Ringkasan dari dokumen tersebut adalah:
1) Dokumen tersebut membahas tentang hukum Ohm dan resistansi, termasuk definisi resistansi, hubungan antara tegangan dan arus listrik, dan faktor-faktor yang mempengaruhi resistansi seperti panjang dan luas penampang kawat.
2) Dokumen tersebut juga membahas tentang superkonduktivitas dan bagaimana resistansi menjadi nol pada suhu yang sangat rendah.
3) Percobaan yang dijel
1. BAB I
PENDAHULUAN
A.
Judul Percobaan
Judul percobaan pada praktikum ini adalah “Hukum Ohm dan Resistansi”.
B. Latar Belakang
Kita sering menjumpai bahkan selalau berhubungan dengan listrik karena
hamper semua alat-alat elektronika yang kita gunakan menggunakan listrik dan tidak
aka nada fungsinya kalau tidak di aliri arus listrik. Contohnya saja seperti computer, CD
player, televisi, dan sebagainya. Berbicara mengenai listrik tentu tidak ketinggalan pula
mengenai rangkaian yang ada didalamnya.
Hukum Ohm semulanya terdiri atas dua bagian. Bagian pertama tidak lain ialah
definisi hambatan yakni V = IR. Sering hubungan ini dinamai hukum ohm. Akan tetapi
Ohm juga menyatakan bahwa R adalah suatu kostanta yang tidak tergantung pada V
maupun I. bagian kedua ini hukum tidak terlalu benar seluruhnya. Hubungan V=IR
dapat diterapkan pada resistor apa saja di mana V adalah beda potensial antara kedua
ujung hambatan dan I adalah arus yang mengalir di dalamnya,sedangkan R adalah
hambatan atau resistansi resistor tersebut. Hukum Ohm berbunyi “kuat arus yang
mengalir dalam suatu penghantar (hambatan) besarnya sebanding dengan beda
potensial (tegangan) antara ujung-ujung penghantar tersebut”. Disini misalkan diambil
sebuah contoh arus listrik dengan aliran air di sungai atau pipa yang dipengaruhi oleh
gravitasi. Jika pipa atau sungai hampir rata, kecepatan alir akan kecil. Tetapi jika satu
ujung lebih tinggi dari yang lainnya, kecepatan aliran atau arus akan lebih besar.
Dalam percobaan ini kami ingin mengetahui hubungan antara tegangan dan
kuat arus listrik, mengetahui prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter
dan amperemeter, mengetahui hubungan antara panjang kawat penghantar dengan
hambatan kawat, mengetahui hubungan antara luas penampang kawat penghantar
dengan hambatan kawat penghantar, sehingga kami melakukan percabaan ini.
2. C. Rumusan Masalah
Pada percobaan ini rumusan masalah yang dapat kami angkat adalah sebagai
berikut :
1. Bagaimana hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus listrik menurut percobaan
hukum Ohm ?
2. Bagaimana prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter dan
amperemeter ?
3. Bagaimana hubungan antara panjang kawat penghantar dengan hambatan kawat ?
4. Bagaimana hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan
kawat penghantar ?
D. Tujuan Percobaan
Tujuan diadakannya percobaan ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus listrik menurut
percobaan hukum Ohm.
2. Dapat menjelaskan prinsip hukum Ohm dan prinsip kerja alat ukur voltmeter dan
amperemeter.
3. Untuk mengetahui hubungan antara panjang kawat penghantar dengan hambatan
kawat.
4. Untuk mengetahui hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan
hambatan kawat penghantar.
3. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Resistansi dan hukum ohm
Dalam studi kita tentang konduktor dalam elektrostatik, kita beragumen
bahwa medan listrik di dalam konduktor pada kondisi kesetimbangan elektrostatik
harus nol. Jika tidak demikian, muatan-muatan bebas di dalam konduktor akan
bergerak. Kini kita misalkan situasi dimana muatan bebas memang bergerak dalam
konduktor. Artinya, konduktor tidak berada pada kesetimbangan elektrostatik. Arus di
dalam konduktor dihasilkan oleh medan listrik di dalam konduktor ketika
mendesakkan gaya pada muatan-muatan bebas. Karena medan E searah dengan gaya
pada muatan poitif, dan karena arah arus merupakan arah aliran muatan positif, maka
arah arus searah dengan medan listrik. Suatu segmen kawat dengan panjang ∆L dan
penampang lintang A yang membawa arus I. Karena arah medan listrik dari daerah
potensial lebih tinggi ke daerah potensial lebih rendah , potensial pada titik a lebih
besar dari pada titik b, asumsikan bahwa ∆L cukup kecil sehinngga kita bisa
menganggap medan listrik yang melintasi segmen adalah konstan, beda potensial V
antara titik a dan b adalah :
V = Va – Vb = E∆L
(1)
Untuk kebanyakan material, Arus dalam suatu segmen kawat sebanding dengan beda
potensial yang melintasi segmen.
Seperti yang telah kita katakana terlebih dahulu bahwa hokum Ohm adalah
merupakan sebuah hukum fundamental dari keelektromagnetan karena hukum
tersebut bergantung pada sifat-sifat medium penghantar. Bentuk hukum tersebut
adalah sangat sederhana dan merupakan hal yang aneh bahwa banyak penghantar
yang menuruti hukum tersebut dengan baik sedangkan penghantar-penghantar yang
lain tidak menuruti hukum tersebut sama sekali. Marilah kita lihat kalau kita dapat
mengerti mengapa logam-logam menuruti hukum Ohm, yang akan kita tuliskan dalam
bentuk mikroskopik E = pj. Didalam sebuah logam maka electron-elektron valensi tidak
terikat kedalam atom-atom individu tetapi bebas bergerak dalam kisaran kisi-kisi dan
4. dinamakan elektron-elektron konduksi (Conduction electrons). Didalam tembaga ada
sebuah elektron seperti itu peratom, dan ke 28 elektron lainnya tetap terikat keinti
tembaga untuk membentuk teras ion ( Ionic cores). Walaupun distribusi laju dari
electron-elektron konduksi dapat djelaskan dengan benar hanya dalam fisika kuantum,
naqmun model electron bebas (Free electron model) klasik akan memadai untuk
keperluan kita sekarang. Cukuplah kita meninjau hanya sebuah laju rata-rata V yang
didefenisikan dengan sesuai untuk tembaga V = 1,6 x 108 cm/detik. Tanpa adanya
medan listrik maka arah-arah didalam amana electron bebas atau electron konduksi
bergerak sama sekali adalah sembarangan, seperti halnya dengan arah-arah
pergerakan molekul-molekul sebuah gas yang dibatasi dalam sebuah wadah
B. Hambatan dan Resistor
Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial.
Satu cara untuk menghasilkan beda potensial adalah dengan baterai. George Simon
Ohm (1787-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam
sebanding dengan beda potensial V yang diberikan keujung-ujungnya :
I∞V
(2)
Sebagai contoh, jika kita menghubungkan kawat ke baterai 6 V, aliran arus akan dua
kali lipat dibandingkan jika dihubungkan ke baterai 3 V.
