HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN LISTRIK DAN RESISTOR MENGGUNAKAN PERSAMAAN HUKUM OHM Relationship Between Electrical Voltage and Resistor Using Ohm Legal Equation Ade Damara Gonggoli1)*, Anisa Rahma Fauziah2), Diah Kerolin Fatmala3), Intan Dewi Purnama4) Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Palangka Raya, Jl. Hendrik Timang, Kampus UPR Tanjung Nyaho, Palangka Raya. *[email protected] ABSTRACT This paper proves the relationship between electric current, electrical voltage, and resistors using the ohm law equation. The purpose of this experiment is to first determine the different resistor values of the same voltage, both determine the same resistor value from different voltages. The tool used to measure electric current is a multimeter. The experiment method is carried out using two stages, namely determining the resistance value of the resistor and determining the amount of electric current. The resistor used uses 100Ω, 470 Ω, and 10KΩ and uses 3V voltage. The results of this experiment are that the value of current and voltage has a perpendicular relationship, meaning that the greater the current strength, the greater the voltage and it is proven that the larger the resistor is given, the smaller current is produced, so the resistor is inversely proportional to the current electricity. Keywords: ohm law, electric current, voltage, resistor. ABSTRAK Makalah ini membuktikan hubungan antara arus listrik, tegangan listrik, dan resistor dengan menggunakan persamaan hukum ohm. Tujuan dari percobaan ini yang pertama menentukan nilai resistor yang berbeda dari tegangan yang sama, kedua menentukan nilai resistor yang sama dari tegangan yang berbeda. Alat yang digunakan untuk mengukur arus listrik adalah multimeter. Metode Percobaan yang dilakukan menggunakan dua tahap yaitu menentukan nilai resistansi pada resistor dan menentukan besar arus listrik. Resistor yang digunakan menggunakan 100𝛺, 470 𝛺, dan 10K𝛺 dan menggunakan tegangan 3V,6V,9V,12V. Hasil dari percobaan ini yaitu bahwa nilai kuat arus dan tegangan memiliki hubungan tegak lurus, artinya jika semakin besar kuat arus maka semakin besar pula tegangan dan terbukti bahwa semakin besar resistor yang diberikan maka semakin kecil arus yang dihasilkan, sehingga terbukti resistor berbanding terbalik dengan kuat arus listrik. Kata Kunci: hukum ohm, arus listrik, tegangan, resistor. Ade Damara Gonggoli, Anisa Rahma Fauziah, Diah Kerolin Fatmala, Intan Dewi Purnama - Hubungan Antara Tegangan Listrik Dan Resistor Menggunakan Persamaan Hukum Ohm 1 I. PENDAHULUAN George Simon Ohm (1787-1854) merupakan ilmuwan yang pertama kali menjelaskan hubungan kuat arus dengan beda potensial ujung-ujung hambatan. Jika ada\ beda potensial antara dua titik dan dihubungkan melalui penghantar maka akan menimbulkan arus listrik. (Handayani, 2009). 