laporan Fisika II Hukum Ohm BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam sebuah rangkaian listrik biasanya terdapat istilah yang dikenal dengan arus listrik, tegangan dan hambatan.. Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran inilah yang disebut dengan arus. Sedangkan tegangan adalah beda potensial yang ada di antara titik rangkaian listrik tersebut. Untuk menemukan hubungan di antara istilahistilah yang ada dalam sebuah rangkaian listrik diperlukan sebuah praktikum yang dapat membuktikannya. Dengan melakukan praktikum yang berjudul !ukum "hm ini kita dapat mengetahui dan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus pada suatu rangkaian dan dapat digunakan untuk untuk menget mengetahui ahui sebuah sebuah hambat hambatan an listr listrik ik tanpa tanpa harus harus menggun menggunaka akan n alat alat yang yang dinama dinamakan kan ohmmeter.. Selain itu materi tentang hukum ohm ini sangat berguna khususnya yang mendalami kelistrikan. #arena dengan adanya hukum ohm kita dapat mengerti tentang kelistrikan. Untuk itu kita harus mempelajari lebih dalam tentang !ukum "hm dengan cara mempraktekkannya dalam percobaan ini. 1.$ %umusan &asalah Bagaimana hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian' 1.( )ujuan &empelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian 1.* De+inisi stilah )egangan Dielek Die lektri trik k
- perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. - sua suatu tu bahan bahan yang yang memili memiliki ki daya daya hantar hantar arus arus yang yang sangat sangat keci kecill atau atau bahkan bahkan
hampir tidak ada Polarisasi - suatu peristia perubahan arah getar gelombang pada cahaya yang acak menjadi satu arah getar/ #onduktor #onduktor bergerak.
- adalah adalah bahan bahan yang yang di dalam dalamnya nya banyak banyak terdapa terdapatt elektron elektron bebas mudah untuk
Semik Sem ikond ondukt uktor or
- 0se 0seten tengah gah peng penghant hantar ar ada adalah lah sua suatu tu baha bahan n yang yang ti tidak dak lay layak ak dis disebu ebutt
sebagai penghantar, juga tidak layak disebut sebagai bukan penghantar 0solator. Arus listrik - banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan aktu %esistor %esistansi
- rangkaian elektronika yang ber+ungsi sebagai penghambat arus dan tegangan - hambatan 0perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik
dengan arus listrik yang meleatinya. 1.2 !ipotesis
Ada hubungan antara tegangan dan kuat arus listrik, di mana tegangan sebanding dengan kuat arus. 1.3 )injauan Pustaka Hukum Ohm #etika suatu medan listrik diberikan kepada sebuah dielektrik, akan terjadi polarisasi terhadap dielektrik tersebut. )etapi jika medan tersebut diberikan ke daerah yang mempunyai muatan bebas, muatan tersebut akan bergerak dan timbul suatu arus listrik sebagai ganti polarisasi medium tersebut. #etika muatan bebas ditunjukkan dalam sebuah benda seperti electronelektron dalam suatu logam, yang gerakannya merintangi interaksinya terhadap ionion positi+ sehingga membentuk lattice #ristal logam. #etika tidak terdapat medan listrik eksternal , electronelektron tersebut bergerak ke segala arah dan tidak ada transportasi muatan netto atau arus listrik. )etapi jika digunakan sebuah medan listrik eksternal,terjadi aliran gerakan dari gerakan electron sembarang sehingga terjadi arus listrik. )ampaknya alamiah untuk menganggap baha kekuatan dari arus tersebut sesuai dengan intensitas medan listrik, dan baha persesuaian ini merupakan konsekuensi langsung dari struktur internal logamnya. Untuk membuktikan hubungan ini, dapat ditinjau dengan hukum "hm, yang menyatakan baha untuk suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan potensial ∆ V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I yang melalui konduktor tersebut adalah konstan. #onstan ini disebut tahanan listrik 0hambatan % dari konduktor antara dua titik. 4adi hukum "hm bisa dinyatakan sebagai 5 % atau 5 6 merupakan
beda
tegangan 0beda potenssial,
adalah
arus
penghantar dan % hambatan dari penghantar. Persamaan 01 !ukum "hm berlaku jika hubungan antara 6 dan adalah linier.
yang
leat
menunjukkan
pada baha
!ukum ini di+ormulasikan oleh ahli +isika 4erman, 7eorge "hm 01898192*, ternyata berlaku dengan ketelitian yang mencengangkan terhadap konduktor pada cakupan harga :6, dan suhu yang luas . Prinsip "hm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkain, "hm menentukan sebuah persamaan yang simple menjelaskan hubungan antara tegangan, arus dan hambatan yang saling hubungan. )etapi beberapa ;at terutama semikonduktor , tidak mengikuti hukum "hm. Sebuah gra+ik menunjukkan hubungan antara 6 dan yang diberikan hukum "hm menghasilkan garis lurus sebagaimana ditunjukkan gambar ini.
