LAPORAN LISMAG 2

LAPORAN PRAKTIKUM
LISTRIK MAGNET
Tegangan, Muatan dan Energi didalam suatu Rangkaian
Kelompok 1 (Shift Sore)
Nama Anggota
: 1. Arizaldy
2. Mimo Putra Ardiansyah
3. Nessa Aqila
Prodi
: Pendidikan Fisika
Dosen
: Syafriani, S.Si., M.Si., Ph.D.
Asisten Dosen
: 1. Edi Kurnia, S.Si.
2. Zurian Affandi, S.Si.
LABORATORIUM GELOMBANG DAN OPTIK LISTRIK MAGNET
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERISTAS NEGERI PADANG
2016
TEGANGAN, MUATAN DAN ENERGI
DIDALAM SUATU RANGKAIAN
A. Tujuan Percobaan
1. Menentukan besar arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian dengan tegangan
tetap
2. Menentukan besar arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian dengan hambatan
tetap
3. Menyelidiki pengaruh tegangan terhadap kuat arus dengan tahanan tetap
4. Menyelidiki pengaruh tegangan terhadap kuat arus dengan tegangan sumber tetap
5. Menentukan besar muatan listrik
6. Menentukan besar energi dalam suatu rangkaian
7. Menyelidiki pengaruh tegangan terhadap besar energi dengan tahanan tetap
8. Menyelidiki pengaruh tahanan terhadap besar energi dengan tegangan sumber tetap
9. Menyelidiki pengaruh kuat arus terhadap besar energi
10. Menyelidiki pengaruh waktu terhadap besar energi
B. Alat dan bahan
1. Laptop
2. Stopwatch
3. Aplikasi Java
4. Aplikasi percobaan topik 1
Komponen yang ada dalam aplikasi topik 1:
a. Multimeter
b. Power supply
c. Resisitor
d. Kabel penghubung
e. Voltmeter
f. Ampermeter
C. Kajian Teori
1. Hukum ohm
Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial.
Salah satu cara untuk menghasilkan beda potensial George Simon Ohm(1787-1854)
menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan bada
potensail V yang diberikan ke ujung-ujungnya.
I~𝑉
(1)
Sebagai contoh, jika kita menghubungkan kawat ke baterai 6 volt, aliran arus
akan dua kali lipat dibandingkan jika dihubungkan ke baterai 3 volt. Tepatnya berapa
besar aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapijuga pada
hambatan yang diberikan pada kawat terhadap aliran electron. Makin tinggi hambatan
ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. kita kemudian mendefinisikan hambatan
sehingga arus berbanding terbalik dengan hambatan.
𝑉
𝐼=𝑅
(2)
Dimana R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda
potensial yang melintasi alat tersebut, dan I adalah arus yang mengalir padanya.
(Giancoli, 2001: 67-68)
2. Arus listrik
Jika terminal-terminal baterai dihubungkan dengan jalur penghantar yang
kontinu, kita dapatkan rangkaian listrik. Pada diagram rangkaian, seperti gambar 1
I
R
V
Gambar 1. Rangkaian baterai dengan kawat
Garis yang lebih panjang pada symbol ini menyatakan terminal positif dan
yang lebih pendek terminal negatif. Arus listrik pada kawat didefinisikan sebagai
jumlah total muatan yang melewatinya per satuan waktu pada suatu titik. Dengan
demikian, arus rata-rata I didefinisikan sebagai:
𝐼=
∆𝑄
∆𝑡
(3)
Dimana ∆𝑄 ad alah jumlah muatan yang melewati konduktor pada suatu lokasi
selama jangka waktu ∆𝑡. Arus listrik diukur dalam coulomb perdetik,satuannya ini
diberi nama khusus ampere.
(Giancoli, 2001: 65)
Untuk jumlah muatan yang mengalir konstan, kuat arus yang ditimbukan
adalah;
𝑞
𝑖=
𝑡
(4)
Dengan I adalah arus listrik dalam ampere, q adalah muatan dalam coulomb,
dan t adalah waktu dalam detik.
Arus listrik merupakan kuantisasi makrokopis yaitu kuantisasi yang dapat
diukur dengan alat ukur. Kuantisasi mikroskopis yang berhubungan vektor J. jika kuat
arus I, terdistribusi merata dalam penghantar dengan luas penampang A, maka
besarnya rapat arus adalah;
J=
𝑖
𝐴
(5)
Hubungan antara I dan j secara umum yaitu
i=∫𝐴 𝑗. 𝑑𝐴
(6)
dengan dA adalah elemen luas permukaan, dan integral diambil untuk seluruh
permukaan A.
