TUGAS PRAKTIKUM RANGKAIAN DASAR LISTRIK TUJUH RANCANGAN PERCOBAAN RANGKAIAN DASAR LISTRIK DOSEN PENGAMPU : NANA MARDIANA, M. Pd. TUGAS INDIVIDU Diajukan Sebagai Tugas Pertama Mata Kuliah Praktikum Rangkaian Dasar Listrik (26 Oktober 2020) Oleh : ADJI CHENCANA SURYADINATA NPM : 71190516001 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN ILMU PENDIDIKAN UNIVESITAS ISLAM SUMATERA UTARA 2020 1 KATA PENGANTAR Segala puji saya berikan kepada Allah SWT, karena telah memberikan saya karunia berupa pengetahuan dan kesempatan. Sehingga saya berhasil menyelesaikan tujuh rancangan praktikum rangkaian dasar listrik untuk mata kuliah Praktikum Rangkaian Dasar Listrik. Rasa terima kasih juga saya berikan kepada dosen pengampu yang sudah bersedia membimbing dan memberikan arahan dalam pembuatan rancangan percobaan praktikum ini. Sehinga rancangan percobaan ini dapat selesai dan disusun secara baik, rapi, serta terstruktur. Semoga rancangan percobaan ini dapat digunakan dalam membantu perkuliahan Praktikum Rangkaian Dasar Listrik di pertemuan selanjutnya. Sehingga rancangan praktikum ini menjadi dasar bagi penulis dalam membuka wawasan ketika melanjutkan pertemuan seterusnya dalam mata kuliah Praktikum Rangkaian Dasar Listrik tahun ajaran 2020/2021. Adapun pembuatan rancangan percobaan ini tidak luput dari segala kesalahan dan kekhilafan. Saya menyadari bahwa rancangan percobaan ini jauh dari sempurna. Sehingga segala bentuk masukan dan kritik yang dapat membuat rancangan percobaan ini menjadi lebih baik akan saya terima dengan lapang dada. Demikianlah ucapan terima kasih dari saya, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun orang orang yang membaca rancangan praktikum ini. Terima kasih atas perhatian dan kesempatan yang telah diberikan. Medan, 26 Oktober 2020. 2 DAFTAR ISI DAFTAR ISI ........................................................................................................... 3 DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. 6 DAFTAR TABEL ................................................................................................... 8 PERCOBAAN I HUKUM OHM .......................................................................... 10 Tujuan ............................................................................................................... 10 Landasan Teori .................................................................................................. 10 Alat dan Bahan .................................................................................................. 11 Prosedur Praktikum ........................................................................................... 11 Data Praktikum.................................................................................................. 13 Analisis Data ..................................................................................................... 14 Kesimpulan ....................................................................................................... 18 PERCOBAAN II RESISTANSI RESISTOR ....................................................... 19 Tujuan ............................................................................................................... 19 Landasan Teori .................................................................................................. 19 Alat dan Bahan .................................................................................................. 21 Prosedur Praktikum ........................................................................................... 21 Data Praktikum.................................................................................................. 23 Analisis Data ..................................................................................................... 26 Kesimpulan ....................................................................................................... 29 PERCOBAAN III RANGKAIAN SERI RESISTOR ........................................... 30 Tujuan ............................................................................................................... 30 Landasan Teori .................................................................................................. 30 Alat dan Bahan .................................................................................................. 32 Prosedur Praktikum ........................................................................................... 32 3 Data Praktikum.................................................................................................. 39 Analisis Data ..................................................................................................... 40 Kesimpulan ....................................................................................................... 45 PERCOBAAN IV RANGKAIAN PARALEL RESISTOR ................................. 46 Tujuan ............................................................................................................... 46 Landasan Teori .................................................................................................. 46 Alat dan Bahan .................................................................................................. 48 Prosedur Praktikum ........................................................................................... 48 Data Praktikum.................................................................................................. 54 Analisis Data ..................................................................................................... 56 Kesimpulan ....................................................................................................... 61 PERCOBAAN V KAPASITANSI KAPASITOR ................................................ 62 Tujuan ............................................................................................................... 62 Landasan Teori .................................................................................................. 62 Alat dan Bahan .................................................................................................. 64 Prosedur Praktikum ........................................................................................... 64 Data Praktikum.................................................................................................. 65 Analisis Data ..................................................................................................... 65 Kesimpulan ....................................................................................................... 67 PERCOBAAN VI RANGKAIAN SERI KAPASITOR ....................................... 68 Tujuan ............................................................................................................... 68 Landasan Teori .................................................................................................. 68 Alat dan Bahan .................................................................................................. 70 Prosedur Praktikum ........................................................................................... 70 Data Praktikum.................................................................................................. 71 Analisis Data ..................................................................................................... 72 4 Kesimpulan ....................................................................................................... 73 PERCOBAAN VII RANGKAIAN PARALEL KAPASITOR ............................ 74 Tujuan ............................................................................................................... 74 Landasan Teori .................................................................................................. 74 Alat dan Bahan .................................................................................................. 76 Prosedur Praktikum ........................................................................................... 76 Data Praktikum.................................................................................................. 77 Analisis Data ..................................................................................................... 78 Kesimpulan ....................................................................................................... 79 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 80 5 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Rangkaian Baterai dan Lampu ............................................................ 11 Gambar 2. Mengukur Hambatan Lampu Menggunakan Ohmmeter .................... 12 Gambar 3. Mengukur Arus Listrik Menggunakan Amperemeter ......................... 12 Gambar 4. Mengukur Tegangan Listrik Menggunakan Voltmeter ....................... 13 Gambar 5. Grafik V vs I pada Resistor Gelang .................................................... 19 Gambar 6. Kode Warna Pada Resistor Gelang ..................................................... 20 Gambar 7. Rangkaian Mengukur Arus Listrik Resistor ....................................... 22 Gambar 8. Rangkaian Mengukur Tegangan Listrik pada Resistor ....................... 23 Gambar 9. Rangkaian Seri Resistor ...................................................................... 