LAPORAN FISIKA DASAR HUKUM OHM PERCOBAAN-L.1 Fakultas Perikanan Dan Ilmu Kelautan Universitas Brawijaya Malang 2011 1. PENDAHULAUAN 1.1 Latar belakang Pada tahun 1827 seorang ahli fisika jerman. George Simon Ohm menemukan hubungan antara arus listrik (I) yang mengalir melalui suatu rangkain dengan tegangan yang dipasang dalam rangkaian (V). Hubungan V dan I tersebut diperoleh ohm melalui sebuah percobaan dan secara empiris ohm menyatakan hubungan antara V dan I Hukum ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor, pada suhu tetap sebanding dengan badan potensial antara kedua ujung-ujung konduktor. 1.2 Maksud dan Tujuan Maksud dari praktikum hukum ohm ini adalah agar praktikan dapat mengetahui fungsi-fungsi dari alat-alat dalam praktikum ini seperti Amperemeter, Voltmeter dan Power Supply. Serta agar dapat merangkai susunan listrik secara seri dan pararel. Tujuan dari praktikum hukum ohm ini adalah agar praktikan dapat menentukan tahanan suatu pengantar, kuat arus dan tahanan listrik dalam suatu rangkaian dengan menggunakan prinsip hukum ohm. 1.3 Waktu dan Tempat Praktikan Fisika Dasar tentang hukum ohm dilaksanakan pada hari Selasa tanggal 18 Oktober 2011, pada pukul 06.30-08.30 WIB di Laboratorium Ilmu-ilmu Perairan (IIP) Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya, Malang. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Hukum Ohm Hukum ohm menyatakan bahwa tegangan pada terminal – terminal material penghantar berbanding lurus terhadap arus yang mengalir melaui material ini, secara matematis hal ini dirumuskan sebagai berikut V = IR Dimana konstanta proporsionalitas atau kesebandingan R disebut sebagai resistansi. Satuan untuk resistansi adalah ohm, yaitu I V/A dan biasa disingkat huruf besar omega, Ω (Giancoli, 2010) Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial. Satu cara untuk menghasilkan beda potensial ialah dengan baterai. George simon ohm (1797-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung – ujungnya IXV Sebagai contoh, jika kita menghubungkan kawat ke baterai 6v, aliran akan dua kali lipat dibandingkan ke baterai 3v (william, 2005) 2.2 Hukum Kirchoff 2.2.1 Hukum Kirchoff I “pada setiap cabang, jumlah arus yang memasuki cabang sama dengan jumlah arus ynag meninggalkan cabang tersebut” (Gunadarma, 2011) πΌ = πΌ1 + πΌ2 + πΌ3 πΌ1 πΌ2 I πΌ3 Di pertengahan abad 19 gustav Robert Kirchoff (1824-1887) menemukan cara menentukan arus listrik pada rangkain bercabang yang kemudian dikenal dengan hukum kirchoff. Hukum ini berbunyi “jumlah arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keuar dari titik percabangan”. Yang kemudian dikenal sebagai hukum kirchoff I (purnomo, 2011) Secara matematis dinyatakan : πΌπππ π’π = πΌππππ’ππ ππ‘ππ’ ∑ πΌπππ π’π = ∑ πΌππππ’ππ Bila digambarkan dalam bentuk rangkain bercabang maka akan diperoleh sebagai berikut : πΌ1 πΌ2 I πΌπππ π’π = πΌ1 + πΌ2 + πΌ3 πΌ3 2.2.2 Hukum Kirchoff II Adalah hukum kekentalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkain tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar dari GGL (gaya gerak listrik) sumber beda potensial dalam sebuah rangakaian tertutup (100p) sama dengan nol. Secara matematis, hukum kirchoff II ini dirumuskan dengan persamaan ∑E + ∑V = 0 Dimana V adalah beda potensial komponen – komponen dalam rangkaian (kecuali sumber ggl) dan F adalah GGL sumber (Medi, 2011) Hukum kirchoff II dipakai untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian bercabang dalam keadaan tertutup (sakalar dalam keadaan tertutup) E I R Hukum kirchoff II berbunyi “ dalam rangkaian tertutup jumlah aljabar 666 (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol ”. maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkain tersebeut, atau dalam arti semua energi listrik bisa digunakan atau diserap (Aljabar, 2011). 