Untuk memahami arus listrik secara mikroskopis, tinjau sebuah kawat
penghantar, sperti dalam gambar 2.
̅
𝐸′
A
Gambar 2. Kawat penghantar
(Ramli, 2006: 42-43)
3. Tegangan
Tegangan adalah gaya listrik (Electromagnetic force) yang menggerakkan arus
dalam sebuah rangakain listrik. Satuan dari tegangan adalah Volt dengan simbol E.
Tegangan kecil biasanya diukur dalam orde milivolt dengan siimbol mV. Sementara
untuk satuan listrik yang lebih kecil diungkapakan dalam orde mikro dengan simbol
V.
Kapanpun arus listrik mengalir melalui sebuah resistor maka akan terdapat
beda potensial pada resistor tersebut. Beda potensial merupakan perbedaan level
tegangan antara dua titik dalam sebuah rangkaian. Beda potensial dan tegangan
sumber keduanya menggunakan satuan Volt namun kedua besaran ini bukanlah
kuantitas yang sama. Secara prinsip, tegangan sumber merupakan gaya penggerak
yang menyebabkan arus listrik mengalir melalui sebuah resistor. Dengan kata lain
tegangan sumber adalah penyebab dan beda potensial adalah efek yang ditimbulkan.
(Yohandri dan Asrizal, 2014: 12)
4. Resistor
Resistor adalah salah satu komponen dasar dalam rangkaian elektronika yang
berguna untuk membatasi atau menghambat aliran arus dalam suatu rangkaian. Sesuai
dengan namanya, resistor memiliki sifat resistif dan jumlah arus yang melaluinya
berbanding terbalik dengan nilai resistansinya. Beberapa aplikasi resistor dalam
rangkaian antara lain pembagi arus,pembagi tegangan,penurunan tegangan,pembatas
arus dan sebaginya.
Berdasrkan nilainya, resistor dapat dibedakan atas tiga jenis yaitu resistor
tetap,resistor tidak tetap dan resistor tidak linier. Resistor tetap nilainya tidak dapat
diubah,sementara resistor tidak tetap nilainya dapat divariasikan dalam suatu rentang
tertentu. Resistor
linear memiliki nilai tahanan yang tidak linier karena nilainya
dipengaruhi oleh parameter lain seperti suhu,intensitas cahaya dan sebagianya.
(Yohandri dan Asrizal, 2015: 25)
Kode warna resisitor
Gambar 3. Kode warna resistor
Simbol dari resistor adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Symbol resistor
Cara menghitung resisitor
1. Resistor dengan 4 cincin kode warna
Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode
warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4
menunjukan nilai toleransi resistor.
2. Resistor dengan 5 cincin kode warna
Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode
warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5
menunjukan nilai toleransi resistor.
3. Resistor dengan 6 cincin warna
Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor
dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6
menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan
untuk resistor tersebut.
Sumber listrik arus searah (DC) adalah alat/benda yang menjadi sumber listrik
arus searah (DC) dan menghasilkan arus DC secara permanent. Sumber listrik arus
searah (DC) yang paling banyak dikenal adalah sumber listrik DC yang
membangkitkan listrik secara kimia.
Gambar 5. Power supply
Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik,
arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertian multimeter secara umum,
sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa
fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. Ada juga
orang yang menyebut multimeter dengan sebutan AVO meter, mungkin maksudnya A
(ampere), V(volt), dan O(ohm).
Gambar 6. Multimeter analog dan digital
D. Prosedur kerja
1. Sebelum memulai praktikum, pastikan aplikasi “Percobaan 1 Elektrostatika” untuk
praktikum ini sudah ada dan dapat dijalankan dengan baik !
2. Menghidupkan laptop kemudian membuka percobaan topik 1 selanjutnya membuka
Percobaan 1 Elektrostatika !
Percobaan pertama:
a. Menetapkan nilai tegangan yang diinginkan, misalnya 3 V.
b. Menggunakan nilai tahanan 10 Ohm.
c. Membaca arus yang terukur pada ampermeter dalam aplikasi yang digunakan.
d. Memasukkan hasil pengukuran pada tabel 1a.
e. Mengulangi langkah b, c, dan d dengan memvariasikan nilai tahanan sebanyak 4
data.
Percobaan kedua:
a. Menetapkan nilai tahanan yang diinginkan, misalnya 20 Ohm.
b. Menggunakan nilai tegangan sumber 1 Volt.
c. Membaca arus yang terukur pada ampermeter dalam aplikasi yang digunakan.
d. Memasukkan hasil pengukuran pada tabel 1b.
e. Mengulangi langkah b, c, dan d dengan memvariasikan nilai tegangan sumber
sebanyak 4 data.
