Laporan Fisika Dasar II Rangkaian Seri dan Paralel

HUKUM OHM DAN HAMBATAN JENIS KAWAT
Wahdini Ramli, Fatimah H. M. Adam, Rahmatiah
Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar
Abstrak
Telah dilakukan praktikum Rangkaian Seri dan Pararel dengan tujuan merangkai resistor menjadi susunan seri dan pararel, menggunakan basicmeter dengan benar, memahami Hukum Kirchhoff, dan memahami karakteristik rangkaian seri dan pararel resistor. Hasil pengamatan menunjukkan pada rangkaian seri nilai kuat arus di setiap titik sama sedangkan pada rangkaian paralel diperoleh nilai tegagnan pada setiap titik sama. Hasil analisis pada rangkaian seri diperoleh nilai hambatan Rs1=263,64 Ω, Rs2=268,18 Ω, Rs3=255,88 Ω, dan Rs4=234,04 Ω. Sedangkan teori yaitu 250 Ω. Untuk tegangan sumber 2,9±0,5 V, diperoleh I= 0,012±0,002 A sedangkan pada R1 adalah 1,2±0,2 V dan pada R2 adalah 1,7±0,3 V. Pada rangkaian paralel diperoleh hambatan RP1=62±12"Ω, RP2="63±6"Ω, RP3="62±8"Ω dan RP4="61±6"Ω sedangkan sesai teori 60 Ω. Untuk tegangan sumber 2,9±0,5 V, diperoleh IT=" 0,048±0,008 "A sedangakan pada R1 adalah =" 0,029±0,005 "A dan pada R2 adalah =" 0,019±0,003 "A. Setiap persen diff yang diperoleh kecil sehingga membuktikan bahwa pada rangkaian seri, hambatan sebagai pembagi tegangan sehingga jumlah tegangan setiap resistor sama sesuai hukum Kirchoof II yaitu E+IR=0. Pada rangkaian paralel, hambatan sebagai pembagi arus listrik sehingga kuat arus yang mengalir pada setiap cabang sama sesuai hukum Kirchoof I yaitu Imasuk=Ikeluar. Untuk mengukur arus listrik, ammeter dipasang seri sedangkan untuk mengukur tegangan, voltmeter dirangkai paralel.
Kata kunci: Hukum Kirchhoof, kuat arus listrik, paralel, seri, tegangan.
RUMUSAN MASALAH
Bagaimana merangkai resistor menjadi susunan seri dan pararel ?
Bagaimana menempatkan dan menggunakan ammeter dan voltmeter dengan benar ?
Apa prinsip dari Hukum Kirchoof ?
Apa karakteristik dari rangkaian seri dan pararel resistor ?
TUJUAN
Mahasiswa terampil dalam merangkai resistor menjadi susunan seri dan paralel.
Mahasiswa dapat menempatkan dan menggunakan basicmeter dengan benar.
Mahaiswa dapat memahami prinsip Hukum Kirchhoff.
Mahaiswa dapat memahami karakteristik rangkaian seri dan rangkaian paralel resistor.
METODOLOGI EKSPERIMEN
Teori Singkat
Menurut Young (1999: 268), arus adalah sebarang gerak muatan dari satu daerah ke daerah lainnya. Dalam situasi elektrostatis medan listrik aitu adalah nol dimana pun di dalam konduktor, dan tidak ada arus. Akan tetapi, tidak berarti bahwa semua muatan di dalam konduktor itu diam. Dalam rangkaian listrik dikenal 3 variabel dasar yaitu kuat arus listrik, hambatan, dan tegangan. Kuat arus listrik ialah muatan netto yang mengalir melalui luas suatu media per satuan waktu. Secara matematis, kuat arus ialah:
I=VR
Sedangkan, hambatan merupakan (resistansi) merupakan perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Secara matematis, hambatan listrik dituliskan:
R=VI
Menurut Young (2004: 223-231), adapun tegangan merupakan 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.
V= I R
Kerapatan arus dalam sebuah konduktor bergantung pada medan listrik dan pada sifat-sifat material itu. Tetapi, untuk beberapa material, khususnya logam, pada sebuah suhu yang diberikan, kerapatan arus hampir berbanding langsung dengan medan listrik, dan rasio besarnya medan listrik dan besarnya kerapatan arus adalah konstan. Hubungan ini dinamakan hukum ohm yang ditemukan oleh fisikawan Jerman George Simon Ohm pada tahun 1826 (Young, 1999: 268).
Menurut Serway (2010: 402), untuk sebuah rangkaian seri yang terdiri atas 3 resistor, arusnya sama besar pada ketiga resistor tersebut karena jumlah muatan yang melewati R1 pasti juga melewati R2 dan R3 dalam selang waktu yang sama. Jika dikaitkan dengan Hukum Ohm maka besar hambatan pengganti susunan seri ialah:
I = IAB = IBC = ICD
VAB = I . RAB
VBC = I . RBC
VCD = I . RCD
Beda potensial antara ujung-ujung AD berlaku:
VAD = VAB + VBC + VCD
I . RS = I . RAB + I . RBC + I . RCD
I . RS = I . R1 + I . R2 + I . R3
RS = R1 + R2 + R3
Dari hubungan diatas menunjukkan bahwa hambatan ekuivalen dari rangkaian resistor yang dihubungkan seri adalah penjumlahan dari masing-masing resistor dan selalu lebih besar dari pada masing-masing resistornya.
Menurut Serway (2010: 403), Hukum I Kirchoff yang biasa dikenal dengan Hukum percabangan yang menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk pada setiap percabangan dalam setiap rangkaian sama dengan jumlah arus yang keluar dari percabangan tersebut. Secara matematis dapat ditulis:
Imasuk = Ikeluar atau
Imasuk = Ikeluar
Aturan diatas merupakan pernyataan tentang kekekalan muatan listrik. Semua muatan yang memasuki titik tertentu dalam sebuah rangkaian harus harus keluar dari titik tersebut karena muatan tidak dapat bertambah pada sebuah titik
Hasil pengukuran beda potensial pada resistor R1 dan R2 (nilainya berbeda) yang disusun secara seri menunjukkan hasil yang berbeda, namun jika diukur arus yang melewati kedua resistor maka diperoleh pengukuran yang sama. Berbeda halnya jika resistor disusun secara parallel, diperoleh hasil pengukuran yang berbeda. Arus yang melalui setiap resistor berbeda, namun pengukuran tegangan pada setiap resistor sama. Fakta ini menunjukkan bahwa jenis susunan resistor menentukan besar nilai variabel tegangan dan kuat arus listrik dalam rangkaian. Pada susunan seri, resistor berfungsi sebagai pembagi tegangan, yang berarti jika tegangan pada setiap resistor dijumlahkan maka jumlahnya sama dengan besarnya tegangan sumber. Sedangkan jika resistor disusun paralel, maka resistor berfungsi sebagai pembagi arus, yang berarti jika kuat arus listrik yang melewati setiap resistor diukur, maka akan memiliki nilai yang sama dengan arus total sebelum titik percabangan (Hukum I Kirchoof) (Herman, 2015: 21).
Hukum 2 Kirchoff dikenal dengan hukum percabangan, karena hukum ini memenuhi kekekalan muatan. Hukum 2 Kirchoff menyatakan bahwa pada setiap rangkaian tertutup, jumlah aljabar dari beda potensial harus sama dengan nol. Hukum kedua ini biasa juga disebut hukum simpal karena pada kenyataannya beda potensial diantara 2 titik dalam suatu rangkaian pada keadaan tunak selalu konstan. Pada keadaan tunak, medan listrik pada setiap titik (di luar sumber ggl) dalam rangkaian terjadi karena menumpuknya muatan pada permukaan resistor, sumber listrik, kawat maupun elemen lain pada rangkaian tersebut. Karena medan listrik merupakan medan konservatif, dengan demikian fungsi potensialnya akan berlaku di setiap titik pada ruang. Pada saat kita bergerak melintasi suatu simpal rangkaian, beda potensial dapat berkurang atau bertambah jika kita melewati resistor atau sumber, namun jika simpal tersebut telah dilewati sepenuhnya dan kita sampai kembali dititik "awal" lintasan, perubahan potensialnya akan sama dengan nol. Hukum ini merupakan adanya bukti hukum konservatif energi (Tippler, 2001: 174 – 175).
Alat dan Bahan
Alat
Power supply AC/DC 0-12 Volt = 1 buah
Basicmeter = 2 buah
Kabel penghubung = 7 buah
Resistor 100 Ω dan 150 Ω = 2 buah

