HUKUM OHM PDF

Preview

Summary

HUKUM OHM I. TUJUAN PERCOBAAN Menentukan besar hambatan � serta mengetahui dan mempelajari hubungan antara kuat arus � dan tegangan � yang mengalir pada sebuah rangkaian listrik. II. LANDASAN TEORI George Simon Ohm (1787-1854) merupakan ilmuwan yang pertama kali menjelaskan hubungan kuat arus dengan...

Description

HUKUM OHM I.

TUJUAN PERCOBAAN Menentukan besar hambatan � serta mengetahui dan mempelajari hubungan antara kuat arus

� dan tegangan � yang mengalir pada sebuah rangkaian listrik. II. LANDASAN TEORI

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 timbul arus listrik. (Handayani, 2009) Ohm menyatakan bahwa setiap beda potensial ujung-ujung resistor R dinaikkan maka arus yang mengalir juga akan naik. Bila beda potensial diperbesar 2x, ternyata kuat arus juga menjadi 2x semula. Dari sifat tersebut dapat ditentukan bahwa beda potensial listrik sebanding dengan kuat arus yang melewatinya. Hubungan ini dapat dirumuskan sebagi berikut :

V I

Besarnya aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron. Elektron-elektron diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Semakin tinggi hambatan ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. Kita kemudian mendefinisikan hambatan sehingga arus berbanding terbalik dengan hambatan. (Suardana, 2007). Agar kesebandingan di atas sama, Ohm menggunakan konstanta perbandingannya sebesar R (resistivitas = hambatan), sehingga diperoleh persamaan: V I R

I

V R

R

V I

Dengan: V = tegangan (volt), I = arus listrik (A), dan R = hambatan listrik (ohm,Ω)

………………………….(1)

Persamaan diatas menyatakan hubungan V dan I, dimana untuk hambatan listrik yang tetap, maka tegangan listrik (V) berbanding lurus dengan arus listrik. Persamaan (1) tersebut kemudian disebut sebagai Hukum Ohm. Yang menyatakan bahwa ”tegangan suatu komponen listrik sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir melalui komponen tersebut, asalkan R konstan”. Jadi semakin besar tegangan pada ujung-ujung suatu komponen litrik semakin besar pula kuat arus yang melaluinya. Dalam hal ini, untuk rangkaian listrik yang hambatan rangkaiannya memenuhi hukum Ohm, maka hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) dapat dinyatakan dalam grafik sebagai berikut:

Tegangan (V)

Arus (I) Gambar 1. Grafik hubungan I dengan V

Pada umunnya, logam memiliki hubungan antara tegangan dan kuat arus yang linier. Nilai I sebanding dengan V. Beberapa bahan memiliki kepekaan terhadap kekuatan menghantarkan arus. Kepekaan ini tergantung dari besarnya hambatan jenis bahan tersebut. Konduktor memiliki nilai hambatan jenis yang kecil sehingga menghantarkan arus lebih baik. Tabel 1. Hambatan Jenis dari Beberapa Bahan ZAT

Hambatan jenis ( ohm.m)

Penghantar Aluminium

2,6 x 10-8

Besi

12 x 10-8

Emas

2,4 x 10-8

Perak

1,6 x 10-8

Platina

11 x 10-8

Raksa

98 x 10-8

Tembaga

1,7 x 10-8

Timbal

21 x 10-8

Semikonduktor Karbon

3,5 x 10-5

Germanium

0,5

Dioksida tembaga

1,0 x 103

Isolator Kaca

1010 – 1014

Karet

1013 – 1016

III. ALAT DAN BAHAN Adapun alat dan bahan yang digumakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut: a. 1 buah Catu daya b. 1 buah Papan rangkaian c. 5 buah Kabel penghubung merah dan hitam d. 1 buah Voltmeter dengan batas ukur (0 – 15) NST 0,5 Volt e. 1 buah Ampermetr dengan batas ukur (0 – 500) NST 10 mA f. 2 buah Resistor (100 Ω & 47 Ω) IV. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN 1. Menyiapkan alat dan bahan serta instrument percobaan hukum Ohm. 2. Menyusun alat dan bahan dengan resistor 100 Ω dan 47 Ω seperti gambar berikut.

Voltmeter

Catu Daya & Potensiomete

Amperemeter

Gambar 2. Rangkaian percobaan 3. Menghidupkan catu daya 4. Mengatur potensiometer sehingga voltmeter menunjukkan tegangan 2 volt. Kemudian membaca kuat arus yang mengalir pada amperemeter dan mencatat hasilnya pada tabel 2 hasil pengamatan. 5.

