BAB 1
PENDAHULUAN Latar BelakangDalam 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 istilah-istilah yang ada dalam sebuah rangkaian listrik diperlukan sebuah praktikum yang dapat membuktikannya.
Dengan melakukan praktikum yang berjudul Hukum Ohm ini kita dapat mengetahui dan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus pada suatu rangkaian dan dapat digunakan untuk mengetahui sebuah hambatan listrik tanpa harus menggunakan alat yang dinamakan ohmmeter.. Selain itu materi tentang hukum ohm ini sangat berguna khususnya yang mendalami kelistrikan. Karena dengan adanya hukum ohm kita dapat mengerti tentang kelistrikan. Untuk itu kita harus mempelajari lebih dalam tentang Hukum Ohm dengan cara mempraktekkannya dalam percobaan ini.
Tujuan
Mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian
Tinjauan PustakaHukum Ohm
Ketika suatu medan listrik diberikan kepada sebuah dielektrik, akan terjadi polarisasi terhadap dielektrik tersebut. Tetapi jika medan tersebut diberikan ke daerah yang mempunyai muatan bebas, muatan tersebut akan bergerak dan timbul suatu arus listrik sebagai ganti polarisasi medium tersebut.
Ketika muatan bebas ditunjukkan dalam sebuah benda seperti electron-elektron dalam suatu logam, yang gerakannya merintangi interaksinya terhadap ion-ion positif sehingga membentuk lattice Kristal logam. Ketika tidak terdapat medan listrik eksternal , electron-elektron tersebut bergerak ke segala arah dan tidak ada transportasi muatan netto atau arus listrik. Tetapi jika digunakan sebuah medan listrik eksternal,terjadi aliran gerakan dari gerakan electron sembarang sehingga terjadi arus listrik. Tampaknya alamiah untuk menganggap bahwa kekuatan dari arus tersebut sesuai dengan intensitas medan listrik, dan bahwa persesuaian ini merupakan konsekuensi langsung dari struktur internal logamnya.
Untuk membuktikan hubungan ini, dapat ditinjau dengan hukum Ohm, yang menyatakan bahwa 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. Konstan ini disebut tahanan listrik (hambatan) R dari konduktor antara dua titik. Jadi hukum Ohm bisa dinyatakan sebagai :
∆V/I = R atau I=∆V/R
V merupakan beda tegangan (beda potenssial), I adalah arus yang lewat pada penghantar dan R hambatan dari penghantar. Persamaan (1) menunjukkan bahwa Hukum Ohm berlaku jika hubungan antara V dan I adalah linier.
Hukum ini diformulasikan oleh ahli fisika Jerman, George Ohm (1787-1854), ternyata berlaku dengan ketelitian yang mencengangkan terhadap konduktor pada cakupan harga ∆V, I dan suhu yang luas . Prinsip Ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkain, Ohm menentukan sebuah persamaan yang simple menjelaskan hubungan antara tegangan, arus dan hambatan yang saling hubungan. Tetapi beberapa zat terutama semi-konduktor , tidak mengikuti hukum Ohm. Sebuah grafik menunjukkan hubungan antara V dan I yang diberikan hukum Ohm menghasilkan garis lurus sebagaimana ditunjukkan gambar ini.
Dari persamaan yang di atas, kelihatan sekali bahwa R (hambatan) dinyatakan dalam satuan SI sebagai Volt/ampere atau m2kg s-1C-2 dan disebut Ohm (Ω). Jadi satu Ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dilewati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu volt di ujung-ujung konduktor tersebut. Arus dinyatakan dengan Ampere, bersimbol I. Tegangan dinyatakan dengan volt, bersimbol V atau E (Alonso, 1979:76-77).
Hukum Ohm menggambarkan bagaimana arus, tegangan, dan tahanan berhubungan. Hukum Ohm dapat diterapkan dalam rangkaian tahanan seri. Yang 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 tahanan-tahanan tersebut. Hal ini dapat dimengerti karena setiap tahanan yang ada pada rangkaian seri akan memberikan hambatan bagi arus untuk mengalir (Hayt, 1991 )
Komponen Ohm dan Non-Ohm
Secara tegas, hukum ohm hanya berlaku untuk resistor karena pada resistor I adalah sebanding dengan V untuk seluruh nilai I dan V. Komponen yang memenuhi hukum kesebandingan I dan V disebut komponen ohmic, yang dicirikan oleh grafik I– V berbentuk garis lurus condong ke atas melalui titik asal. Dalam banyak komponen, hambatan yang didefinisikan oleh V = I.R tidaklah konstan tetapi bergantung pada nilai-nilai V dan I. komponen-komponen seperti ini sebut komponen non-ohmic grafik I terdapat V untuk komponen-komponen seperti ini tidak linier.
Besarnya hambatan suatu penghantar ditentukan oleh panjang (I), penampang (A) dan hambatan jenis (P) penghantar secara matematis hubangan tesebut ditulis sebagai berikut :
R= PL/A
Penampang kawat umumnya berbentuk lingkaran, sehingga luas penampang.