Bahan
Tidak ada
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1. Rangkaian Seri
Tegangan sumber (V)
Hambatan resistor (R1 dan R2) (Ω)
Kuat arus sebelum R1 (mA)
Kuat arus antara R1 dan R2 (mA)
Kuat arus setelah R1 (mA)
Tegangan pada R1 (V)
Kegiatan 2. Rangkaian Pararel
Tegangan sumber (V)
Hambatan resistor (R1 dan R2) (Ω)
Kuat arus total (sebelum titik cabang) (mA)
Kuat arus melalui R1 (mA)
Kuat arus melalui R2 (mA)
Defenisi Operasional Variabel
Tegangan sumber ialah beda potensial listrik dalam Power Supply yang ditentukan dengan memutar bagian power supply hingga ke tegangan yang diinginkan yang diukur dengan menggunakan voltmeter yang telah dirangkai seri. Satuan dari tegangan adalah Volt (V).
Hambatan resistor (R1 dan R2) adalah komponen listrik yang dipasang secara sejajar pada rangkaian dengan nilai yang telah tercantum di resistor. Satuan hambatan adalah ohm ( ).
Kuat arus listrik sebelum R1 adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penampang sebelum R1 tiap satuan waktu. Satuan dari kuat arus listrik ialah Ampere (A).
Kuat arus listrik antara R1 dan R2 adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir diantara R1 dan R2 tiap satuan waktu. Satuan dari kuat arus listrik ialah Ampere (A).
Kuat arus listrik setelah R2 adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir setelah R2 tiap satuan waktu. Satuan dari kuat arus listrik ialah Ampere (A).
Tegangan pada R1 adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik utamanya pada R1. Satuan dari tegangan adalah Volt (V).
Tegangan sumber ialah beda potensial listrik dalam Power Supply yang ditentukan dengan memutar bagian power supply hingga ke tegangan yang diinginkan yang diukur dengan menggunakan voltmeter yang telah dirangkai seri. Satuan dari tegangan adalah Volt (V).
Hambatan resistor (R1 dan R2) adalah komponen listrik yang dipasang secara sejajar pada rangkaian dengan nilai yang telah tercantum di resistor. Satuan hambatan adalah ohm ( ).
Kuat arus listrik total sebelum titik cabang adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dari sumber sebelum masuk ke resistor. Satuan dari kuat arus listrik ialah Ampere (A).
Kuat arus listrik melalui R1 adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir masuk melalui R1 tiap satuan waktu. Satuannya ialah Ampere (A).
Kuat arus listrik melalui R2 adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir masuk melalui R2 tiap satuan waktu. Satuannya ialah Ampere (A).
Prosedur Kerja
Memastikan semua perangkat yang akan digunakan telah tersedia dan berfungsi dengan baik.
Merangkai perangkat menjadi susunan seri 2 resistor.
Mengukur tegangan pada masing-masing resistor dan mencatat nilai hasil pengukuran tersebut.
Mengukur kuat arus listrik yang melewati masing-masing resistor dan dilanjutkan juga dengan mengukur tegangan sumber yang berbeda, kemudian catat nilai hasil pengukuran yang dilakukan.
Memastikan semua perangkat yang akan digunakan telah tersedia dan berfungsi dengan baik.
Merangkai perangkat menjadi susunan pararel 2 resistor.
Mengukur tegangan pada masing-masing resistor dan mencatat nilai hasil pengukuran tersebut.
Mengukur arus listrik yang menuju titik cabang dan yang menuju ke masing-masing resistor, kemudian lanjutkan dengan mengukur nilai tegangan sumber yang berbeda. Mencatat hasil pengukuran yang dilakukan.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Hasil Pengamatan
Kegiatan 1. Rangkaian Seri Resistor
R1 = 100
R2 = 150
NST alat ukur :
Amperemeter = batas ukurjumlah skala = 0,1 A50 skala = 0,002 mA
Voltmeter = batas ukurjumlah skala = 50 Volt50 skala = 1 Volt