Mengatur lagi potensimeter sehingga voltmeter menunjukkan tegangan lebih tinggi dari 2 volt, namun tidak melewati 20 volt kemudian membaca kuat arus pada amperemeter dan mencatat hasilnya pada table hasil pengamatan.

6.

Mengulangi langkah 5) sebanyak 10 kali untuk resisitor 100 Ω dan 47 Ω, kemudian mencatat hasilnya pada tabel hasil pengamatan. Tabel 2. Hasil Pengamatan Percobaan No 1 2 … … N N = Jumlah data

Tegangan V (volt)

Kuat Arus I (mA)

V. TEKNIK ANALISIS DATA Dalam percobaan ini dicari nilai hambatan dari penghantar yang digunakan dihitung dengan persamaan 1), kemudian dicari nilai-nilai sebagai berikut : 1. Menentukan nilai R rata-rata dengan menggunakan rumus : R



n 10

Rn n

n 1

………………………………………..(2)

n = jumlah data 2. Menentukan ketidakpastian R dengan rumus sebagai berikut :

R 

( R  R) 2  n 1 n 1

n 10

……………………………………….(3)

3. Menentukan nilai kesalahan relatif dengan rumus : (KR) 

VI.

R  100% R

……………………………………….(4)

DATA HASIL PENGAMATAN

Tabel 3. Tabel Hasil Pengamatan Untuk R = 100  Percobaan

Tegangan

Kuat Arus

Ke-

(Volt)

(mA)

1

2,5

25,0

2

3,0

30,0

3

4,2

42,0

4

5,4

54,0

5

6,5

65,0

6

7,5

75,0

7

8,5

85,0

8

9,5

95,0

9

10,5

105,0

10

11,5

115,0

Tabel 4. Tabel Hasil Pengamatan Untuk R = 47 

VII.



Percobaan

Tegangan

Kuat Arus

Ke-

(Volt)

(mA)

1

2,5

50,0

2

3,5

70,0

3

4,5

100,0

4

5,5

120,0

5

6,5

140,0

6

7,7

160,0

7

8,8

185,0

8

9,9

210,0

9

11,0

235,0

10

12,0

260,0

ANALISIS DATA Untuk R = 100 

Perhitungan Untuk Nilai �� , �� = 1. � =

�

3. � =

�

5. � =

�

7. � =

�

�

2. � =

�

4. � =

�

6. � =

�

8. � = 9. � =

10. �

� � � � �

�

� �

=

, ×

=

, ×

= = = = =

=

� �

,

=

� �

=

=

−

,

−

, × ,

−

,

, ×

−

,

−

, × ,

−

, × ,

−

, × ,

, ×

,

, ×

−

,

, ×

−

�� ��

=

, Ω

=

, Ω

=

, Ω

=

, Ω

=

, Ω

=

, Ω

=

, Ω

=

=

−

, Ω =

, Ω

, Ω



Untuk R = 47 

Perhitungan Untuk Nilai �� , �� = 11. � =

�

13. � =

�

15. � =

�

12. � =

�

� �

�

14. � =

�

16. � =

�

17. � = 18. � =

19. � = 20. �

� �

�

� �

�

�

=

= = = = = =

=

�

�

,

=

� �

=

=

, ×

−

,

−

, × ,

−

, × ,

−

, × ,

−

, × ,

−

, × ,

−

, × ,

=

−

, × ,

, ×

,

, ×

−

, Ω

=

, Ω

=

= = =

= −

��

, Ω

=

=

��

=

, Ω

, Ω , Ω

, Ω

, Ω , Ω

, Ω

Tabel 5. Tabel Hasil Perhitungan Hambatan (� Untuk R = 100  Percobaan

Tegangan

Kuat Arus

Hambatan (R=V/I)

Ke-

(Volt)

(mA)