Akan sangat membantu jika kita membandingkan arus listrik dengan aliran air
disungai atau pipa yang dipengaruhi oleh gravitasi. Jika pipa (atau sungai) hampir rata,
kecepatan aliran akan kecil. Tetapi jika satu ujung lebih tinggi dari yang laennya,
kecepatan aliran atau arus akan lebih besar. Makin besar perbedaan ketinggian, makin
besar arus. Maka bahwa potensial listrik analog, pada kasus gravitasi, dengan
ketinggian tebing, dan hal itu berlaku pada kasus ini untuk ketinggian dari mana fluida
mengalir. Sama seperti penambahan ketinggian menyebabkan aliran air yang lebih
besar,
demikian pula beda potensial listrik yang lebih besar, atau tegangan,
menyebabkan aliran arus listrik menjadi lebih besar.
Tepatnya berapa besar aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada
tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron.
Dinding-dinding pipa, atau tepian sungai dan batu-batu ditengahnya, memberikan
hambatan terhadap aliran arus. Dengan cara yang sama, elektron-elektron
5. diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin tinggi
hambatan ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. Kita kemudian mendefenisikan
hambatan sehingga arus berbanding terbalik dengan hambatan. Ketika kita gabungkan
hal ini dan kesebandingan diatas, kita dapatkan :
I=V/R
(3)
Dimana R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda potensial
yang melintasi alat tersebut, dan I adalah arus yang mengalir padanya. Hubungan ini
sering dituliskan :
V = IR
(4)
Dan dikenal sebagai hukum ohm. Banyak fisikawan yang akan mengatakan bahwa ini
bukan merupakan hukum, tetapi lebih berupa defenisi hambatan. Jika kita ingin
menyebut sesuatu sebagai hukum ohm, hal tersebut akan berupa pernyataan bahwa
arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan, I ∞ V.
Sehingga, R konstan, tidak bergantung pada V,untuk konduktor logam.tetapi hubungan
ini tidak berlaku umum untuk Bahan dan alat lain seperti dioda, tabung hampa udara,
transistor, dan sebagainya.dengan demikian “Hukum Ohm” bukan merupakan hukum
dasar,tetaoi lebih berupa deskripsi mengenai kelas bahan (konduktor logam)tertentu.
Kebiasaan menyebut hukum ohm demikian melekat sehingga kita tidak akan
mempermasalahkan penggunaanya,selama kita tetap ingat batasanya. Bahan atau alat
yang tidak mengikuti hukum ohm dikatakan nonohmik.lihat gambar 18-9.Definisi
hambatan :
R=V/I
(5)
Juga dapat diterapkan pada kasus nonohmik tetapi dalam hal ini, R tidak akan konstan
dan bergantung pada tegangan yang diberikan.
Satuan untuk hambatan disebut ohm dan disingkat Ω(Yunani untuk omegaI).karena
R=V/I,kita lihat bahwa 1,0 ohm ekivaLen dengan 1,0 V/A .
C. Hambatan Jenis
Kita mungkin menyangka bahwa hambatan kawat yang tebal akan lebih kecil
dari yang tipis karena kawat yang lebih tebal memiliki area yang lebih luas untuk
lewatnya elektron. Dan mungkin anda berpikir bahwa hambatan akan lebih besar jika
panjangnya lebih besar karena akan ada lebih banyak penghalang untuk aliran
6. elektron. Dan memang,ternyata ditemukan pada eksperimen bahwa hambatan R
kawat logam berbanding lurus dengan panjan L dan berbanding terbalik dengan luas
penampang lintang A. Yaitu :
R= L/A
(6)
Dimana , konstanta pembanding, disebut hambat jenis (resistivitas) dan bergantung
pada bahan yang digunakan. Nilai tipikal , yang satuannya adalah Ω.m, di berikan
untuk berbagai bahan kolom tengah tabel. Nilai-nilai tersebut sebagian bergantung
pada kemurnian, perlakuan kalor, temperatur dan faktor-faktor lainnya. Perhatikan
bahwa perak memiliki hambat jenis paling rendah dan dengan demikian merupakan
konduktor paling baik (walaupun mahal). Tembaga tidak jauh dibawahnya, sehingga
jelas mengapa sebagian besar kawat terbuat dari tembaga. Aluminium walaupun
mempunyai hambat jenis yang lebih tinggi, kurang rapat dibanding tembaga, sehingga
pemakaian tembaga lebih disukai dalam berbagai situasi, seperti jalur transmisi,
karena shambatannya untuk berat yang sama lebih kecil daripada tembaga.
Hambat jenis suatu bahan sebagian bergantung pada temperatur. Pada
umumnya, hambatan logam bertambah terhadap temperatur . Hal ini tidak
mengejutkan, karena pada temperatur yang lebih tinggi, atom-atom bergerak lebih
cepat dan tersusun dengan tidak begitu teratur; sehingga bisa di anggap lebih
menganggu aliran elektron. Jika perubahan temperatur tidak begitu besar, hambatan
logam biasanya naik hampir linier terhadap temperatur. Maka
T = 0 [ 1 + α ( T – T0 )
(7)
Dimana o adalah hambat jenis pada temperatur acuan To ( misalnya 0 C atau 20 C ),
T adalah hambat jenis pada suatu temperatur T dan α adalah koefisien temperatur
hamba jenis. Nilai α diberikan koefisien temperatur untuk semikonduktor bisa negatif.
Mengapa? Tampknya pada temperatur yang lebih tinggi, beberapa elektron yang pada
keadaan normal tidak bebas pada semikonduktor menjadi bebas dan bisa berperan
dalam arus. Dengan demikian, hambatan semikonduktor dapat berkurang dengan
penambahan temperatur, walaupun tidak selamanya demikian.
D. Superkonduktivitas
Pada temperatur yang sangat rendah, hampir nol mutlak, hambat jenis logamlogam tertentu dan senyawa atau campurannya menjadi nol sebagaimana terukur oleh
teknik presisi paling tinggi. Bahan-bahan pada keadaan demikian dikatakan sedang
7. ber-superkonduksi. Fenomena ini pertama kali diteliti oleh H.K ONNES (1853-1926)
pada tahun1911 ketika ia mendinginkan air
raksa dibawah 4,2 K (-269 C). Ia
menemukan bahwa pada temperatur ini, hambatan air raksa tiba-tiba turun menjadi
nol. Pada umumnya, suoper konduktor menjadi superkonduksi hanya dibawah
temperatur transisi Tc tertentu, yang biasanya beberapa derajat dari nol mutlak. Arus
pada bahhan bahan superkonduksi yang berbentuk cincin terlihat mengalir bertahuntahun dengan tidak adanya beda potensial, tanpa penurunan yang terukur.
Pengukuran menunjukkan bahwa hambat jenis
dari superkonduktor lebih kecil dari
4x10-25 Ω.m, yang lebih dari 10 pangkat 16 kali lebih kecil dari nilai untuk tembaga,
dan dianggap nol pada prakteknya.