Gambar 1. Rangkaian Seri
Tabel 1. Hasil pengukuran tegangan sumber, kuat arus dan tegangan resisitor
No
Tegang-
an Sumber (V)
Kuat Arus Listrik (A)
Tegan-an pada R1 (V)
Tegang-
an pada R2 (V)

Sebelum R1
Antara R1 dan R2
Setelah R2

1
"2,9±0,5"
"0,011±0,001"
"0,011±0,001"
"0,011±0,001"
"1,1±0,5"
"1,7±0,5"
2
"5,9±0,5"
"0,022±0,001"
"0,022±0,001"
"0,022±0,001"
"2,2±0,5"
"3,4±0,5"
3
"8,7±0,5"
"0,034±0,001"
"0,034±0,001"
"0,034±0,001"
"3,4±0,5"
"5,2±0,5"
4
"11,0±0,5"
"0,047±0,001"
"0,047±0,001"
"0,047±0,001"
"4,6±0,5"
"7,0±0,5"
Kegiatan 2. Rangkaian Pararel Resistor
NST alat ukur :
Amperemeter = batas ukurjumlah skala = 1 A50 skala = 0,02 A
Amperemeter = batas ukurjumlah skala = 0,1 A50 skala = 0,002 A
Voltmeter = batas ukurjumlah skala = 50 Volt50 skala = 1 Volt
R1 = 100
R2 = 150

Gambar 2. Rangkaian Pararel
Tabel 2. Hasil pengukuran tegangan sumber, kuat arus dan tegangan resisitor
No
Tegang-
an Sumber (V)
Kuat Arus Listrik (A)

Total (sebelum titik cabang)
Melalui R1
Melalui R2

1
"2,9±0,5"
"0,047±0,001"
"0,028±0,001"
"0,018±0,001"
"2,9±0,5"
"2,9±0,5"
2
"5,9±0,5"
"0,094±0,001"
"0,058±0,001"
"0,038±0,001"
"5,9±0,5"
"5,9±0,5"
3
"8,7±0,5"
"0,14±0, 01"
"0,087±0,001"
"0,058±0,001"
"8,6±0,5"
"8,6±0,5"
4
"11,0±0,5"
"0,18±0,01"
"0,11±0,01"
"0,076±0,001"
"11,0±0,5"
"11,0±0,5"