Percobaan ketiga:
a. Menetapkan nilai tahanan yang diinginkan, misalnya 30 Ohm.
b. Menggunakan nilai tegangan sumber 1 Volt.
c. Membaca arus yang terukur pada ampermeter dalam aplikasi yang digunakan.
d. Memasukkan hasil pengukuran pada tabel 2.
e. Mengulangi langkah b, c, dan d dengan memvariasikan nilai tegangan sumber
sebanyak 4 data.
Percobaan keempat:
a. Menetapkan nilai tegangan yang diinginkan, misalnya 5 V.
b. Menggunakan nilai tahanan 10 Ohm.
c. Membaca arus yang terukur pada ampermeter dalam aplikasi yang digunakan.
d. Memasukkan hasil pengukuran pada tabel 3.
e. Mengulangi langkah b, c, dan d dengan memvariasikan nilai tahanan sebanyak 4
data.
Percobaan kelima:
a. Menggunakan nilai arus listrik yang akan digunakan sesuai dengan yang dinginkan
dengan cara menetapkan nilai tegangan dan tahanan yang ada pada aplikasi yang
digunakan. Misalkan, untuk mendapatkan kuat arus 0,1 A digunakan tegangan 1
Volt dan tahanan 10 Ohm.
b. Menetapkan lamanya waktu arus yang mengalir dalam rangakaian, misalkan 30 s.
c. Menghitung jumlah muatan yang mengalir dalam rangkaian rangkaian selama
waktu yang ditetapkan.
d. Memasukkan hasil pengukuran pada tabel 4.
e. Mengulangi langkah a, b, c, dan d dengan memvariasikan nilai kuat arus sebanyak
4 data.
Percobaan keenam:
a. Menetapkan nilai tegangan sumber yang digunakan, misalkan 1 Volt.
b. Menetapkan nilai tahanan yang digunakan, misalkan 10 Ohm.
c. Dengan nilai tegangan dan tahanan tersebut diperoleh kuat arus sebesar 0,1 A.
d. Menetapkan lamanya waktu untuk arus listrik mengalir dalam rangkaian, misalkan
20 s.
e. Memasukkan data yang diperoleh kedalam tabel 5.
Percobaan ketujuh:
a. Menggunakan nilai tegangan sumber yang diinginkankan, misalkan 1 Volt.
b. Menetapkan nilai tahanan yang digunakan, misalkan 10 Ohm.
c. Dengan nilai tegangan dan tahanan tersebut diperoleh kuat arus sebesar 0,1 A.
d. Menetapkan lamanya waktu untuk arus listrik mengalir dalam rangkaian, misalkan
20 s.
e. Memasukkan data yang diperoleh kedalam tabel 6.
f. Mengulangi langkah a, b, c, d, dan e dengan memvariasikan nilai tegangan sumber
sebanyak 4 data.
Percobaan kedelapan:
a. Menetapkan nilai tegangan sumber yang digunakan, misalkan 3 Volt.
b. Menggunakan nilai tahanan yang diinginkankan, misalkan 10 Ohm.
c. Dengan nilai tegangan dan tahanan tersebut diperoleh kuat arus sebesar 0,3 A.
f. Menetapkan lamanya waktu untuk arus listrik mengalir dalam rangkaian, misalkan
10 s.
d. Memasukkan data yang diperoleh kedalam tabel 7.
e. Mengulangi langkah a, b, c, d, dan e dengan memvariasikan nilai tahanan
sebanyak 4 data.
Percobaan kesembilan:
a. Menggunakan nilai tegangan sumber yang diinginkankan, misalkan 1 Volt.
b. Menetapkan nilai tahanan yang digunakan, misalkan 25 Ohm.
c. Dengan nilai tegangan dan tahanan tersebut diperoleh kuat arus sebesar 0,025 A.
d. Menetapkan lamanya waktu untuk arus listrik mengalir dalam rangkaian, misalkan
30 s.
e. Memasukkan data yang diperoleh kedalam tabel 8.
f. Mengulangi langkah a, b, c, d, dan e dengan memvariasikan nilai tegangan sumber
sebanyak 4 data.
Percobaan kesepuluh:
a. Menetapkan nilai tegangan sumber yang diinginkankan, misalkan 5 Volt.
b. Menetapkan nilai tahanan yang digunakan, misalkan 25 Ohm.
c. Dengan nilai tegangan dan tahanan tersebut diperoleh kuat arus sebesar 0,2 A.
d. Menetapkan lamanya waktu untuk arus listrik mengalir dalam rangkaian, misalkan
10 s.
e. Memasukkan data yang diperoleh kedalam tabel 9.
f. Mengulangi langkah d dan e dengan memvariasikan lamanya waktu untuk arus
mengalir sebanyak 4 data.