1.1. Kuat Arus Listrik Kuat arus listrtik didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir dalam satu detik. Satuan dari kuat arus dalam system international (SI) adalah Ampere. Arah dari kuat arus listrik berlawanan dengan arah mengalirnya elektron,ketentuan arah arus ini hanyalah merupakan kesepakatan yang dilakukan sebelum diketahui bahwa penyebab utama timbulnya arus listrik adalah partikel bermuatan negatif (elektron bebas) (Giancolli,2014) 1.2. Tegangan Tegangan adalah perbedaan antara potensial listrik yang terjadi pada dua titik yang ada dalam satu rangkaian listrik. Tegangan listrik dinyatakan dengan satuan volt kemudian dihitung atau diukur dengan menggunakan voltmeter. Tegangan atau sering disebut beda potensial adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan suatu muatan pada elemen atau komponen dari suatu terminal. (Mohamad,2005) 1.3. Resistor Resistor merupakan komponen yang memiliki fungsi untuk mengatur arus listrik. Resistor diberi lambing huruf R dengan satuannya yaitu ohm (𝝮). (Frans Romario dan Stevano Augusta, 2012). Bentuk resistor umum adalah seperti tabung membentuk cincin kode warna untuk mengetahui besar resistensi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmeter. Umumnyan terdapat empat gelang warna pada resistor, tetapi ada juga yang memiliki lima gelang. Tabel dibawah ini menunjukan warna – warni yang terdapat pada gelang resistor. Gambar 1. Kode warna pada resistor 1.4. Multimeter Multimeter merupakan alat ukur yang paling banyak dipergunakan oleh para praktisi dan orang yang bekerja dengan rangkaian listrik dan elektronika multimeter dapat dipergunakan untuk mengukur besaran listrik seperti : hambatan, arus dan tegangan. Multimeter sering disebut AVO (Ampere Volt Ohm). ( Sri Wahyuni,2008:65). 1.5. Hubungan tegangan Dan arus Listrik Hukum Ohm berbicara mengenai hubungan antara tegangan listrik (V) dan arus listrik (I). Arus listrik merupakan banyaknya muatan listrik yang mengalir persatuan 2 Final Praktikum Fisika Dasar 2 FMIPA UPR waktu, arah arus listrik didefinisikan searah dengan pergerakan muatan positif atau proton. Pada logam bahan konduktor, muatan yang bergerak sebenarnya muatan negative atau electron, sehingga arah penjalaran arus listrik berlawanan dengan arah pergerakan muatan listrik (Abdullah,2016). Secara sistematis, hukum ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah ini : V=I.R (1.1) Dimana : V : Voltage (Beda potensial atau tegangan yang satuan unitnya adalah volt (v)) I : Current ( Arus listrik yang satuan unitnya adalah ampere (A)) R : Resistance ( Hambatan atau resistensi yang satuan unitnya adalah ohm (𝛺) Persamaan diatas menyatakan hubungan V dan I, dimana untuk hambatan yang tetap maka tegangan listrik (V) berbanding lurus dengan arus listrik. Persamaan (1.1) tersebut disebut sebagai persamaan hukum ohm. Dalam hal ini, hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus dapat dinyatakan dalam grafik sebagai berikut : Gambar 2. Grafik hubungan I dengan V Rumus untuk mencari kuat arus pada pengukuran digunakan persamaan berikut : 𝐼= Nilai pengukuran 250 x arus pada multimeter Keterangan : I = Kuat arus 250 = Skala terbesar amperemeter yang terdapat pada multimeter II. 2.1. BAHAN DAN METODE Instrumentasi dan Bahan Alat ukur yang digunakan yakni: resistor 100𝝮,470𝝮 dan 10k 𝝮, multimeter, power supply, kabel jepit buaya, papan rangkaian. 