ANALISIS DATA
Analisis data
R1 = 100
R2 = 150
Berdasarkan praktikum
Untuk data 1
Rs=VsIT
VS1 = 2,9±0,5 V
V1 = 1,1±0,5 V
V2= 1,7±0,5 V
IT= 0,011±0,001 A
Rs1=2,9 V0,011 A=263,64 Ω
Untuk data 2
VS2 = 5,9±0,5 V
V1 = 2,2±0,5 V
V2= 3,4±0,5 V
IT= 0,022±0,001 A
Rs2=5,9 V0,022 A=268,18 Ω
Untuk data 3
VS3 = 8,7±0,5 V
V1 = 3,4±0,5 V
V2= 5,2±0,5 V
IT= 0,034±0,001 A
Rs3=8,7 V0,034 A=255,88 Ω
Untuk data 4
VS4 = 11,0±0,5 V
V1 = 4,6±0,5 V
V2= 7,0±0,5 V
IT= 0,047±0,001 A
Rs4=11,0 V0,047 A=234,04 Ω
Berdasarkan Teori
VS = V1 + V2
VS = I1 x R1 + I2 x R2
IT x RT = I1 x R1 + I2 x R2
Karena hasil pengukuran menunjukkan bahwa IT = I1 = I2, maka:
RT = R1 + R2 RT = R1 + R2
RT = R1 + R2
RT = R1 + R2
R1= 100
R2 = 150
RT = R1 + R2
= 100 + 150
= 250
Tegangan sumber pertama (VS1)
VS1= 2,9±0,5 V
Kuat arus listrik
IS = VS1RT = 2,9 V250 = 0,0116 A
I = VR = VR-1
dI = δIδV dV
dI= R-1 dV
dII=R-1VR-1dV
I= VV I
I= 0,5 V2,9 V 0,0116 A
I= 0,2 V 0,0116 A
I= 0,0023 A
KR = II × 100% = 0,00230,0116 × 100 % = 20 %=2 AB
I = I± I A
I = 0,012±0,002 A
% diff = praktek-teoripraktek + teori2 × 100 % = 0,011- 0,01160,011+ 0,01162 × 100 % = 5,3 %
Tegangan 1
V1 = R1R1 +R2 VS1
V1 = 100100 +150 2,9 = 1,16 V
V1 = 0,4 . 2,9 = 1,16 V
V1 = R1R1 +R2 VS1
V1 = R1 (R1 + R2)-1 x VS1
dV = δVδVS1 dVS1
dV= VS1 dVS1
V= VS1VS1 V
V= 0,5 V2,9 V 1,16 V
V= 0,2 V 1,16 V
V= 0,232 V
KR = VV × 100% = 0,2321,16 × 100 % = 20 %=2 AB
V = V± V V
V = 1,2±0,2 V
Tegangan 2 (V2)
V2 = R2R1 +R2 VS1
V2 = 150100 +150 2,9 = 1,74 V
V2 = 0,6 . 2,9 = 1,74 V
V= 0,5 V2,9 V 1,74 V
V= 0,2 V 1,74 V
V= 0,348 V
KR = VV × 100% = 0,3481,74 × 100 % = 20 %=2 AB
V = 1,7±0,3 V
Tegangan sumber kedua (VS2)
VS1= 5,9±0,5 V
Kuat arus listrik
IS = VS1RT = 5,9 V250 = 0,0236 A
I= 0,5 V5,9 V 0,0236 A
I= 0,085 V 0,0236 A
I= 0,002 A
KR = 0,0020,0236 × 100 % = 8,5 %=2 AB
I = 0,024±0,002 A
% diff = 0,022- 0,02360,0228 × 100 % = 7 %
Tegangan 1
V1 = 0,4 . 5,9 = 2,36 V
V= 0,5 V5,9 V 2,36 V
V= 0,085 V 2,36 V
V= 0,2 V
KR = 0,22,36 × 100 % = 8,5 %=2 AB
V = 2,4±0,2 V
% diff = 2,2- 2,42,3 × 100 % = 8,7 %
Tegangan 2 (V2)
V2 = 0,6 . 5,9 = 3,54 V
V= 0,5 V5,9 V 3,54 V
V= 0,085 V 3,54 V
V= 0,3 V
KR = VV × 100% = 0,33,54 × 100 % = 8,5 %=2 AB
V = 3,5±0,3 V
% diff = 3,4- 3,543,47 × 100 % = 4 %
Tegangan sumber ketiga (VS3)
VS1= 8,7±0,5 V
Kuat arus listrik
IS = VS1RT = 8,7 V250 = 0,0348 A
I= 0,5 V8,7 V 0,0348 A
I= 0,057 0,0348 A
I= 0,002 A
KR = 0,0020,0348 × 100 % = 5,7 %=2 AB
I = 0,035±0,002 A
% diff = 0,034- 0,03480,0344 × 100 % = 2,3 %
Tegangan 1
V1 = 0,4 . 8,7 = 3,48 V
V= 0,5 V8,7 V 3,48 V
V= 0,057 V 3,48 V
V= 0,2 V
KR = 0,23,48 × 100 % = 5,7 %=2 AB
V = 3,5±0,2 V
% diff = 3,4- 3,53,45 × 100 % =2,9 %
Tegangan 2 (V2)
V2 = 0,6 . 8,7 = 5,22 V
V= 0,5 V8,7 V 5,22 V
V= 0,057 V 5,22 V
V= 0,3 V
KR = VV × 100% = 0,35,22 × 100 % = 5,7 %=2 AB
V = 5,2±0,3 V
% diff = 5,2- 5,225,21 × 100 % = 0,38 %
Tegangan sumber keempat (VS4)
VS1= 11,0±0,5 V
Kuat arus listrik
IS = VS1RT = 11 V250 = 0,044 A
I= 0,5 V11 V 0,044 A
I= 0,045 0,044 A
I= 0,002 A
KR = 0,0020,044 × 100 % = 4,5 %=2 AB
I = 0,044±0,002 A
% diff = 0,047- 0,0440,0455 × 100 % = 6,6 %
Tegangan 1
V1 = 0,4 . 11 = 4,4 V
V= 0,5 V11 V 4,4 V
V= 0,045 V 4,4 V
V= 0,2 V
KR = 0,24,4 × 100 % = 4,5 %=3 AB
V = 4,40±0,20 V
% diff = 4,6- 4,44,5 × 100 % =4,4 %
Tegangan 2 (V2)
V2 = 0,6 . 11 = 6,6 V
V= 0,5 V11 V 6,6 V
V= 0,045 V 6,6 V
V= 0,3 V
KR = VV × 100% = 0,36,6 × 100 % = 4,5 %=3 AB
V = 6,60±0,30 V
% diff = 7,0- 6,606,8 × 100 % = 5,8%
Tabel 3. Perbandingan kuat arus pada setiap tegangan sumber
No
PRAKTIKUM
TEORI

