1. Latar Belakang dan Tujuan Setiap mahasisiwa fisika dituntut untuk mengetahui listrik. Baik itu yang beraruskan searah (DC) atau bolak-balik (AC). Hal ini dikarenakan listrik itu sering atau hampir di jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pengukuran suatu tegangan (V) dan hambatan ( ) akan sangat berpengaruh terhadap arus ( I ) listrik yang dihasilkan oleh sumber tegangan listrik tersebut. Dalam hal ini sangat ditentukan kepada sebuah rangkaian listrik terhadap arus yang dihasilkan. Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri elektron 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. Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standar yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan, dan hambatan. Perlunya pratikum hukum Ohm yaitu dapat mengetahui hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan Ohmmeter.
2. Tujuan Laporan 2.1.
2.2. 2.3.
Menggambar grafik I (arus) terhadap V (tegangan) dan I (arus) terhadap (1 per hanbatan). Menentukan nilai hambatan dengan metode kuadrat terkecil. Menentukan tegangan dengan metode kuadat terkecil.
3. Landasan Teori Hukum ohm didefinisikan yaitu besarnya kuat arus yang timbul pada suatu pengantar berbanding lurus dengan beda potensial atau tegangan antara kedua ujung pengantar tersebut. Hukum ohm menggambarkan bagaimana arus, tegangan, dan tahanan berhubungan. George ohm menentukan secara eksperimental bahwa jika tegangan yang melewati sebuah tahanan bertambah nilainya maka arusnya juga akan bertambah nilainya. Begitu juga sebaliknya.
Hukum ohm dapat dituliskan dalam rumus sebagai berikut V=IR V= tegangan R= tahanan I= kuat arus Hukum ohm juga menyatakan bahwa pada tegangan yang konstan, jika nilai tahanan di perkecil maka akan diperoleh arus yang lebih kuat. Begitu juga sebaliknya dan dapat ditulis sebagai berikut. Hukum ohm dapat diterapkan dalam rangkaian tahana seri. Yang di maksud dengan rangkaian tahanan seri adalah tahanan di hubungkan ujung tahanan yang ada pada rangkaian ke ujung atau dalam suatu rantai. Untuk mencari arus yang mengalir pada rangkaian seri dengan tahanan lebih dar satu, diperlukan jumalah total nilai tahanan tahanan tersebut. Hal ini dapat di mengerti karena setiap tahanan yang ada pada rangkaian seri akan memberikan hambatan bagi arus untuk mengalir. (Rusdianto,1999:19) Resistor merupakan elemen pasif yang paling sederhana. Kita akan memulai bahasan kita dengan memperhatikan hasil kerja fisikawan jerman, georg simon ohm, yang pada tahun 1827 mempublikasikan sebuah pamflet yang memaparkan hasil-hasil dari usahanya mengukur arus dan tegangan serta hubungan matematika di antara keduanya. Salah satu hasil yang diperoleh adalah pernyatan tentang relasi fundamental yang saat ini kita sebut sebagai hukum ohm. Meskipun hal ini telah ditemukan 46 tahun sebelumnya di inggris oleh henry cavendish. Pamflet yang dipublikasikan oleh georg simon ohm banyak menerima kritik yang tak pantas dan menjadi bahan tawaan selama beberapa tahun setelah di publikasi pertamanya akhirnya karya itu diterima beberapa tahun setelahnya. Hukum ohm menyatakan bahwa tegangan pada terminal-terminal material penghantar berbanding lurus terhadap arus yang mengalir melalui material ini, secara matematika hal ini dirumuskan sebagai, V=IR Dimana konstan proporsionalitas atau kesebandinagn R disebut resistansi. Satuan untuk resistansi adalah ohm, dan bisa disingkat dengan huruf besar omega (Ω). (Durbin, 2005:22) Elektron–elektron bebas bergerak dalam suatu medan listrik yang memperagakan periode
