MODUL 1 ARUS SEARAH Nama Praktikan : Muhammad Arifandi Wirman NIM : 102420058 Kelas : Teknik Logistik (LG-2B) Tanggal Praktikum : 09 Februari 2021 Pimpinan Praktikum : Rendy Elmian I. INTISARI Praktikum Modul 1 yang berjudul arus searah yang bertujuan untuk memahami penerapan hukum kirchoff pada rangkaian arus listrik, menentukan besaranbesaran beda potensial arus listrik searah (DC), dan memahami fungsi kapasitor sebagai penyimpanan energy (muatan listrik). Arus listrik searah (DC) adalah aliran electron dari suatu titik yang energy potensialnya tinggi ke titik lain yang energy potensialnya lebih rendah. Arus searah dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari ujung positif sumber arus listrik ke ujung negatifnya. Pada umumnya, sumber arus listrik searah adalah baterai seperti aki dan elemen volta dan juga panel surya, selain itu sumber arus searah terdapat juga pada arus bolakbalik yang dirubah menjadi arus searah yaitu dengan menggunakan penyearah (Rectifer). Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor meskipun arus searah memungkinkan mengalir pada semi-konduktor, isolator dan ruang hampa udara. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa arus searah merupakan arus negatif (electron) yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif, aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif. Pada akhir abad ke 19 Thomas Edison penyalur tenaga listrik komersil yang pertama menggunakan listrik arus seara, karena listrik arus bolak-balik lebih mudah digunakan dibandingkan dengan listrik arus searah untuk transisi (penyaluran) dan pembagian tenaga listrik. Rangkaian arus searah adalah aliran listrik atau elektron dari titik yang memiliki aliran berpotensi tinggi ke area yang memiliki titik yang memiliki aliran berpotensi rendah. Di dalam kawat penghantar, biasanya terdapat aliran elektron yang memiliki jumlah yang sangat besar. Dan aliran elektron inilah yang bisa menghasilkan arus listrik. Rangkaian arus searah (DC) merupakan rangkaian listrik dengan arus stasioner (dalam arti polaritas tetap) yang tidak berubah terhadap waktu. Kata Kunci : Hukum Kirchoff, Beda Potensial, Kapasitor, Electron II. PENDAHULUAN 2.1 Tujuan Praktikum 1. Memahami fungsi kapasitor sebagai penyimpan energi (muatan listrik). 2. Memahami penerapan hukum kirchoff pada rangkaian arus listrik. 3. Mengukur besaran arus listrik DC. 2.2 Dasar Teori Elektronika menjadi bagian favorit dalam fisika terutama pada bagian instrumentasi yang akhir – akhir ini menjadi mengalami perkembangan pesat. Hampir semua peralatan modern bertumpu pada prinsip elektronika dari pencukur rambut elektronik hingga pesawat ulang alik. Namun perlu diakui bahwa untuk melakukan pengembangan teknologi yang berguna bagi umat manusia tidaklah mudah melainkan harus melewati berbagai percobaan dasar yang menjadi modal awal bagi seorang pereka cipta untuk memulai percobaannya. Di bangku kuliah mulai diperdalam tentang proses kerja ,langkah pembuatan rangkaian , hingga pada proses pembuatan instrumentasi yang banyak digunakan di berbagai bidang seperti kedokteran dan industri. Oleh karena itu sangatlah penting bagi mahasiswa jurusan fisika agar mampu mengetahui dan memahami teknologi elektronika, sehingga penguasaan elektronika dasar tentang berbagai komponen dan alat ukur listrik amat diperlukan sebagai dasar untuk pembelajaran lebih lanjut. Arus dapat didefenisikan sebagai total muatan yang mengairi suatu kawat penghantar dalam satu waktu tertentu. Selanjutnya, dikenal juga besaran rapat arus listrik yang merupakan besaran vektor menyatakan arus listrik persatuan luas. Arus listrik merupakan besaran skalar , sebab arus litrik merupakan hasil dari proyeksi besaran rapat arus terhadap vektor luas penampang. (Jati, 2010) Hal ini perlu