32 Gambar 10. Hambatan Pengganti untuk Dua Resistor Seri .................................. 33 Gambar 11. Hambatan Pengganti untuk Tiga Resistor Seri ................................. 33 Gambar 12.Hambatan Pengganti untuk Empat Resistor Seri .............................. 34 Gambar 13. Mengukur Arus Listrik Satu Resistor Seri ........................................ 34 Gambar 14. Mengukur Arus Listrik Dua Resistor Seri......................................... 35 Gambar 15. Mengukur Arus Listrik Dua Resistor Seri......................................... 35 Gambar 16. Mengukur Arus Listrik Resistor Seri ................................................ 36 Gambar 17. Mengukur Tegangan Resistor Pertama ............................................. 36 Gambar 18. Mengukur Tegangan Resistor Kedua ................................................ 37 Gambar 19. Mengukur Tegangan Resistor Ketiga ................................................ 37 Gambar 20. Mengukur Tegangan Resistor Keempat ............................................ 38 Gambar 21. Mengukur Tegangan Resistor Seri .................................................... 38 Gambar 22. Rangkaian Paralel Resistor................................................................ 48 Gambar 23. Hambatan Pengganti untuk Rangkaian Paralel ................................. 49 Gambar 24. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 1......................................... 49 6 Gambar 25. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 2......................................... 50 Gambar 26. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 3......................................... 50 Gambar 27. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 4......................................... 51 Gambar 28. Mengukur Tegangan Resistor Pertama ............................................. 52 Gambar 29. Mengukur Tegangan Resistor Kedua ................................................ 52 Gambar 30. Mengukur Tegangan Resistor Ketiga ................................................ 53 Gambar 31. Mengukur Tegangan Resistor Keempat ............................................ 53 Gambar 32. Mengukur Tegangan Resistor Paralel ............................................... 54 Gambar 33. Pengukuran Nilai Kapasitansi Menggunakan Digital Multimeter .... 64 Gambar 34. Rangkaian Seri Kapasitor ................................................................. 68 Gambar 35. Pengukuran Nilai Kapasitansi Seri Menggunakan Digital Multimeter ............................................................................................................................... 70 Gambar 35. Pengukuran Nilai Kapasitansi Seri Menggunakan Digital Multimeter ............................................................................................................................... 71 Gambar 36. Rangkaian Paralel Kapasitor ............................................................ 74 Gambar 37. Pengukuran Nilai Kapasitansi Paralel Menggunakan Digital Multimeter ............................................................................................................. 76 Gambar 38. Pengukuran Nilai Kapasitansi Seri Menggunakan Digital Multimeter ............................................................................................................................... 77 7 DAFTAR TABEL Tabel 1. Alat dan Bahan Percobaan I. ................................................................... 11 Tabel 2. Besaran Listrik yang Terukur Menggunakan Alat Ukur Listrik. ............ 13 Tabel 3. Galat arus listrik pada setiap percobaan. ................................................. 16 Tabel 4. Alat dan Bahan Percobaan II. ................................................................. 21 Tabel 5. Arus Listrik yang Terukur Menggunakan Amperemetar. ....................... 24 Tabel 6. Tegangan Listrik yang Terukur Menggunakan Voltmeter. .................... 25 Tabel 7. Nilai Resistansi Resistor Berdasarkan Tabel Warna............................... 25 Tabel 8. Nilai dari V dan I pada resistor jenis m setiap n baterai. ........................ 27 Tabel 9. Alat dan Bahan Percobaan III. ................................................................ 32 Tabel 10. Nilai Resistansi Resistor Yang Terukur Oleh Ohmmeter. .................... 39 Tabel 11. Nilai Arus Listrik Yang Terukur Oleh Amperemeter. .......................... 39 Tabel 12. Nilai Tegangan Listrik Yang Terukur Oleh Voltmeter. ........................ 39 Tabel 13. Analisis Nilai Data Tegangan Listrik.................................................... 41 Tabel 14. Analisis Nilai Data Nilai Resistansi. ..................................................... 43 Tabel 15. Analisis Nilai Data Nilai Arus Listrik................................................... 44 Tabel 16. Alat dan Bahan Percobaan IV. .............................................................. 48 Tabel 17. Nilai Resistansi Resistor Yang Terukur Oleh Ohmmeter. .................... 54 Tabel 18. Nilai Arus Listrik Yang Terukur Oleh Amperemeter. .......................... 55 Tabel 19. Nilai Tegangan Listrik Yang Terukur Oleh Voltmeter. ........................ 55 Tabel 20. Analisis Nilai Data Tegangan Listrik.................................................... 57 Tabel 21. Analisis Nilai Data Nilai Resistansi. ..................................................... 59 Tabel 22. Analisis Nilai Data Nilai Arus Listrik................................................... 60 Tabel 23. Alat dan Bahan Percobaan V. ............................................................... 64 Tabel 24. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Kode Manufakturi. .............................. 65 8 Tabel 25. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Digital Multimeter. .............................. 65 Tabel 26. Alat dan Bahan Percobaan V. ............................................................... 70 Tabel 27. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Kode Manufakturi. .............................. 71 Tabel 28. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Teori. ................................................... 72 Tabel 29. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Digital Multimeter. .............................. 72 Tabel 30. Alat dan Bahan Percobaan V. ............................................................... 76 Tabel 31. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Kode Manufakturi. .............................. 77 Tabel 32. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Teori. ................................................... 78 Tabel 33. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Digital Multimeter. .............................. 78 9 PERCOBAAN I HUKUM OHM Tujuan 1. Memahami serta membuktikan hukum ohm menggunakan rangkaian listrik sederhana. 2. Menghitung nilai arus listrik pada rangkaian sederhana. 3. Menghitung nilai tegangan listrik pada rangkaian sederhana. 4. Menghitung nilai resistansi dari hambatan lampu. Landasan Teori Saat merangkai komponen elektronik, besaran listrik dapat dipahami dengan menggunakan Hukum Ohm. Hukum Ohm memberikan gambaran atau hubungan yang dimiliki antara hambatan listrik, tegangan listrik, serta arus listrik. Hukum Ohm Menyatakan bahwa besar suatu arus listrik dalam suatu rangkaian akan berbanding lurus dengan besar tegangan pada suatu rangkaian dan berbanding terbalik dengan besar hambatan pada rangkaian tersebut. Berikut pernyataan dari Hukum Ohm dalam bentuk rumus : π = πΌ. π Keterangan : V : Tegangan Listrik (Volt) I : Arus Listrik (Ampere) R : Hambatan Listrik (Ohm) Secara garis besar segala besaran listrik yang disusun dalam rangkaian dasar listrik yang menggunakan sumber listrik arus searah maupun bolak balik dapat dijelaskan oleh rumus tersebut. 10 Alat dan Bahan Tabel 1. Alat dan Bahan Percobaan I. No. Nama Alat dan Bahan Jumlah 1 Kabel Secukupnya 2. Lampu identik 3 buah 3. Baterai 1,5 V 1 buah 4. Ohm Meter 1 buah 5. Amperemeter 1 buah 6. Voltmeter 1 buah Prosedur Praktikum a. Sediakan alat dan bahan praktikum ke meja kerja. b. Susunlah kabel, lampu, dan baterai seperti diagram dibawah ini : Gambar 1. Rangkaian Baterai dan Lampu c. Pastikan lampu menyala. d. Ukur hambatan yang dimiliki oleh bola lampu menggunakan ohmmeter, dengan cara merangkaikan ohmmeter seperti gambar berikut : 11 Gambar 2. Mengukur Hambatan Lampu Menggunakan Ohmmeter e. Catat nilai hambatan lampu yang terukur oleh ohmmeter. f. Lepas ohmmeter dari rangkaian lampu. g. Ukur arus listrik yang mengalir pada rangkaian lampu dengan menggunakan amperemeter. h. Amperemeter disusun terhadap rangkaian sesuai dengan gambar berikut : Gambar 3. Mengukur Arus Listrik Menggunakan Amperemeter i. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh ampermeter. j. Lepas amperemeter dari rangkaian lampu. k. Ukur tegangan listrik pada lampu dengan menggunakan voltmeter. l. Voltmeter disusun terhadap rangkaian sesuai dengan gambar berikut : 12 Gambar 4. Mengukur Tegangan Listrik Menggunakan Voltmeter m. Catat nilai tegangan listrik yang terukur oleh voltmeter. n. Lepas amperemeter dari rangkaian lampu. o. Ganti bola lampu pertama dengan bola lampu kedua. p. Lakukan kembali tahap b sampai tahap n terhadap bola lampu kedua. q. Ganti bola lampu kedua dengan bola lampu ketiga. r. Lakukan kembali tahap b sampai tahap n terhadap bola lampu ketiga. s. Lepaskan rangkaian dan bersihkan meja kerja dari alat dan bahan praktikum. Data Praktikum Saat merangkai rangkaian lampu, diketahui sumber tegangan yang digunakan adalah baterai 1,5 V. Data yang diperoleh dari pengukuran besaran listrik menggunakan alat ukur listrik bisa dilihat dalam tabel berikut : Tabel 2. Besaran Listrik yang Terukur Menggunakan Alat Ukur Listrik. No. Hambatan Tegangan Listrik Arus Listrik (Ohm) (Volt) (Ampere) 1. 