rangkaian seri paralel
advertisement
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR II “RANGKAIAN SERI PARALEL” Tanggal Pengumpulan : 22 Maret 2016 Tanggal Praktikum : 15 Maret 2016 Waktu Praktikum : 13.30-16.00 WIB Nama : Annisa Febriana NIM : 11150163000073 Kelompok/Kloter : 4 (Empat)/2 (Dua) Nama Anggota : 1. Nia (11150163000073) Kelas : Pendidikan Fisika 2 B LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2016 RANGKAIAN SERI DAN PARALEL A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. 2. 3. 4. Mempelajari rangkaian seri dan paralel pada resistor Dapat merangkai resistor secara seri dan paralel Mengetahui cara mencari nilai resistor yang tidak diketahui Membandingkan nilai arus yang melewati resistor secara teori dan praktik B. LANDASAN TEORI Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian dibutuhkan beda potensial. Cara untuk menghasilkan beda potensial adalah dengan baterai. Georg Simon Ohm (17871854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada ujung kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung-ujungnya: I ∞ V. Beda potensial listrik yang lebih besar, atau tegangan, menyebabkan lairan arus listrik menjadi lebih besar (Sutrisno. 2009: 146). Untuk sebuah rangkaian seri yang terdiri atas dua resistor, arusnya sama besar pada kedua resistor tersebut karena jumlah muatan yang melewati R1pasti juga melewati R2 dalam selang waktu yang sama. Beda potensial yang berlaku pada rangkaian resistor seri akan bercabang diantara resistor-resistor yang ada(Serway, 2010: 402). ΔV = IRekuivalen = I (R1 + R2) Rekuivalen= R1 + R2 Hambatan Rekuivalenadalah ekuivalen dengan gabungan seri dari R1 + R2, dengan syarat arus rangkaian yang tidak berubah ketika Rekuivalen menggantikan R1 + R2. Hambatan yang ekuivalen dari tiga resistor atau lebih dalam rangkaian seri adalah : Rekuivalen = R1 + R2 + R3 + ... Besar aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron. Elektron-elektron diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin tinggi hambatan ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. Kita kemudian mendefinisikan hambatan sehingga arus berbanding terbalik dengan hambatan. Ketika kita gabungkan hal ini dan kesebandingan di atas, didapatkan: I = V/R dimana R adalah hambatan kawat, V adalah beda potensial yang melintasi alat tersebut, dan I adalah arus yang mengalir padanya (Sutrisno, 2009: 147). Hubungan ini menunjukan bahwa hambatan ekuivalen dari rangkaian resistor yang dihubungkan seri adalah penjumlahan dari masing-masing resistor dan selalu lebih besar daripada masing-masing resistornya(Serway, 2010: 403). Selain itu, rangkaian elektronika secara paralel juga memiliki ciri apabila terjadinya putus arus pada salah satu pada cabang tahanan maka arus yang terputus hanya akan terjadi pada rangkaian cbang tersebut dan rangkaian pada cabang yang lain akan tetap bekerja dan tak akan terganggu atau terpengaruhi oleh cabang rangkaian yang terputus tersebut. tegangan ditiap-tiap beban listrik memiliki tegangan yang sama dengan tegangan dari sumber (Andi. 2014). Banyak rangkaianmengandung lebih dari satu hambatan (tahanan). Tahanantahanan tersebut dapat dihubungkan dengan cara: 1) seri (dua penahan dihubungkan deret). 2) paralel (sejajar) atau tiga tahanan dihubungkan sejajar. 