E. Tabel Data
Tabel 1a. Besar arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian dengan tegangan tetap
NO
V(volt)
1
2
3
3
4
R(Ω)
Iu(A)
IH (A)
% 𝐾𝑆𝑅 (%)
10
0,3
0,3
0
15
0,2
0,2
0
20
0,15
0,15
0
25
0,125
0,12
4
Tabel 1b. Besar arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian dengan tahanan tetap
NO
V(volt)
1
1
2
2
3
3
4
4
R(Ω)
20
Iu(A)
IH (A)
% 𝐾𝑆𝑅 (%)
0,05
0,05
0
0,1
0,1
0
0,15
0,15
0
0,2
0,2
0
Tabel 2. Pengaruh tegangan terhadap kuat arus dengan tahanan tetap
NO
V(volt)
1
1
2
2
3
3
4
4
R(Ω)
10
Iu(A)
IH (A)
% 𝐾𝑆𝑅 (%)
0,1
0,1
0
0,2
0,2
0
0,3
0,3
0
0,4
0,4
0
Tabel 3. Pengaruh hambatan terhadap kuat arus
NO
V(volt)
1
2
3
4
5
R(Ω)
Iu(A)
IH (A)
% 𝐾𝑆𝑅 (%)
10
0,5
0,5
0
15
0,325
0,325
1,54
20
0,25
0,25
0
25
0,2
0,2
0
Tabel 4. Besar muatan listrik dalam suatu rangakaian
NO
I(A)
1
0,1
2
0,2
3
0,3
4
0,4
t(s)
Qu(C)
QH (C)
% 𝐾𝑆𝑅 (%)
3
3
0
6
6
0
9
9
0
12
12
0
30
Tabel 5. Besar energi dalam suatu rangkaian
NO
V(volt)
R(Ω)
I(A)
t(s)
E (Joule)
1
1
10
0,1
30
3
Tabel 6. Pengaruh tegangan terhadap besar energy dalam suatu rangkaian
NO
V(volt)
1
1
2
2
3
3
4
4
R(Ω)
I(A)
t(s)
0,1
0,2
10
0,3
E (Joule)
2
20
0,4
8
18
32
Tabel 7. Pengaruh tahanan terhadap besar energi
NO
1
2
3
4
R(Ω)
V(volt)
3
I(A)
10
0,3
15
0,2
20
0,15
25
0,1
t(s)
E (Joule)
9
10
6
4,5
3,6
Tabel 8. Pengaruh kuat arus terhadap besar energi
NO
V(volt)
1
1
2
2
3
3
4
4
R(Ω)
I(A)
t(s)
0,025
25
0,075
0,1
E (Joule)
0,47
30
0,15
4,2
7,5
16,9
Tabel 9. Pengaruh waktu terhadap besar energi
NO
V(volt)
R(Ω)
I(A)
1
2
3
4
5
25
0,2
t(s)
E (Joule)
10
10
20
20
30
30
40
40
F. Pengolahan data
Tabel 1a. Menentukan besar arus listrik yang mengalir didalam rangkaian dengan nilai
tegangan tetap
𝐼𝐻 =
𝑉
𝑅
%𝐾𝑆𝑅 = |
𝐼𝑢 − 𝐼ℎ
| 𝑥100%
𝐼𝑢
Data 1
𝐼𝑢 = 0,3 𝐴
𝐼𝐻 =
3 𝑣𝑜𝑙𝑡
20 Ω
𝐼𝐻 = 0,3 𝐴
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,3−0,3
0,3
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 2
𝐼𝑢 = 0,2 𝐴
𝐼𝐻 =
3 𝑣𝑜𝑙𝑡
15 Ω
𝐼𝐻 = 0,2 𝐴
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,2−0,2
0,2
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 3
𝐼𝑢 = 0,15 𝐴
𝐼𝐻 =
3 𝑣𝑜𝑙𝑡
20 Ω
𝐼𝐻 = 0,15 𝐴
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,15−0,15
0,15
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 4
𝐼𝑢 = 0,12 𝐴
𝐼𝐻 =
3 𝑣𝑜𝑙𝑡
25 Ω
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,12−0,12
0,12
| 𝑥100%
𝐼𝐻 = 0,12 𝐴
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Tabel 1b. Menentukan besar arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian dengan nilai
tahanan tetap
𝑉
𝐼 −𝐼ℎ
%𝐾𝑆𝑅 = | 𝑢𝐼
𝐼𝐻 = 𝑅
𝑢
Data 1.