Kuat Arus (A)
Kuat Arus (A)
KR
% diff
1
0,011±0,001
0,012±0,002
20%
5,3 %
2
0,022±0,001
0,024±0,002
8,5 %
7 %
3
0,034±0,001
0,035±0,002
5,7 %
2,3 %
4
0,047±0,001
0,044±0,004
4,5 %
6,6 %
Tabel 4. Perbandingan tegangan pada masing-masing sumber
PRAKTIKUM
TEORI
KR
% diff
V1 (Volt)
V2 (Volt)
V1 (Volt)
V2 (Volt)
V1
V2
V1
V2
"1,1±0,5"
"1,7±1,0"
"1,2±0,2"
"1,7±0,3"
20%
20%
5,3%
2,3%
"2,2±0,5"
"3,4±1,0"
"2,4±0,2"
"3,5±0,3"
8,5%
8,5%
8,7%
4%
"3,4±0,5"
"5,2±1,0"
"3,5±0,2"
"5,2±0,3"
5,7%
5,7%
2,9%
0,38%
"4,6±0,5"
"7,0±1,0"
"4,40±0,20"
"6,60±0,30"
4,5%
4,5%
4,4%
5,8%

Kegiatan 2. Rangkaian Paralel
Secara Praktikum
Menggunakan power supply 3 V
IR1="0,028±0,001"A
IR2="0,018±0,001"A
Im="0,047±0,001"A
Vs="2,9±0,5" V
Hambatan
Rp1=VsIm=2,9 V0,047 A=61,7Ω
dR=δRδVdV+δRδIdI
dR=I-1dV+VI-2dI
dRR=I-1dVR+VI-2dIR
dRR=I-1dVVI-1+VI-2dIVI-1
dRR=dVV+dII
Rp1= VV+ IIR
Rp1=0,5 V2,9 V+0,001 A0,047 A61,7Ω=0,17+0,0261,7Ω=11,72 Ω
KR= Rp1Rp1×100%= 11,72 Ω61,7 Ω×100%=19%=2AB
RP1=RP1± RP1Ω="62±12"Ω
IR1="0,058±0,001"A
IR2="0,038±0,001"A
Im="0,094±0,001"A
Vs="5,9±0,5" V
Rp2=5,9 V0,094 A=62,77Ω
Rp2=0,5 V5,9 V+0,001 A0,094 A62,77Ω=0,085+0,0162,77Ω=5,96 Ω
KR=5,96 Ω62,77 Ω×100%=9,5%=2 AB
RP2="63±6"Ω
IR1="0,087±0,001"A
IR2="0,058±0,001"A
Im="0,14±0,01"A
Vs="8,7±0,5" V
Rp3=8,7 V0,14 A=62,14Ω
Rp3=0,5 V8,7 V+0,01 A0,14 A62,14Ω=0,06+0,0762,14Ω=8,08 Ω
KR=8,08 Ω62,14Ω×100%=13%=2 AB
RP3="62±8"Ω
IR1="0,11±0,01"A
IR2="0,076±0,001"A
Im="0,18±0,01"A
Vs="11,0±0,5" V
Rp4=11 V0,18 A=61,11Ω
Rp4=0,5 V11 V+0,01 A0,18 A61,11Ω=0,045+0,0661,11Ω=6,42 Ω
KR=6,42 Ω61,11Ω×100%=10,5%=2 AB
RP4="61±6"Ω
Secara Teori
Nilai kuat arus total (IT)
Kuat arus total 1 (IT1)
Diketahui; Vs=2,9±0,5V
Hambatan
Im=IR1+IR2
VsRT=V1R1=V2R2 , dari hasil pengukuran Vs=V1=V2
1RT=1R1+1R2
1RT=R1+R2R1R2=100+150100 × 150=25015000
RT=15000250=60 Ω
Kuat arus total
Untuk data 1
IT=VsRp=2,960=0,048 A
I=VR=VR-1
dI=δIδVdV
dI=δVR-1δVdV
I=R-1 V
II=R-1VR-1 V
II= VV
IT= VVI
IT=0,5 V2,9 V0,048 A
IT=0,170,048 A=0,008 A
KR= II×100%=0,008 A0,048 A×100%=17 %=2AB
IT=" I± I"A=" 0,048±0,008 "A
%diff=praktik-teorirata-rata×100%=0,047-0,0480,0475×100%=2 %
Untuk data 2
IT=5,960=0,098 A
IT=0,5 V5,9 V0,098 A
IT=0,0850,098 A=0,023 A
KR=0,008 A0,098 A×100%=8,5 %=2AB
IT=" 0,098±0,008 "A
%diff=0,094-0,0980,096×100%=4,2 %
Untuk data 3
IT=8,760=0,145 A
IT=0,5 V8,7 V0,145 A
IT=0,0570,145 A=0,008 A
KR=0,008 A0,145 A×100%=5,7 %=2AB
IT=" 0,15±0,01 "A
%diff=0,14-0,1450,1425×100%=3,5 %
Untuk data 4
IT=1160=0,18 A
IT=0,5 V11 V0,18 A
IT=0,0450,18 A=0,008 A
KR=0,03 A0,18 A×100%=4,5%=3AB
IT=" 0,180±0,008 "A
%diff=0,18-0,180,18×100%=0 %