. . .
‘
:6 Dari persamaan yang di atas, kelihatan sekali baha % 0hambatan dinyatakan dalam satuan S sebagai 6olt
. 4adi satu "hm adalah tahanan suatu konduktor yang dileati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu ?olt di ujungujung konduktor tersebut. Arus dinyatakan dengan Ampere, bersimbol . )egangan dinyatakan dengan ?olt, bersimbol 6 atau @ 0Alonso, 18-8388. !ukum "hm menggambarkan bagaimana arus, tegangan, dan tahanan berhubungan. !ukum "hm dapat diterapkan dalam rangkaian tahanan seri. ang dimaksud dengan rangkaian tahanan seri adalah tahanan dihubungkan ujung ke ujung atau dalam suatu rantai. Untuk mencari arus yang mengalir pada rangkaian seri dengan tahanan lebih dari satu , diperlukan jumlah total nilai tahanantahanan tersebut. !al ini dapat dimengerti karena setiap tahanan yang ada pada rangkaian seri akan memberikan hambatan bagi arus untuk mengalir 0!ayt, 11 Komponen Ohm dan Non-Ohm
Secara tegas, hukum ohm hanya berlaku untuk resistor karena pada resistor adalah sebanding dengan 6 untuk seluruh nilai dan 6. #omponen yang memenuhi hukum kesebandingan dan 6 disebut komponen ohmic, yang dicirikan oleh gra+ik C 6 berbentuk garis lurus condong ke atas melalui titik asal. Dalam banyak komponen, hambatan yang dide+inisikan oleh 6 5 .% tidaklah konstan tetapi bergantung pada nilainilai 6 dan . komponenkomponen seperti ini sebut komponen nonohmic gra+ik terdapat 6 untuk komponenkomponen seperti ini tidak linier. Besarnya hambatan suatu penghantar ditentukan oleh panjang 0, penampang 0A dan hambatan jenis 0P penghantar secara matematis hubangan tesebut ditulis sebagai berikut Penampang kaat umumnya berbentuk lingkaran, sehingga luas penampang.
• • •
Dengan r adalah jarijari kaat dan D adalah diameter kaat keterangan % - hambatan penghantar 0ohm - !ambatan jenis penghantar 0ohm mm$
A - luas panjang 0m$ !ambatan jenis suatu bahan adalah hambatan suatu bahan yang panjang 1 m dan luas
penampangnya 1 m$. misalnya hambatan jenis baja adalah 1,2 1E8 ohm m. Artinya kaat baja dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 m$mempunyai hambatan E,12 ohm. Filai hambatan jenis suatu penghantar bergantung pada jenis penghantar dan suhu. Penghantar logam hambatan jenisnya akan jika suhunya bertambah maka disesuaikan dengan perbesaran berikut #eterangan Pt - !ambatan jenis akhir P - !ambatan jenis aal - koe+isien suhu hambatan jenis - perubahan suhu Pada umumnya hambatan kaat juga akan naik jika suhunya bertambah dalam suatu batas perubahah suhu tertentu, perubahan +raksi hambatan suhu 0
dibandingkan dengan perubaha
sehingga -
"leh karena hambatan penghantar sebanding dengan hambatan jenis, maka didapat persamaan berikut -
0http-<<.scribd.com
!ambatan listrik suatu penghantar dapat disusun secara seri atau paralel. Dan dapat pula disusun dengan cara gabungan antara susunan seri dan paralel. A. Susunan Seri !ambatan pengganti dari n hambatan listrik yang disusun secara seri dapat dinyatakan dalam persamaan berikut % 2 5 % 1 G % $ G % ( G .. % n B. Susunan Paralel !ambatan penganti dua komponen % 1 dan % $yang disusun secara paralel dapat dihitung lebih cepat dengan persamaan khusus, yaitu -
Secara umum untuk komponenkomponen yang disusun paralel, kebalikan atau pengganti paralel sama dengan jumlah dari kebaikan tiaptiap hambtan. Penerapan Daa
Beberapa kemasan resistor yang berbeda serta symbol rangkaian yang paling umum digunakan untuk menggambarkan sebuah resistor. Perkalian antara ? dan i akan menghasilkan daya yang diserap oleh resistor. 4adi, ? dan i dipilih untuk memenuhi kesepakatan tanda pasi+. Daya yang diserap secara +isika akan muncul sebagai panas dan atau cahaya dan selalu berharga positi+. %esistor 0positi+ merupakan elemen pasi+ yang tidak dapat mengirimkan atau menyimpan daya. Ungkapan lain untuk menunjukkan besarnya daya yang diserap adalah. P5 ?i 5i$ % 5 ?$<% P
- daya 0att
6
- tegangan 0?olt
- arus 0ampere
=ontoh resistor Konduk!ansi
Untuk resistor linear, rasio antara arus dan tegangan merupakan sebuah bilangan konstan yaitu,
5 Di mana 7 disebut sebagai konduktansi. Satuan S nya adalah Siemens 0S. %esistansi dapat digunakan sebagai dasar untuk mende+inisikan dua istilah umum yaitu hubung singkat dan hubung terbuka. #ita de+inisikan hubung singkat sebagai resistansi nol ohm, sehingga karena ?5 i % maka tegangan hubung singkat haruslah sama dengan nol meskipun arusnya bernilai berapapun.sedangkan hubung terbuka sebagai resistansi tak berhingga sehingga berdasarkan hukum ohm arusnya haruslah sama dengan nol tanpa mempertimbangkan be rapapun besarnya tegangan hubung terbuka 0Durbin, $EE2 - $$$3.