2.2. Prosedur Pengerjaan Prosedur pengerjaan dilakukan dengan dua tahap, yaitu : Ade Damara Gonggoli, Anisa Rahma Fauziah, Diah Kerolin Fatmala, Intan Dewi Purnama - Hubungan Antara Tegangan Listrik Dan Resistor Menggunakan Persamaan Hukum Ohm 3 Tahap 1. Menentukan nilai resistansi pada resistor 1. Ambil sebuah resistor. 2. Tentukan nilai hambatan pada resistor dengan menggunakan gelang warna pada resistor,catat pada tabel pengamatan . 3. Ukur nilai hambatan resistor menggunakan multimeter, Catat pada tabel pengamatan. 4. Lakukan langkah 1-3 untuk tiga resistor yang berbeda. Tahap 2. Menentukan besar arus listrik. 1. Susunlah rangkaian seperti gambar 1.2 dengan R adalah hambatan standar. Gambar 3. Rangkaian hambatan dalam ampermeter 2. Tentukan besar tegangan yang digunakan,variasikan tegangan sebanyak empat kali dengan nilai hambatan tetap. 3. Catat arus yang terbaca pada multimeter. 4. Ulangi langkah 1-3 dengan nilai hambatan yang berbeda. III. HASIL DAN PEMBAHSAN Penentuan nilai hambatan pada resistor secara manual dilakukan dengan menggunakan kode warna pada resistor. Sebagai contoh resistor empat gelang. 3.1. Cara menentukan nilai hambatan menggunakan kode warna pada resistor Gambar 4. Kode warna pada resistor Gelang 1 Coklat : 1 Gelang 2 Hitam : 0 Gelang 3 Orange : 3 Gelang 4 Emas : 5 % Maka nilai resistor tersebut adalah 10 x 103 = 10.000 / 10 K dengan toleransi 5 % 4 Final Praktikum Fisika Dasar 2 FMIPA UPR 3.2. Pengukuran arus listrik menggunakan multimeter SANWA YX-360TRF. Pengukuran dilakukan dengan memberikan tegangan menggunakan power supply CAL 60 IPA STD dan rangkaian disusun seperti pada gambar 3. Gambar 5. Rangkaian hambatan dalam ampermeter 3.3. Hasil Pengukuran 3.3.1. Perhitungan pada resistor tetap (100 𝝮,470 𝝮,10k 𝝮) dengan tegangan berbeda menggunakan nilai arus pengukuran seperti pada Tabel 1 berikut : A). Pengukuran resistor tetap 100 𝝮, 470 𝝮 dan 10K 𝝮 dengan tegangan berbeda. R V I 3V 0,03 A 100 𝝮 470 𝝮 10K 𝝮 6V 0,06 A 9V 0,09 A 12 V 0,12 A 3V 0,0064 A 6V 0,013 A 9V 0,019 A 12 V 0,025 A 3V 0,0003 A 6V 0,0006 A 9V 0,0009 A 12 V 0,0012 A Tabel 1 Ade Damara Gonggoli, Anisa Rahma Fauziah, Diah Kerolin Fatmala, Intan Dewi Purnama - Hubungan Antara Tegangan Listrik Dan Resistor Menggunakan Persamaan Hukum Ohm 5 B. Pengukuran tegangan tetap ( 3V, 6V, 9V dan 12V) dengan resistor berbeda. V 3V 6V 9V 12 V R I 100 𝝮 0,03 A 470 𝝮 0,0064 A 10K 𝝮 0,0003 A 100 𝝮 0,06 A 470 𝝮 0,013 A 10K 𝝮 0,0006 A 100 𝝮 0,09 A 470 𝝮 0,019 A 10K 𝝮 0,0009 A 100 𝝮 0,12 A 470 𝝮 0,026 A 10K 𝝮 0,0012 A Tabel 2 Cara perhitungan tegangan (V) dan kuat arus (I) pada tabel 1 dan 2 V=IxR = 0,03 x 100 = 3 Volt I= 𝑽 𝑹 𝟑 = 𝟏𝟎𝟎 = 0,03 A 3.3.2. Pengukuran menggunakan dua cara yaitu yang pertama resistor tetap dengan tegangan berbeda, dan yang kedua tegangan tetap dengan resistor berbeda menggunakan nilai arus listrik