diperhatikan ketika arah besaran rapat arus listrik seara dengan perpindahan muatan positif, sehingga arus listrik sejajar dengan arah aliran lubang (hole). Hole yang dimaksud adalah sebuah atom yang kehilangan satu elektronnya sehingga memiliki sebuah lubang. Selanjutnya pada rangkaian dapat ditinjau besar kuat medan listrik yang muncul dalam sebuah konduktor dimana sebuah konduktor besarnya beda potensial dan berbanding terbalik dengan panjang kawat. (Jati, 2010) Resistor adalah bagian dari elektronika yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi serta mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian listrik. Resistor memiliki resistensi yang sama walaupun megnitudo dan arah beda potensialnya diterapkan berbeda .1 Resistor dilambangkan dengan garis zigzag. Gambar 1 Lambang Resistor Apabila resistor (š 1,2,…,š š) disusun paralel, maka semua resistor tersebut senilai dengan š š„, dimana: Dalam realitanya nilai resistor dari suatu rangkaian listrik dapat diperolah dengan menggunakan hukum Ohm. Rangkaian percobaan yang dilakukan oleh Ohm berkaitan dengan Amperemeter dan Voltmeter. Seperti yang terdapat padagambar berikut. Gambar 2 Rangkaian Percobaan Ohm Konfigurasi Voltmeter dan Amperemeter. Pengukuran arus dan tegangan pada rangkaian DC dapat menggunakan amperemeter dan voltmeter. Amperemeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus, pemasangan dari amperemeter harusdalam kondisi seri hal ini disebabkan karena besar arus listrik sama saat rangkaian seri memudahkan amperemeter untuk mengukur arus rangkaian. Voltmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan. Kebalikan dari amperemeter, voltmeter harus dipasang dalam bentuk paralel sehingga memudahkan voltmeter dalam mengukur tegangan rangkaian listrik. Amperemeter dan voltmeter serta ohmmeter masuk dalam alat pengukur multimeter digital. Multimeter adalah alat yang berfungsi untuk mengukur Voltage (Tegangan), Ampere (Arus Listrik), dan Ohm (Hambatan/resistansi) dalam satu unit. Multimeter sering disebut juga dengan istilah multitester atau AVOMeter (singkatan dari Ampere Volt Ohm Meter). Terdapat 2 jenis multimeter dalam menampilkan hasil pengukurannya yaitu Analog. Multimeter (AMM) dan Digital Multimeter (DMM). Suatu multimeter yang akan digunakan membutuhkan 2 kabel probe.3 Kabel probe ini digunakan untuk menghubungkan dengan rangkaian. Probe tersebut dibuat warna yang berbeda yakni merah dan hitam dengan fungsi yang berbeda. Kabel probe warna merah dihubungkan pada kutub positif alat multimeter, sedangkan kabel probe warna hitam dihubungkan pada kutub negatif pada multimeter. Dalam hal ini tidak boleh terbalik pemasangannya karena jika terbalik akan terjadi kesalahan baca pada rangkaian DC. Kutub positif dan negatif dari multimeter pada saat mengukur arus tegangan pun berbeda-beda. Hal tersebut dapatkita lihat pada tabel dibawah. Tabel 1. Kutub positif dan negatif pada multimeter Multimeter Kutub Positif Kutub Negatif Amperemeter mA COM Voltmeter Vā¦ COM III. ALAT PERCOBAAN 3.1. IV. Daftar Peralatan Nama Alat Jumlah Catu Daya 1 Saklar SPST 2 Resistor 50 ā¦, 5W 1 Resistor 100 ā¦, 5W 1 Kapasitor 10 µF 1 Jepit buaya bersoket 2 Multimeter Digital 1 Kabel probe 10 PROSEDUR PERALATAN 1. Rangkaian Resistor Seri sebagai Pembagi Tegangan 1. Dibuat rangkaian resistor seri sebagai pembagi tegangan. Lalu, hubungkan catu daya dengan saklar menggunakan kabel probe. 2. Saklar disusun secara seri denga resistor (R1) dengan hambatan 50ā¦ (ohm). 3. Saklar disusun secara seri denga resistor (R2) dengan hambatan 100 ā¦ (ohm) dan hubungkan ujung resistor 2 (R2) dengan kutub negatif pada catu daya. 4. Ubah mode multimeter digital menjadi mode amperemeter . Ukur besaran arus tersebut melalui rangkaian dengan mode multimeter digital dan mode amperemeter. 