3) gabungan antara seri dan paralel. Dalam hubungan seri, arus yang melalui tahanan-tahanan mempunyai kuat arus yang sama. Jumlah tegangan antara tahanan jumlah dari tegangan masing-masing. Sedangkan dalam hubungan paralel, tegangan tegangan pada tiap-tiap tahanan sama besarnya dan jumlah arus yang diberikan oleh sumber tenaga sama dengan jumlah arus melalui tahanan masing-masing (Daryanto, 2000: 23-26). C. ALAT DAN BAHAN No 1 Gambar Nama Alat dan Bahan 6 buah resistor, terdiri dari: - 2 buah resistor yang diketahui nilainya - 4 buah resistor yang tidak diketahui nilainya 2 Catudaya 3 Project board 4 Multimeter analog 5 Kabel penghubung 6 Jumper D. LANGKAH PERCOBAAN No Gambar 1 Langkah Percobaan Rangkai dua buah resistor berwarna yang telah diketahui nilai hambatannya pada project board dan hubungkan dengan catudaya menggunakan kabel penghubung Atur tegangan pada catudaya 2 3 Lakukan pengenolan pada multimeter analog 4 Ukur arus listrik pada masing-masing resistor yang disusun seri 5 Ukur tegangan pada masing-masing resistor yang disusun seri 6 Rangkai dua buah resistor berwarna yang telah diketahui nilai hambatannya secara parlel dan hubungan ke catudaya dengan memberikan jumper pada masing-masing ujung rangkaian 7 Ukur tegangan pada masing-masing resistor yang disusun secara paralel 8 Ukur arus listrik pada masing-masing resistor yang disusun paralel Ukur hambatan pada keempat resistor yang tidak diketahui nilainya dengan menggunakan multimeter analog, susun keempat resistor secara seri diparalelkan dan hubungan ke catudaya dengan memberikan jumper pada masing-masing ujung rangkaian Ukur tegangan pada masing-masing resistor 9 10 Ukur arus listrik pada masing –masing resistor 11 E. DATA PRAKTIKUM I. Rangkaian seri dan pararel a) Menentukan nilai resistansi resistor Gelang warna Resisitor 1 2 3 1 coklat hitam coklat emas Resistor dengan kode warna 10x10¹±5% 2 merah merah coklat emas 22x10¹±5% b) Rangkaian seri R total I1 0,01 Arus I2 0,01 c) Rangkaian pararel R total I1 68,75 0,04 Arus I2 0,015 32x10¹ I3 0,01 I3 0,055 4 V1 1,4 Tegangan V2 3 V3 4,4 V1 4,2 Tegangan V2 4,2 V3 4,2 II. Rangakaian seri dipararelkan Resistor 1 2 3 4 R total I1 108,71 0,025 ohm I2 0,01 Arus I3 0,015 Resistor dengan multimeter 95 ohm 220 ohm 175 ohm 60 ohm I4 0,03 F. PENGOLAHAN DATA A. Resistor dirangkai secara seri 1) Nilai resistor pengganti Rp = R1 + R2 = 100 ohm + 220 ohm = 320 ohm 2) Nilai arus total Itotal = I1=I2= 0,01 A 3) Nilai arus dengan multimeter analog 10 𝐼1 = × 0,25 = 0,01 𝐴 250 10 𝐼2 = × 0,25 = 0,01𝐴 250 4) Nilai arus dengan teori 𝑉 4 𝐼= = = 0,0125𝐴 𝑅 320 5) Tegangan 35 𝑉1 = 𝑋10 = 1,4 𝑉 250 75 𝑉2 = 𝑋10 = 3 𝑉 250 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1,4𝑣 + 3𝑣 = 4,4𝑣 B. Resistor yang dirangkai secara pararel 1) Nilai resistor pengganti 1 1 1 = + 𝑅𝑝 𝑅1 𝑅2 1 1 1 = + 𝑅𝑝 100 220 1 2,2 + 1 = 𝑅𝑝 220 1 3,2 = 𝑅𝑝 220 Itot 0,04 V1 2,4 Tegangan V2 V3 V4 1,8 2,4 1,8 Vtot 4,2 220 = 68,75Ω 3,2 2) Nilai arus total I total = I1+I2 = 0,04 + 0,015 = 0,055 A 3) Nilai arus dengan multimeter analog 40 𝐼1 = 𝑋0,25 = 0,04𝐴 250 15 𝐼2 = 𝑋0,25 = 0,015𝐴 250 4) Nilai arus dengan teori 𝑉 4 𝐼= = = 0,058𝐴 𝑅 68,75 5) Tegangan 105 𝑉1 = 𝑋10 = 4,2 𝑉 250 105 𝑉2 = 𝑋10 = 4,2𝑉 250 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉1 = 𝑉2 = 4,2𝑉 𝑅𝑝 = C. Resistor dirangkai secara seri dipararelkan 1. Nilai resistor penggati 1 1 1 = + 𝑅𝑝13 𝑅1 𝑅3 1 1 1 = + 𝑅𝑝13 95 175 1 175 + 95 = 𝑅𝑝13 16625 1 270 = 𝑅𝑝13 16625 16625 𝑅𝑝13 = = 61,57Ω 270 1 1 1 = + 𝑅𝑝24 𝑅2 𝑅4 1 1 1 = + 𝑅𝑝24 220 60 1 60 + 220 = 𝑅𝑝24 13200 1 280 = 𝑅𝑝24 13200 13200 𝑅𝑝24 = = 47,41Ω 280 Rp total= Rp13 + Rp24 = 61,57Ω + 47,41Ω = 108,71Ω 2. 