2. 3. 13 Analisis Data Secara teori, nilai tegangan listrik yang dimiliki oleh lampu akan bernilai sama dengan tegangan sumber rangkaian. Sehingga kita bisa mengukur galat dari tegangan listrik pada lampu dengan mencari rata – rata dan standar deviasi tegangan lampu yang terukur oleh voltmeter. πΜ = π π‘ππ = π1 + π2 + π3 3 (∑3π=1 ππ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 ππ − Keterangan : Vi : Tegangan listrik yang terukur pada lampu ke i. πΜ : Rata rata tegangan listrik yang terukur. stdV : Standar deviasi tegangan listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari tegangan listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari tegangan listrik bola lampu. Sehingga nilai sebenarnya dari tegangan listrik pada bola lampu (V a) dapat dinyatakan : ππππ ≤ ππ ≤ ππππ₯ Dimana : ππππ = πΜ − π π‘ππ ππππ₯ = πΜ + π π‘ππ Galat pada tegangan listrik dapat diukur dengan : ππππ −π0 |éπ | = ( π0 ) . 100% ππππ₯ −π0 |éπ‘ | = ( π0 ) . 100% 14 Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai tegangan listrik pada lampu yang sebenarnya dari nilai tegangan listrik pada lampu secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Nilai hambatan yang dimiliki oleh bola lampu terukur oleh alat ukur ohmmeter. Sehingga nilai dari hambatan lampu bisa dianggap berada pada selang yang diperoleh dari rata rata dan standar deviasi hambatan lampu itu sendiri : π Μ = π π‘ππ = π 1 + π 2 + π 3 3 (∑3π=1 π π )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 π π − Keterangan : Ri : Hambatan listrik yang terukur pada lampu ke i. π Μ : Rata rata hambatan listrik yang terukur. StdR : Standar deviasi hambatan listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari hambatan listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari hambatan listrik bola lampu. Sehingga nilai sebenarnya dari hambatan listrik pada bola lampu (Ra) dapat dinyatakan : π πππ ≤ π π ≤ π πππ₯ Dimana : π πππ = π Μ − π π‘ππ π πππ₯ = π Μ + π π‘ππ 15 Nilai arus listrik dari rangkaian lampu tersebut dapat dibandingkan baik secara rata rata maupun secara setiap percobaan. Analisis galat untuk setiap percobaan akan berbeda dengan analisis galat untuk arus listrik rata rata. Analisis galat untuk setiap percobaan dapat dilakukan menggunakan hukumm ohm. Secara teori, hukum ohm akan memberikan nilai dari arus listrik apabila nilai tegangan dan hambatan lampu diketahui. Sehingga nilai dari arus listrik secara teori bisa dihitung dengan cara : πΌπ = ππ é= π π (πΌππ −πΌπ ) πΌπ . 100% Keterangan : Ii : Arus listrik secara teori untuk percobaan ke i Vi : Tegangan listrik yang terukur pada percobaan ke i Ri : Hambatan listrik yang terukur pada percobaan ke i Iai : Arus listrik yang terukur pada percobaan ke i é : Nilai galat pada setiap percobaan. Sehingga galat pengukuran secara individu dapat diperhatikan dalam tabel berikut ini : Tabel 3. Galat arus listrik pada setiap percobaan. No. Arus listrik secara Arus listrik yang teori (Ampere) terukur (Ampere) Galat (%) 1. 2. 3. Analisis galat terhadap arus listrik rata rata dapat dilakukan dengan mencari nilai rata rata dan standar deviasi dari arus listrik yang terukur pada ampermeter. πΌΜ = πΌ1 + πΌ2 + πΌ3 3 16 π π‘ππΌ = (∑3π=1 πΌπ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 πΌπ − Keterangan : Ii : Arus listrik yang terukur pada lampu ke i. πΌΜ : Rata rata arus listrik yang terukur. StdI : Standar deviasi arus listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari arus listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari arus listrik pada bola lampu. Sehingga nilai sebenarnya dari arus listrik pada bola lampu (Ia) dapat dinyatakan : πΌπππ ≤ πΌπ ≤ πΌπππ₯ Dimana : πΌπππ = πΌ Μ − π π‘ππΌ πΌπππ₯ = πΌ Μ + π π‘ππΌ Galat pada tegangan listrik dapat diukur dengan : πΌ |éπ | = ( πππ −πΌπ πΌπ πΌ |éπ‘ | = ( πππ₯ ) . 100% −πΌπ πΌπ ) . 100% Μ π Dimana nilai Im adalah : πΌπ = π Μ Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai arus listrik pada lampu yang sebenarnya dari nilai arus listrik pada lampu secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. 17 Kesimpulan Hukum ohm dapat menjelaskan hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan listrik pada rangkaian lampu yang sudah disusun. Walaupun terdapat perbedaan nilai antara besaran yang diukur secara teori dengan besaran yang diukur menggunakan alat ukur, perbedaan tersebut masih jatuh pada selang galat yang masih bisa diterima. Sehingga dari data dan analisis yang diperoleh, terbukti bahwa hukum ohm berlaku pada rangkaian listrik sederhana. 18 PERCOBAAN II RESISTANSI RESISTOR Tujuan 1. Menentukan nilai resistansi pada suatu resistor gelang. 2. Menentukan nilai resistansi resistor berdasarkan grafik V vs I. Landasan Teori Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir. Gambar 5. Grafik V vs I pada Resistor Gelang Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat 19 resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikelkromium). Resistor biasanya menggunakan pola pita warna untuk menunjukkan nilai resistansi. Resistor pasang-permukaan ditandai secara numerik jika cukup besar untuk dapat ditandai. Biasanya resistor ukuran kecil yang sekarang digunakan, terlalu kecil untuk dapat ditandai. Kemasan biasanya cokelat muda, cokelat, biru, atau hijau, walaupun begitu warna lain juga mungkin, seperti merah tua atau abuabu. Resistor awal abad ke-20 biasanya tidak diisolasi, dan dicelupkan ke cat untuk menutupi seluruh badan untuk pengkodean warna. Warna kedua diberikan pada salah satu ujung, dan sebuah titik (atau pita) warna di tengah memberikan digit ketiga. Aturannya adalah "badan, ujung, titik" memberikan urutan dua digit resistansi dan pengali desimal. Toleransi dasarnya adalah ±20%. Resistor dengan toleransi yang lebih rapat menggunakan warna perak (±10%) atau emas (±5%) pada ujung lainnya. Gambar 6. Kode Warna Pada Resistor Gelang 20 Fungsi dari resistor dalam suatu rangkaian listrik adalah sebagai pembatas arus listrik, pengatur besar arus listrik, pembagi tegangan listrik, dan penurun tegangan listrik pada suatu komponen. Simbol resistor pada diagram elektronika adalah sebagai berikut dan . Alat dan Bahan Tabel 4. Alat dan Bahan Percobaan II. No. Nama Alat dan Bahan Jumlah 1 Kabel Secukupnya 2. Resistor Jenis I (Coklat, 3 buah Hijau, Merah, Abu abu) 3. Resistor Jenis II (Merah, 3 buah Hitam, Merah, Hijau) 4. Baterai 1,5 V 6 buah 5. Amperemeter 1 buah 7. Voltmeter 1 buah Prosedur Praktikum a. Sediakan alat dan bahan praktikum ke meja kerja. b. Tentukan nilai resistansi resistor jenis I dan jenis II menggunakan bantuan tabel warna nilai resistansi resistor gelang. c. Catat nilai resistansi dari enam resistor tersebut. d. Pertama kita akan mencoba mencari arus yang mengalir pada resistor dengan cara menyusun amperemeter, resistor jenis I, satu baterai 1,5 V, dan kabel seperti gambar berikut : 21 Gambar 7. Rangkaian Mengukur Arus Listrik Resistor e. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter. f. Tambahkan baterai 1,5 V dan susun secara seri terhadap baterai sebelumnya. g. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter. h. Ulangi tahap f dan tahap g sampai tegangan sumber bernilai 9 Volt. i. Lepaskan resistor dari rangkaian. j. Pasang resistor kedua untuk jenis yang sama pada rangkaian. k. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter. l. Ulangi tahap f dan tahap g sampai tegangan sumber bernilai 9 Volt. m. Lepaskan resitor dari rangkaian. n. Pasang resistor ketiga untuk jenis yang sama pada rangkaian. o. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter. p. Ulangi tahap f dan tahap g sampai tegangan sumber bernilai 9 Volt. q. Lepaskan resistor dari rangkaian. r. Pasang resistor jenis II pada rangkaian. s. Ulangi kembali tahap e sampai tahap p untuk resistor jenis II. t. Setelah selesai melakukan pengukuran arus listrik, selanjutnya masuk ke pengukuran tegangan listrik. u. Untuk mencari tegangan listrik kita akan menyusun voltmeter, resistor jenis I, satu baterai 1,5 V, dan kabel seperti gambar berikut : 22 Gambar 8. Rangkaian Mengukur Tegangan Listrik pada Resistor v. Catat nilai tegangan listrik yang terukur oleh voltmeter. w. Tambahkan baterai 1,5 V dan susun secara seri terhadap baterai sebelumnya. x. Catat nilai tegangan listrik yang terukur oleh voltmeter. y. Ulangi tahap f dan tahap g sampai tegangan sumber bernilai 9 Volt. z. Lepaskan resistor dari rangkaian. aa. Pasang resistor kedua untuk jenis yang sama pada rangkaian. bb. Catat nilai tegangan listrik yang terukur oleh voltmeter. cc. Ulangi tahap f dan tahap g sampai tegangan sumber bernilai 9 Volt. dd. Lepaskan resitor dari rangkaian. ee. Pasang resistor ketiga untuk jenis yang sama pada rangkaian. ff. Catat nilai tegangan listrik yang terukur oleh voltmeter. gg. Ulangi tahap f dan tahap g sampai tegangan sumber bernilai 9 Volt. hh. Lepaskan resistor dari rangkaian. ii. Pasang resistor jenis II pada rangkaian. jj. Ulangi kembali tahap e sampai tahap p untuk resistor jenis II. kk. Setelah selesai melakukan pengukuran tegangan listrik, selanjutnya