A=лr2 = лD2 / 4
Dengan r adalah jari-jari kawat dan D adalah diameter kawat keterangan :
R : hambatan penghantar (ohm)
л : Hambatan jenis penghantar (ohm mm2/m atau ohm m)
P : panjang penghantar (m)
A : luas panjang (m2)
Hambatan jenis suatu bahan adalah hambatan suatu bahan yang panjang 1 m dan luas penampangnya 1 m2. misalnya hambatan jenis baja adalah 1,5 x 10-7 ohm m. Artinya kawat baja dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 m2 mempunyai hambatan 0,15 ohm. Nilai hambatan jenis suatu penghantar bergantung pada jenis penghantar dan suhu. Penghantar logam hambatan jenisnya akan jika suhunya bertambah maka disesuaikan dengan perbesaran berikut :
Keterangan :
Pt : Hambatan jenis akhir
P : Hambatan jenis awal
: koefisien suhu hambatan jenis
: perubahan suhu
Pada umumnya hambatan kawat juga akan naik jika suhunya bertambah dalam suatu batas perubahah suhu tertentu, perubahan fraksi hambatan dibandingkan dengan perubaha suhu ( ) sehingga :
Oleh karena hambatan penghantar sebanding dengan hambatan jenis, maka didapat persamaan berikut :
(http://www.scribd.com/doc/)
Susunan Seri dan Paralel
Hambatan listrik suatu penghantar dapat disusun secara seri atau paralel. Dan dapat pula disusun dengan cara gabungan antara susunan seri dan paralel.
Susunan Seri
Hambatan pengganti dari n hambatan listrik yang disusun secara seri dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :
R5 = R1 + R2 + R3 + .. Rn
Susunan Paralel
Hambatan penganti dua komponen R1 dan R2 yang disusun secara paralel dapat dihitung lebih cepat dengan persamaan khusus, yaitu :
Secara umum untuk komponen-komponen yang disusun paralel, kebalikan atau pengganti paralel sama dengan jumlah dari kebaikan tiap-tiap hambtan.
Penyerapan Daya
Beberapa kemasan resistor yang berbeda serta symbol rangkaian yang paling umum digunakan untuk menggambarkan sebuah resistor. Perkalian antara v dan i akan menghasilkan daya yang diserap oleh resistor. Jadi, v dan i dipilih untuk memenuhi kesepakatan tanda pasif. Daya yang diserap secara fisika akan muncul sebagai panas dan atau cahaya dan selalu berharga positif. Resistor (positif) merupakan elemen pasif yang tidak dapat mengirimkan atau menyimpan daya. Ungkapan lain untuk menunjukkan besarnya daya yang diserap adalah.
P= vi =i2 R = v2/R
P : daya (watt)
V : tegangan (volt)
I : arus (ampere)
Konduktansi
Untuk resistor linear, rasio antara arus dan tegangan merupakan sebuah bilangan konstan yaitu,
i/v = I/R=G
Di mana G disebut sebagai konduktansi. Satuan SI nya adalah Siemens (S).
Resistansi dapat digunakan sebagai dasar untuk mendefinisikan dua istilah umum yaitu hubung singkat dan hubung terbuka. Kita definisikan hubung singkat sebagai resistansi nol ohm, sehingga karena v= i R 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 berapapun besarnya tegangan hubung terbuka (Durbin, 2005 : 22-26).
BAB II
METODOLOGI
2.1 Alat dan BahanNama Alat/Bahan Jumlah Nama Alat/Bahan Jumlah
Meter Dasar 90/Basicmeter 2 Potensiometer 50 kΩ 1
Kabel Penghubung Merah 3 Saklar 1 tutup 1
Kabel Penghubung Hitam 3 Jembatan Penghubung 1
Hambatan tetap 100 Ω 1 Catu Daya 1
Papan Rangkaian 1
2.2 Langkah Kerja
Persiapan Percobaan
Buat rangkaian
Hubungkan cattu daya ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan mati). Pilih tegangan keluaran pada posisi 3 volt DC
Hubungkan rangkaian ke catu daya (gunakan kabel penghubung)
Langkah Percobaan
Hidupkan catu daya kemudian tutup saklar S
Atur potensiometer sehingga voltmeter menunjukkan tegangan sekitar 2 volt, kemudian baca kuat arus yang mengalir pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table pada hasil pengamatan
Atur lagi potensiometer sehingga voltmeter menunjukkan tegangan sedikit lebih tinggi dari 2 voolt, baca kuat arus pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table hasil pengamatan
Ulangi langkah c dengan tegangan potensiometer yang berbeda, kemudian catat hasilnya ke dalam table pada hasil pengamatan
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Data
No Tegangan sumber (v) Tegangan (10 volt) Kuat arus (100 mA) V/I
1 3 3 volt 6 mA = 6 x 10-3 A 500Ω
2 6 5.8 volt 12 mA = 12 x 10-3 A 483Ω
3 9 8.4 volt 18 mA = 18 x 10-3 A 467Ω
PerhitunganMenghitung nilai hambatan R = V/I
I= 6 mA = 6 x 10-3 A, V= 3 V
R=V/I = (3 volt)/(6 x 1o-3 A) = 500Ω
I=12 mA = 12 x 10-3 A, V=5.8 V
R=V/I = (6 volt)/(12 x 1o-3 A) = 483Ω
I=18 mA = 18 x 10-3 A, V=8.4 V
R=V/I = (9 volt)/(18 x 1o-3 A) = 467Ω
Ralat
No Data (x) x-ẍ (x-ẍ)2
1 500 16,67 277,89
2 483 -0,33 0,1089
3 467 -16,33 266,689
∑x = 1450
ẍ= (∑x)/n=483,33
∑(x-ẍ)2 = 544,6789
Ralat mutlak : ∆x=√((∑(x-ẍ)2 )/(n(n-1))) = 9,52
Ralat nisbi : ∆l = ∆x/ẍ .100% =1,96 %
Keseksamaan : K = 100% - ∆l = 98,04%
PembahasanHukum Ohm adalah besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya. Praktikum kali ini yaitu Hukum Ohm yang bertujuan untuk Mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian.