(�

1

2,5

25,0

2

3,0

30,0

3

4,2

42,0

4

5,4

54,0

5

6,5

65,0

6

7,5

75,0

7

8,5

85,0

8

9,5

95,0

9

10,5

105,0

10

11,5

115,0

, Ω , Ω , Ω , Ω , Ω , Ω , Ω , Ω , Ω , Ω

∑

1000,0 Ω

Untuk mencari nilai R rata rata �̅ �=

�̅ = ∑ =

�=

�� � ,

�̅ =

, Ω

Untuk mencari ∆� �=

∆� = √ ∑ �=

∆� = √ =√

� − �̅ �−

� − �̅

� − �̅

∆� = √

+ +

, −

� − �̅ � − �̅ ,

+ + +

� − �̅ � − �̅ , −

+ + ,

� − �̅ � − �̅ +

+ +

� − �̅ � − �̅

, −

,

+

+

=√ =√ =√

, −

,

, −

,

, −

,

+ +

, −

,

, −

,

∆� = √ , + , + , + , + , + =√ , + , + , + , + , =√ ,

= ,

Ω

Dilaporkan:� = �̅ ± ∆� Ω

�=

, ± , Ω

Menghitung nilai kesalahan relatif Sesuai persamaan diperoleh KR sebagai berikut: �� = �� = =

,

∆� × �̅

%

∆� × �̅ ,

= , × = , %

×

%

%

%

+ +

, −

,

, −

,

+ +

Tabel 6. Tabel Hasil Perhitungan Hambatan (� Untuk R = 47  Percobaan

Tegangan

Kuat Arus

Hambatan (R=V/I)

Ke-

(Volt)

(mA)

(�

1

2,5

50,0

50,0

2

3,5

70,0

50,0

3

4,5

100,0

45,0

4

5,5

120,0

45,8

5

6,5

140,0

46,4

6

7,7

160,0

48,1

7

8,8

185,0

47,6

8

9,9

210,0

47,1

9

11,0

235,0

46,8

10

12,0

260,0

46,2

∑

473,1 Ω

Untuk mencari nilai R rata rata �̅ �=

�̅ = ∑ =

�=

�̅ =

,

�� � ,

Ω  47,3 Ω

Untuk mencari ∆� �=

∆� = √ ∑ �=

∆� = √ =√

� − �̅ �−

� − �̅

� − �̅

∆� = √

+ +

, −

� − �̅ � − �̅ ,

+

+ +

� − �̅ � − �̅

, −

,

+ + +

� − �̅ � − �̅ , −

+ + ,

� − �̅ � − �̅ +

+

=√ =√ =√

, −

,

, −

,

, −

,

+ +

, −

,

, −

,

+ +

∆� = √ , + , + , + , + , + =√ , + , + , + , + , =√ ,

= ,

 1,7 Ω

Dilaporkan:� = �̅ ± ∆� Ω

�=

, ± , Ω

Menghitung nilai kesalahan relatif Sesuai persamaan diperoleh KR sebagai berikut: �� = �� = =

= ,

,

,

∆� × �̅ ∆� × �̅ ×

= , %

×

%

%

%

%

, −

,

, −

,

+ +

VIII. HASIL DAN PEMBAHASAN a) Hasil Berdasarkan perhitungan diatas, diperoleh: 

Untuk R = 100 

Nilai R rata-rata ( R ) : �̅ =

, Ω

Nilai ketidakpastian R : ΔR= 0,0Ω

Sehingga, besarnya hambatann (R) yaitu : �=

, ± , Ω

Dengan nilai kesalahan relatif (KR) sebesar : �� = , %

Kesalahan relatifnya sebesar 0,0 % sehingga perhitungan ini dapat di terima, karena nilai KR kurang dari 10,0 %.



Untuk R = 47 

Nilai R rata-rata ( R ) : �̅ =

, Ω

Nilai ketidakpastian R : ΔR= 1,7Ω

Sehingga, besarnya hambatann (R) yaitu : �=

, ± , Ω

Dengan nilai kesalahan relatif (KR) sebesar : �� = , %

Kesalahan relatifnya sebesar 3,6 % sehingga perhitungan ini dapat di terima, karena nilai KR kurang dari 3,6 %.

b) Pembahasan Berdarkan data hasil pengamatan yang diperoleh,yaitu : Tabel Hasil Pengamatan Untuk R = 100 

Percobaan

Tegangan

Kuat Arus

Ke-

(Volt)

(mA)

1

2,5

25,0

2

3,0

30,0

3

4,2

42,0

4

5,4

54,0

5

6,5

65,0

6

7,5

75,0

7

8,5

85,0

8

9,5

95,0

9

10,5

105,0

10

11,5

115,0

Tabel Hasil Pengamatan Untuk R = 47  Percobaan

Tegangan

Kuat Arus

Ke-

(Volt)

(mA)