3. 4. 5. Nilai arus total I13 = I1 + I3 = 0,025A + 0,015A = 0,04 I24 = I2 + I4 = 0,01A + 0,03A = 0,04A Nilai arus dengan multimeter analog 25 𝐼1 = 𝑋0,25 = 0,025𝐴 250 10 𝐼2 = 𝑋0,25 = 0,01𝐴 250 15 𝐼3 = 𝑋0,25 = 0,015𝐴 250 30 𝐼4 = 𝑋0,25 = 0,03𝐴 250 Nilai arus dengan teori 𝑉 4 𝐼= = = 0,036𝐴 𝑅 108,71 Tegangan 60 𝑉1 = 𝑋10 = 2,4𝑉 250 45 𝑉2 = 𝑋10 = 1,8𝑉 250 60 𝑉3 = 𝑋10 = 2,4𝑉 250 45 𝑉4 = 𝑋10 = 1,8𝑉 250 𝑉13 = 𝑉1 = 𝑉3 = 2,4 𝑉 𝑉24 = 𝑉2 = 𝑉4 = 1,8𝑉 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉13 + 𝑉24 = 2,4 𝑉 + 1,8𝑉 = 4,2𝑉 G. PEMBAHASAN Pada praktikum kali ini kita memcobaa untuk memahami bagaimana menggunakan multimeter dan juga mengetaahui cara menghitung resistor secara teori maupun secara multimeter analog. Untuk mendaapatkan hasil dari multimeter kitaa harus menggunakan rumus JP/SM x BU. JP: jarum penunjuk, SM: skala maksiumum dan BU: Batas ukur. Hukum yang digunakan yaitu hukum ohm. Kaaarena hukum ohm tersebut berbunyi bahwa besarnyaa aarus yaang mengaalir berbanding terbalik dengan haambaatan. Lalu setelah kitaaa memperoleh perhitungan tegangan dan arus dimasukan ke rumus V: IR jika menggunakan teori resistor disusun seri, paralel, dan seri paralel. H. TUGAS PASCA PRAKTIKUM 1. Jelaskan kelebihan dari rangkaian seri dan rangkaian seri paralel, jika diterapkan pada komponen-komponen dibawah ini: - Baterai sebagai sumber daya - Resistor - Lampu atau LED - Kapasitor Jawab: - Kelebihan apabila baterai sebagai sumber daya dirangkai seri adalah akan meningkatkan tegangan (Voltage) output baterai sedangkan curren/arus listrik (Ampere) akan tetap sama, lebih menghemat daya yang dikeluarkan pada baterai, pengerjaan yang singkat, dan tidak memerlukan banyak penyambung jalur sehingga hemat kabel dan saklar (hemat daya). Kelebihan apabila baterai sebagai sumber daya dirangkai seri paralel adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi sebagaimana mestinya. - Kelebihan apabila resistor dirangkai seri adalah dapat digunakan untuk membagi tegangan. Kelebihan apabila resistor dirangkai seri paralel adalah terjadinya proses pembagian arus dan tegangan listrik. - Kelebihan apabila lampu dirangkai seri adalah tidak memerlukan banyak penyambung jalur sehingga hemat kabel dan saklar (hemat biaya). Kelebihan apabila lampu disusun seri paralel adalah apabila satu komponen/lampu rusak atau mati maka lampu lainnya masih menyala. - Kelebihan apabila kapasitor dirangkai seri adalah bila ditinjau dari hambatan maka akan menghasilkan hambatan yang bernilai besar (biasanya digunakan pada alat elektronik tertentu). Kelebihan apabila kapasitor dirangkai seri paralel adalah memiliki kapasitas menyimpan arus yang lebih besar dari nilai satuan masing-masing kapasitas. 2. Jelaskan kerugian dari rangkaian seri dan seri paralel! Sertakan solusinya! Jawab: - Kerugian rangkaian seri adalah pada saat satu komponen mati yang lain juga akan mati, dan tidak berfungsi selayaknya seperti biasa. - Kerugian rangkain seri paralel adalah boros kabel dan saklar kurang hemat biaya untuk kabel. 3. Rancanglah sebuah alat yang menggunakan penerapan dari rangkaian seri, paralel, dan seri paralel! Jawab: - Rangkaian seri kita temukan pada baterai senter - Rangkaian paralel bisa kita temukan pada lampu penerang di pinggir jalan, itu bertujuan agar apabila salah satu lampu mati, maka lampu yang lain akan tetap nyala. 