Banyak penelitian yang telah dilakukan mengenai superkonduktiivitas
beberapa tahun belakangan ini untuk memahami mengapa hal itu terjadi, dan untuk
menemukan bahan-bahan yang melakukan superkonduksi pada temperatur yang lebih
masuk akal untuk memperkecil biaya dan kesulitan pendinginan pada temperatur
sangat rendah yang dibutuhkan. Sebelum tahun 1986 temperattur tinggi dimana suatu
bahan ditemui menjadi superkonduksi adlah 23 K, dan dibutuhkan helium cair untuk
menjaga agar bahan tersebut tetap dingin. Pada tahun 1987, dikembangkan senyawa
yttrium, barium, tembaga dan oksigen yang dapat menjadi superkonduksi pada 90 K.
Karena ini diatas temperatur nitrogen cair, 77 K, nitrogen cair mendidih cukup dingin
untuk menjaga agar bahan ini tetap superkonduksi. Hal ini merupakan terobosan
penting karena nitrogen cair bisa didapat dengan jauh lebih mudah dan lebih murah
daripada helium cair yang dibutuhkan untuk superkonduktor sebelumnya. Sejak itu,
superkonduktivitas pada temperatur sekitar 160 K telah dilaporkan, walaupun pada
senyawa yang mudah rusak.
Banyak riset sedang dilakukan untuk mengembangkan superkonduktor Tc –
tinggi sebagai kawat yang dapat membawa arus yang cukup kuat untuk keperluan
praktis. Sebagian besar aplikasi saat ini menggunakan bismuth – stonsium – kalsium –
tembaga oksida, dikenal (untuk singkatnya) sebagai BSCCO. Aplikasi superkonduktivitas
yang
tadinya
tampak
sepertifiksi
sains
menjadi
kenyataan.
Penggunaan
superkonduktor yang besar saat ini ialah untuk membawa arus pada elektromagnet.
Pda magnet-magnet besar, sejumlah besar energi diperlukan hanya untuk
mempertahankan arus, dan energi ini terbuang sebagai kalor.
8. Penggunaan superkonduktor temperatur-lebih tinggi akan memungkinkan
motor dan generator menjadi jauh lebih kecil (mungkin 1/10 dari ukuran sekarang) jika
superkonduktor dikembangkan sehingga bisa menahan arus besar. Transmisi daya
melalui jarak jauh dengan menggunakan superkonduktor juga akan membutuhkan
jalur transmisi yang jauh lebih kecil dan murah.
Superkonduktor bisa membuat mobil listrik lebih praktis, membuat komputer
jauh lebih cepat dari saat ini, dan sangat berpotensi untuk alat-alat yang menyimpan
energi untuk digunakan pada saat permintaan memuncak. Superkonduktor telah
dipelajari untuk digunakan pada transportasi darat kecepatan-tinggi: medan magnet
yang dihasilkan oleh magnet superkonduksi akan digunakan untuk “mengambangkan”
kendaraan diatas rel sehingga tidak ada gesekan. Pengambangan muncul dari gaya
tolak antara magnet (pada kereta) dan arus eddy yang dihasilkan oleh rel dibawahnya.
E. Daya Listrik
Energi listrik berguna untuk kita karena dapat dengan mudah diubah menjadi
energi bentuk lain. Motor, yang cara kerjanya akan merubah energi listrik menjadi
kerja mekanik.
Pada alat-alat lain seperti pemanas listrik, kompor, pemanggang, dan
pengering rambut, energi listrik diubah menjadi energi panas pada hambatan kawat
yang dikenal dengan nama “elemen pemanas”. Dan pada banyak bola lampu biasa,
filamen kawat yang kecil menjadi sedemikian panas sehingga beersinar, hanya
beberapa persen energi yang diubah menjadi cahaya tampak, dan sisanya, lebih dari
90%, menjadi energi panas. Filamen bola lampu dan elemen pemanas pada alat-alat
rumah tangga memiliki hambatan yang biasanya berkisar
antara beberapa ohm
sampai beberapa ratus ohm.
Energi listrik diubah menjadi energi panas atau cahaya pada alat-alat seperti
itu karena arus biasanya agak besar, dan ada banyak tumbukan antara elektron yang
bergerak dan atom pada kawat. Pada setiap tumbukan, sebagian energi elektron
ditransfer ke atom yang ditumbuknya. Sebagai akibatnya, energi kinetik atom
bertambah dan dengan demikian temperatur elemen kawat bertambah. Energi panas
yang bertambah ini (energi dalam) dapat ditransfer sebagai kalor dengan konduksi dan
konveksi keudara pada pemanas atau kemakanan pada wajan, dengan radiiasi ke roti
pada pemanggang, atau di radiasikan sebagai cahaya.
9. Untuk mencari daya yang di ubah oleh peralatan listrik mengingatkan bahwa
energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V adalah
QV. Maka daya P, yang merupakan kecepatan perubahan energi, adalah
P = daya = energi yang diubah/waktu = QV/t
(8)
Muatan yang mengalir per detik, Q/t, merupakan arus listrik, I. Dengan demikian kita
dapatkan :
P = IV
(9)
Hubungan umum ini menghasilkan daya yang diubah oleh suatu perangkat, dimana I
adalah arus yang melewatinya dan V adalah beda potensial yang melintasinya. Rumus
ini juga menyatakan daya yang diberikan oleh sebuah sumber seperti baterai. Satuan SI
daya listrik untuk semua jenis daya lainnya, yaitu watt (1 W = 1 J/det).
F. Ammeter, Voltmeter dan Ohmmeter
Kini kita mengalihkan perhatian kepada pengukuran besaran-besaran listrik
dalam rangkaian DC. Alat-alat yang mengukur arus, beda potensial dan resistansi
disebut ammeter, voltmeter,dan ohmmeter. Umumnya ke tiga alat ini sudah menyatu
dalam sebuah multi meter yang dapat di pilih kegunaannya dari satu ke yang
lainnya.Kita bisa menggunakan voltmeter untuk mengukur tegangan terminal baterai
mobil dan ohmmeter untuk mengukur resistansi antara dua titik dalam peralatan listrik
dirumah (seperti pemanggang roti) dimana ita mendiga terjadi hubungan singkat atau
kabel putus. Oleh karena itu, pengetahuan tentang operasi dasar peralatan ini bisa
berguna.
Untuk mengukurarus yang melalui resistor dalam suatu rangkaian sederhana
kita tempatkan ammeter secara seri dengan resistor, sehingga ammeter dan resistor
membawa arus yang sama. Karena ammeter memiliki resistansi, arus dalam rangkaian
sedikit berkurang karena ammeter disisipkan. Idealnya, ammeter memiliki resistansi
yang sangat kecil sehingga hanya sedikit perubahan yang terjadi terhadap arus yang
akan diukur.
Beda potensial pada resistor diukur dengan menempatka voltmeter yang
dihubungkan secara paralel dengan resistor, Sehingga tegangan jatuh pada voltmeter
sama seperti pada resistor. Voltmeter mengurangi resistansi antara titik a dan b, lalu
10. meningkatkan arus total dalam rangkaian dan mengubah tegangan jatuh pada resistor.