yang sama sebagai lettice-nya. Selama gerakan gerakan mereka, elektron-elektron bebas ini sering sekali disebarkan oleh medan. Uraian yang sesuai untu gerakan elektron jenis ini harus menggunakan metode mekanika kuantum. Disini uraian yang termasuk sederhana sudah mencukupi. Ketika tidak terdapat medan listrik eksternal, elekton-elektron tersebut bergerak kesegala arah dantidak ada transportasi muatan netto atau arus listrik. Tetapi jika digunakan sebuah medan listrik eksternal, terjadi aliran gerakan dari gerakan-gerakan elektron sembarang sehingga terjadi arus listrik. Tampaknya alamiah untuk menganggap kekuatan dari arus tersebut sesuai dengan medan listrik. Untuk membuktikan hubungan ini, kita meninjau hasil-hasil percobaan yang telah dilakukan. Salah satu hukum fisika yang mungkin paling dikenal oleh para mahasiswa adalah hukum ohm, yang menyatakan bahwa untuk suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan antara perbedaan potensial ∆V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I yang melaui konduktor tersebut adalah konstan. Konstan ini disebut tahanan listrik R dari konduktor antara dua titik. Jadi hukum ohm bisa dinyatakan sebagai: atau Dari persamaan kelihatan bahwa R dinyatakan dalam satuan SI sebagai volt ampere atau m2 kg s-1 C-2 , dan disebut ohm (Ω). Jadi satu ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dilewati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu volt diujung-ujung konduktor tersebut. (Alonso, 1992:76).
daya. Kemudian ukur tegangan yang keluar dari catu daya menggunakan multimeter. Untuk penentuan hambatan, yaitu hambatan tetap, dengan tegangan berbeda. Tegangan yang keluar diukur secara berurutan, dari 1, 2, 3, 4, sampai 5 volt. Untuk hambatan, menggunakan 100 . Baca kuat arus yang mengalir pada multimeter tersebut secara berurutan. Lalu catat hasil pengamatan di tabel pengamatan 1. Untuk penentuan tegangan, yaitu tegangan tetap, dengan hambatan berbeda, dengan nilai hambatan secara berurutan 150, 180, 550, 700, 800 . Baca arus yang keluar menggunakan multimeter secara berurutan juga. Lalu catat hasil pengamatan di table pengamatan 2.
R A
Gambar : Rangkaian Untuk Penentuan Hambatan dan Penentuan Tegangan
5. Hasil Pengamatan 5.1 Tabel Penentuan Hambatan Hambatan tetap, tegangan berbeda
4. Metodelogi 4.1
4.1
Alat dan Bahan 1. Catu daya 2. Multimeter 3. Kabel penghubung 4. Jepit buaya 5. Papan PCB 6. Resistor
Langkah Percobaan Hubungkan rangkaian ke catu daya (gunakan kabel penghubung), hubungkan catu daya ke sumber tegangan, hidupkan catu
Σ
V
I
V2
VA
1V 2V 3V 4V 5V 15 V
0.01 A 0.02 A 0.03 A 0.04 A 0.05 A 0.15 A
1 4 9 16 25 55
0.01 0.04 0.09 0.16 0.25 0.55
Penentuan Tegangan Tegangan tetap, hambatan berbeda R
Σ
I
( )
150 Ω
0.0067 Ω
0.020 A
180 Ω
0.0056 Ω
0.017 A
570 Ω
0.0018 Ω
0.005 A
700 Ω
0.0014 Ω
0.004 A
800 Ω
0.0013 Ω
0.003 A
2400 Ω
0.0167 Ω
0.049 A
5.2
0.0000444 0.0000309 0.0000033 0.0000020 0.0000016 0.0000822
0.0001333 0.0000944 0.0000091 0.0000057 0.0000038 0.002463
Analisis Data
Menggambar suatu grafik dengan metode kuadart terkecil, dengan rumus : ∑
∑
∑
∑
∑
∑
∑ ∑
∑ ∑
∑
Penetuan Nilai m dan c Hambatan Hambatan tetap, tegangan berbeda
R= 100 Ω
Penentuan Nilai m dan c Tegangan Tegangan tetap, hambatan berbeda
5.3 Grafik Grafik I (arus) terhadap V(tegangan)
0.06
Arus (I)
0.05
y = 0.01x + 4E-17
0.04 0.03 0.02 0.01 0 0