4. Jelaskan analisis kamu tentang burung yang bertengger pada kabel listrik tetapi tidak mengalami gejala kesetrum dan adakah hubungannya dengan materi yang sudah kalian praktikumkan! Jawab: Listrik mengalir dari tegangan tinggi ke tegangan rendah. Bumi atau tanah memiliki tegangan rendah, maka listrik selalu mengalir ke Bumi dari sumber tegangan melalui konduktor. Burung hanya menginjak salah satu kabel dari kawat listrik dan tidak menyebabkan perbedaan potensial pada kabel listrik tersebut sehingga tidak terjadi aliran listrik yang menyetrum burung. Kalau sampai burung tanpa sengaja mengnjak dua kabel, yaitu kabel bertegangan dengan kabel netral, burung tersebut juga akan kesetrum. Selain itu, burung juga tidak menyentuh tanah, sehingga listrik dari kabel bertegangan tinggi tidak mengalir ke Bumi yang bertegangan rendah. 5. Buatlah kesimpulan yang kamu dapatkan dari hasil praktikum dan bandingkan kebenarannya dengan teori yang ada! Jawab: Kesimpulan dari hasil praktikum tersebut adalah bila resistor diragkai seri, maka nilai hambatan akan lebih besar dari hambatan terbesar yang ada di dalam rangkaian. Sementara itu, bila resistor dirangkai secara paralel, maka nilai hambatan totalnya akan lebih kecil dari hambatan resistor terkecil yang ada di dalam rangkaian. Hasil pengukuran tidak setepat/pas dengan perhitungan karena dipengaruhi nilai toleransi resistor. Kemudian, pada praktikum ini juga telah berhasil membuktikan secara langsung hukum I Kirchoff yang berbunyi, “suatu titik percabangan, jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar titik tersebut”. kemudian, hukum II Kirchoff berbunyi, “suatu rangkaian tertutup, jumlah aljabar tegangan dan penurunan potensial sama dengan nol”. I. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Apabila resistor dirangkai paralel maka nilai total hambatan akan lebih kecil dari nilai hambatan terkecil yang ada dirangkaian, sedangkan tegangan yang mengalir pada setiap resistor adalah sama pada setiap resistor. 2. Apabila resistor dirangkai seri maka nilai hambatam akan lebih besar dari hambatan terbesar yang ada dirangkaian, sedangkan arus yang mengalir pada setiap resistor adalah sama pada setiap resistor. 3. Nilai arus yang melewati resistor secara teori dan praktik hampir sama, namun ada sedikit perbedaan karena resistor memiliki nilai 4. Untuk mengetahui nilai hambatan yang tidak diketahui nilainya (tidak ada gelang warna) maka kita dapat mencarinya menggunakan multimeter analog. J. KOMENTAR 1. Praktikan harus benar-benar mengerti rangkaian dan cara merangkai yang akan dipraktikan. 2. Praktikan harus sangat berhati-hati dalam melakukan percobaan karena berkaitan dengan listrik. 3. Komunikasi antara anggota kelompok harus sangat baik. K. DAFTAR PUSTAKA Darryanto. 2000. Teknik Elektronika. Malang: PT. Bumi Aksara. Serway, Raymond A. Dan John W. Jewett. 2010. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Salemba Teknika. Sutrisno dan Arif Tjahjono. 2009. Fisika Dasar II. Jakarta: Lembaga Penelitian UIN Jakarta. Andi. 2014. Pengertian Rangkain Listrik Seri dan Paralel. Diambil dari http://skemaku.com/pengertian-rangkaian-listrik-seri-dan-paralel/diakses pada 08 Maret 2016 pukul 18.48 WIB.