bersihkan meja kerja dan simpan kembali bahan dan alat praktikum. Data Praktikum Saat merangkai rangkaian lampu, diketahui sumber tegangan yang digunakan adalah baterai 1,5 V. Data yang diperoleh dari pengukuran besaran listrik menggunakan alat ukur listrik bisa dilihat dalam tabel berikut : 23 Tabel 5. Arus Listrik yang Terukur Menggunakan Amperemetar. Hambatan Nomor 1 Jenis I 2 3 1 Jenis II 2 3 Tegangan Arus Listrik yang Terukur Sumber (Volt) (Ampere) 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 24 Tabel 6. Tegangan Listrik yang Terukur Menggunakan Voltmeter. Hambatan Nomor 1 Jenis I 2 3 1 Jenis II 2 3 Tegangan Tegangan Listrik yang Sumber (Volt) Terukur (Ampere) 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 Tabel 7. Nilai Resistansi Resistor Berdasarkan Tabel Warna. Nilai Resistor (Ohm) Jenis Resistor 1 2 3 Jenis I Jenis II 25 Analisis Data Secara teori, nilai dari resistansi resistor dapat dihitung dari pita atau gelang warna pada resistor tersebut. Sehingga dari tabel 7 kita sudah mengetahui nilai resistansi yang dimiliki oleh resistor tersebut. Nilai resistansi resistor yang telah dibuat oleh pabrik berada pada selang : π πππ ≤ π π ≤ π πππ₯ Keterangan : Rm : Nilai resistansi resistor yang dibuat pabrik. Rmin : Batas terkecil nilai resistansi resistor yang dibuat pabrik. Rmax : Batas terbesar nilai resistansi resistor yang dibuat pabrik. Secara pengukuran, nilai resistansi resistor dapat ditentukan menggunakan analisis regresi dari grafik yang dibentuk oleh tegangan listrik sebagai ordinat dan arus listrik sebagai absisnya. Nilai plot tegangan listrik dan nilai plot arus listrik pada resistor harus dicari terlebih dahulu pada setiap sumber tegangan 1,5 V, 3,0 V, 4,5 V, 6,0 V, 7,5 V, dan 9,0 V. Nilai rata rata dan standar deviasi arus listrik untuk setiap sumber tegangan pada resistor jenis m dapat dinyatakan dalam persamaan : Μ Μ Μ Μ Μ πΌπ,π = π π‘ππΌ = πΌ1 + πΌ2 + πΌ3 3 (∑3π=1 πΌπ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 πΌπ − Keterangan : Ii : Arus listrik yang terukur pada resistor ke i jenis m saat n baterai. Μ Μ Μ Μ Μ πΌπ,π : Rata rata arus listrik resistor jenis m saat n baterai. stdI : Standar deviasi arus listrik resister jenis m saat n baterai. 26 Nilai rata rata dan standar deviasi tegangan listrik untuk setiap sumber tegangan pada resistor jenis m dapat dinyatakan dalam persamaan : Μ Μ Μ Μ Μ ππ,π = π π‘ππ = π1 + π2 + π3 3 (∑3π=1 ππ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 ππ − Keterangan : Vi : Tegangan yang terukur pada resistor ke i jenis m saat n baterai. Μ Μ Μ Μ Μ ππ,π : Rata rata tegangan resistor jenis m saat n baterai. stdV : Standar deviasi tegangan resistor jenis m saat n baterai. Apabila nilai dari Μ Μ Μ Μ Μ ππ,π dan Μ Μ Μ Μ Μ πΌπ,π sudah diketahui, maka nilai dari kedua besaran tersebut dapat diplotkan kedalam grafik V vs I. Hasil akhir dari nilai kedua besaran tersebut dapat ditulis dalam tabel berikut : Tabel 8. Nilai dari V dan I pada resistor jenis m setiap n baterai. Resistor Jenis I Jumlah Baterai Tegangan πΜ stdV Resistor Jenis II Arus Listrik πΌΜ stdI Tegangan πΜ stdV Arus Listrik πΌΜ stdI 1 2 3 4 5 6 πΜΏ =......... ΜΏ .......... πΌ= πΜΏ =......... ΜΏ .......... πΌ= 27 Apabila tabel diatas sudah terisi, maka besaran yang menjadi fokus analisis regresi linear adalah besaran tegangan rata rata dan arus listrik rata rata untuk setiap baterai. Analisis regresi linear untuk menentukan nilai resistansi : π π = ΜΏ Μ Μ Μ Μ Μ ΜΏ ∑6π=1(πΌΜ Μ Μ Μ Μ π,π − πΌ ). (ππ,π − π ) ΜΏ ∑6π=1(πΌΜ Μ Μ Μ Μ π,π − πΌ ) 2 Dimana : ΜΏΜΏ ΜΏΜΏ = ππ πΜ π,1 + πΜ π,2 + πΜ π,3 + πΜ π,4 + πΜ π,5 + πΜ π,6 6 ΜΏΜΏΜΏ πΌπ = Μ + πΌπ,2 Μ + πΌπ,3 Μ + πΌπ,4 Μ + πΌπ,5 Μ + πΌπ,6 Μ πΌπ,1 6 Keterangan : ΜΏπΜΏπ ΜΏΜΏ : Rata rata tegangan listrik resistor jenis m untuk semua sumber tegangan. ΜΏΜΏΜΏ πΌπ : Rata rata arus listrik resistor jenis m untuk semua sumber tegangan. Demikianlah hasil dari analisis regresi dalam menentukan nilai resistensi dari resistor jenis I dan resistor jenis II. Hasil dari plot dari data pada tabel 8 akan memberikan dua buah grafik. Grafik pertama akan memberikan nilai dari resistansi resistor jenis I dan grafik kedua akan memberikan nilai dari resistansi resistor jenis II. Hasil perbedaan nilai resistansi resistor yang diperoleh dari teori dan pengukuran disebabkan karena terdapat kesalahan yang tidak bisa dihindari. Kesalahan kesalahan yang terjadi dalam proses pengukuran merupakan suatu hal yang tidak bisa dihindarkan. Sehingga perbedaan tersebut merupakan hal yang wajar selama pada selang galat yang masih diizinkan. 28 Kesimpulan Nilai resistansi dari suatu resistor dapat diperoleh dengan dua cara. Pertama dengan melihat gelang pada resistor tersebut untuk menyesuaikan nilai resistansi yang dibuat saat proses manufakturing. Kedua dengan cara memplotkan nilai dari besaran listrik tegangan dan arus sehingga diperoleh nilai resistansi setelah melakukan analisis regresi. Perbedaan nilai resistansi yang diperoleh saat menggunakan dua metode ini disebabkan karena proses pengukuran rentan terhadap kesalahan. Selama perbedaan nilai masih berada pada nilai galat yang diizinkan, maka tidak ada masalah terhadap kedua nilai resistansi yang diperoleh tersebut. 29 PERCOBAAN III RANGKAIAN SERI RESISTOR Tujuan 1. Menentukan nilai resistansi pengganti resistor pada rangkaian seri. 2. Menentukan nilai arus listrik resistor pada rangkaian seri. 3. Menentukan nilai tegangan resistor pada rangkaian seri. Landasan Teori Rangkaian seri merupakan sebuah rangkaian yang disusun sedemikian hingga komponen komponen listrik yang saling terhubung memiliki nilai arus listrik yang sama pada setiap komponen listrik yang diinginkan (J. Cutnell, 2013). Rangkaian seri pada diagram elektronika maupun rangkaian listrik dapat dikenali dengan ciri ciri penghubung antar komponennya berada pada satu kabel. Menurut definisi J. Cutnell (2013), arus listrik pada setiap komponen yang disusun secara seri bernilai sama. Dengan demikian, terdapat modifikasi terhadap hukum ohm untuk mencari setiap besaran listrik pada setiap komponen. Besaran yang perlu diperhatikan untuk menentukan besaran listrik komponen adalah sumber tegangan total, arus listrik total, dan hambatan pengganti. Sehingga prosedur pertama adalah menentukan hambatan pengganti untuk menentukan arus listrik total dalam rangkaian tersebut. Terdapat dua cara untuk mencari nilai dari besaran listrik yang diinginkan. Pertama menggunakan cara teori menggunakan bantuan Hukum Ohm. Kedua menggunakan alat bantu ukur listrik seperti amperemeter, ohmmeter, dan voltmeter. Besaran listrik pada rangkaian resistor yang disusun seri seperti gambar diatas dapat ditentukan menggunakan hukum ohm. Pada rangkaian seri, total tegangan antar resistor akan bernilai sama dengan sumber tegangan rangkaian tersebut. 30 π = π1 +π2 +π3 +π4 +π5 Keterangan : ε : Sumber Tegangan (Volt) Vn : Tegangan n (Volt) Hukum ohm menjelaskan bahwa tegangan listrik pada suatu komponen berbanding lurus dengan hambatan dan arus listrik yang melalui komponen komponen tersebut. πΌπ‘ππ‘ππ π π = πΌ1 π 1 + πΌ2 π 2 + πΌ3 π 3 + πΌ4 π 4 + πΌ5 π 5 Keterangan : Itotal : Arus listrik total pada rangkaian tersebut (Ampere) In : Arus listrik pada komponen n (Ampere) Rs : Hambatan pengganti pada rangkaian seri (Ohm) Rn : Hambatan n (Ohm) Berdasarkan definisi rangkaian seri yang diberikan oleh J. Cutnell (2013), arus listrik yang mengalir disetiap komponen akan memiliki nilai yang sama dengan arus listrik total. πΌ. π π = πΌ. (π 1 +π 2 +π 3 +π 4 +π 5 ) πΌ. π π = πΌ. (π 1 +π 2 +π 3 +π 4 +π 5 ) π π = π 1 + π 2 + π 3 + π 4 + π 5 π π π = ∑ π π π=1 31 Alat dan Bahan Tabel 9. Alat dan Bahan Percobaan III. No. Nama Alat dan Bahan Jumlah 1 Kabel Secukupnya 2. Resistor 1,5 kΩ 4 buah 3. Baterai 1,5 V 2 buah 4. Ohm Meter 1 buah 5. Amperemeter 1 buah 6. Voltmeter 1 buah Prosedur Praktikum a. Sediakan alat dan bahan praktikum ke meja kerja. b. Susunlah kabel, empat resistor 1,5 kΩ, dan dua baterai seperti diagram dibawah ini : Gambar 9. Rangkaian Seri Resistor c. Hitung nilai dari hambatan pengganti resistor dengan memasang ohmmeter pada rangkaian seperti gambar berikut : 32 Gambar 10. Hambatan Pengganti untuk Dua Resistor Seri d. Catat nilai hambatan pengganti yang terukur oleh ohmmeter. e. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. f. Catat nilai hambatan pengganti setiap pengulangan. g. Ubah susunan ohmmeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 11. Hambatan Pengganti untuk Tiga Resistor Seri h. Catat nilai hambatan pengganti yang terukur oleh ohmmeter. i. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. j. Catat nilai hambatan pengganti setiap pengulangan. k. Ubah susunan ohmmeter menjadi seperti gambar berikut : 33 Gambar 12.Hambatan Pengganti untuk Empat Resistor Seri l. Catat nilai hambatan pengganti yang terukur oleh ohmmeter. m. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. n. Catat nilai hambatan pengganti setiap pengulangan. o. Lepas ohmmeter dari rangkaian tersebut. p. Selanjutnya ukur arus listrik yang terdapat pada rangkaian menggunakan amperemeter. q. Hitung nilai arus listrik yang terdapat pada rangkaian dengan cara menyusun amperemeter seperti gambar berikut : Gambar 13. Mengukur Arus Listrik Satu Resistor Seri r. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh ampermeter. s. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. t. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter setiap pengulangan. u. Ubah susunan ampermeter menjadi seperti gambar berikut : 34 Gambar 14. Mengukur Arus Listrik Dua Resistor Seri v. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh ampermeter. w. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. x. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter setiap pengulangan. y. Ubah susunan ampermeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 15. Mengukur Arus Listrik Dua Resistor Seri z. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh ampermeter. aa. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. bb. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter setiap pengulangan. cc. Ubah susunan ampermeter menjadi seperti gambar berikut : 35 Gambar 16. Mengukur Arus Listrik Resistor Seri dd. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter. ee. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. ff. Catat nilai arus listrik setiap pengulangan. gg. Lepas amperemeter dari rangkaian tersebut. hh. Selanjutnya ukur tegangan yang terdapat pada rangkaian menggunakan voltmeter. ii. Hitung nilai tegangan yang terdapat pada rangkaian dengan cara menyusun voltmeter seperti gambar berikut : Gambar 17. Mengukur Tegangan Resistor Pertama jj. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. kk. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. ll. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. mm. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : 36 Gambar 18. Mengukur Tegangan Resistor Kedua nn. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. oo. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. pp. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. qq. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 19. Mengukur Tegangan Resistor Ketiga rr. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. ss. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. tt. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. uu. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : 37 Gambar 20. Mengukur Tegangan Resistor Keempat vv. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. ww. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. xx. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. yy. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 21. Mengukur Tegangan Resistor Seri zz. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. aaa. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. bbb. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. ccc. Lepaskan voltmeter dari rangkaian. ddd. Bersihkan meja kerja dari alat dan bahan praktikum. 38 Data Praktikum Praktikum rangkaian seri resistor ini menggunakan sumber tegangan sebesar 3,0 V dari dua baterai dan empat resistor dengan nilai resistansi masing masing resistor sebesar 1,5 kΩ. Data besaran listrik yang diperoleh melalui hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel dibawah. Tabel 10. Nilai Resistansi Resistor Yang Terukur Oleh Ohmmeter. Nilai Resistansi (Ω) Percobaan Dua Resistor Tiga Resistor Empat Resistor 1. 2. 3. Tabel 11. Nilai Arus Listrik Yang Terukur Oleh Amperemeter. Nilai Arus Listrik (Ampere) Percobaan Satu Resisor Dua Resistor Tiga Resistor Empat Resistor 1. 2. 3. Tabel 12. Nilai Tegangan Listrik Yang Terukur Oleh Voltmeter. Nilai Tegangan Listrik (Volt) Percobaan Resisor Resistor Resistor Resistor Rangkaian Pertama Kedua Ketiga Keempat Seri 1. 2. 3. 39 Analisis Data Secara teori, nilai tegangan listrik yang dimiliki oleh resistor akan memiliki nilai sesuai dengan besar nilai resistansi dari resistor dan arus listrik yang mengalir pada resistor (hukum ohm). Sehingga kita bisa mengukur galat dari tegangan listrik pada lampu dengan mencari rata – rata dan standar deviasi tegangan lampu yang terukur oleh voltmeter. πΜ = π π‘ππ = π1 + π2 + π3 3 (∑3π=1 ππ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 ππ − Keterangan : Vi : Tegangan listrik yang terukur pada percobaan ke i. πΜ : Rata rata tegangan listrik yang terukur. stdV : Standar deviasi tegangan listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari tegangan listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari tegangan listrik bola lampu. Sehingga nilai sebenarnya dari tegangan listrik pada bola lampu (Va) dapat dinyatakan : ππππ ≤ ππ ≤ ππππ₯ Dimana : ππππ = πΜ − π π‘ππ ππππ₯ = πΜ + π π‘ππ Galat pada tegangan listrik dapat diukur dengan : ππππ −π0 |éπ | = ( π0 ) . 100% ππππ₯ −π0 |éπ‘ | = ( π0 ) . 100% 40 Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai tegangan listrik pada lampu yang sebenarnya dari nilai tegangan listrik pada lampu secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Vo merupakan besar dari tegangan listrik yang diperoleh secara teori. Berdasarkan Hukum Ohm, nilai dari Vo adalah : π0 = πΌπ . Dimana I adalah arus listrik yang terukur dan R adalah nilai resistansi resistor. Secara teori, besar dari tegangan total pada rangkaian seri setara dengan total seluruh resistor yang ada. Nilai yang diberikan oleh penjumlahan tersebut akan sama dengan besar tegangan sumber rangkaian seri itu sendiri. Tabel 13. Analisis Nilai Data Tegangan Listrik. Resistor πΜ π π‘ππ Vmin Vmax V0 Pertama Kedua Ketiga Keempat Rangkaian seri Nilai resistansi yang dimiliki oleh resistor terukur oleh alat ukur ohmmeter. Sehingga nilai dari resistansi resistor bisa dianggap berada pada selang yang diperoleh dari rata rata dan standar deviasi hambatan lampu itu sendiri : π Μ = π π‘ππ = π 1 + π 2 + π 3 3 (∑3π=1 π π )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 π π − 41 Keterangan : Ri : Nilai resistansi yang terukur pada percobaan ke i. π Μ : Rata rata nilai resistansi yang terukur. StdR : Standar deviasi resistansi. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari hambatan listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari hambatan listrik bola lampu. Sehingga nilai sebenarnya dari hambatan listrik pada bola lampu (Ra) dapat dinyatakan : π πππ ≤ π π ≤ π πππ₯ Dimana : π πππ = π Μ − π π‘ππ π πππ₯ = π Μ + π π‘ππ Galat pada nilai resistansi dapat diukur dengan : π πππ −π 0 |éπ | = ( π 0 ) . 100% π πππ₯ −π 0 |éπ‘ | = ( π 0 ) . 100% Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai resistansi pada resistor yang sebenarnya dari nilai resistansi resistor secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Ro merupakan besar dari nilai resistansi yang diperoleh secara teori. Berdasarkan Hukum Ohm, nilai dari Ro untuk rangkaian seri dapat dicari menggunakan rumus : π 0 = ∑ππ=0 π π . Dimana Ri adalah nilai resistor yang membentuk rangkaian seri. 42 Tabel 14. Analisis Nilai Data Nilai Resistansi. Resistor Seri π Μ π π‘ππ Rmin Rmax R0 2 Resistor 3 Resistor 4 Resistor Nilai arus listrik yang dimiliki oleh resistor, terukur oleh alat ukur amperemeter. Sehingga nilai dari arus listrik pada resistor bisa dianggap berada pada selang yang diperoleh dari rata rata dan standar deviasi hambatan lampu itu sendiri : πΌΜ = π π‘ππΌ = πΌ1 + πΌ2 + πΌ3 3 (∑3π=1 πΌπ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 πΌπ − Keterangan : Ii : Nilai arus listrik yang terukur pada percobaan ke i. πΌΜ : Rata rata nilai arus listrik yang terukur. StdI : Standar deviasi arus listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari arus listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari arus listrik resistor. Sehingga nilai sebenarnya dari arus listrik pada resistor (Ia) dapat dinyatakan : πΌπππ ≤ πΌπ ≤ πΌπππ₯ 43 Dimana : πΌπππ = πΌ Μ − π π‘ππΌ πΌπππ₯ = πΌ Μ + π π‘ππΌ Galat pada nilai resistansi dapat diukur dengan : πΌ |éπ | = ( πππ −πΌ0 πΌ0 πΌ |éπ‘ | = ( πππ₯ ) . 100% −πΌ0 πΌ0 ) . 100% Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai arus listrik pada resistor yang sebenarnya dari nilai arus listrik resistor secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Io merupakan besar dari nilai arus listrik yang diperoleh secara teori. Berdasarkan Hukum Ohm, nilai dari Io untuk rangkaian seri dapat dicari menggunakan rumus : πΌ0 = π0 /π π . Dimana Rs adalah nilai resistor yang membentuk rangkaian seri secara teori (bernilai 6 kΩ). Sedangkan ε0 adalah nilai tegangan sumber rangkaian seri (bernilai 3 V). Berdasarkan sifat rangkaian seri, nilai dari arus listrik pada setiap resistor akan sama dengan nilai I0. Tabel 15. Analisis Nilai Data Nilai Arus Listrik. Resistor Seri πΌΜ π π‘ππΌ Imin Imax I0 1 Resistor 2 Resistor 3 Resistor 4 Resistor 44 Kesimpulan Besaran listrik dalam rangkaian seri dapat dihitung dengan cara teori maupun dengan menggunakan pengukuran. Secara teori, niai dari resistansi pengganti pada rangkaian seri bernilai sama dengan total seluruh nilai resistansi resistor yang menyusur rangkaian seri tersebut. Arus listrik pada rangkaian seri bernilai sama diukur dimana saja dalam suatu rangkaian seri tersebut. Tegangan listrik pada rangkaian seri merupakan total dari tegangan listrik yang diperoleh dari tiap tiap tegangan pada resistor yang menyusun rangkaian seri tersebut. Hasil tersebut dibuktikan dengan pengukuran besaran alat listrik yang menggunakan alat ukur listrik. Meskipun terdapat perbedaan nilai antara hasil perhitungan teori dengan hasil pengukuran, namun perbedaan tersebut masih terdapat dalam selang batas wajar karena kesalahan kesalahan yang rentan terjadi dalam proses pengukuran. 45 PERCOBAAN IV RANGKAIAN PARALEL RESISTOR Tujuan 1. Menentukan nilai resistansi pengganti resistor pada rangkaian paralel. 2. Menentukan nilai arus listrik resistor pada rangkaian paralel. 