5. Pastikan mode yang digunakan berada dalam mode mA dengan pengukuran yang maksimal pada 200mA. 6. Ukur besaran arus menggunakan multimeter digital. Terlebih dahulu, cabut kabel probe resistor (R1) yang terhubung dengan saklar. 7. Nyalakan catu daya dan saklar dan berikan tegangan sebesar 2V, 4V dan 6V. Serta catat keadaan nilai tegangan pada titik pada masing-masing tegangan. 8. Ukur tegangan pada titik AB, BC dan AC. Lalu, ubah mode multimeter digital menjadi mode voltmeter. 9. Nyalakan rangkaian dengan mengaktifkan catu daya serta saklar dan susun voltmeter pada rangkaian secara parallel. 10. Hubungkan kutub positif voltmeter terhadap titik A dan negatif pada titik B resistor (R1) untuk mengukur titik AB, BC dan AC. 11. Catat keadaan nilai tegangan pada tiap titik resistor dan matikan seluruh rangkaian secara teratur. 2. Rangkaian Resistor Paralel sebagai Pembagi Arus 1. Membuat rangakain resistor secara paralel. Lalu, hubungkan catu daya dan saklar dengan kabel probe. 2. Susun saklar dengan resistor (R1) ohm dan (R2) 100 ohm. Kemudian, hubungkan ujung resistor R2 pada kutub negatif pada satu daya. 3. Ukur arus yang mengalir melalui rangkaian I1, I2 dan I3. Lalu, ubah ubah mode multimeter menjadi mode amperemeter. 4. Hubungkan secara paralel amparameter terhadap rangkaian I1, I2 dan I3 secara bergantian dan nyalakan catu daya dan saklar. 5. Berikan tegangan sebesar 2V, 4V dan 6V pada titik resistor masingmasing. 6. Catat hasil pengukuran arus yang ada pada amperemeter dan pastikan seluruh rangkaian tersebut dalam keadaan mati dan tersusun seperti semula. 3. Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor 1. Membuat sebuah rangkaian. Lalu, hubungkan catu daya terhadap saklar dan saklar terhadap kapasitor 2. Pastikan multimeter dalam mode voltmeter. 3. Ukur tegangan pada kapasitor. Kosongkan terlebih dahulu kapasitor dengan cara menghunbungkan singkatan antara terminal yang ada 4. Susun voltmeter secara paralel dengan kapasitor dan nyalakan rangkaian dengan tegangan sebesar 4V. 5. Amati perubahan besaran tegangan pada voltmeter. Setelah semuanya sudah selesai dan mendapat hasil matikan seluruh rangkaian secara teratur. V. • • PENGOLAHAN DATA Data Suhu ruangan = 25ā Tekanan Ruangan = 760 mmHg KTP = ½ ā KTP = ½ mmHg Percobaan I Tabel 1.3 Perhitungan Rangkaian Vs I (mA) V1(V) V2(V) Vx(V) Vt(V) R1(Ω) R2(Ω) Rx(Ω) Rt(Ω) 2V 14.8 1.39 0.7 2 2,09 93,92 47,29 135, 13 141,21 4V 28.63 2.62 1.319 3.99 3,93 91,51 46,07 139,36 137,58 6V 40.2 3.93 1.962 5.892 5,89 97,76 48,8 146,56 146,56 Vt = V1 + V2 = 1,39 + 0,7 = 2,09 R = V/I R1 = 1,39/0,0148 = 93,92 Ω Rt = R1 + R2 Rt = 93,92 + 47,29 = 141,21 Ω • Percobaan II Tabel 1.4 Perhitungan Rangkaian Paralel Vs (volt) I1(mA) I2(mA) I3(mA) It(mA) R1(Ω) R2(Ω) R3(Ω) Rt(Ω) 2 20 41.5 59.2 0,0615 100 48,19 33,79 32,51 4 39.53 75.8 110 0,0115 101,19 52,77 36,36 34,69 6 57.8 114.1 166 0,1719 103,8 52,59 51,72 34,9 It = I1 + I2 It = 0,02 + 0,415 = 0,0615A R=V/I R = 2/0,02 = 100 Ω Rt = 1 1 1 + R1 R2 Rt = 1 1 100 + 1 = 32,51906 = 32,51 Ω 48,19 Percobaan III Tabel 1.4 Perhitungan Rangkaian Paralel Waktu Pengamatan T1 Kapasitor saat Saklar Dimatikan T2 3,2 V T3 2,4 V T4 1,3 V T5 0V 4,3 V Tegangan yang diberikan sumber adalah 4V Tegangan kapasitor sesaat sebelum saklar dimatikan adalah 4,3V Tegangan kapasitor adalah 0V. Kapasitor dialiri arus listrik sebesar 4V. Dalam percobaan 3 bisa dilihat bahwa kapasitor yang dialiri arus listrik akan mendapat nilai tegangan yang hampir sama besarnya dengan keadaan nilai tegangan sumber sebesar 4,3V. Jika kapasitor stabil, aliran listrik dimatikan sehingga kapasitor menurun sesuai table diatas. Hal tersebut terbukti bahwa kapasitor menyimpan energi (muatan listrik). VI. PEMBAHASAN Resistor merupakan suatu komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang memiliki fungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Rangkaian Resistor ini juga terdiri dari 2 buah atau lebih Resistor yang disusun secara paralel dan seri dimana rangkaian ini digunakan untuk mendapatkan suatu nilai hambatan pengganti. Kapasitor merupakan suatu alat yang dapat menyimpan muatan listrik didalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik atau komponen listrik yang mampu menyimpan muatan listrik. Kapasitor berfungsi untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan elektrik) pada tiap konduktor yang disebut keping. Rangkaian DC atau Direct Contact memiliki arus dan tegangan. DC dapat diartikan dengan searah atau satu arah. Sistem yang terjadi baik antara arus dan tegangan tentu mengikuti prinsipnya, mengalir dari satu titik ke titik yang lain atau dari kutub negative ke kutub positive. Sistem listrik dengan model seperti ini sangat mudah ditemui di sekitar. Sebagai contoh adalah baterai untuk remote. Jika dalam keadaan seri, resistor akan menghambat tegangan yang menyebabkan arus juga terganggu. Dalam parallel, resistor akan membagi arus dan memiliki prinsip yang kurang lebih sama dengan seri meskipun perhitungannya sedikit berbeda. Keadaan nilai hambatan R pada percobaan 1 dan 2 dengan tegangan (V) yang diketahui memilki bermacam nilai kuat arus (I) dan tegangan (V) sehingga nilai hambatan (R) berbeda-beda. Perbedaannya bisa dilihat dari salah satu sampel perhitungan secara teoritis yaitu : Percobaan I : R1 = š1 = š¼ 1,39 1,48 = 0,09 Percobaan II : R1 = šš š¼1 = 2 20 = 0,1 Penyebabnya yaitu nilai kuat arus (I) dan V yang dialirkan pada rangkaian berbeda nilai sehingga menghasilkan nilai hambatan (R) berbeda. Hukum Ohm (Seri-Pararel) Besarnya kuat arus yang melalui konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan beda potensial atau tegangan didua titik tersebut , dan berbanding terbalik dengan hambatan atau resistensi diantara mereka. Tegangan kapasitor yang sebelumnya dimatikan sama dengan besar nilai tegangan sumber sebesar 4,15V . Namun, saat saklar mati maka tegangan kapasitor menurun secara perlahan dan bertahap. VII. KESIMPULAN • Kapasitor adalah alat yang dapat menyimpan muatan listrik. Pada praktikum ini keadaan muatan listrik sebelum dan sesudah sakelar dimatikan tegangan sempat sama dalam beberapa saat. Namun, dalam beberapa waktu tegangan akan terus turun bahakan samapai habis. Oleh karena itu, kapasitor memang bisa menyimpan muatan listrik tetapi tidak dalam waktu yang lama. • Untuk menyelesaikan rangkaian yang lebih rumit yaitu menerapkan hukum kirchoff, dimana hukum kirchoff memiliki 2 hukum yaitu hukum satu kirchoff dan hukum kedua kirchoff. Hukum-hukum ini merupakan penerapan yang berguna dari kekekalan muatan dan energi. • Alat yg digunakan untuk mengukur besaran arus listrik DC ini merupakan Amperemeter AC kenapa Amperemeter AC lantaran Amperemeter AC & DC itu sama, & itu dihubungkan secara seri dalam sirkuit. Cara mengukur atau penggunaanya itu menggunakan cara memasang Amperemeter AC dalam rangkaian listrik secara seri menggunakan memotong konduktor agar arus istrik bisa melewati Amperemeter, kemudian sambungkan Amperemeter AC ke konduktor yg sudah pada pangkas tadi, sesudah itu ukur arus listrik menggunakan memperhatikan jarum yg memberitahuakn nomor dalam Amperemeter AC, kemudian buat menerima besaran arus listrik yg tepat, kita wajib sahih-sahih tahu & memperhatikan karakteristrik berdasarkan Amperemeter AC yg dipakai. VIII. REFERENSI Ahmad, D., dkk. 2019. Modul Praktikum Fisika Dasar 1 2019/2020. Jakarta: Universitas Pertamina Haliday, dkk. 2006. Fudamental Of Physisc 6th Edition. Jakarta: Erlangga. Jati, Bambang Murdaka Eka, Tri Kuntoro Priyambodo. 2010. Fisika Dasar. Yogyakarta. Penerbit Andi.
