebesar Dan
berdasarkan
perhitungan .
melalui .
grafik
diperoleh
Nilai yang diperoleh cukup sama
dengan ralat yang juga hampir sama. 2.
Percobaan dengan menggunakan 3 buah baterai (3,5 volt) Berdasarkan
perhitungan
tahanan
berdasarkan
perumusan
Dan
.
diperoleh
dengan
dalamnya
sehingga
sebesar
perhitungan
diperoleh
melalui
Dan grafik
diperoleh
Perbandingan ralat pada eksperimen menggunakan dua dan tiga baterai tidak terlalu jauh, hanya selisih 0,15 menandakan hasil yang cukup meyakinkan sekalipun tingkat ketelitian menjadi menurun pada eksperimen yang kedua. Namun ekssperimen kedua menunjukkan kesamaan hasil yang kebih baik dibandingkan eksperimen pertama dimana selisih nilai
r
berdasarkan grafik dan perhitungan
hanya 0, 99. Dari data hasil percobaan yang diperoleh dapat diketahui bahwa percobaan tahanan dalam dengan prinsip hukum ohm ini benar, sebab semakin besar tegangan yang diberikan pada baterai, maka tahanan dalamnya pun semakin besar. Begitu puka sebaliknya semakin kecil tegangan yang diberikan kepada baterai, maka tahanan dalamnya pun semakin kecil. Hubungan antara tegangan dan hambatan dalam hal ini tahanan dalam adalah berbanding lurus. [13]
VI.
Kesimpulan Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan mengenai tahanan dalam, dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu : a. Hasil perhitungan yang diperoleh dengan percobaan menggunakan 2 buah baterai:
(melalui metode perhitungan dengan rumus) (melalui metode grafik)
b. Hasil perhitungan yang diperoleh dengan percobaan menggunakan 3 buah baterai:
(melalui metode perhitungan dengan rumus) (melalui metode grafik)
c. Hubungan antara tegangan dan hambatan berbanding lurus. semakin besar tegangan yang diberikan pada baterai, maka tahanan dalamnya pun semakin besar. Begitu puka sebaliknya semakin kecil tegangan yang diberikan kepada baterai, maka tahanan dalamnya pun semakin kecil. d. Perbedaan hasil perhitungan antara metode grafik dan metode perhitungan menggunakan rumus menunjukkan kekurangan pada saat pengambilan data, pengolahan data ataupun gangguan pada alat.
VII.
Daftar Pustaka
Purnomo, Sidik.2008.Hambatan, Arus, Tegangan. http://taghyr.wordpress.com. Panji.2010.Materi Elektro:Pengukuran Tahanan / Resistor. http://blogowner.blogspot.com. Staff Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM.2011.Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar. Yogyakarta. Laboratorium Fisika Dasar.UGM.
VIII.
Pengesahan Yogyakarta, 12 Desember 2011
Mengetahui, Asisten Praktikum
Praktikan
Indriani Savitri 11/312781/PA/13579
Ma’arif [14]