Percobaan ini dilakukan dengan sumber tegangan yang berbeda-beda, diantaranya 3 V, 6 V, 9 V. Hal yang diamati dalam praktikum kali ini adalah besarnya tegangan yang dihasilkan dengan menggunakan voltmeter (dengan batas ukur 10 V) dan besarnya kuat arus yang dapat dilihat di amperemeter (batas ukur 100 mA) . dengan melakukan perhitungan dengan cara :
(skala yang di tunjuk)/(skala maksimum) x batas ukur
Berdasarkan praktikum dan perhitungan yang telah dilaksanakan untuk sumber tegangan 3 V, arus yang diperoleh adalah 6 mA (6 x 10-3 A), dengan Tegangan 3 V.. Untuk sumber arus 6 V, arus yang diperoleh adalah 12 mA (12 x 10-3 A), dengan tegangan 5.8 V. Sedangkan untuk sumber tegangan 9 V, arus yang diperoleh adalah 18 mA (18 x 10-3 A) dengan tegangan 8.4 V.
Dari data yang diperoleh selanjutnya kita dapat menentukan besarnya hambatan. Nilai hambatan di dapat dengan membagi nilai tegangan dan kuat arus atau dapat diformulasikan dengan rumus:
R = V/I
Untuk sumber tegangan sebesar 3 volt nilai hambatan yang diperoleh adalah 500 Ω, sumber tegangan 6 volt nilai hambatannya 483 Ω dan nilai hambatan untuk sumber tegangan 9 V adalah 467 Ω.
Nilai hambatan yang diperoleh dari 3 percobaan menunjukkan hasil yang tidak terlalu berbeda jauh. Berdasarkan hasil perhitungan ralat nilai keseksamaan antara ketiganya yaitu sebesar 98,04 %. Nilai hambatan biasanya bernilai konstan tetapi dari percobaan keseksamaan tidak 100%, hal ini mungkin dikarenakan kesalahan praktikan dalam percobaan atau dalam membaca ampermeter dan voltmeter.
Dari hasil yang diperoleh dari percobaan , maka dapat ditunjukkan bahwa tegangan (V) berbanding dengan kuat arus listrik (I) di mana semakin besar tegangan (V) maka semakin besar pula kuat arus (I) yang dihasilkan.. Hal ini dapat ditunjukkan dengan kurva yang menanjak ke kanan dari grafik hubungan antara V dan I. Sehingga hipotesis yang dibuat terbukti benar sebagaimana hasil yang ditunjukkan dari percobaan hukum ohm ini.
Grafik
V∞ I V/I = R
V = beda potensial antara kedua ujung hambatan (V)
I = Kuat arus (A)
R = hambatan listrik (Ω)
BAB IV
PENUTUP
Kesimpulan
tegangan (V) sebanding dengan kuat arus listrik (I) di mana semakin besar tegangan (V) maka semakin besar pula kuat arus (I) yang dihasilkan
Hukum Ohm adalah Perbandingan antara perbedaan potensial ∆ V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I yang melalui konduktor tersebut adalah konstan. Konstan ini disebut tahanan listrik (hambatan) R
Berdasarkan grafik diperoleh bahwa kuat arus (I) sebanding tegangan (V) dimana grafiknya garis lurus condong ke atas,sehingga hipotesis terbukti benar.
Saran
Hendaknya praktikan lebih menguasai langkah-langkah percobaan dan materi yang diberi
Hendaknya praktikan tidak tergesa-gesa dalam mengambil/ memperoleh data saat praktikum.