𝐼𝑢 = 0,05 𝐴
𝐼𝐻 =
1 𝑣𝑜𝑙𝑡
20 Ω
𝐼𝐻 = 0,05 𝐴
0,05−0,05
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,05
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 2.
𝐼𝑢 = 0,1 𝐴
𝐼𝐻 =
2 𝑣𝑜𝑙𝑡
20 Ω
𝐼𝐻 = 0,1 𝐴
0,1−0,1
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,1
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 3.
𝐼𝑢 = 0,15 𝐴
𝐼𝐻 =
3 𝑣𝑜𝑙𝑡
20 Ω
𝐼𝐻 = 0,15 𝐴
0,15−0,15
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,15
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 4.
𝐼𝑢 = 0,2 𝐴
𝐼𝐻 =
4 𝑣𝑜𝑙𝑡
20 Ω
𝐼𝐻 = 0,2 𝐴
0,2−0,2
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,2
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
| 𝑥100%
| 𝑥100%
Tabel 2. Menyelidiki pengaruh tegangan terhadap kuat arus
𝑉
𝐼 −𝐼ℎ
%𝐾𝑆𝑅 = | 𝑢𝐼
𝐼𝐻 = 𝑅
𝑢
Data 1.
𝐼𝑢 = 0,1 𝐴
𝐼𝐻 =
1 𝑣𝑜𝑙𝑡
10 Ω
𝐼𝐻 = 0,1 𝐴
0,1−0,1
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,1
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 2.
𝐼𝑢 = 0,2 𝐴
𝐼𝐻 =
2 𝑣𝑜𝑙𝑡
10 Ω
𝐼𝐻 = 0,2 𝐴
0,2−0,2
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,2
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 3.
𝐼𝑢 = 0,3 𝐴
𝐼𝐻 =
3 𝑣𝑜𝑙𝑡
10 Ω
𝐼𝐻 = 0,3 𝐴
0,3−0,3
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,3
| 𝑥100%
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Data 4.
𝐼𝑢 = 0,4 𝐴
𝐼𝐻 =
4 𝑣𝑜𝑙𝑡
10 Ω
0,4−0,4
%𝐾𝑆𝑅 = |
0,4
| 𝑥100%
| 𝑥100%
𝐼𝐻 = 0,4 𝐴
%𝐾𝑆𝑅 = 0 %
Tabel 3. Menyelidiki pengaruh tegangan terhadap kuat arus
V = 8 Volt
𝑉
𝐼 −𝐼𝐻
% 𝐾𝑆𝑅 = | 𝑢𝐼
IH = 𝑅
𝑢
| × 100%
Data 1
Iu = 0,5 A
5
0,5−0,5
% 𝐾𝑆𝑅 = |
IH = 10 = 0,5 A
| × 100% = 0%
0,5
Data 2
Iu = 0,33 A
5
0,325−0,33
% 𝐾𝑆𝑅 = |
IH = 15 = 0,33 A
| × 100% = 1,54%
0,33
Data 3
Iu = 0,25 A
5
0,25−0,25
% 𝐾𝑆𝑅 = |
IH = 20 = 0,25 A
0,25
| × 100% = 0%
Data 4
Iu = 0,2 A
5
0,32−0,32
% 𝐾𝑆𝑅 = |
IH = 25 = 0,2 A
0,32
| × 100% = 0%
Tabel 4. Menentukan besar muatan listrik
𝑄𝐻 = 𝐼. 𝑡
Data 1.
7
𝑄𝑢 = 2 𝐶 = 3,5 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
𝑄𝑢 −𝑄ℎ
%𝐾𝑆𝑅 = |
𝑄𝑢
| 𝑥100%
3,5−3
𝑄𝐻 = 0,1𝑥30
%𝐾𝑆𝑅 = |
𝑄𝐻 = 3 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
%𝐾𝑆𝑅 = 14%
3,5
| 𝑥100%
Data 2
𝑄𝑢 =
15
2
𝐶 = 7,5 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
7,5−6
𝑄𝐻 = 0,2𝑥30
%𝐾𝑆𝑅 = |
𝑄𝐻 = 6 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
%𝐾𝑆𝑅 = 20 %
7,5
| 𝑥100%
Data 3
𝑄𝑢 =
22
2
𝐶 = 11 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
11−9
𝑄𝐻 = 0,3𝑥30
%𝐾𝑆𝑅 = |
𝑄𝐻 = 9 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
%𝐾𝑆𝑅 = 18%
11
| 𝑥100%
Data 4
𝑄𝑢 =
30
2
𝐶 = 15 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
15−12
𝑄𝐻 = 0,4𝑥30
%𝐾𝑆𝑅 = |
𝑄𝐻 = 12 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏
%𝐾𝑆𝑅 = 20 %
15
| 𝑥100%
Tabel 5. Menentukan besar energi dalam suatu rangkaian
𝐸=
Data 1.