Arus pada R1
Pada tegangan Vs=2,9±0,5V
IR1.1=V1R1=2,9100=0,029 A
IR1.1= VVI=0,5 V2,9 V0,029 A=0,005 A
KR= II×100%= 0,005 A0,029 A×100%=17 %=2AB
IR1.1="I± I"A=" 0,029±0,005 "A
IR1.2=5,9100=0,059 A
IR1.2=0,5 V5,9 V0,059 A=0,005 A
KR= 0,005 A0,059 A×100%=8,5%=2AB
IR1.2="0,059±0,005 "A
IR1.3=8,7100=0,087 A
IR1.3=0,5 V8,7 V0,087 A=0,005 A
KR= 0,005 A0,087 A×100%=5,7%=2AB
IR1.3="0,087±0,005 "A
IR1.4=11100=0,11 A
IR1.4=0,5 V11 V0,11 A=0,005 A
KR= 0,005 A0,11 A×100%=4,5%=3AB
IR1.4="0,110±0,005 "A

Arus pada R2
IR2.1=V1R2=2,9150=0,019 A
IR2.1= VVI=0,5 V2,9 V0,019 A=0,003 A
KR= II×100%= 0,003 A0,019 A×100%=17 %=2AB
IR2.1="I± I"A=" 0,019±0,003 "A
IR2.2=5,9150=0,039 A
IR2.2=0,5 V5,9 V0,039 A=0,003 A
KR= 0,005 A0,039 A×100%=8,5%=2AB
IR2.2="0,039±0,003 "A
IR1.3=8,7150=0,058 A
IR1.3=0,5 V8,7 V0,058 A=0,003 A
KR= 0,003 A0,058 A×100%=5,7%=2AB
IR1.3="0,058±0,003 "A
IR1.4=11150=0,073 A
IR1.4=0,5 V11 V0,073 A=0,003 A
KR= 0,003 A0,073 A×100%=4,5%=3AB
IR1.4="0,0730±0,0030 "A

Tabel 5. Perbandingan nilai kuat arus pada setiap sumber tegangan
No.
Nilai Praktikum I (A)
Nilai Teori I (A)
KR
% diff
1
"0,047±0,001"
" 0,048±0,008 "
17%
2%
2
"0,094±0,001"
" 0,098±0,008 "
8,5%
4,2 %
3
"0,14±0, 01"
" 0,15±0,01 "
5,7%
3,5 %
4
"0,18±0,01"
" 0,180±0,008 "
4,5%
0 %
Tabel 6. Perbandingan kuat arus pada masing – masing sumber
PRAKTIKUM
TEORI
I1 (A)
I2 (A)
I1 (A)
I2 (A)
"0,028±0,001"
"0,018±0,001"
" 0,029±0,005 "
" 0,019±0,003 "
"0,058±0,001"
"0,038±0,001"
"0,059±0,005 "
"0,039±0,003 "
"0,087±0,001"
"0,058±0,001"
"0,087±0,005 "
"0,058±0,003 "
"0,11±0,01"
"0,076±0,001"
"0,110±0,005 "
"0,0730±0,0030 "