1

2,5

50,0

2

3,5

70,0

3

4,5

100,0

4

5,5

120,0

5

6,5

140,0

6

7,7

160,0

7

8,8

185,0

8

9,9

210,0

9

11,0

235,0

10

12,0

260,0



Untuk R = 100 

Grafik Hubungan V dan I

V 14 12 10 8 6 4 2 0 0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

I



Untuk R = 47 

Grafik Hubungan V dan I

V 14 12 10 8 6 4 2 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

I

Berdasarkan grafik hubungan V dan I baik pada R=100  dan 47  tersebut dapat dilihat bahwa hubungan antara besarnya beda potensial (V) berbanding lurus dengan kuat arus (I), semakin besar beda potensial maka kuat arus juga akan semakin besar dan begitu juga sebaliknya, hal ini sesuai dengan prinsip dan bunyi Hukum Ohm yaitu “arus listrik �

yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial � yang diterapkan kepadanya. Artinya semakin besar nilai dari arus listrik maka beda

potensialnya juga akan semakin besar, dan begitu pula sebaliknya” atau dengan kata lain “tegangan suatu komponen listrik sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir melalui komponen tersebut, asalkan R konstan.” c)

Penyimpangan-penyimpangan Hasil yang diperoleh untuk nilai resistensi hambatan (R= 47 Ω) ternyata lebih besar dari nilai standarnya yang tercantum pada resistor yaitu sebesar 47 Ω, sedangkan untuk R=100 Ω nilai resistensi hambatannya sama dengan yang tercantum pada resistor yaitu sebesar 100 Ω. Hal tersebut terjadi karena banyaknya kendala yang dialami saat melakukan percobaan dan kesalahan yang dilakukan saat pengambilan data maupun pada saat menganalisis data.

d) Kesalahan-Kesalahan Dalam melakukan percobaan, ada beberapa kesalahan yang terjadi. Kesalahan-kesalahan tersebut adalah sebagai berikut : 1. Kesalahan umum, yaitu kesalahan yang disebabkan karena kekeliruan manusia, yang terjadi karena kurang telitinya kami dalam membaca alat atau instrument, baik amperemeter maupun voltmeter yang dapat mempengaruhi perhitungan. 2. Kesalahan sistematis, yaitu kesalahan yang disebabkan oleh alat ukur atau instrument dimana instrumen yang kami pakai sering main-main penunjukkan voltmeter sehingga perlu mengulangi beberapa kali. Dalam hal ini multimeter yang kami gunakan tidak terkalibrasi secara baik. Multimeter tidak menunjukkan skala nol ketika catu daya dimatikan. Peralatan yang digunakan kemungkinan sudah dalam keadaan tidak baik, sehingga menyebabkan kurang maksimalnya kinerja alat yang menimbulkan terjadinya kesalahan. 3. Kesalahan paralaks pada saat mengukur menggunakan ampermeter dan voltmeter. 4. Kesalahan acak, yaitu kesalahan yang tidak diketahui secara pasti penyebabnya, tetapi berpengaruh terhadap hasil percobaan misalnya saja karena lingkungan, pengaruh getarangetaran di luar alat percobaan, angin, maupun usikan-usikan dari praktikan yang tanpa disengaja.

IX. JAWABAN PERTANYAAN

1. Besarnya nilai R adalah R (99,7 18,02) dengan nilai Kesalahan Relatif (KR) sebesar 1,02%.

2. Untuk menentukan besarnya hambatan (R) dari grafik tegangan (V) dan kuat arus (I) V dimana R adalah hambatan kawat atau bisa menggunakan persamaan, yaitu : R  I suatu alat lainnya, V adalah beda potensial yang melintasi benda, dan I adalah kuat arus yang mengalir pada suatu benda. Hubungan antara kuat arus listrik (I), tegangan (V), dan hambatan (R) dapat dilukiskan pada grafik seperti ini : Tegangan (V)

Kuat Arus (I)

Gambar Grafik hubungan I dan V

3. Grafik I-V Untuk tabel 1menggunakan 100 Ω

I(A) 

Untuk tabel 2 menggunakan 47Ω 

V

4.



Untuk R=100 Ω Rtotal= 100,00 Ω

R9 = 100,00 Ω R10 = 100,00 Ω Berdasarkan nilai tersebut, nilai R10 sama dengan R9. Ini sesuai dengan pernyataan bahwa hambatan pada suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan antara dua ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan kuat arus yang mengalir. 
...