Sebuah voltmeter yang baik memiliki resistansi yang sangat besar sehingga efeknya
pada rangkaian menjadi minimal.
Komponen dasar suatu ammeter dan volmeter adalah galvanometer, alat
yang mampu mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer dirancang
sehingga pembacaan skala sebanding dengan arus yang melaluinya. Kebanyakan alat
ukur kini memiliki pembacaan digital dari pada suatu indikator dan skala, tapi dasar
operasinya serupa dengan yang dibahas disini.
Ada dua sifat Galvanometer yang penting dalam pemakaiannya sebagai
ammeter dan voltmeter. Sifat tersebut yaitu resistansi galvanometer Rg dan arus yang
dibutuhkan untuk menghasilkan simpangan skala penuh Ig. Nilai yang khas pada
galvanometer laboratorium besaran-besaran ini adalah Rg = 20 Ω dan Ig = 0,5 Ma.
Tegangan jatuh pada galvanometer seperti ini untuk simpangan skala penuh adalah
V = IgRg = (20Ω)(5,8 x 10 A) = 10 V
Untuk membuat sebuah ammeter dari galvanometer, kita tempatkan resistor
kecil yang disebut resistor shunt yang disusun paralel dengan galvanometer. Resistansi
shunt biasanya jauh lebih kecil dari pada resistansi galvanometer sehingga sebagian
besar arus dibawa olh resistansi shunt dan resistansi ekivalen ammeter jauh lebih kecil
dari pada resistansi galvanometer itu sendiri. Pada kenyataannya, resistansi ekivalen
ammeter hampir sama dengan resistansi shunt. Untuk membuat voltmeter, kita
tempatkan sebuah resistor dengan resistansin besar disusun secara seri dengan
galvanometer sehingga resistansi ekivalen voltmeter jauh lebih besar dari pada r
esistansi galvanometer itu sendiri. Pemiihan resistor yang sesuai untuk kontruksi
sebuah ammeter atau voltmeter dari galvanometer.
Ohmmeter sederhana untuk mengukur resistansi mengandung baterai yan
dihubungkan secara seri dengan galvanometer dan sebuah resistor . Resistansi Rs
dipilih sedemikian rupa sehingga terminal a dan b terhubung secara singkat (disetuh
bersama) yang berarti bahwa tidak ada resistansi antara mereka, arus melalui
galvanoter adalah Ig. Ini adalah arus dimana galvanometer memberikan defleksi skala
11. penuh. Jadi, defleksi skala penuh mengindikasikan tidak ada resistansi antara terminal
a dan b , dan defleksi nol menunjukkan suatu resistansi tak berhingga antar terminal.
Ketika terminal-terminal dihubungkan ke resistansi R yang tidak diketau, arus
melaluigalvanometer kurang dari Ig, secara spesifik,
I=
(10)
Karena arus ini bergantung pada R, skala dapat dikalibrasi untuk memberikan
pembacaan langsung dari R. Catat bahwa skala ini jauh dari linier. Karena akurasi
pembacaan bergantung pada konstanta ggl baterai,tipe ohmmeter sederhana ini
bukanlah instrumn dengan akurasi yang tinggi. Bagaimanapun, tipe ini berguna untuk
membuat determinasi kasardan cepat resistansi yang tak diketahui.
Ig(Rs + Rs) =1,5V
Rsa=
-4 - Rg = 300 Ω - 20 Ω = 2980 Ω
Anggaplah kita gunakan ohmmeter ini untuk mengukur resistansi galvanometer
laboratorium yang sangat sensitifyang memberikan skala penuh ketika arus yang
melaluinya adalah 10-5 A dan memiliki resistansi sekitar 20 Ω. Ketika terminal a dan
bdihubungka pada galvanometer ini, arus yang dikirim melalui 3020 Ω. Arus ini sekitar
50 kali yang dibutuhkan untuk menghasilkan defleksi skala penuh. Hasil seperti ini akan
menimbulkan popping sound, suatu tiupan asap sebuah galvanometer yang kurang
sensitif , dan kemungkinan kata-kata yang tidak enak terdengar dari instruktur
laboratorium.
Prinsip Kerja Amperemeter bekerja berdasarkan prinsip gaya magnetik
(Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan
magnet timbul gaya lorentz yang menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila
arus yang melewati kumparan besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar
sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Demikian
sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk akan dikembalikan ke
posisi semula oleh pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai dengan Prinsip Gaya
Lorentz F = B.I. L. Kemampuan amperemeter dapat ditingkatkan dengan memasang
12. hambatan shunt secara parallel terhadap amperemeter. Besar hambatan shunt
tergantung pada berapa kali kemampuannya akan ditingkatkan. Misalnya mula-mula
arus maksimumnya adalah I, akan ditingkatkan menjadi I’ = n.I, maka besar hambatan
shunt.
(11)
RG = Hambatan galvanometer mula-mula
Prinsip
Kerja Voltmeter hampir sama dengan Amperemeter karena
desainnya juga terdiri dari galvanometer dan hambatan seri atau multiplier.
Galvanometer menggunakan prinsip hukum Lorentz, dimana interaksi antara medan
magnet dan kuat arus akan menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang
menggerakan jarum penunjuk sehingga menyimpang saat dilewati oleh arus yang
melewati kumparan. Makin besar kuat arus akan makin besar penyimpangannya.
Fungsi dari multiplier adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada
galvanometer tidak melebihi kapasitas maksimumnya, sehingga sebagian tegangan
akan berkumpul pada multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi
lebih besar. Jika kemampuannya ingin ditingkatkan menjadi n kali maka dapat
ditentukan berapa besar hambatan multiplier yang diperlukan.
(12)
V = tegangan yang akan diukur
VG = Tegangan maksimum galvanometer
RG = Hambatan galvanometer
Rm = Hambatan multiplier
G. Daya Pada Rangkaian Dirumah Tangga
Kawat-kawat listrik yang membawa listrik ke lampu-lampu dan
peralatan listrik lainnya memiliki hambatan, walaupun biasanya sangat kecil.
Bagaimanapun, jika arus cukup besar, kawat akan memanas dan menghasilkan energi
13. panas dengan kecepatan yang sama dengan I2R, dimana R adalah hambatan kawat.