PEMBAHASAN
Pada kegiatan ini digunakan hambatan dengan nilai R1 = 100 dan R2 = 150 . Berdasarkan praktikum, nilai hambatan total untuk data 1 adalah Rs1=263,64 Ω, untuk data 2 Rs2=268,18 Ω, untuk data 3 Rs3=255,88 Ω, dan untuk data 4 Rs4=234,04 Ω. Sedangkan berdasarkan teori, pada rangkaian seri yang resistor berfungsi sebagai pembagi tegangan VS = V1 + V2 dan arus di setiap titik sama sehingga diperoleh nilai hambatan RT = R1 + R2 . Nilai hambatan total yang diperoleh adalah 250 . Untuk tegangan sumber VS1= 2,9±0,5 V, kuat arus listrik diperoleh I = 0,012±0,002 A dengan KR adalah 20% dengan % diff sebesar 5,3%. Nilai tegangan pada R1 adalah V = 1,2±0,2 V dengan KR adalah 20% dengan % diff sebesar 5,3%. Nilai tegangan pada R2 adalah V = 1,7±0,3 V dengan KR adalah 20% dengan % diff sebesar 2,3%.
Tegangan sumber kedua VS2= 5,9±0,5 V, diperoleh kuat arus listrik I = 0,024±0,002 A dengan KR adalah 8,5% dengan % diff sebesar 7%. Nilai tegangan pada R1 adalah V = 2,4±0,2 V dengan KR adalah 8,5% dengan % diff sebesar 8,7%. Nilai tegangan pada R2 adalah V = 3,5±0,3 V dengan KR adalah 8,5% dengan % diff sebesar 4%.
Tegangan sumber ketiga VS3= 8,7±0,5 V, diperoleh kuat arus listrik I = 0,035±0,002 A dengan KR adalah 5,7% dengan % diff sebesar 2,3%. Nilai tegangan pada R1 adalah V = 3,5±0,2 V dengan KR adalah 5,7% dengan % diff sebesar 2,9%. Nilai tegangan pada R2 adalah V = 5,2±0,3 V dengan KR adalah 5,7% dengan % diff sebesar 0,38%.
Tegangan sumber keempat VS4= 11,0±0,5 V, diperoleh kuat arus listrik I = 0,044±0,002 A dengan KR adalah 4,5% dengan % diff sebesar 6,6%. Nilai tegangan pada R1 adalah V = 4,40±0,20 V dengan KR adalah 4,5% dengan % diff sebesar 4,4%. Nilai tegangan pada R2 adalah V = 6,60±0,30 V dengan KR adalah 4,5% dengan % diff sebesar 5,8%.
Nilai kuat arus listrik dan tegangan yang diperoleh pada rangkaian seri berdasarkan praktikum dan teori hampir sama sehingga dapat dikatakan bahwa praktikum yang telah dilakukan berhasil, ditandai dengan nilai %diff yang diperoleh berada pada rentang 7%-0,38% . Adapun beberapa nilai persen diff yang di atas 5 disebabkan karena praktikan kurang teliti dalam membaca alat ukur. Dari hasil tersebut menunjukkan pembuktian hukum Kirchhoff 2 yaitu total tegangan (beda potensial) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol E+IR=0. Dimana nilai tegangan sumber sama dengan jumlah nilai tegangan yang mengalir pada tiap hambatan.
Kegiatan 2. Rangkaian Paralel
Berdasarkan praktikum untuk nilai Vs="2,9±0,5" V, diperoleh nilai hambatan yaitu RP1=62±12"Ω. Untuk Vs="5,9±0,5" V, diperoleh nilai hambatan yaitu RP2="63±6"Ω. Untuk Vs="8,7±0,5" V, diperoleh nilai hambatan yaitu RP3="62±8"Ω. Untuk Vs="11,0±0,5" V, diperoleh nilai RP4="61±6"Ω. Sedangkan berdasarkan teori, dimana pada rangkaian paralel resistor berfungsi sebagai pembagi kuat arus Im=IR1+IR2 sehingga beda potensial di setiap titik sama sehingga nilai hambatan diperoleh dengan persamaan 1RT=1R1+1R2 yaitu 60 Ω.
Kuat arus total untuk data 1 yaitu IT=" 0,048±0,008 "A dengan KR adalah 17% dengan % diff sebesar 2%. Untuk data 2 yaitu IT=" 0,098±0,008 "A dengan KR adalah 8,5% dengan % diff sebesar 4,2%. Untuk data 3 yaitu IT=" 0,15±0,01 "A dengan KR adalah 5,7% dengan % diff sebesar 3,5%. Untuk data 4 yaitu IT=" 0,180±0,008 "A dengan KR adalah 4,5% dengan % diff sebesar 0%.
Nilai kuat arus pada R1 pada tegangan Vs=2,9±0,5V diperoleh IR1.1=" 0,029±0,005 "A. Pada tegangan Vs=5,9±0,5V diperoleh IR1.2="0,059±0,005 "A. Pada tegangan Vs=8,7±0,5V diperoleh IR1.3="0,087±0,005 "A. Pada tegangan Vs=11,0±0,5V diperoleh IR1.4="0,110±0,005 "A. Nilai kuat arus pada R2 pada tegangan Vs=2,9±0,5V diperoleh IR2.1=" 0,019±0,003 "A. Pada tegangan Vs=5,9±0,5V diperoleh IR2.2="0,039±0,003 "A. Pada tegangan Vs=8,7±0,5V diperoleh IR1.3="0,058±0,003 "A. Pada tegangan Vs=11,0±0,5V diperoleh IR1.4="0,0730±0,0030 "A
Dari hasil analisis yang telah dilakukan dapat kita lihat bahwa tegangan sumber sama dengan nilai tegangan pada R1 dan R2. Untuk kuat arus listrik yang mengalir sebelum titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus melalui R1 dan melalui R2. Berdasarkan analisis yang diperoleh maka dapat dilihat nilai berdasarkan praktikum dan teori hampir sama, ditandai dengan persen diff yang berada di rentang 4,2%-0%. Jadi dapat disimpulkan bahwa resistor yang dirangkai paralel akan berfungsi sebagai pembagi arus, dengan tegangan yang sama. Hasil tersebut menunjukkan pembuktian Hukum Korchhoff I yaitu bahwa besar kuat arus yang masuk sama dengan besar kuat arus yang keluar Imasuk=Ikeluar. Karena nilai dari kuat arus listrik sebelum masuk percabangan, hasil jumlah hambatan 1 dan 2 memiliki nilai yang hampir sama dengan persen diff yang sangat kecil.
SIMPULAN DAN DISKUSI
Simpulan
Simpulan berdasarkan rumusan masalah yang diajukan adalah,
Cara merangkai resistor menjadi susunan seri dan paralel yaitu untuk susunan seri resistor dirangkai tanpa titik percabangan, sehingga kuat listrik yang mengalir pada resistor sama dan rangkaian seri berfungsi sebagai pembagi tegangan, dimana jika tegangan pada setiap resistor dijumlahkan maka jumlahnya sama dengan besarnya tegangan sumber. Untuk rangkaian paralel resistor dirangkai dengan adanya titik percabangan sehingga kuat arus yang mengalir pada resistor berbeda, dan rangkaian paralel berfungsi sebagai pembagi kuat arus listrik, dimana jika kuat arus listrik yang melewati pada setiap resistor yang diukur, maka nilainya sama dengan arus total sebelum titik percabangan.
Cara menggunakan basicmeter dengan benar yaitu dengan menempatkan basicmeter sesuai dengan nilai yang akan diukur, yaitu untuk mengukur kuat arus listrik maka ditempatkan basicmeter untuk kuat arus yaitu amperemeter dan untuk mengukur tegangan maka ditempatkan basicmeter untuk tegangan yaitu voltmeter.
Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan maka dapat dinyatakan bahwa hasil yang diperoleh berdasarkan analisis sesuai dengan teori dimana hukum-hukum Kirchoff telah menyatakan bahwa besar kuat arus yang masuk sama dengan besar kuat arus yang keluar Imasuk=Ikeluar dan hukum Kirchoff 2 menyatakan bahwa total tegangan (beda potensial) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol E+IR=0.
Karakteristik rangkaian seri yaitu sebagai pembagi tegangan, dimana tegangan berbeda dan kuat arus sama, sedangkan rangkaian paralel sebagai pembagi kuat arus, dimana kuat arus berbeda sedangkan tegangan sama.