3. Menentukan nilai tegangan resistor pada rangkaian paralel. Landasan Teori Rangkaian paralel merupakan sebuah rangkaian yang disusun sedemikian hingga komponen komponen listrik yang saling terhubung memiliki nilai tegangan komponen yang sama terhadap komponen listrik lainnya yang diinginkan (J. Cutnell, 2013). Rangkaian paralel pada diagram elektronika maupun rangkaian listrik dapat dikenali dengan ciri ciri penghubung antar komponennya berada pada cabang kabel yang berbeda. Menurut definisi J. Cutnell (2013), tegangan pada setiap komponen yang disusun secara paralel bernilai sama. Dengan demikian, terdapat modifikasi terhadap hukum ohm untuk mencari setiap besaran listrik pada setiap komponen. Besaran yang perlu diperhatikan untuk menentukan besaran listrik komponen adalah sumber tegangan total, arus listrik total, dan hambatan pengganti. Sehingga prosedur pertama adalah menentukan hambatan pengganti untuk menentukan arus listrik total dalam rangkaian tersebut. Besaran listrik pada rangkaian resistor yang disusun paralel seperti gambar diatas dapat ditentukan menggunakan hukum ohm. Pada rangkaian paralel, total arus listrik yang mengalir antar resistor akan bernilai sama dengan arus listrik total dalam rangkaian tersebut. πΌπ‘ππ‘ππ = πΌ1 +πΌ2 +πΌ3 +πΌ4 +πΌ5 46 Keterangan : Itotal : Arus Listrik total (Ampere) In : Arus Listrik n (Ampere) Hukum ohm menjelaskan bahwa arus listrik pada suatu komponen berbanding lurus dengan tegangan pada komponen dan berbanding terbalik dengan hambatan komponen tersebut. ππ‘ππ‘ππ π1 π2 π3 π4 π5 = + + + + π π π 1 π 2 π 3 π 4 π 5 Keterangan : Vtotal : Tegangan total pada rangkaian tersebut (Volt) Vn : Tegangan pada komponen n (Volt) Rp : Hambatan pengganti pada rangkaian paralel (Ohm) Rn : Hambatan n (Ohm) Berdasarkan definisi rangkaian paralel yang diberikan oleh J. Cutnell (2013), tegangan listrik yang terdapat disetiap komponen akan memiliki nilai yang sama dengan tegangan listrik total. π 1 1 1 1 1 = π. ( + + + + ) π π π 1 π 2 π 3 π 4 π 5 π 1 1 1 1 1 = π. ( + + + + ) π π π 1 π 2 π 3 π 4 π 5 1 1 1 1 1 1 =( + + + + ) π π π 1 π 2 π 3 π 4 π 5 π 1 1 =∑ π π π π π=1 47 Alat dan Bahan Tabel 16. Alat dan Bahan Percobaan IV. No. Nama Alat dan Bahan Jumlah 1 Kabel Secukupnya 2. Resistor 1,5 kΩ 4 buah 3. Baterai 1,5 V 2 buah 4. Ohm Meter 1 buah 5. Amperemeter 1 buah 6. Voltmeter 1 buah Prosedur Praktikum a. Sediakan alat dan bahan praktikum ke meja kerja. b. Susunlah kabel, empat resistor 1,5 kΩ, dan dua baterai seperti diagram dibawah ini : Gambar 22. Rangkaian Paralel Resistor c. Hitung nilai dari hambatan pengganti resistor dengan memasang ohmmeter pada rangkaian seperti gambar berikut : 48 Gambar 23. Hambatan Pengganti untuk Rangkaian Paralel d. Catat nilai hambatan pengganti yang terukur oleh ohmmeter. e. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. f. Catat nilai hambatan pengganti setiap pengulangan. g. Lepas ohmmeter dari rangkaian tersebut. h. Selanjutnya ukur arus listrik yang terdapat pada rangkaian menggunakan amperemeter. i. Hitung nilai arus listrik yang terdapat pada rangkaian dengan cara menyusun amperemeter seperti gambar berikut : Gambar 24. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 1 49 j. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh ampermeter. k. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. l. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter setiap pengulangan. m. Ubah susunan ampermeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 25. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 2 n. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh ampermeter. o. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. p. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter setiap pengulangan. q. Ubah susunan ampermeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 26. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 3 50 r. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh ampermeter. s. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. t. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter setiap pengulangan. u. Ubah susunan ampermeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 27. Mengukur Arus Listrik Paralel Resistor 4 v. Catat nilai arus listrik yang terukur oleh amperemeter. w. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. x. Catat nilai arus listrik setiap pengulangan. y. Lepas amperemeter dari rangkaian tersebut. z. Selanjutnya ukur tegangan yang terdapat pada rangkaian menggunakan voltmeter. aa. Hitung nilai tegangan yang terdapat pada rangkaian dengan cara menyusun voltmeter seperti gambar berikut : 51 Gambar 28. Mengukur Tegangan Resistor Pertama bb. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. cc. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. dd. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. ee. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 29. Mengukur Tegangan Resistor Kedua ff. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. gg. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. hh. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. ii. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : 52 Gambar 30. Mengukur Tegangan Resistor Ketiga jj. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. kk. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. ll. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. mm. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 31. Mengukur Tegangan Resistor Keempat nn. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. oo. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. pp. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. 53 qq. Ubah susunan voltmeter menjadi seperti gambar berikut : Gambar 32. Mengukur Tegangan Resistor Paralel rr. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter. ss. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. tt. Catat nilai tegangan yang terukur oleh voltmeter setiap pengulangan. uu. Lepaskan voltmeter dari rangkaian. vv. Bersihkan meja kerja dari alat dan bahan praktikum. Data Praktikum Praktikum rangkaian paralel resistor ini menggunakan sumber tegangan sebesar 3,0 V dari dua baterai dan empat resistor dengan nilai resistansi masing masing resistor sebesar 1,5 kΩ. Data besaran listrik yang diperoleh melalui hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel dibawah. Tabel 17. Nilai Resistansi Resistor Yang Terukur Oleh Ohmmeter. Percobaan Nilai Resistansi Pengganti (Ω) 1. 2. 3. 54 Tabel 18. Nilai Arus Listrik Yang Terukur Oleh Amperemeter. Nilai Arus Listrik (Ampere) Percobaan Resistor 1 Resistor 2 Resistor 3 Resistor 4 1. 2. 3. Tabel 19. Nilai Tegangan Listrik Yang Terukur Oleh Voltmeter. Nilai Tegangan Listrik (Volt) Percobaan Resistor Resistor Resistor Resistor Rangkaian Pertama Kedua Ketiga Keempat Paralel 1. 2. 3. 55 Analisis Data Secara teori, nilai tegangan listrik yang dimiliki oleh resistor akan memiliki nilai sesuai dengan besar nilai resistansi dari resistor dan arus listrik yang mengalir pada resistor (hukum ohm). Sehingga kita bisa mengukur galat dari tegangan listrik pada lampu dengan mencari rata – rata dan standar deviasi tegangan lampu yang terukur oleh voltmeter. πΜ = π π‘ππ = π1 + π2 + π3 3 (∑3π=1 ππ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 ππ − Keterangan : Vi : Tegangan listrik yang terukur pada percobaan ke i. πΜ : Rata rata tegangan listrik yang terukur. stdV : Standar deviasi tegangan listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari tegangan listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari tegangan listrik bola lampu. Sehingga nilai sebenarnya dari tegangan listrik pada bola lampu (Va) dapat dinyatakan : ππππ ≤ ππ ≤ ππππ₯ Dimana : ππππ = πΜ − π π‘ππ ππππ₯ = πΜ + π π‘ππ Galat pada tegangan listrik dapat diukur dengan : ππππ −π0 |éπ | = ( π0 ) . 100% ππππ₯ −π0 |éπ‘ | = ( π0 ) . 100% 56 Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai tegangan listrik pada lampu yang sebenarnya dari nilai tegangan listrik pada lampu secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Vo merupakan besar dari tegangan listrik yang diperoleh secara teori. Berdasarkan Hukum Ohm, nilai dari Vo adalah : π0 = πΌπ . Dimana I adalah arus listrik yang terukur dan R adalah nilai resistansi resistor. Secara teori, besar dari tegangan total pada rangkaian paralel bernilai setara dengan tegangan sumber. Tabel 20. Analisis Nilai Data Tegangan Listrik. πΜ Resistor π π‘ππ Vmin Vmax V0 Pertama Kedua Ketiga Keempat Rangkaian Paralel Nilai resistansi yang dimiliki oleh resistor terukur oleh alat ukur ohmmeter. Sehingga nilai dari resistansi resistor bisa dianggap berada pada selang yang diperoleh dari rata rata dan standar deviasi hambatan lampu itu sendiri : π Μ = π π‘ππ = π 1 + π 2 + π 3 3 (∑3π=1 π π )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 π π − Keterangan : Ri : Nilai resistansi yang terukur pada percobaan ke i. π Μ : Rata rata nilai resistansi yang terukur. StdR : Standar deviasi resistansi. 57 Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari hambatan listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari hambatan listrik bola lampu. Sehingga nilai sebenarnya dari hambatan listrik pada bola lampu (Ra) dapat dinyatakan : π πππ ≤ π π ≤ π πππ₯ Dimana : π πππ = π Μ − π π‘ππ π πππ₯ = π Μ + π π‘ππ Galat pada nilai resistansi dapat diukur dengan : π πππ −π 0 |éπ | = ( π 0 π πππ₯ −π 0 |éπ‘ | = ( ) . 