Suatu resiko yang mungkin terjadi adalah kawat pembawa arus di dinding bangunan
menjadi sedemikian panas seehingga terjadi kebakaran. Kawat-kawat yang lebih
teebal, tentu saja, mempunyai hambatan yang lebih kecil dan dengan demikian
membawa arus yang lebih besar tanpa menjadi terlalu panas. Bila sebuah kawat
membawa arus yang lebih dari batas keamanan, dikatakan terjadi “kelebihan muatan
“. Tentu saja, sebuah bangunan harus dirancang dengan pengkabelan yang cukup
berat untuk beban yang diperkirakan. Untuk mencegah kelebihan beban, sekring atau
saklar pemutus dipasang pada rangkaian. Alat-alat tersebut sebenarnya merupakan
saklar yang membuka rangkaian ketika arus melampaui suatu nilai tertentu. Sekring
atau saklar pemutus 20-A, misalnya, terbuka ketika arus yang melewatinya melampaui
20 A. Jika rangkaian berkali-kali membakar sekring atau membuka saklar pemutus, ada
dua kemungkinan: mungkin terlalu banyak peralatan yang menarik arus dalam
rangkaian tersebut, atau ada kerusakan disuatu tempat, misalnya, “hubungan
pendek”. Hubungan pendek, atau “rangkaian pendek”, berarti bahwa dua kawat
bersilangan (mungkin karena isolasi terbakar) sehingga jalur arus keduanya terhubung.
Hambatan rangkaian dengan demikian menjadi sangat kecil, sehingga arus akan sangat
besar. Tentu saja, rangkaian pendek harus segera diperbaiki.
Rangkaian rumah tangga dirancang dengan berbagai peralatan yang terhubung
sehingga masing-masing menerima tegangan standar (biasanya 120 V di Amerika
Serikat) dari perusahaan listrik. Rangkaian dengan peralatan yang tersusun seperti
pada rangkaian paralel, sebagaimana akan kita bahas lebih lengkap pada bab berikut.
Bila sebuah sekring terputus atau rangkaian pemutus terbuka, arus total yang ditarik
pada rangkaian tersebut harus diperiksa.
Jika pada rangkaian memiliki sekring 20-A, bisa diperkirakan akan putus, dan
semoga memang demikian, untuk mencegah kawat kelebihan beban sehingga tidak
cukup panas untuk terjadi kebakaran. Harus ada yang dimatikan agar rangkaian ini
menarik dibawah 20 A. (Rumah dan apartemen biasanya memiliki beberapa rangkaian,
masing-masing dengan sekring atau rangkaian pemutusnya sendiri, cobalah
memindahkan salah satu alat ke rangkaian lainnya). Jika rangkaian dirancang untuk
sekring 30-A, seharusnya sekring tidak putus, atau jika demikian, mungkin ada
hubungan pendek. (Tempat yang paling mungkin adalah pada salah satu kabel alat).
14. Ukuran sekring yang sesuai dipilih berdasarkan kawat yang digunakan untuk memasok
arus, sekring ini tidak boleh digantikan dengan yang lebih tinggi. Sekring yang terputus
atau saklar pemutus yang terbuka bekerja seperti sebuah saklar, membuat suatu
“rangkaian terbuka”. Yang dimaksud dengan rangkaian terbuka adalah tidak ada lagi
jalur penghantar, sehingga tidak ada arus yang bisa mengalir, seakan-akan R = ∞ (tak
terhingga).
Pada rangkaian listrik, disipasi kalor oleh resistor harus dipertimbangkan. Ukuran
fisik resistor merupakan indikator kasar mengenai daya maksimum yang bisa di
lepaskannya (=I2R) tanpa penambahan temperatur yang berarti. Nilai umum adalah ¼
W, ½ W, dan W, makin tinggi wattnya, makin besar ukuran fisiknya.
15. BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
A. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah :
1. Alat
a. Power supply
1 buah
b. Kabel penghubung
8 buah
c. Voltmeter
1 buah
d. Multimeter digital
1 buah
e. Mistar
1 buah
f. Mikromerter sekrup
1 buah
2. Bahan
a. Resistor 20 ohm
1 buah
b. Resistor 100 ohm
1 buah
c. Kawat penghantar (nikrom)
2 buah
B. Prosedur Kerja
Adapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut:
Kegiatan 3.1 : Hukum Ohm
1. Menyusun peralatan seperti pada gambar rangkaian berikut :
A
A
R
V
Gambar 3.1 : Rangkaian percobaan hokum Ohm
2. Setelah rangkaian di atas tersusun, maka amperemeter disusun secara seri dengan
hambatan dan votmeter disusun secara paralel.
3. Mengambil data kuat arus listrik dan tegangan dengan memutar/ manipulasi
tegangan keluaran power supply. Mencatat hasil pengamatan pada tabel
pengamatan.
4. Mengulangi percobaan 1-3 dengan mengganti resistor 20 Ω dengan 100 Ω. Dengan
rangkaian seperti gambar 3.1, maka menentukan besarnya hambatan R, menurut
rumus dan grafik yang dibuat.
16. Kegiatan 3.2: Hambatan kawat penghantar
1. Hubungan panjang kawat dengan hambatan R
a. Mengukur luas penampang kawat dengan micrometer sekrup
b. Mengukur panjang kawat penghantar 10 cm
c. Memasang probe penghubung pada kawat penghantar yang tersedia,
kemudian mengukur dan mencatat hasil pengamatan hambatan R pada
multimeter.
d. Mengulangi percobaan dengan panjang kawat berbeda ( kelipatan 10 cm )
e. Menentukan hasil hambatan jenis kawat dan mencatat hasil pada table
pengamatan.
2. Hubungan luas penampang dengan hambatan
a. Mengambil 2 buah kawat yang memiliki diameter yang berbeda.
b. Mengukur luas penampang masing-masing kawat dengan micrometer
sekrup.
c. Mengukur kawat penghantar 10 cm
d. Memasang probe penghubun pada kawat penghantar yang tersedia,
kemudian mengukur dan mencatat hasil pengukuran hambatan R pada
multimeter.
e. Melakukan perlakuan yang sama pada kawat ke dua dan ketiga
f. Menentukan hambatan jenis kawat dan mencatat pada table pengamatan.