2.3 Rangkaian Seri Rangkaian seri listrik adalah rangkaian listrik, dimana input suatu komponen berasal dari output komponen lainnya. Hal inilah yang menyebabkan rangkaian lisrik dapat menghemat biaya (digunakan sedikit kabel penghubung). Selain memiliki kelebihan rangkain listrik seri juga mempunyai kelemahan, yaitu jika salah satu komponen dicabut atau rusak maka komponen yang lainya tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Misal, jika salah satu lampu dicabut atau rusak maka lampu yang lainya akan ikut padam (Edi, 2011) Apabila beberapa resistansi dihubungkan secara seri, resistansi total dalam rangkaian adalah Rx = RΔ± + π 2 + Rβ Rangkaian seri adalah rangkain yang arusnya mengalir hanya pada satu jalur. Dalam rangkaian seri, arus I akan sama dalam semua bagian rangkaian tersebut. Hukum ohm dapat diterapkan untuk keseluruhan rangkaian seri atau untuk bagian – bagianya rangkainya secara sendiri – sendiri (Gussow, 2004). (Google image, 2011) (Google image, 2011) 2.4 Rangkain Paralel Jika resistor – resistor itu paralel, maka arus yang melalui resistor tidak sama. Tetapi selisih potensial diantara terminal – terminal setiap resistor harus sama dan sebanding dengan V. Umumnya arus yang melalui resistor berbeda karena muatan terakumulasi atau terkuras ke luar dari titik a, maka arus total πΌ harus sama dengan jumlah ketiga arus dalam resistor. πΌ πππ πΌ πΌ =π +π 1 2 πΌ +π 3 Resistor – resistor paralel ditambahkan secara terbalik karena arus dalam setiap resistor sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan (Young, 2003). Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang di susun secara bederet (paralel). Lampu yang dipasang dirumah umumnya merupakan rangkaian paralel. (Rushell, 2011). (Google image, 2011) 2.5 Manfaat hukum ohm dibidang perikanan Dalam bidang perikanan hukum ohm berfungsi untuk mempelajari tentang pelajaran kelistrikan dibidang pendidikan akademik perikanan. Adapun beberapa alat yang digunakan yaitu simulasi kontrol motor listrik. Simulasi kontrol listrik DC, simulasi kontrol rangkaian elektron (Alfian, 2011) Dalam bidang perikanan, hukum ohm berfungsi untuk mempelajari tentang kelestarian di bidang pendidikan akademik perikanan yang sering terdapat fasilitas stimulator elektronik dalam pelajaran tentang listrik. Ada beberapa macam alat yang mendukung dalam praktikan yaitu stimulasi kontrol motor listrik, simulasi kontrol motor listrik, dan simulasi rangkaian (Alhikmah, 2011). 