BAB "" #E$ODOLO%" $.1 Alat dan Bahan
Fama Alat
•
a.
4umlah Fama Alat
4umlah
&eter Dasar E
$
Potensiometer 2E k>
1
#abel Penghubung &erah
(
Saklar 1 tutup
1
#abel Penghubung !itam
(
4embatan Penghubung
1
!ambatan tetap 1EE >
1
=atu Daya
1
Papan %angkaian
1
$.$ Langkah #erja Persiapan Percobaan Buat rangkaian
b. !ubungkan cattu daya ke sumber tegangan 0alat masih dalam keadaan mati. Pilih tegangan keluaran pada posisi ( ?olt D= c. •
!ubungkan rangkaian ke catu daya 0gunakan kabel penghubung Langkah Percobaan
a.
!idupkan catu daya kemudian tutup saklar S
b. Atur potensiometer sehingga ?oltmeter menunjukkan tegangan sekitar $ ?olt, kemudian baca kuat arus yang mengalir pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table pada hasil pengamatan c. Atur lagi potensiometer sehingga ?oltmeter menunjukkan tegangan sedikit lebih tinggi dari $ ?oolt, baca kuat arus pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table hasil pengamatan d. Ulangi langkah c dengan tegangan potensiometer yang berbeda, kemudian catat hasilnya ke dalam table pada hasil pengamatan
•
$.( 7ambar Percobaan 7ambar alat
BAB """ HAS"L DAN PE#BAHASAN &.1. Da!a Fo )egangan sumber 0?
1 $ (
?olt 3 ?olt ?olt
)egangan 01E #uat arus 01EE mA ?olt $,* ?olt 3 mA 5 3 1E(A 2.$?olt 13mA 5 13 1E(A 8.* ?olt $$ mA 5$$ 1E(A
&.'. Perhi!un(an
a. Dik- ? 5 ( ?olt 5 3 &A 5 3H1E( A Dit- %...' 4aab- 6 5 .% % 5 6< %5 $,* 6olt< 31E( A %5 *EE > a. Dik- ? 5 2,$ ?olt
*EE> ($2> ((E>
5 13 &A 5 13H1E( A Dit- %...' 4aab- 6 5 .% % 5 6< 5 2,$ 131E(
5($2 > Dik- ? 5 8,* ?olt 5 $$ &A 5 $$H1E( A Dit- %...' 4aab- 6 5 .% % 5 6< %5 8,* 6olt $$1E( A
%5 ((E > &.& Pem)ahasan
Percobaan !ukum "hm ini bertujuan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian. Pratikum ini menggunakan beberapa alat yaitu basicmeter, kabel penghubung merah dan hitam, papan rangkaian, jembatan penghubung, saklar satu kutub, kapsitor, dan catu daya. Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama alau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan I 6 atau 6 I , Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan !ambatan 0% sehingga persamaannya menjadi 6 5 .%. Dimana 6 adalah tegangan 0?olt, adalah kuat arus 0A dan % adalah hambatan 0"hm. Selain itu perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan 6< 5 % atau dituliskan 6 5 .%. #etika catudaya dihubungkan ke rangkaian melalui kabel penghubung lalu dihidupkan, maka didapatkan nilai kuat arus dan tegangan. Besarnya tegangan dan kuat arus dapat dilihat dari angka yang ditunjukkan oleh 6oltmeter dan Amperemeter. Dimana ampermeter di rangki secara seri dan ?oltmeter dirangkai secara paralel. !ukum ohm menyatakan baha untuk suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan antara perbedaan potensial :6 antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik yang melaui konduktor tersebut adalah konstan. #onstan ini disebut tahanan listrik % dari konduktor antara dua titik. Pada pratikum ini, hipotesis saya adalah hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian yaitu kuat arus sebanding dengan besar tegangan atau dituliskan " * ῀
atau dapat dituliskan hubungan kuat arus dan tegangan yaitu
R+