perhitungan. A). Resistor tetap (470 𝝮) dengan tegangan berbeda ( 3 V, 6 V, 9 V dan 12 V) 6 Final Praktikum Fisika Dasar 2 FMIPA UPR R V I (pengukuran) I 3V 15 A 0,015 A 6V 40 A 0,04 A 9V 80 A 0,08 A 12 V 50 A 0,05 A 3V 5A 0,005 A 6V 5A 0,005 A 9V 10 A 0,01 A 12 V 15 A 0,015 A 3V 20 A 0,02 A 6V 35 A 0,35 A 9V 50 A 0,5 A 12 V 60 A 0,6 A \100 𝝮 470 𝝮 10 K 𝝮 Tabel 3 B). Resistor berbeda ( 100 𝝮,470 𝝮 dan 10 k 𝝮) dengan tegangan yang sama (3V, 6V, 9V, dan 12V) V R I I (Pengukuran ) 100 𝝮 35 A 0,035 A Ade Damara Gonggoli, Anisa Rahma Fauziah, Diah Kerolin Fatmala, Intan Dewi Purnama - Hubungan Antara Tegangan Listrik Dan Resistor Menggunakan Persamaan Hukum Ohm 7 3V 6V 9V 470 𝝮 75 A 0,75 A 10K 𝝮 25 A 0,25 A 100 𝝮 35 A 0,035 A 470 𝝮 75 A 0,75 A 10K 𝝮 25 A 0,25 A 100 𝝮 0,09 A 0,035 A 470 𝝮 75 A 0,75 A 10K 𝝮 25 A 0,25 A 100 𝝮 55 A 0,055 A 470 𝝮 15 A 0,015 A 10K 𝝮 55 A Tabel 4 0,055 A 12 V Contoh perhitungan untuk menghitung nilai I pengukuran pada table 1 (R= 470𝝮, V = 3 V, dan I pengukuran = 5 A ) di gunakan persamaan sebagai berikut : Nilai pengukuran x arus pada multimeter 250 5 𝐼= x 0,25 250 𝐼= I = 0,005 A Contoh perhitungan untuk menghitung nilai I pengukuran pada table 2 ( R= 100 𝝮, I pengukuran = 35 A ) digunakan persamaan sebagai berikut : Nilai pengukuran x arus pada multimeter 250 35 𝐼= x 0,25 250 𝐼= I = 0,035 A 8 Final Praktikum Fisika Dasar 2 FMIPA UPR 3.3.3 Grafik Hubungan Antara Kuat Arus, Resistor dan Tegangan Dari hasil percobaan yang telah dilakukan didapat hubungan antara kuat arus dengan tegangan dan resistor dengan kuat arus listrik Grafik 1 RESISTOR (R) Grafik R Terhadap I ( V=3 Volt) y = -244466x + 6514 R² = 0,4669 15000 10000 Ряд1 5000 0 -5000 0 0,02 Линейн ая (Ряд1) 0,04 KUAT ARUS (I) Grafik R Terhadap I (V = 6 Volt) RESISTOR (R) 15000 y = -122833x + 6536,8 R² = 0,4704 10000 5000 Ряд1 0 0 0,05 -5000 Линейная (Ряд1) 0,1 KUAT ARUS (I) Grafik R Terhadap I (V = 9 Volt) RESISTOR (R) 15000 10000 y = -81222x + 6498,8 R² = 0,4646 5000 Ряд1 0 0 -5000 0,05 0,1 KUAT ARUS (I) Grafik R Terhadap I(Tegangan = 3 volt) RESISTOR(R) 15000 y = -2359,3x + 4085,6 R² = 0,0106 10000 5000 Ряд1 0 0 0,2 0,4 0,6 Линейная (Ряд1) KUAT ARUS (I) Ade Damara Gonggoli, Anisa Rahma Fauziah, Diah Kerolin Fatmala, Intan Dewi Purnama - Hubungan Antara Tegangan Listrik Dan Resistor Menggunakan Persamaan Hukum Ohm 9 RESISTOR (R) Grafik R Terhadap I (Tegangan=6 volt) 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 y = -2937,6x + 4536,8 R² = 0,0369 Ряд1 0 0,5 KUAT ARUS (I) Линейная (Ряд1) 1 RESISTOR (R) Grafik R Terhadap I (V = 12 Volt) 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 -2000 0 y = -61416x + 6536,8 R² = 0,4704 Ряд1 0,05 0,1 KUAT ARUS (I) Линей ная (Ряд1) 0,15 RESISTOR (R) Grafik R Terhadap I (R=9 Volt) 15000 y = 21125x - 560,87 R² = 0,9998 10000 5000 Ряд1 0 0 0,5 1 KUAT ARUS (I) Grafik R Terhadap I (R=12 Volt) RESISTOR (R) 15000 y = 114500x - 1247,5 R² = 0,222 Ряд1 10000 5000 0 0 0,02 0,04 0,06 Линейная (Ряд1) KUAT ARUS (I) Grafik R Terhadap I (Tegangan=6 volt) Berdasarkan grafik 1 terlihat bahwa semakin besar resistor yang diberikan maka semakin kecil arus yang dihasilkan, sehingga terbukti resistor berbanding terbalik dengan kuat arus listrik. 