C. Tabel Pengamatan
Kegiatan I : Hukum Ohm
Tabel 3.1 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik
NST Voltmeter :
Resistor :
No
1
2
3
4
5
volt
Vs : volt
Ω
Tegangan (Volt)
Kuat arus listrik (A)
17. Tabel 3.2 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik
NST Voltmeter :
Resistor :
volt
Vs :
volt
Ω
No
Tegangan (Volt)
1
2
3
4
5
Kegiatan II : Hambatan Kawat Penghantar
Kuat arus listrik (A)
Tabel 3.3 : Hubungan antara panjang kawat dengan R.A
NST Mistar :
cm
NST Micrometer Sekrup :
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Panjang Kawat (m)
diameter :
mm
m
Luas penampang :
m2
R.A ( Ω. m2)
Hambatan Rterukur (Ω)
Tabel 3.4 : Hubungan antara luas penampang (A)
NST Mistar :
cm
NST Micrometer Sekrup :
No
1
2
Diameter (m)
Panjang Kawat (l) :
cm =
mm
mm
Luas Penampang (m2)
Hambatan Rterukur (Ω)
18. BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengamatan
Adapun hasil pengamatan yang diperoleh pada percobaan ini yaitu sebagai
berikut:
Kegiatan I : Hukum Ohm
Tabel 4.1 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik
NST Voltmeter : 0,2 volt
Vs : 10 volt
Resistor : 20 Ω
No
1
2
3
4
5
Tegangan (Volt)
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
Kuat arus listrik (A)
0,09
0,20
0,29
0,37
0,48
Tabel 4.2 : Hubungan antara tegangan dengan kuat arus listrik
NST Voltmeter : 0,2 volt
Vs : 10 volt
Resistor : 100 Ω
No
1
2
3
4
5
Tegangan (Volt)
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
Kuat arus listrik (A)
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
19. Kegiatan II : Hambatan Kawat Penghantar
Tabel 4.3 : Hubungan antara panjang kawat dengan R.A
diameter : 0,76 x 10-3 m
NST Mistar : 0,1 cm
NST Micrometer Sekrup : 0,01 mm
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Panjang Kawat (m)
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
Luas penampang : 453, 42 x 10-9 m2
Hambatan Rterukur (Ω)
2,20
3,90
5,80
7,40
9,20
11,20
12,80
14,50
16,10
20,30
R.A ( Ω. m2)
997,52 x 10-9
1768,34 x 10-9
2629,84 x 10-9
3355,31 x 10-9
4171,46 x 10-9
5078, 30 x 10-9
5803,78 x 10-9
6574,59 x 10-9
7300,06 x 10-9
9204,43 x 10-9
Tabel 4.4 : Hubungan antara luas penampang (A)
NST Mistar : 01 cm
Panjang Kawat (l) : 30 cm = 0,30 mm
NST Micrometer Sekrup : 0,01 mm
No
1
2
Diameter (m)
0,76 x 10-3
0,80 x 10-3
Luas Penampang (m2)
453,42 x 10-9
553,90 x 10-9
Hambatan Rterukur (Ω)
5,60
3,60
20. B. Analisis Data
Kegiatan I : Hukum Ohm
a) Tahanan R = 20 Ohm
No.
1
2
3
4
5
V (Volt)
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
30,00
I (A)
0,09
0,20
0,29
0,37
0,48
1,43
V2 (Volt2)
4,00
16,00
36,00
64,00
100,00
220,00
I2 (A2)
V. I
2
0,81 x 10
4,00 x 102
8,41 x 102
13,69 x 102
23,04 x 102
49,95 x 102
Dengan rumus regresi linear ini diperoleh:
= 5 (10,48) – (30)(1,43)
5 (220) – (302)
= 52,40 – 42,90
1100 – 900
= 9,50
200
= 0,0475
Dengan cara yang sama seperti menghitung a, maka diperoleh:
= 1,43 – 0,0475 (30)
5
= 1,43 – 1,425
5
= 0,005
5
= 0,001
0,18
0,80
1,74
2,96
4,80
10,48
22. 0,000016
200
0.00000008
0,00028
0,0000032 . 220
5(220) - (30)2
0,000704
1100-900
0,000704
200
0.0000035
0,0019
Dari perhitungan di atas maka dapat disimpulkan bahwa nilai resistansi adalah:
a= 1/R atau p= 1/a
R= 1/a = 1/ 0,0475= 21,05 Volt/A
Sedangkan ketidakpastian R dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan,
yaitu:
ςR =
ςa2 =
=
0,00028 = 0,00028 = 0,12
(0,0475)2
0,00226
jadi besarnya tahanan R tersebut adalah: ( 21,05 ± 0,12 ) Volt/A
23. I (A)
Grafik 4.1: Hubungan antara tegangan dengan
kuat arus listrik pada resistor R= 20 Ω
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
V (Volt)
0
2
4
Tan Ө = Δ V
ΔI
= V5 – V4
I5 - I4
= 10,00 – 8,00
0,48 – 0,37
= 2,00
0,11
= 18,00
Ө = 0,320
6
8
10
12
24. b) Tahanan R = 100 Ohm
No.
V (Volt)
1
2
3
4
5
I (A)
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
30,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,30
V2 (Volt)
4,00
16,00
36,00
64,00
100,00
220,00
I2 (A)
V. I
2
0,04 x 10
0,16 x 102
0,36 x 102
0,64 x 102
1,00 x 102
2,20 x 102
Dengan rumus regresi linear ini diperoleh:
= 5 (2,20) – (30)(0,30)
5 (220) – (302)
= 11,0 – 9,00
1100 – 900
= 2,00
200
= 0,01
Dengan cara yang sama seperti menghitung a, maka diperoleh:
= 0,30 – 0,01 (30)
5
= 0,30 – 0,30
5
=0
5
= 0,00
=
5 (2,20) – (30) (0,30)
{[5 (220) – (30)2] [5 (0,022) – (0,30)2]}1/2
0,04
0,16
0,36
0,64
1,00
2,20
26. 0,00
0,00 . 220
5(220) - (30)2
0,00
1100-900
0,00
200
0,00
Dari perhitungan di atas maka dapat disimpulkan bahwa nilai resistansi adalah:
a= 1/R atau p= 1/a
R= 1/a = 1/ 0,01 = 100 Volt/A
Sedangkan ketidakpastian R dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan,
yaitu:
ςR =
ςa2 =
=
0,00 =
(0,01)
2
0,00
= 0,00
0,0001
jadi besarnya tahanan R Tersebut adalah: ( 100 ± 0,00) Volt/A
27. I (A)
Grafik 4.2: Hubungan antara tegangan dengan
kuat arus listrik pada resistor R= 100 Ω
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
V (Volt)
0
2
4
Tan Ө = Δ V
ΔI
= V5 – V4
I5 - I4
= 10,00 – 8,00
0,10 – 0,08
= 2,00
0.20
= 10,00
Ө = 0,180
6
8
10
12
28. Kegiatan 2: Menyelidiki hambatan jenis kawat penghantar
2.1. Menghitung luas penampang kawat penghantar
d = 0,76 mm
= 0,76 x 103 m
R=
=
.d
. 0,76 x 103
= 0,38 x 10-3 m
2.2. Menghitung luas penampang kawat penghantar
A = π d2
= . 3,14 . (0,76 x 10-3)2
= 453,42 . 10-9 m2
2.3. Menghitung perkalian antara hambatan R, dengan luas penampang kawat
penghantar R. A
R1 . A
= 2,20 . 453,42 x 10-9
= 997,52 x 10-9 Ώm2
R2 . A
= 3,90 . 453,42 x 10-9
= 1768,34 x 10-9 Ώm2
R3 . A
= 5,80 . 453,42 x 10-9
= 2629,84 x 10-9 Ώm2
R4 . A
= 7,40 . 453,42 x 10-9
= 3355,31 x 10-9 Ώm2
R5 . A
= 9,20 . 453,42 x 10-9
= 4171,46 x 10-9 Ώm2
R6 . A
= 11,20 . 453,42 x 10-9
= 5078,30 x 10-9 Ώm2
R7 . A
= 12,80 . 453,42 x 10-9
= 5803,78 x 10-9 Ώm2
29. R8 . A
= 14,50 . 453,42 x 10-9
= 6574,59 x 10-9 Ώm2
R9 . A
= 16,10 . 453,42 x 10-9
= 7300,06 x 10-9 Ώm2
R10 . A = 20,30 . 453,42 x 10-9
= 9204,43 x 10-9 Ώm2
2.4. Menghitung hambatan jenis kawat penghantar
=
1=
=
= 9975,24 x 10-9 Ωm
2=
=
= 8841,69 x 10-9 Ωm
3=
=
= 8766,12 x 10-9 Ωm
4=
=
= 8388,27 x 10-9 Ωm
5=
=
= 8342,93 x 10-9 Ωm
6=
=
= 8463,84 x 10-9 Ωm
7=
=
= 8291,11 x 10-9 Ωm
8=
=
= 8218,24 x 10-9 Ωm
9=
=
= 8111,18 x 10-9 Ωm
10 =
= 9204,43 x 10-9 Ωm
=
=
= ( 9975,24+8841,69+8766,12+8388,27+8342,93+8463,84+
8291,11+8218,24+8111,18+9204,43)(1 X 10-9)/10
=
=
Ωm
30. 2.5. Menghitung rambat ralat hambatan jenis kawat
=
A = konstanta
=
=
∆
= R . l-1
. ∆R
+
= l-1. ∆R
+ R.l-2 . ∆l
=
∆
. ∆l
+
=
+
} x
Dimana:
∆R = ½ . NST Ohm meter = ½ x 0,1 Ώ = 0,05 Ώ
∆l = ½ . NST Mistar = ½ x 0,1 cm = 0,05 cm = 0,0005 m
2.6. Menghitung Rambat Ralat Hambatan Jenis Kawat Penghantar (P)
∆
∆
1=
=
+
=
}
+
+
}
1
.