Diskusi
Diskusi yang kami lakukan berupa saran untuk asisten, dosen, dan laboratorium ,
Saran bagi asisten
Kepada asisten kami menyarankan agar lebih memperhatikan keadaan praktikan. Asisten hendaknya tidak meninggalkan praktikan saat melakukan praktikum agar segala pengarahan mengenai praktikum dapat diperoleh dengan jelas oleh praktikan.
Saran bagi praktikan
Kepada praktikan hendaknya mencari asisten untuk meminta respon dan analisis pada awal waktu sebelum pengumpulan laporan agar tidak kewalahan mengerjakan laporan praktikum. Dalam pengambilan data juga harus berhati-hati agar tidak merusak alat maupun bahan yang digunakan dan yang paling penting adalah praktikan harus teliti dalam pengambilan data agar data yang diperoleh sesuai dengan teori.
Saran bagi dosen
Kepada dosen hendaknya membimbing lebih baik kepada para asisten akan bagaimana cara membimbing praktikannya dalam melakukan suatu praktikum sesuai dengan aturan-aturan yang ada.
Saran bagi laboratorium
Kepada laboratorium maupun petugas yang menyediakan alat dan bahan dalam praktikum hendaknya mengawasi dan memperhatikan alat-alat ukur atau kelengkapan yang ada di dalam laboratorium karena masih banyak dari alat tersebut yang sudah rusak yaitu memiliki kesalahan bersistem bahkan tak dapat/layak untuk digunakan lagi.

DAFTAR RUJUKAN
Herman dan asisten LFD. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Makassar: Unit Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar.
Serway, A Raymond dan John W.Jewett, 2010. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Keenam Jilid 2. Jakarta: Salemba Teknika
Tippler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi ketiga jilid 2. Jakarta: Erlangga
Young, Hugh D. dan Roger A. Freedman. 1999. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 2. Solo: Erlangga.
Young, Hugh D dan Roger A. Frieedman, 2004. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Laporan Fisika Dasar II Rangkaian Seri dan Paralel

Recommend Documents