𝑉2
𝑅
.𝑡
𝐸 = 𝐼 2 . 𝑅. 𝑡
𝐸 = 𝑉. 𝐼. 𝑡
𝐸=
𝑉2
𝑅
.𝑡
1
𝐸 = 𝐼 2 . 𝑅. 𝑡
𝐸 = 𝑉. 𝐼. 𝑡
𝐸 = 10 . 30
𝐸 = 0,12 𝑥10𝑥30
𝐸 = 1𝑥0,1𝑥30
𝐸 = 3 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐸 = 3 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐸 = 3 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
Tabel 6. Menyelidiki pengaruh tegangan terhadap besar energi
Diket: R = 10 Ohm, t = 20 s
E=
𝑉2
𝑅
t
Data 1
12
E= 10 20 = 2 Joule
Data 2
22
E= 10 20 = 8 Joule
Data 3
32
E= 10 20 = 18 Joule
Data 4
42
E= 10 20 = 32 Joule
Tabel 7. Menyelidiki pengaruh tahanan terhadap besar energi
𝑉2
𝐸=
.𝑡
𝑅
V= 3 volt
Data 1.
R=10 Ω
32
𝐸=
. 10
10
𝐸=
9
. 10
10
𝐸 = 9 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
Data 2.
R=15 Ω
32
. 10
15
9
𝐸=
. 10
15
𝐸=
𝐸 = 6 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
Data 3.
R=20 Ω
32
. 10
20
9
𝐸=
. 10
20
𝐸=
𝐸 = 4,5 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
Data 4.
R=25 Ω
32
. 10
25
9
𝐸=
. 10
25
𝐸=
𝐸 = 3,6 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
Tabel 8. Menyelidiki pengaruh kuat arus terhadap besar energi
𝐸 = 𝐼 2 . 𝑅. 𝑡
R= 25 Ω
Data 1.
𝐸 = 0,0252 . 25.30
𝐸 = 6,25𝑥10−4 𝑥750
𝐸 = 4687,5𝑥10−4 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐸 = 0,47 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
Data 2
𝐸 = 0,0752 . 25.30
𝐸 = 5,625𝑥10−3 𝑥750
𝐸 = 4218,75𝑥10−3 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐸 = 4,2 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
Data 3
𝐸 = 0,12 . 25.30
𝐸 = 1𝑥10−2 𝑥750
𝐸 = 750𝑥10−2 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐸 = 7,5 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
Data 4.
𝐸 = 0,152 . 25.30
𝐸 = 225𝑥10−4 𝑥750
𝐸 = 168750𝑥10−4 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐸 = 16,9 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
Tabel 9. Menyelidiki pengaruh waktu terhadap terhadap besar energi
Diket: V = 4 Volt, I = 0,4 A, R = 10 Ohm
E = I2 .R.t
Data 1
E = 0,22 .25.10 = 10 Joule
Data 2
E = 0,22 .25.20 = 20 Joule
Data 3
E = 0,22 .25.30 = 30 Joule
Data 4
E = 0,22 .25.40 = 40 Joule
G. Pembahasan
Pada praktikum ini, kami melakukan prakikum tentang “Tegangan, Muatan dan
Energi dalam rangkaian. Dimana ada 9 percobaan yang dilakukan untuk mencapai 10 tujuan
praktikum yaitu sebagai berikut :
Pada percobaan pertama bagian (a), kami melakukan pengukuran kuat arus dengan
tegangan sumber 3 V. Adapun tahanan yang divariasikan adalah 10; 15; 20 dan 25 Ohm.
Sehingga arus listrik yang terukur adalah 0,3; 0,2; 0,15; 0,125 A. Sedangkan berdasarkan
hasil perhitungan nilai kuat arus adalah 0,3; 0,2; 0,15; 0,12 A. Dengan demikian didapat
persentase kesalahan kuat arus hasil pengukuran dan perhitungan adalah 0%; 0%; 0%; 4%.
Pada Percobaan pertama bagian (b), kami melakukan pengukuran kuat arus dengan
memvariasikan tegangan sumber 1; 2; 3; 4 V. Adapun tahanan yang digunakan 20 Ohm.