= { I 0,023 I + I 0,005 I } .
= 0,028 .
= 279,31
∆
2=
=
+
+
Ωm
}
2
.
= { I 0,0128 I + I 0,0025 I } .
= 0,0153 .
= 135,28
Ωm
31. ∆
3=
=
+
}
+
3
.
= { I 0,0086 I + I 0,0017 I } .
= 0,0103 .
= 90,29
∆
4=
=
+
Ωm
}
+
4
.
= { I 0,0068 I + I 0,0012 I } .
= 0,008 .
= 67,11
∆
5=
=
+
Ωm
}
+
5
.
= { I 0,005 I + I 0,001 I } .
= 0,006 .
= 50.06
∆
6=
=
+
Ωm
}
+
6
.
= { I 0,0045 I + I 0,0008 I } .
= 0,0052 .
= 44,86
∆
7=
+
=
+
Ωm
}
7
.
= { I 0,0039 I + I 0,0007 I } .
= 0,0046 .
= 38,14
Ωm
32. ∆
8=
+
=
}
+
8
.
= { I 0,0034 I + I 0,0006 I } .
= 0,004 .
= 32,87
∆
Ωm
9=
+
=
}
+
9
.
= { I 0,0031 I + I 0,0006 I } .
= 0,00037 .
= 630,01
∆
=
10
=
Ωm
+
+
}
10
.
= { I 0,0025 I + I 0,0005 I } .
= 0,003 .
= 27,61
∆
Ωm
=
= (729,31+135,28+90,29+67,11+50,06+44,86+38,14+32,87+30,01+27,61 )(1 X 10-9)
10
= 795,54 x 10-9
10
= 79,55 x 10-9 Ωm
2.7. Menghitung Kesalahan Relatif Hambatan jenis kawat penghantar (P)
KR1
=
x 100%
=
x 100%
= 3,00 %
KR2
=
x 100%
=
= 2,00 %
x 100%
33. KR3
=
x 100%
=
x 100%
= 1,00 %
KR4
=
x 100%
=
x 100%
= 0,80 %
KR5
=
x 100%
=
x 100%
= 0,60 %
KR6
=
x 100%
=
x 100%
= 0,50 %
KR7
=
x 100%
=
x 100%
= 0,50 %
KR8
=
x 100%
=
x 100%
= 0,40 %
KR9
=
x 100%
=
x 100%
= 0,40 %
KR10 =
x 100%
=
= 0,30 %
x 100%
36. 2.10.
Grafik hubungan antara (R-A) dengan panjang kawat penghantar (l)
2.10.
Grafik 4.3: Hubungan antara (R-A) dengan panjang kawat penghantar (l)
R.A (1x10-9) (Ωm2)
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
l (m)
0
0.2
0.4
0.6
Tan Ө = Δ R.A
ΔL
= R.A10 –R.A9
I10 – I9
= 9204,43 x 10-9– 7300,06 x 10-9
1,00 – 0,90
= 1904,37 x 10-9
0,1
= 19043,7 x 10-9
Ө = 332,38 x 10-9 0
0.8
1
1.2
37. 3. Kegiatan 3: hubungan antara luas penampang kawat penghantar dengan hambatan
kawat penghantar
No
Diameter kawat (m)
Hambatan terukur (Ω)
1
0,76 x 10-3
5,60
2
0,84 x 10-3
3,60
3.1. Menghitung luas penampang kawat
A = πd2
Luas penampang 1 (d1 = 0,76 x 10-3 m)
A1 = πd2
= 3,14 (0,76 x 10-3)2
= 453,42 x 10-9 m2
Luas penampang 2 (d2 = 0,84 x 10-3 m)
A2 = πd2
= 3,14 (0,84 x 10-3)2
= 553,90 x 10-9 m2
3.2. Menghitung hambatan jenis kawat
ρ=
ρ1 =
=
=
= 8463,84 x 10-9 Ωm
38. ρ2 =
=
=
= 6646,80 x 10-9 Ωm
ρ=
=
=
= 7555,32 x
Ωm
3.3. Menghitung rambat ralat hambatan jenis kawat
ρ =
→ L = konstan
ρ = R. A
∆ρ =│ ∆R│ + │
=│
∆A│
∆A│ + │
=│A ∆R│ + │R ∆A│
=
∆ρ =│
│+ │
+ │ ρ
Dimana :
∆R = x NST ohmmeter
= x 0,1 Ω
= 0,05 Ω
39. ∆A = x NST micrometer sekrup
= x 0,01 mm
A = πd2 → π = konstan
Jadi,
NST A = NST d2
∆A = x 0,01 mm
=
( 1 x 10-5)
= (1 x 10-5)2
= (1 x 10-10)
= 0,5 x 10-10
= 5 x 10-11 m2
3.4. Menghitung rambat ralat hambatan jenis
∆ρ1 =
+
=
}ρ
8463,84 x 10-9 Ωm
+│
8463,84 x 10-9 Ωm
=
= (0,009) 8463,84 x 10-9 Ωm
= 76,17 x 10-9 Ωm
∆ρ2 =
=
+
}ρ
+│
=
6646,80 x 10-9 Ωm
6646,80 x 10-9 Ωm
= (0,01399) 6646,80 x 10-9 Ωm
= 92,99 x 10-9 Ωm
∆ρ =
41. PF1
=
satuan
=
PF2
=
satuan
=
3.8. Grafik Hubungan antara Luas Penampang dengan Hambatan Jenis
Grafik 4.4 : Hubungan antara luas
penampang dengan hambatan jenis
ρ (10-9) Ω
10000
8000
6000
4000
2000
A (10-9) m2
0
0
100
200
300
400
500
600
C. Pembahasan
Kegiatan 1 : Hukum Ohm ( Hubungan antara tegangan dan kuat arus listrik)
42. Pada percobaan ini, hambatan yang digunakan 20Ω dan 100Ω, dengan sumber
tegangan 10 volt, pada percobaai ini digunakan alat ukur voltmeter dengan NST 0,2 V
dan multimeter digital. Pada hambatan 20Ω, arus yang mengalir pada tegangan 2,00 V
adalah 0,09 A, pada saat tegangan 4,00 volt maka arus yang mengalir 0,20 Ampere,
pada tegangan 6,00 volt, arus yang mengalir 0,29 Ampere, pada tegangan 8,00 volt,
arus yang mengalir adalah 0,37 Ampere dan pada saat tegangan 10,00 volt arus yan
mengalir adalah sebesar 0,48 Ampere.Sementara pada hambatan 100Ω data yang
didapatkan pada tegangan 2 volt dengan arus yang mengalir 0,02 Ampere, pada
tegangan 4 volt arus yang mengalir 0,04 Ampere, pada tegangan 6 volt arus yang
mengalir 0,06 Ampere, pada tegangan 8 volt arus yang mengalir 0,08 Ampere dan pada
tegangan 10 volt, arus yang mengalir 0,10 Ampere. Sehingga dari data tersebut dapat
dsimpulkan bahwa tegangan berbanding urus dengan arus dimana semakin besar
tegangan yang digunakan maka semakin besar pula arus yang mengalir pada
rangkaian.