10 Final Praktikum Fisika Dasar 2 FMIPA UPR Grafik 2 TEGANGAN (V) Grafik V Terhadap I(R=10K Ω) 20 y = 10000x - 8E-15 R² = 1 10 0 0 0,0005 0,001 Ряд1 0,0015 KUAT ARUS (I) Grafik V Terhadap I(R=470 Ω) y = 485,16x - 0,1898 R² = 0,9994 TEGANGAN (V) 15 10 Ряд1 5 Линейн ая (Ряд1) 0 0 0,01 0,02 0,03 KUAT ARUS(I) Grafik V Terhadap I(R=100Ω) TEGANGAN (V) 15 y = 100x R² = 1 10 5 Ряд1 0 0 0,05 0,1 0,15 KUAT ARUS (I) Grafik V Terhadap I (R= 100Ω) tegangan (V) 0,1 y = 0,0048x + 0,01 R² = 0,4847 0,08 0,06 0,04 Ряд1 0,02 0 0 5 10 15 Линейная (Ряд1) KUAT ARUS(I) Ade Damara Gonggoli, Anisa Rahma Fauziah, Diah Kerolin Fatmala, Intan Dewi Purnama - Hubungan Antara Tegangan Listrik Dan Resistor Menggunakan Persamaan Hukum Ohm 11 TEGANGAN (V) Grafik V Terhadap I (R=470Ω) 0,02 y = 0,0012x + 1E-17 R² = 0,8909 0,015 0,01 Ряд1 0,005 0 0 5 10 Линейна я (Ряд1) 15 KUAT ARUS(I) TEGANGAN (v) Grafik V Terhadap I (R=10K Ω) 0,8 y = 0,045x + 0,075 R² = 0,9918 0,6 0,4 Ряд1 0,2 0 0 5 10 Линейная (Ряд1) 15 KUAT ARUS (I) TEGANGAN (V) Grafik V Terhadap I (R=470Ω) 0,02 y = 0,0012x + 1E-17 R² = 0,8909 0,015 0,01 Ряд1 0,005 0 0 5 10 15 KUAT ARUS(I) Линейна я (Ряд1) Grafik V Terhadap I (R=470Ω) Berdasarkan grafik 2 terlihat bahwa nilai kuat arus dan tegangan memiliki hubungan berbanding lurus, artinya jika semakin besar kuat arus maka semakin besar pula tegangan. IV. KESIMPULAN DAN SARAN Dapat diambil kesimpulan bahwa kuat arus berbanding lurus dengan tegangan. Hal ini dibuktikan bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka semakin besar pula kuat arus yang dihasilkan. Pada percobaan ini juga diketahui bahwa kuat arus berbanding terbalik dengan hambatan. Hal ini dibuktikan bahwa semakin besar hambatan yang diberikan maka semakin kecil kuat arus yang dihasilkan sehingga persamaannya V=I.R dimana I yaitu kuat arus sedangkan R yaitu hambatan. 12 Final Praktikum Fisika Dasar 2 FMIPA UPR DAFTAR PUSTAKA Giancoli, Douglas C. (2014). Fisika: Prinsip dan Aplikasi Edisi ke 7. Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Abdullah, Mikrajudin. (2016). Fisika Dasari 1. Bandung: ITB. Tim Dosen Fisika. (2019). Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. FMIPA. UPR. Romario Panjaitan, Frans dan Stevano Augusta M. (2012). Pengatur Intensitas Cahaya Menggunakan Transistor. Banten : Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Handayani, Siti Waahyuni. (2009). FIB. Jakarta: UI. Rahmawati, Lilis Indah. (2013). Penentuan Hambatan Listrik Dengan Hukum Ohm. Universitas Jember : FMIPA. Ramdhani, Mohammad. (2005). Rangkaian Listrik. Bandung: Sekolah Tinggi Teknologi Telkom. Sri Wahyuni. (2008). Alat Ukur Dan Tingkat Pengukuran. Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Ade Damara Gonggoli, Anisa Rahma Fauziah, Diah Kerolin Fatmala, Intan Dewi Purnama - Hubungan Antara Tegangan Listrik Dan Resistor Menggunakan Persamaan Hukum Ohm 13