100% π 0 ) . 100% Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai resistansi pada resistor yang sebenarnya dari nilai resistansi resistor secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Ro merupakan besar dari nilai resistansi yang diperoleh secara teori. Berdasarkan Hukum Ohm, nilai dari Ro untuk rangkaian paralel dapat dicari menggunakan rumus : 1 π 0 1 = ∑ππ=1 π . Dimana Ri adalah nilai resistor yang π membentuk rangkaian paralel. 58 Tabel 21. Analisis Nilai Data Nilai Resistansi. Resistansi π Μ π π‘ππ Rmin Rmax R0 Nilai Resistansi Nilai arus listrik yang dimiliki oleh resistor, terukur oleh alat ukur amperemeter. Sehingga nilai dari arus listrik pada resistor bisa dianggap berada pada selang yang diperoleh dari rata rata dan standar deviasi hambatan lampu itu sendiri : πΌΜ = π π‘ππΌ = πΌ1 + πΌ2 + πΌ3 3 (∑3π=1 πΌπ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 πΌπ − Keterangan : Ii : Nilai arus listrik yang terukur pada percobaan ke i. πΌΜ : Rata rata nilai arus listrik yang terukur. StdI : Standar deviasi arus listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari arus listrik tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari arus listrik resistor. Sehingga nilai sebenarnya dari arus listrik pada resistor (Ia) dapat dinyatakan : πΌπππ ≤ πΌπ ≤ πΌπππ₯ Dimana : πΌπππ = πΌ Μ − π π‘ππΌ πΌπππ₯ = πΌ Μ + π π‘ππΌ 59 Galat pada nilai resistansi dapat diukur dengan : πΌ |éπ | = ( πππ −πΌ0 πΌ0 πΌ |éπ‘ | = ( πππ₯ ) . 100% −πΌ0 πΌ0 ) . 100% Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai arus listrik pada resistor yang sebenarnya dari nilai arus listrik resistor secara teori. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Io merupakan besar dari nilai arus listrik yang diperoleh secara teori. Berdasarkan Hukum Ohm, nilai dari Io untuk rangkaian seri dapat dicari menggunakan rumus : πΌ0 = π0 /π π . Dimana Rs adalah nilai resistor yang membentuk rangkaian seri secara teori (bernilai 6 kΩ). Sedangkan ε0 adalah nilai tegangan sumber rangkaian seri (bernilai 3 V). Berdasarkan sifat rangkaian paralel, nilai dari arus listrik pada rangkaian akhir akan sama dengan arus listrik total pada setiap resistor. Tabel 22. Analisis Nilai Data Nilai Arus Listrik. Resistor Seri πΌΜ π π‘ππΌ Imin Imax I0 Resistor 1 Resistor 2 Resistor 3 Resistor 4 60 Kesimpulan Besaran listrik dalam rangkaian paralel dapat dihitung dengan cara teori maupun dengan menggunakan pengukuran. Secara teori, kebalikan nilai dari resistansi pengganti pada rangkaian paralel bernilai sama dengan total seluruh kebalikan nilai resistansi resistor yang menyusun rangkaian paralel tersebut. Tegangan listrik pada rangkaian paralel bernilai sama diukur dimana saja dalam suatu rangkaian paralel tersebut. Arus listrik pada rangkaian paralel merupakan total dari arus listrik yang diperoleh dari tiap tiap arus listrik pada resistor yang menyusun rangkaian paralel tersebut. Hasil tersebut dibuktikan dengan pengukuran besaran alat listrik yang menggunakan alat ukur listrik. Meskipun terdapat perbedaan nilai antara hasil perhitungan teori dengan hasil pengukuran, namun perbedaan tersebut masih terdapat dalam selang batas wajar karena kesalahan kesalahan yang rentan terjadi dalam proses pengukuran. 61 PERCOBAAN V KAPASITANSI KAPASITOR Tujuan 1. Menentukan nilai kapasitansi pada suatu kapasitor. 2. Menentukan nilai kapasitansi kapasitor menggunakan digital multimeter. Landasan Teori kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad. Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”. Nilai dari kapasitansi yang dimiliki oleh kapasitor sebanding dengan total muatann yang disimpan dan berbanding terbalik dengan sumber tegangan yang diberikan. Sedangkan pada kasus keping sejajar, kapasitansi suatu kapasitor berbanding lurus dengan permitivitas bahan serta luas penampang keping dan berbanding terbalik dengan jarak antar kepingnya. π = πΆ. π πΆ = ππ π0 π΄ π 62 Keterangan : Q : Sebaran Muatan (Coulumb) C : Kapasitansi Kapasitor (Farad) V : Sumber Tegangan (Volt) A : Luas Permukaan Keping (m2) d : Jarak Antar Keping (m) ε0 : Permitivitas Ruang Hampa εi : Permitivitas Benda Antar Keping Berdasarkan bahan Isolator dan nilainya, Kapasitor dapat dibagi menjadi duajenis yaitu Kapasitor Nilai Tetap dan Kapasitor Variabel. Kapasitor Nilai Tetap atau Fixed Capacitor adalah Kapasitor yang nilainya konstan atau tidak berubah-ubah. Kapasitor Variabel adalah Kapasitor yang nilai Kapasitansinya dapat diatur atau berubah-ubah. Pada Peralatan Elektronika, Kapasitor merupakan salah satu jenis Komponen Elektronika yang paling sering digunakan. Hal ini dikarenakan Kapasitor memiliki banyak fungsi sehingga hampir setiap Rangkaian Elektronika memerlukannya. Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika : ο· Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik ο· Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current) ο· Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current) ο· Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya) ο· Sebagai Kopling ο· Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator ο· Sebagai Penggeser Fasa Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena dan Osilator) 63 Alat dan Bahan Tabel 23. Alat dan Bahan Percobaan V. No. Nama Alat dan Bahan Jumlah 1. Kabel Secukupnya 2. Kapasitor 3 jenis 3. Digital Multimeter - 1 buah Model 9205B Prosedur Praktikum a. Sediakan alat dan bahan praktikum ke meja kerja. b. Pisahkan masing masing kapasitor sesuai dengan jenisnya. c. Tentukan nilai kapasitansi setiap kapasitor sesuai dengan kode yang terdapat pada kapasitor tersebut. d. Catat setiap nilai kapasitansi kapasitor berdasarkan jenisnya. e. Atur digital multimeter 9205 B untuk mengukur nilai kapasitansi. f. Ukur nilai kapasitansi setiap kapasitor sebanyak tiga kali untuk masing masing jenis kapasitor. Gambar 33. Pengukuran Nilai Kapasitansi Menggunakan Digital Multimeter g. Catat nilai yang terukur pada digital multimeter 9205 B. h. Bersihkan alat dan bahan praktikum dari meja kerja. 64 Data Praktikum Praktikum kapasitansi kapasitor ini menggunakan kapasitor yang memiliki kapasitansi yang tertulis dalam bentuk kode pada resistornya. Kemudian diukur kembali menggunakan digital multimeter untuk memvalidasi nilai kapasitansi yang tertera pada resistor tersebut. Tabel 24. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Kode Manufakturi. Jenis Kode Kapasitor Nilai Kapasitansi Jenis I Jenis II Jenis III Tabel 25. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Digital Multimeter. Pengukuran Kapasitor Jenis I Kapasitor Jenis II Kapasitor Jenis III Pertama Kedua Ketiga Analisis Data Secara teori, nilai kapasitansi yang dimiliki oleh kapasitor akan memiliki nilai sesuai dengan besar nilai kapasitansi yang tertulis pada kode manufaktur kapasitor tersebut. Sehingga kita bisa mengukur galat dari kapasitansi pada kapasitor dengan mencari rata – rata dan standar deviasi kapasitansi kapasitor yang terukur oleh digital multimeter. πΆΜ = π π‘ππΆ = πΆ1 + πΆ2 + πΆ3 3 (∑3π=1 πΆπ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 πΆπ − 65 Keterangan : Ci : Kapasitansi kapasitor yang terukur pada percobaan ke i. πΆΜ : Rata rata kapasitansi yang terukur. StdC : Standar deviasi kapasitansi listrik. Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari kapasitansi setiap jenis kapasitor tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari kapasitansi kapasitor. Sehingga nilai sebenarnya dari kapasitansi kapasitor (Ca) dapat dinyatakan : πΆπππ ≤ πΆπ ≤ πΆπππ₯ Dimana : πΆπππ = πΆΜ − π π‘ππΆ πΆπππ₯ = πΆΜ + π π‘ππΆ Galat pada kapasitansi kapasitor dapat diukur dengan : πΆπππ −πΆ0 |éπ | = ( πΆ0 ) . 100% πΆπππ₯ −πΆ0 |éπ‘ | = ( πΆ0 ) . 100% Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai kapasitansi pada kapasitor yang sebenarnya dari nilai kapasitansi pada kapasitor yang tertulis pada kode manufaktur (C0). Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. 66 Kesimpulan Nilai dari kapasitansi kapasitor yang tertulis olehh kode manufaktur dari pabriknya dapat bernilai berbeda dengan nilai kapasitansi kapasitor yang sebenarnya. Nilai perbedaan tersebut dapat terjadi karena banyak faktor kesalahan pada proses pengukuran, sehingga menyebabkan nilai kapasitansi kapasitor yang terukur oleh digital multimeter berbeda dengan nilai kapasitansi kapasitor yang tertulis pada kode manufakturi pabriknya. 67 PERCOBAAN VI KAPASITANSI RANGKAIAN SERI KAPASITOR Tujuan 1. Menentukan nilai kapasitansi pada suatu rangkaian seri kapasitor berdasarkan teori. 2. Menentukan nilai kapasitansi pada suatu rangkaian seri kapasitor menggunakan digital multimeter. Landasan Teori kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad. Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”. Gambar 34. Rangkaian Seri Kapasitor 68 Pada suatu rangkaian seri, muatan yang tersebar pada kapasitor akan bernilai sama. Sehingga nilai distribusi muatan pada setiap kapasitor di rangkaian seri akan bernilai sama antara satu dan lainnya. Sehingga : π1 = π2 = β― = ππ Sedangkan nilai tegangan yang dihasilkan pada rangkaian seri kapasitor merupakan total seluruh tegangan yang terdapat pada setiap kapasitor yang tersusun seri tersebut. Sehingga nilai tegangan pada rangkaian seri kapasitor dapat dinyatakan : ππ‘ππ‘ππ = π1 + π2 + β― + ππ Dengan demikian, dari persamaan kapasitor dapat dituliskan bahwa : ππ π1 π2 ππ = + + β―+ πΆπ πΆ1 πΆ2 πΆπ Karena distribusi muatan dalam rangkaian seri bernilai sama, maka pembilang dapat dihilangkan. Sehingga diperoleh suatu persamaan untuk mencari nilai kapasitansi pengganti rangkaian seri : ππ π1 π2 ππ = + + β―+ πΆπ πΆ1 πΆ2 πΆπ 1 1 1 1 = + +β―+ πΆπ πΆ1 πΆ2 πΆπ π 1 1 =∑ πΆπ πΆπ π=1 69 Alat dan Bahan Tabel 26. Alat dan Bahan Percobaan V. No. Nama Alat dan Bahan Jumlah 1. Kabel Secukupnya 2. Kapasitor 3 jenis 3. Digital Multimeter - 1 buah Model 9205B Prosedur Praktikum a. Sediakan alat dan bahan praktikum ke meja kerja. b. Pisahkan masing masing kapasitor sesuai dengan jenisnya. c. Tentukan nilai kapasitansi setiap kapasitor sesuai dengan kode yang terdapat pada kapasitor tersebut. d. Catat setiap nilai kapasitansi kapasitor berdasarkan jenisnya. e. Atur digital multimeter 9205 B untuk mengukur nilai kapasitansi seri resistor seperti gambar berikut : Gambar 35. Pengukuran Nilai Kapasitansi Seri Menggunakan Digital Multimeter f. Catat nilai yang terukur pada digital multimeter 9205 B. g. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. h. Lepas digital multimeter dari rangkaian seri kapasitor. i. Tambahkan resistor dalam rangkaian seri. j. Susun gigital multimeter 9205 B seperti gambar berikut : 70 Gambar 35. Pengukuran Nilai Kapasitansi Seri Menggunakan Digital Multimeter k. Catat nilai yang terukur pada digital multimeter 9205 B. l. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. m. Lepas digital multimeter dari rangkaian seri kapasitor. n. Bersihkan meja kerja dari alat dan bahan praktikum. Data Praktikum Praktikum kapasitansi kapasitor ini menggunakan kapasitor yang memiliki kapasitansi yang tertulis dalam bentuk kode pada resistornya. Kemudian diukur kembali menggunakan digital multimeter untuk memvalidasi nilai kapasitansi yang tertera pada resistor tersebut. Tabel 27. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Kode Manufakturi. Jenis Kode Kapasitor Nilai Kapasitansi Jenis I Jenis II Jenis III 71 Tabel 28. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Teori. Kapasitansi seri Kapasitansi Seri 2 Kapasitor 3 Kapasitor Tabel 29. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Digital Multimeter. Pengukuran Kapasitansi seri Kapasitansi Seri ke - 2 Kapasitor 3 Kapasitor Pertama Kedua Ketiga Analisis Data Secara teori, nilai kapasitansi yang dimiliki oleh kapasitor akan memiliki nilai sesuai dengan besar nilai kapasitansi yang dihitung secara teori. Sehingga kita bisa mengukur galat dari kapasitansi pada kapasitor dengan mencari rata – rata dan standar deviasi kapasitansi kapasitor yang terukur oleh digital multimeter. πΆΜ = π π‘ππΆ = πΆ1 + πΆ2 + πΆ3 3 (∑3π=1 πΆπ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 πΆπ − Keterangan : Ci : Kapasitansi kapasitor yang terukur pada percobaan ke i. πΆΜ : Rata rata kapasitansi yang terukur. StdC : Standar deviasi kapasitansi listrik. 72 Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari kapasitansi setiap jenis kapasitor tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari kapasitansi kapasitor. Sehingga nilai sebenarnya dari kapasitansi kapasitor (Ca) dapat dinyatakan : πΆπππ ≤ πΆπ ≤ πΆπππ₯ Dimana : πΆπππ = πΆΜ − π π‘ππΆ πΆπππ₯ = πΆΜ + π π‘ππΆ Galat pada kapasitansi kapasitor dapat diukur dengan : πΆπππ −πΆ0 |éπ | = ( πΆ0 ) . 100% πΆπππ₯ −πΆ0 |éπ‘ | = ( πΆ0 ) . 100% Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai kapasitansi pada kapasitor yang sebenarnya dari nilai kapasitansi yang terukur secara teori(C0). Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Kesimpulan Nilai dari kapasitansi kapasitor rangkaian seri yang terukur secara teori dapat bernilai berbeda dengan nilai kapasitansi kapasitor yang sebenarnya. Nilai perbedaan tersebut dapat terjadi karena banyak faktor kesalahan pada proses pengukuran, sehingga menyebabkan nilai kapasitansi kapasitor yang terukur oleh digital multimeter berbeda dengan nilai kapasitansi kapasitor yang dihitung menggunakan rumus kapasitansi ekivalen rangkaian seri. 73 PERCOBAAN VII KAPASITANSI RANGKAIAN PARALEL KAPASITOR Tujuan 1. Menentukan nilai kapasitansi pada suatu rangkaian paralel kapasitor berdasarkan teori. 2. Menentukan nilai kapasitansi pada suatu rangkaian paralel kapasitor menggunakan digital multimeter. Landasan Teori kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad. Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”. Gambar 36. Rangkaian Paralel Kapasitor 74 Pada suatu rangkaian paralel, tegangan yang tersebar pada kapasitor akan bernilai sama. Sehingga nilai tegangan pada setiap kapasitor di rangkaian paralel akan bernilai sama dengan kapasitor satu dan lainnya. Sehingga : π1 = π2 = β― = ππ Sedangkan nilai distribusi muatan yang dihasilkan pada rangkaian paralel kapasitor merupakan total seluruh distribusi muatan yang terdapat pada setiap kapasitor yang tersusun paralel tersebut. Sehingga nilai distribusi pada rangkaian paralel kapasitor dapat dinyatakan : ππ‘ππ‘ππ = π1 + π2 + β― + ππ Dengan demikian, dari persamaan kapasitor dapat dituliskan bahwa : πΆπ ππ = πΆ1 π1 + πΆ2 π2 + β― + πΆπ ππ Karena distribusi muatan dalam rangkaian seri bernilai sama, maka pembilang dapat dihilangkan. Sehingga diperoleh suatu persamaan untuk mencari nilai kapasitansi pengganti rangkaian seri : πΆπ ππ = πΆ1 π1 + πΆ2 π2 + β― + πΆπ ππ πΆπ = πΆ1 + πΆ2 + β― + πΆπ π πΆπ = ∑ πΆπ π=1 75 Alat dan Bahan Tabel 30. Alat dan Bahan Percobaan V. No. Nama Alat dan Bahan Jumlah 1. Kabel Secukupnya 2. Kapasitor 3 jenis 3. Digital Multimeter - 1 buah Model 9205B Prosedur Praktikum a. Sediakan alat dan bahan praktikum ke meja kerja. b. Pisahkan masing masing kapasitor sesuai dengan jenisnya. c. Tentukan nilai kapasitansi setiap kapasitor sesuai dengan kode yang terdapat pada kapasitor tersebut. d. Catat setiap nilai kapasitansi kapasitor berdasarkan jenisnya. e. Atur digital multimeter 9205 B untuk mengukur nilai kapasitansi seri resistor seperti gambar berikut : Gambar 37. Pengukuran Nilai Kapasitansi Paralel Menggunakan Digital Multimeter f. Catat nilai yang terukur pada digital multimeter 9205 B. g. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. h. Lepas digital multimeter dari rangkaian seri kapasitor. i. Tambahkan resistor dalam rangkaian seri. 76 j. Susun gigital multimeter 9205 B seperti gambar berikut : Gambar 38. Pengukuran Nilai Kapasitansi Seri Menggunakan Digital Multimeter k. Catat nilai yang terukur pada digital multimeter 9205 B. l. Lakukan pengukuran sebanyak tiga kali. m. Lepas digital multimeter dari rangkaian seri kapasitor. n. Bersihkan meja kerja dari alat dan bahan praktikum. Data Praktikum Praktikum kapasitansi kapasitor ini menggunakan kapasitor yang memiliki kapasitansi yang tertulis dalam bentuk kode pada resistornya. Kemudian diukur kembali menggunakan digital multimeter untuk memvalidasi nilai kapasitansi yang tertera pada resistor tersebut. Tabel 31. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Kode Manufakturi. Jenis Kode Kapasitor Nilai Kapasitansi Jenis I Jenis II Jenis III 77 Tabel 32. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Teori. Kapasitansi seri Kapasitansi Seri 2 Kapasitor 3 Kapasitor Tabel 33. Nilai Kapasitansi Berdasarkan Digital Multimeter. Pengukuran Kapasitansi seri Kapasitansi Seri ke - 2 Kapasitor 3 Kapasitor Pertama Kedua Ketiga Analisis Data Secara teori, nilai kapasitansi yang dimiliki oleh kapasitor akan memiliki nilai sesuai dengan besar nilai kapasitansi yang dihitung secara teori. Sehingga kita bisa mengukur galat dari kapasitansi pada kapasitor dengan mencari rata – rata dan standar deviasi kapasitansi kapasitor yang terukur oleh digital multimeter. πΆΜ = π π‘ππΆ = πΆ1 + πΆ2 + πΆ3 3 (∑3π=1 πΆπ )2 3 3−1 3 2 √∑π=1 πΆπ − Keterangan : Ci : Kapasitansi kapasitor yang terukur pada percobaan ke i. πΆΜ : Rata rata kapasitansi yang terukur. StdC : Standar deviasi kapasitansi listrik. 78 Setelah mengukur nilai rata rata dan standar deviasi dari kapasitansi setiap jenis kapasitor tersebut, kita bisa memberikan selang nilai sebenarnya dari kapasitansi kapasitor. Sehingga nilai sebenarnya dari kapasitansi kapasitor (Ca) dapat dinyatakan : πΆπππ ≤ πΆπ ≤ πΆπππ₯ Dimana : πΆπππ = πΆΜ − π π‘ππΆ πΆπππ₯ = πΆΜ + π π‘ππΆ Galat pada kapasitansi kapasitor dapat diukur dengan : πΆπππ −πΆ0 |éπ | = ( πΆ0 ) . 100% πΆπππ₯ −πΆ0 |éπ‘ | = ( πΆ0 ) . 100% Galat tersebut menunjukkan seberapa jauh nilai kapasitansi pada kapasitor yang sebenarnya dari nilai kapasitansi yang terukur secara teori(C 0). Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa pada praktikum ini, terdapat nilai galat antara teori dan praktikum yang bernilai antara |éπ | dan |éπ‘ |. Kesimpulan Nilai dari kapasitansi kapasitor rangkaian seri yang terukur secara teori dapat bernilai berbeda dengan nilai kapasitansi kapasitor yang sebenarnya. Nilai perbedaan tersebut dapat terjadi karena banyak faktor kesalahan pada proses pengukuran, sehingga menyebabkan nilai kapasitansi kapasitor yang terukur oleh digital multimeter berbeda dengan nilai kapasitansi kapasitor yang dihitung menggunakan rumus kapasitansi ekivalen rangkaian seri. 79 DAFTAR PUSTAKA - Johnson Cutnell (2013), Introduction to Physics 9th edition, Asia. Wiley. - Ronald E. Walpole (2005), Pengantar Statistika, Jakarta. PT Gramedia Pustaka Utama. - Sudirham Sudaryatno (2002), analisis rangkaian listrik jilid 1, Bandung. Darpublic - https://www.circuit-diagram.org/editor/ - https://www.digikey.com/schemeit/project/ - https://i2.wp.com/skemaku.com/wp-content/uploads/2015/04/tabel-kode-warnaresistor-4-warna.jpg?ssl=1 80