3. METODOLOGI 3.1 Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam praktikum fisika dasar tentang hukum ohm ini adalah: ο· Amperemeter : untuk mengukur kuat arus listrik ο· Voltmeter : untuk mengukur tegangan listrik ο· Resistor : sebagai hambatan arus listrik ο· Kabel : sebagai penghubung arus ο· Penjepit buaya : untuk menyepit dan menghubungkan kabel ο· Power Supply : untuk mengubah arus AC menjadi DC ο· Lampu : sebagai indikator arus listrik 3.2 Skema Kerja Disiapkan alat Dirangkai seri Dirangkai parallel Diatur power supply 9 volt 12 volt Diatur resistor pada hambatan 0,1 0,22 0,33 O,5 1 Dinyatakan power supply Diamati angka yang tertera pada volt meter, ampere meter, nyala lampu Hasil 3.3 Gambar Rangkaian 3.3.1 Rangkaian Seri PS R A V L 3.3.2 Rangkaian Paralel PS R A V L 4. PEMBAHASAN 4.1 Analisa Prosedur Langkah pertama yang dilakukan pada praktikum fisika dasar tentang hukum ohm adalah disiapkannya alat-alat yang terdiri dari power supply yang berfungsi untuk mengubag arus AC menjadi DC, dan lampu yang berfungsi sebagai indicator arus listrik, ampere meter berfungsi untuk mengukur kuat arus, volt meter berfungsi sebagai pengukur tegangan listrik, resistor berfungsi sebagai hambatan arus listrik dan penjepit buaya yag berfungsi sebagai penjepit dan penghubung kabel. Kemudian dibuat rangkaian seri dan paralel dengan cara: kabel dihubungkan dari power supply dengan resistor, lalu dari resistor kabel dihubungkan dengan ampere meter, kemudian dari amperemeter kabel dihubungkan dengan lampu nomor 2 , setelah itu kabel dari volt meter dihubungkan dengan lampu nomor 3, jika rangkaian seri kabel dihubungkan pada lampu nomor 2 dan 3. Pada rangkaian paralel, dihubungkan dengan lampu nomor 1 dan 3. Setelah itu diukur power supply pada tegangan 9 volt dan 12 volt, kemudian diatur resistor pada hambatan 0,1 β¦ , 0,22 β¦ , 0,33β¦, 0,5 β¦ . lalu diamati yang tertera pada voltmeter, ampere meter dan nyala lampu lalu amati dan catat hasilnya. Pada rangkaian paralel, kita hanya mengganti letak kabel dari amperemeter yang sebelumnya terletak paling kanan, kita letakan dikanan nomer dua. Lalu kita nyalakan power supply dengan cara menekan tombol on pada power supply. Setelah itu kita amati angka yang tertera pada voltmeter dan amperemeter. Kita bandingkan mana lampu yang nyalanya terang dan yang kurang terang, kemudian catat hasilnya. 4.2 Data Hasil Pengamatan Tegangan NO sumber Lampu I Lampu II Seri Paralel Seri Paralel (V) 1 9 ++ +++ + + 2 9 ++ +++ + + 3 9 ++ +++ + + 4 9 ++ +++ + + 5 9 + ++ + + 1 12 +++ ++++ ++ ++ 2 12 +++ ++++ ++ ++ 3 12 ++ ++++ ++ ++ 4 12 ++ ++++ + ++ 5 12 ++ +++ + + Keterangan : ++++ = sangat terang +++ = sedikit terang ++ = terang + = agak redup Tegangan NO sumber Lampu I Lampu II V I V I (V) 1 9 8 1,1 7 1,05 2 9 5 1,1 6,5 1,01 3 9 7 1,01 6,5 1,01 4 9 6 1,05 6,5 1 5 9 5 1 6 1 1 12 10 1,1 10 1 2 12 10 1,1 9 1,1 3 12 10 1,1 9,5 1,1 4 12 11,5 1,1 9 1,1 5 12 8 1,08 8 1,05 4.3 Perhitungan 4.3.1 Perhitungan pada rangkaian seri 9 volt π πΌ 1. π 1 = 8 1,1 = = 7,3 π Μ = ∑π 5 2. π 2 = π πΌ = 5 1,1 = 4,5 = π 1 + π 2 + π 3 + π 4 + π 5 5 3. π 3 = π πΌ = 7 1,01 = 6,9 = 7,3 + 4,5 +6,9 + 5,7 +5 5 4. π 4 = π πΌ = 6 1,05 = 5,7 = 29,4 5 5. π 5 = π πΌ = 5 1 =5 ∑R = = 5,88 7,34 + 4,5 + 6,9 + 5,7 + 5 = 29,4 NO R (Ω) π Μ (R- Μ π ) (R- Μ π )2 1 7,3 5,88 1,42 2,016 2 4,5 5,88 -1,38 1,9 3 6,9 5,88 1,02 1,04 4 5,7 5,88 -1,18 0,03 5 5 5,88 -0,88 0,77 ∑= 5,76 - Ralat mutlak - Ralat nisbi ∑ (π − Μ π )2 π(π−1) π΄ =√ 5,76 = √5 (4) 5,76 = √ 20 I = π΄ π = 0,537 5,88 π₯ 100 % π₯ 100 % = 9,13 % = √0,288 - keseksamaan = 0,573 K = 100% - I = 100% - 9,13% = 90,87% HP1 = Μ π + A = 5,88 + 0,537 = 6,417 HP2 = Μ π - A = 5,88 – 0,537 = 5,343 4.3.2 Perhitungan pada rangkaian seri 12 volt 1. π 1 = π πΌ = 10 1,1 = 9,09 π Μ = 2. π 2 = π πΌ = 10 1,1 = 9,09 = 3. π 3 = π πΌ = 10 1,1 =9 = ∑π 5 π 1 + π 2 + π 3 + π 4 + π 5 5 9,09 + 9,09 +9,09 + 10,45 +7,4 5 4. π 4 = π πΌ = 11,5 1,1 =10,45 5. π 5 = π πΌ = 8 1,08 = 7,4 45,12 5 = = 9,02 ∑R = 9,09 + 9,09 + 9,09 + 10,45 + 7,4 = 45,12 NO R (Ω) Μ π (R- Μ π ) (R- Μ π )2 1 9,09 9,02 0,07 4,9 x 10-3 2 9,09 9,02 0,07 4,9 x 10-3 3 9,09 9,02 0,07 4,9 x 10-3 4 10,45 9,02 1,43 2,0449 5 7,4 9,02 -1,62 -2,624 ∑= -0,5644 - Ralat mutlak - Ralat nisbi ∑ (π − Μ π )2 π(π−1) π΄ =√ I = π΄ π π₯ 100 % −0,5644 5 (4) = −0,5644 20 = 1,86 % =√ =√ = √0,028 00,168 9,02 π₯ 100 % - keseksamaan = 0,168 K = 100% - I = 100% - 1,86% = 98,14% HP1 = Μ π + A = 9,02 + 0,168 = 9,188 HP2 = Μ π - A = 9,02 – 0,168 = 8,852 4.3.3 Perhitungan pada rangkaian paralel 9 volt 1. π 1 = π πΌ = 7 1,05 = 6,67 Μ π = ∑π 5 = π 1 + π 2 + π 3 + π 4 + π 5 5 2. π 2 = π πΌ = 6,5 1,01 3. π 3 = π πΌ = 6,5 1,01 = 6,43 = 6,67 + 6,43 +6,43 + 6,5 + 6 5 4. π 4 = π πΌ = 6,5 1,01 = 6,5 = 32,03 5 5. π 5 = π πΌ = 6 1 =6 = 6,43 ∑R = = = 6,4 6,67 + 6,43 + 6,43 + 6,5 + 6 32,03 NO R (Ω) Μ π (R- Μ π ) (R-αΉ)2 1 6,67 6,4 0,27 0,0729 2 6,43 6,4 0,03 9 x 10-4 3 6,43 6,4 0,03 9 x 10-4 4 6,5 6,4 0,1 0,01 5 6 6,4 -0,4 0,16 ∑= 0,2447 - Ralat mutlak - Ralat nisbi ∑ (π − Μ π )2 π(π−1) π΄ =√ I = π΄ π π₯ 100 % 0,2447 5 (4) = 0,2447 20 = 1,71 % =√ =√ = √0,012 0,11 6,4 π₯ 100 % - keseksamaan = 0,11 K = 100% - I = 100% - 1,71% = 98,29% HP1 = Μ π + A = 6,4 + 0,11 = 6,51 HP2 = Μ π - A = 6,4 – 0,11 = 6,29 4.3.4 Perhitungan pada rangkaian paralel 12 volt 1. π 1 = π πΌ = 10 1 = 10 Μ π = ∑π 5 2. π 2 = π πΌ = 9 1,1 = 8,18 = π 1 + π 2 + π 3 + π 4 + π 5 5 3. π 3 = π πΌ = 9,5 1,1 = 8,63 = 10 + 8,18 +8,63 + 8,18 +7,6 5 4. π 4 = π πΌ = 9 1,1 = 8,18 = 42,59 5 5. π 5 = π πΌ = 8 1,05 = 7,6 = 8,51 ∑R = 10 + 8,18 + 8,63 + 8,18 + 7,6 = 42,59 (R- Μ π ) (R- Μ π )2 8,51 1,49 2,22 8,18 8,51 -0,33 0,109 3 8,63 8,51 0,12 0,0144 4 8,18 8,51 -0,33 0,109 5 7,6 8,51 -0,91 0,83 NO R (Ω) 1 10 2 Μ π ∑= 3,28 - Ralat mutlak ∑ (π − Μ π )2 π(π−1) π΄ =√ 3,28 = √5 (4) 3,28 = √ 20 = √0,164 = 0,405 - Ralat nisbi I = π΄ π = 0,405 8,51 π₯ 100 % π₯ 100 % = 4,76 % - keseksamaan K = 100% - I = 100% - 4,76% = 95,24% HP1 = Μ π + A = 8,51 + 0,405 = 8,915 HP2 = Μ π - A = 8,51 – 0,405 = 8,105 4.4 Analisa Hasil Dari praktikum fisika dasar tentang hukm ohm didapatkan analisa hasil sebagai berikut, pada rangkaian seri, dengan tegangan 9 volt diperoleh hasil R1 = 7,3 ; R2 = 4,5 ; R3 = 6,9 ; R4 = 5,7 ; R5 = 5. Kemudian setelah melakukan perhitungan maka didapat ralat mutlak (A) sebesar 0,537 ; ralat nisbi (I)= 9,13% keseksamaan sebesar 90,87% dan himpunan penyelesaian antara 6,417 dan 5,343. pada rangkaian seri, dengan tegangan 12 volt diperoleh hasil R1 = 9,09 ; R2 = 9,09 ; R3 = 9,09 ; R4 = 10,45 ; R5 = 7,4. Kemudian setelah melakukan perhitungan maka didapat ralat mutlak (A) sebesar 0,168; ralat nisbi (I)= 1,86% keseksamaan sebesar 98,14% dan himpunan penyelesaian antara 9,188 dan 8,852. Kemudian dilakukan percobaan pada rangkaian paralel, dengan tegangan 9 volt diperoleh hasil R1 = 6,67 ; R2 = 6,43 ; R3 = 6,43 ; R4 = 6,5 ; R5 = 6. Kemudian setelah melakukan perhitungan maka didapat ralat mutlak (A) sebesar 0,11 ; ralat nisbi (I)= 1,71% keseksamaan sebesar 98,29% dan