Sehingga arus listrik yang terukur adalah 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 A. Sedangkan berdasarkan hasil
perhitungan nilai kuat arus adalah 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 A. Dengan demikian didapat persentase
kesalahan kuat arus hasil pengukuran dan perhitungan adalah 0%; 0%; 0%; 0%.
Pada Percobaan kedua, kami melakukan pengukuran kuat arus dengan memvariasikan
tegangan sumber 1; 2; 3; 4 V. Adapun tahanan yang digunakan 10 Ohm. Sehingga arus listrik
yang terukur adalah 0,1; 0,2; 0,3; 0,4. Sedangkan berdasarkan hasil perhitungan nilai kuat
arus adalah 0,1; 0,2; 0,3; 0,4. Dengan demikian didapat persentase kesalahan kuat arus hasil
pengukuran dan perhitungan adalah 0%; 0%; 0%; 0%.
I (A)
Grafik hubungan V-I
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Iu (A)
0
1
2
3
4
5
V (Volt)
Dari data yang diperoleh, dapat dilihat hubungan antara tegangan sumber dengan kuat
arus adalah berbanding lurus yang sesuai dengan teori yang ada yaitu semakin besar tegangan
sumber maka jumlah arus listrik yang mengalir semakin besar pula.
Pada Percobaan ketiga, kami melakukan pengukuran kuat arus dengan tegangan
sumber 5 V. Adapun tahanan yang divariasikan adalah 10; 15; 20; 25 Ohm. Sehingga arus
listrik yang terukur adalah 0,5; 0,325; 0,25; 0,2 A. Sedangkan berdasarkan hasil perhitungan
nilai kuat arus adalah 0,5; 0,33; 0,25; 0,2 A. Dengan demikian didapat persentase kesalahan
kuat arus hasil pengukuran dan perhitungan adalah 0%; 1,54%; 0%; 0%.
Grafik hubungan R-I
0,6
0,5
I (A)
0,4
0,3
Iu (A)
0,2
0,1
0
0
5
10
15
20
25
30
R (Ohm)
Dari data yang diperoleh, terlihat bahwa pengaruh tahanan terhadap kuat arus adalah
berbanding terbalik. Diamana, semakin besar nilai hambatan yang dipakai maka arus yang
mangalir semakin kecil. Hal ini juga sesuai dengan teori yang ada.
Pada percobaan keempat, kuat arus yang digunakan adalah 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 A dalam
waktu 30 s. Sehingga, muatan yang mengalir adalah sebesar adalah sebesar 7; 15; 22; 30
Coulomb. Sedangkan, berdasarkan hasil perhitungan didapat didapat muatan yang mengalir 3;
6; 9; 12 Coulomb. Untuk yang berdasarkan hasil pengukuran, muatan yang sebenarnya adalah
setengah dari muatan diatas yaitu 3,5; 7,5; 11; 15 Coulomb. Berdasarkan hasil pengukuran
dan perhitungan, diperoleh persentase kesalahan yaitu 14%; 20%; 18%; 20%.
Pada percobaan kelima, kami menggunakan tegangan 1 V dan tahanan 10 Ohm,
sehingga kuat arus yang terukur 0,1 A dalam waktu 30 s. Dalam percobaan ini kami
menggunakan tiga rumus yang berbeda untuk perhitungan energi listrik, dimana ketiganya
didapatkan energi sebesar 3 Joule. Dari hasil yang diperoleh dapat disimpulakan bahwa hasil
percobaan sesuai dengan teori yang ada.
Percobaan keenam, kami menggunakan tegangan 1; 2; 3; 4 V dengan tahanan 10 Ohm.
Sehingga, arus listrik yang mengalir 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 A dalam waktu 20 s. Adapun energi
listrik yang didapat berdasarkan pengolahan data adalah 2; 8; 18; 32 Joule.
Grafik hubungan V-E
35
30
E (Joule)
25
20
15
E (Joule)
10
5
0
0
1
2
3
4
5
V (Volt)
Dari data yang diperoleh terlihat bahwa pengaruh tegangan terhadap besar energi
dalam suatu rangkaian adalah berbanding lurus. Artinya, semakin besar nilai tegangan
sumber, maka besar energi yang mengalir dalam suatu rangkaian semakin besar pula. Hal ini
sesuai dengan teori yang ada.
Percobaan ketujuh, kami menggunakan tegangan sebesar 3 V, denagn variasi tahanan 10; 15;
20; 25 Ohm. Sehingga arus listrik yang terukur adalah 0,3; 0,2; 0,15; 0,1 A dalam waktu 10 s.