Kegiatan 2 : Hambatan kawat penghantar (Hubungan antara panjang kawat dengan
R.A
Pada percobaan ini digunakan kawat penghantar dengan diameter 0,76 x 10-3
m, luas penampang 453,42 x 10-9 m2, kawat yang digunakan kawat nikrome dengan
panjang yang diubah-ubah. Pada panjang kawat 0,10 m nilai hambatan sebesar 2,20Ω
dan R.A=997,52 X 10-9 Ωm2 , pada panjang kawat 0,20 m hambatan yang ada sebesar
3,90Ω dan R.A = 1768,34 x 10-9 Ωm2 pada panjang kawat 0,30m hambatan yang ada
sebesar 5,80Ω dan R.A =2629,84 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,40m hambatan
yang ada sebesar 7,40 Ω dan R.A = 3355,31 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,50 m
hambatan yang ada sebesar 9,20Ω dan R.A = 4171,46 x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat
0,60 m hambatan yang ada sebesar 11,20Ω dan R.A = 5078,30 x 10 -9 Ωm2, pada
panjang kawat 0,70m hambatan yang ada sebesar 12,80Ω dan R.A =5803,78 x 10-9
Ωm2, pada panjang kawat 0,80m hambatan yang ada sebesar 14,50Ω dan R.A =6574,59
x 10-9 Ωm2, pada panjang kawat 0,90 m hambatan yang ada sebesar 16,10Ω dan R.A =
7300,06 x 10-9 Ωm2 dan pada panjang kawat 1,00 m hambatan yang ada sebesar
20,30Ω dan R.A =9204,43 x 10-9 Ωm2. Dari data yang diperoleh menunjukkan adanya
kesebandingan antara panjang kawat dengan hambatan artinya, semakin panjang
kawat penghantar maka hambatan juga akan semakin besar begitu pula dengan nilai
43. R.A, karena nilai hambtan besar, maka arus yang mengalir juga akan semakin kecil dan
teganganpun akan makin besar,dari teori hambatan dengan panjang kawat berbanding
lurus, hal itu diperkuat dengan hasil pengamatan yang telah dilakukan.
Kegiatan 3 : Hubungan antara luas penampang kawat (A) dengan resistansi (R)
Pada percobaan ini digunakan dua buah kawat dengan diameter yang berbeda
yaitu 0,76 x 10-3 m dan 0,84 x 10-3 tetapi dari jenis yang sama dengan panjang yang
sama yaitu 30 cm atau 0,30 m. Pada diameter yang pertama 0,76 x 10 -3 m dengan luas
penampang 453,42 x 10-9 A memiliki hambatan sebesar 5,60Ω. Pada diameter kedua
0,84 x 10-3 m dengan luas penampang 553,90 x 10-9 A memiliki hambatan sebesar
3,60Ω, hambatan jenis rata-rata 7555,32 x 10 Ωm, dengan kesalahan relative rata-rata
1,14
. Dari data tersebut dapat dismpulkan bahwa luas penampang berbanding
terbalik dengan hambatan, artinya makin besar luas luas penampang maka hambatan
semakin kecil.
BAB V
PENUTUP
44. A. Kesimpulan
Kesimpulan dari percobaan ini adalah sebagai berikut:
1. Hubungan antara tegangan dan kuat arus adalah berbanding lurus, semakin besar
tegangan maka kuat arus yang mengalir akan semakin besar.
2. Prinsip kerja hukum ohm adalah apabila tegangan diperbesar maka arusnya pun
akan membesar. Prinsip kerja alat ukur amperemeter yaitu amperemeter bekerja
berdasarkan prinsip gaya magnetik (Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui
kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet timbul gaya lorentz yang
menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan
besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga
penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Prinsip Kerja Voltmeter
hampir sama dengan Amperemeter karena desainnya juga terdiri dari
galvanometer dan hambatan seri atau multiplier. Galvanometer menggunakan
prinsip hukum Lorentz, dimana interaksi antara medan magnet dan kuat arus akan
menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang menggerakan jarum
penunjuk sehingga menyimpang saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan.
Makin besar kuat arus akan makin besar penyimpangannya. Fungsi dari multiplier
adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada galvanometer tidak melebihi
kapasitas maksimumnya, sehingga sebagian tegangan akan berkumpul pada
multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi lebih besar.
3. Hubungan antara panjang kawat penghantar sebanding dengan hambatan kawat
dimana makin panjang kawat penghantar maka hambatannya juga semakin besar.
4. Hubungan antara luas penampang berbanding lurus dengan hambatan kawat
penghantar, dimana makin luas penampang maka semakin kecil hambatan kawat
penghantarnya.
B. Saran
Saran yang dapat kami sampaikan pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
45. 1. Sebaiknya praktikan harus teliti dalam melakukan pengukuran pada panjang
kawat penghantar.
2. Sebaiknya praktikan harus teliti dalam mengukur luas penampang kawat
3. Sebaiknya praktikan merangkai alat dan bahan dengan benar
4. Sebaiknya praktikan bekerja sama dengan baik agak memperoleh data yang akurat
DAFTAR PUSTAKA
46. Douglass C. Giancoli. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Halliday, David. 1978. Fisika Edisi 2 Jilid Ketiga. Jakarta: Erlangga
Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2 . Jakarta: Erlangga