himpunan penyelesaian antara 6,51 dan 6,29. pada rangkaian paralel, dengan tegangan 12 volt diperoleh hasil R1 = 10 ; R2 = 8,18 ; R3 = 8,63 ; R4 = 8,18 ; R5 = 7,6. Kemudian setelah melakukan perhitungan maka didapat ralat mutlak (A) sebesar 0,405 ; ralat nisbi (I)= 4,76% keseksamaan sebesar 95,24% dan himpunan penyelesaian antara 8,915 dan 8,105. Pada praktikum ini, dapat diambil kesimpulan bahwa, jika hambatan pada resistor semakin besar, maka nilai kuat arus semakin kecil. Jika nilai hambatan pada resistor kecil, maka nilai kuat arus semakin besar. Selain itu, pada rangkain seri, jika salah satu resistor putus atau rusak, maka yang lainya ikut padam. Sedangkan pada paralel, jika salah satu dari resistor rusak, maka yang lain tidak ikut rusak. 5. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari praktikum fisika dasar tentang hukum ohm dapat disimpulkan sebagai berikut : - Hukum ohm menyatakan bahwa tegangan pada terminal – terminal penghantar, berbanding lurus terhadap arus yang mengalir melalui material. - Hukum kirchoff I mengatakan bahwa jumlah arus yang memasuki cabang sama dengan jumlah arus ynag meninggalkan cabang tersebut. - Hukum kirchoff II adalah hukum kekentalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkaian tertutup. - Rangkaian seri adalah rangkaian yang arus lisrtiknya mengalir hanya pada satu jalur. - Rangkaian paralel adalah rangkaian yang disusun secara berderet (paralel). - Jika rambatan pada resistor semakin besar, maka nilai kuat arus semakin kecil dan sebaliknya. 5.2 Saran Dalam praktikum fisika dasar tentang hukum ohm, diharapkan praktikan menguasai materi dengan baik. Lebih teliti dalam mengamati nilai yang tertukar dalam amperemeter dan voltmeter. Sehingga tidak ada kesulitan dalam menjalankan praktikum. DAFTAR PUSTAKA Alfian, 2010. Hukum kirchoff I dan II. http: // alfian.blogspot.com. diakses pada tanggal 19 oktober 2011 pukul 20.00 WIB. Alhikmah, Devitria. 2011. Hukum Ohm. http:// devitriaalhikmah.blogspot.com / 2010/12/ hukum-ohm. Html. Diakses pada tanggal 18 oktober 2011 pukul 20.00 WIB. Aljabar. 2011. Hukum kirchoff II. http:// aljabar.Wordpress.com /2008/04/06/ hukum – kirchoff – 2 / diakses pada tanggal 19 oktober 2011 pukul 18.00 WIB. Edi. 2011. http:// www. Media – bali. Net / listrik dinamis / rangkaian listrik seri. Html. Diakses pada tanggal 18 oktober 2011 pukul 14.00 WIB. Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika edisi kedua. Jakarta: Erlangga Gunadarma. 2011. Hukum kirchoff. http: // oau. Gunadarma.ac.id / course / computer – science – and information / computer – system – si / listrik – magnet / hukum – kirchoff. Diakses pada tanggal 18 oktober 2011 pukul 14.00 WIB. Gussow, Milton. 2004. Dasar – dasar teknik listrik. Jakarta: Erlangga Medi. 2011. http: // www. Media bali.net / listrik – dinamis / hukum – II – kirchoff. Html. Diakses pada tanggal 18 oktober 2011 pukul 21.00 WIB. Purnomo, Sidik. 2011. Hukum kirchoff. http: // sidik purnomo.net / hukum kirchoff – I . html. Diakses pada tanggal 20 oktober 2011 pukul 14.00 WIB. Rushell. 2011. http: // isskyline. Blogspot.com /2011/01/ rangkaian. Listrik. Html. Diakses pada tanggal 21 oktober 2011 pukul 06.00 WIB. William dkk. 2005. Rangkaian listrik. Jakarta: Erlangga Young, Hugh. Freedman. 2003. Fisika universitas. Jakarta: Erlangga.