Setelah dilakukan pengolahan data didapat jumlah energi yang mengalir dalam rangkaian
adalah 9; 6; 4,5; 3,6 Joule. Dari data yang diperoleh terlihat bahwa pengaruh tahanan terhadap
besar energi dalam suatu rangkaian adalah berbanding terbalik. Artinya, semakin besar nilai
tahanan, maka besar energi yang mengalir dalam suatu rangkaian semakin kecil. Hal ini
sesuai dengan teori yang ada.
E (Joule)
Grafik hubungan R-E
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
E (Joule)
0
5
10
15
20
25
30
R (Ohm)
Percobaan kedelapan, kami menggunakan variasi tegangan sumber 1; 2; 3; 4 V dengan
tahanan tetap yaitu 25 Ohm. Sehingga, arus listrik yang terukur adalah 0,025; 0,075; 0,1; 0,15
A yaitu selama 30 s. Sehingga, berdasarkan pengolahan data didapat jumlah energi yang
mengalir dalam rangkaian adalah 0,47; 4,2; 7,5; 16,9 Joule.
E (Joule)
Grafik hubungan I-E
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
E (Joule)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
I (A)
Dari data yang diperoleh terlihat bahwa pengaruh kuat arus terhadap besar energi
dalam suatu rangkaian adalah berbanding lurus. Artinya, semakin besar nilai kuat arus yang
mengalir, maka besar energi yang mengalir dalam suatu rangkaian semakin besar pula. Hal
inipun sesuai dengan teori yang ada.
Percobaan kesembilan, kami menggunakan tegangan sumber sebesar 5 V, dengan
tahanan 25 Ohm, sehingga arus listrik yang mengalir dalam rangakaian adalah 0,2 A.
Kemudian kami memvariasikan waktunya yaitu 10; 20; 30; 40 s. Sehingga, setelah dilakukan
pengolahan data didapat besar energi yang mengalir dalam rangkaia adalah 10; 20; 30; 40
Joule.
E (Joule)
Grafik hubungan t-E
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
E (Joule)
0
10
20
30
40
50
t (s)
Dari data yang diperoleh terlihat bahwa pengaruh waktu terhadap besar energi dalam
suatu rangkaian adalah berbanding lurus. Artinya, semakin lama waktu yang digunakan arus
untuk mengalir, maka besar energi yang mengalir dalam suatu rangkaian semakin besar pula.
Hal ini sesuai dengan teori yang ada.
H. Kesimpulan
1. Arus listrik yang mengalir didalam rangkaian dengan tegangan tetap adalah 0,3 A
untuk tahanan 10 Ω, secara lengkap dapat dilihat pada tabel 1a.
2. Arus listrik yang mengalir didalam rangkaian dengan tahanan tetap adalah 0,05 A
untuk tegangan 1 volt, secara lengkap dapat dilihat pada tabel 1b.
3. Hubungan tegangan dengan arus listrik adalah berbanding lurus pada tahanan tetap.
Dimana semakin besar tegangan maka arus listrik akan semakin besar.
4. Hubungan tahanan dengan arus listrik adalah berbanding lurus pada tegangan sumber
tetap. Dimana semakin besar tegangan maka arus listrik akan semakin besar.
5. Muatan listrik yang mengalir didalam rangkaian dengan waktu tetap adalah 7
coulomb untuk arus listrik 0,1 A.
6. Energi yang mengalir didalam rangkaian adalah 3 joule untuk tegangan sumbernya 1
volt,tahanan 10 Ω, dan arus listrik 0,1 A.
7. Hubungan tegangan dengan energi adalah berbanding lurus pada tahanan tetap.
Dimana semakin besar tegangan maka energi yang mengalir pada rangkaian akan
semakin besar.
8. Hubungan tahanan dengan energi adalah berbanding terbalik pada tegangan tetap.
Dimana semakin besar tahanan maka energi yang mengalir pada rangkaian semakin
kecil.
9. Hubungan kuat arus dengan energi adalah berbanding lurus pada tahanan tetap.
Dimana semakin besar kuat arus maka energi yang mengalir pada rangkaian semakin
besar.
10. Hubungan waktu dengan energi adalah berbanding lurus,dimana semakin besar waktu
maka energi yang mengalir pada rangkaian semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas. C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Ramli. 2006. Fisika Dasar 2. Padang: FMIPA UNP.
Yohandri dan Asrizal. 2014. Elektronika Dasar 2: Komponen, Rangkaian dan Aplikasi.
Padang: UNP.
---------------------------.2015.
Elektronika
Aplikasi.Padang: FMIPA UNP.
Dasar
1:
Komponen,
Rangkaian
dan