Dari persamaan kelihatan baha % dinyatakan dalam satuan S sebagai ?olt ampere atau m$ kg s1 =$ , dan disebut ohm 0>. 4adi satu ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dileati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu ?olt diujungujung konduktor tersebut !ukum ohm semulanya terdiri atas dua bagian. Bagian pertama tidak lain ialah de+inisi hambatan, yakni 65%. Sering hubungan ini dinamai hokum ohm. Akan tetapi, "hm juga menyatakan, baha % adalah suatu konstanta yang tidak bergantung pada 6 maupun . Bagian kedua hokum ini tidak seluruhnya benar. !ubungan 65% dapat diterapkan pada resistor apa saja, dimana 6 adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan, dan adalah arus yang mengalir di dalamnya, sedangkan % adalah hambatan 0resistansi resistor tersebut
•
Pada pratikum ini, tegangan sumber yang kami gunakan adalah (,3, ?olt.)egangan dan kuat arus yang dihasilkan adalah )egangan sumber ( ?olt Dengan tegangan sumber ( ?olt, tegangan yang diperoleh sebesar $,9 ?olt, dan kuat arus yang diperoleh adalah 13 A. Dengan menggunkan rumus - % 5 6<, maka hambatan 0% yang diperoleh adalah E,182 >.
•
)egangan sumber 3 ?olt Dengan tegangan sumber 3 ?olt, tegangan yang diperoleh sebesar *,9 ?olt, dan kuat arus yang didapat ($ A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah E,18 >.
•
)egangan sumber ?olt )egangan yang diperoleh adalah 9 ?olt, dan kuat arus yang diperoleh *3 A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah E,18 >. Dari hasil perhitungan diatas, maka dapat disimpulkan baha besar arus yang mengalir berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan dengan hambatan. )api pada gra+ik memang terlihat ada yang kurang tepat, mungkin pada saat pratikum terjadi kesalahan. Disini saya tidak memakai ralat karena saat pratikum kami tidak melakukan ( kali percobaan. 4adi tidak diketahui berapa nilai persentase keseksamaannya. Pada prinsipnya perbandingan antara tegangan dengan kuat arus yang disebut hambatan listrik merupakan bilangan konstan. Pada hasil perhitungan hambatan listrik yang didapat nilainya mendekati konstan atau mendekati sama. !al ini terjadi kemungkinan adanya hambatan alat yang yang terdapat didalam alat. Sehingga hasil yang didapat pada pengukuran maupun perhitungannya nilainya mendekati sama.
Pada pratikum ini, hipotesis yang dibuat terbukti, yaitu ada hubungan antara beda potensial dengan kuat arus dimana berbanding lurus.
BAB "* PENU$UP *.1 #esimpulan 1. tegangan 06 sebanding dengan kuat arus listrik 0 di mana semakin besar tegangan 06 maka semakin besar pula kuat arus 0 yang dihasilkan $. !ukum "hm adalah Perbandingan antara perbedaan potensial : 6 antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik yang melalui konduktor tersebut adalah konstan. #onstan ini disebut tahanan listrik 0hambatan % (. Berdasarkan gra+ik diperoleh baha kuat arus 0 sebanding tegangan 06 dimana gra+iknya garis lurus condong ke atas,sehingga hipotesis terbukti benar. *.$ Saran 1. !endaknya praktikan lebih menguasai langkahlangkah percobaan dan materi yang diberi $. !endaknya praktikan tidak tergesagesa dalam menga mbil< memperoleh data saat praktikum.
DA,$A PUS$AKA Alonso,dkk. 18. Dasar-dasar Fisika Universitas. 4akarta- @rlangga Durbin,dkk. $EE2. Rangkaian Listrik . 4akarta- @rlangga !ayt, Jiliam.11. Rangkaian Listrik edisi keenam Jilid . 4akarta - @rlangga http!""###$s%ribd$%om"do%"&'()*+(