2
4
6
Tegangan (V)
Grafik I (arus) terhadap (1/hambatan)
0.025 y = 3.1118x - 0.0007 0.02
Arus (I)
0.015 0.01 0.005 0 -0.005
0 -0.005
0.005
0.01
1/R
5.4 Pembahasan Pada pratikum ini ada hubungan sangat penting antara tegangan, arus dan hambatan. Hubungan tersebut disebut hukum ohm. Hubungan dalam hukum ohm ini yaitu Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan
besarnya beda potensial (Tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan I ∞ V atau V ∞ I, Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan Hambatan (R) sehingga persamaannya menjadi V = I.R. Dimana V adalah tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R adalah hambatan (Ohm). Selain itu perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R. Ketika 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 Voltmeter dan Amperemeter. Dimana ampermeter di rangki secara seri dan voltmeter dirangkai secara paralel. Pada pratikum ini, sumber tegangan yang digunakan yaitu 1, 2, 3, 4 , sampai 5 volt dalam Penentuan Hambatan dengan hambatan tetap, tegangan berbeda, sementara 3 volt untuk menentuan Tegangan, dengan tegangan tetap, hambatan berbeda Pada hasil pengukuran didapat tegangan voltmeter nilainya mendekati teganagan sumber. Hal ini terjadi kemungkinan ada hambatan alat yang terdapat pada voltmeter, sehingga hasil pengukuran yang didapat tidak sama dengan tegangan sumber, tetapi nilainya mendekati. Untuk nilai hambatannya, dengan menggunakan prinsip hukum ohm yang secara matematis V=I.R. 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. Hal ini terjadi kemungkinan adanya hambatan alat yang yang terdapat didalam alat. Sehingga hasil yang didapat pada pengukuran maupun perhitungannya nilainya mendekati sama. Untuk penentuan grafik dengan metode kuadrat terkecil itu tergantung dengan nilai m dan c, apbila nilai m=0 maka nilai y=c, untuk mendapatkan nilai tersebut harus mencari dari jumlah keseluruhan x untuk nilai tegangan (penetuan hambatan) atau 1/hambatan (R) (penentuan tegangan) dan nilai y untuk nilai arus (I). Hal ini akan menentuan linier dari grafik tersebut, garis lurus (liner) untuk menyimpulkan
nilai y = mx + c, pada grafik pertama (penetuan tegangan) nilai y= 0.01 . 2 + 0; berari nilai y = 0.02 (nilai arus) dan seterusnya. Sementara untuk grafik ke-2 nilai y = 3.13 . 0.0067 + (0.001); bearti nilai y=0.0202 (nilai arus) dan seterusnya.
6. Kesimpulan Menentukan gambar dari suatu grafik harus menggunakn metode kuadrat terkecil, yang mana harus mencari terlebih dahulu nilai hambatan dan tegangan dari gardiennya (m) dan c, setelah itu maka akan diketahui nilai , pada tabel 1 grafik I (arus) terhadap V (tegangan), nilai m 0.01 atau m=1/R bearti nilai R=100 Ω, sementara nilai c = 0 yaitu maka nilai Arus; 0.01 , 0.02. , 0.03 , 0.04 , 0.05 secara berurutan terhadap nilai tegangan =1, 2, 3, 4, dan 5. Sementara nilai pada tabel 2 grafik Arus (I) terhadap (1/R), nilai m = 3.13 atau m=V bearti V=0.001 volt, sementara nilai c = -0.001 maka nilai arus yaitu; 0.020, 0.017, 0.005, 0.004, 0.003 secara berurutan terhadap nilai hambatan 0.0067, 0.0056, 0.0018, 0.0014, dan 0.0013. hal ini bisa didapatkan setelah nilai m dan c diketahui.
DAFTAR PUSTAKA Alonso, Dkk. 1979. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga Durbin, Dkk. 2005. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga Rusdianto, Eduard. 1999. Penerapan Konsep Dasar Listrik Dan Elektronika. Yogyakarta: Kanisius
