LAP RAN RAN PRATI PRATIKU KUM M R-L
B
arakteristik V I Logam
Nama
: Hantoro Hantoro Restu Restucond condro ro aputro
NPM
: 13063 13063682 68242 42
Fakultas
: Tek Teknik nik
Program Studi
: Teknik Me M etalurgi dan Material
Kelompok
: 10 (Jumat (Jumat Siang) Siang)
Nomor omor Per ercc baan
: LR LR02
Tanggal Per obaan
: 28 September 2014
Labor Laborato atori rium um Fisik Fisika a Dasar Dasar Unit Pelaks na Pend Pendid idik ikan an Ilm Ilmu Peng Penget etah ahu u n Dasar Universitas Indonesia
LR02 – Karakteristik V I Logam
A.
Tujuan
Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu logam.
B.
Alat
1.
Hambatan yang terbuat dari
5.
Camcorder
logam
6.
Unit PC
2.
Amperemeter
7.
DAQ dan perangkat pengendali
3.
Voltmeter
4.
Variable power supply
C.
Teori
otomatis
Sebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan menimbulkan disipasi 2
panas. Besarnya disipasi panas adalah I R. Panas yang dihasilkan oleh material ini akan mengakibatkan perubahan hambatan material tersebut. Jika pada material logam, pertambahan kalor / panas akan menambah nilai hambatan material tersebut. Peristiwa dispasi panas dan perubahan resistansi bahan logam ini saling berkaitan.
Hambatan atau disebut juga tahanan atau resistansi adalah sesuatu yang sering dibicarakan dalam bidang fisika elektronika. Apa sebenarnya fungsi dari hambatan
tersebut? Data menun ukkan ada hubungan yang menarik ant ra kuat arus dan hambatan. Jika nilai hambatan diperbesar maka kuat arus akan m enurun untuk beda potensial yang tetap, seh ingga :
Persaman di atas
enunjukkan bahwa hambatan berbanding t rbalik dengan kuat
arus. Jika nilai hambat n konstan maka hubungan antara kuat aru dan beda potesial adalah berbanding luru , dengan kata lain semakin besar beda pot ensial makin besar kuat arusnya. Secara ma tematis dapat ditulis :
Penggabungan ke dua persamaan dapat ditulis sebagai berikut.
Persamaan di at s disebut Hukum Ohm, dengan R adal ah hambatan yang dinyatakan dalam satuan ohm ditulis dalam simbol Ω (omega).
erdasarkan hukum
Ohm, 1 ohm didefinisikan sebagai hambatan yang digunakan dal m suatu rangkaian yang dilewati kuat arus sebesar 1 ampere dengan beda potensial 1 v lt. Oleh karena itu, kita dapat mendefinisikan pengertian hambatan yaitu perbandingan antara beda potensial dan kuat arus.
Secara garis besar, hukum Ohm dapat disimpulkan sebagai berikut : 1.
Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda potensial (tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan I ∞ V atau V ∞ I, Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan hambatan (R) sehingga persamaannya menjadi V = I.R. Dimana V adalah tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R adalah hambatan (Ohm).
2.
Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R.
D.
Cara Kerja
1.
Memerhatikan halaman web percobaan Karakteristik V I Logam.
2.
Memberikan beda potensial dengan member tegangan V1.
3.
Mengaktifkan power supply atau baterai dengan mengklik radio button di sebelahya.
4.
Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
5.
Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8.
Catatan : data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika rangkaian diberi beda
potensial tertentu (misalkan V1) dengan interval 1 detik antara data satu dengan data berikutnya.
E.
Data Hasil Percobaan
Percobaan dengan menggunakan tegangan V1 Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
9.15 9.15 9.36 9.36 9.15
Percobaan dengan menggunakan tegangan V2 Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
0.18 0.18 0.18 0.18 0.18
18.82 18.72 18.82 18.82 18.82
Percobaan dengan menggunakan tegangan V3 Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
0.27 0.27 0.27 0.27 0.27
27.25 27.35 27.14 27.14 27.14
Percobaan dengan menggunakan tegangan V4 Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
0.38 0.39 0.39 0.39 0.39
36.60 36.40 36.29 36.40 36.50
Percobaan dengan menggunakan tegangan V5 Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
0.50 0.51 0.52 0.51 0.51
45.03 44.82 44.51 44.82 44.20
Percobaan dengan menggunakan tegangan V6 Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
0.70 0.70 0.71 0.72 0.74
54.08 53.76 53.97 54.18 54.28
Percobaan dengan menggunakan tegangan V7 Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
0.83 0.87 0.88 0.89 0.90
59.90 58.65 58.03 57.82 57.82
Percobaan dengan menggunakan tegangan V8
F.
Tegangan (Volt)
Arus Listrik (mA)
1.09 1.11 1.14 1.16 1.18
65.62 65.10 64.47 63.95 63.54
Pengolahan Data
Pengolahan data yang pertama adalah mencari rata – rata tegangan dan arus listrik di setiap tegangan V1 hingga V8. Rata – rata ini dicari dan kemudian digunakan untuk data pembuatan grafik hubungan antara tegangan rata – rata dan arus listrik rata – rata. −
=
∑
Berikut merupakan tabel rata – rata tegangan dan arus listrik di tiap tegangan yang digunakan. Tegangan yang Digunakan
Nilai Tegangan (volt)
Nilai Arus Listrik (mA)
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8
0.08 0.18 0.27 0.3875 0.51 0.714 0.8725 1.136
9.234 18.8 27.204 36.438 44.64 54.054 58.3925 64.536
Dari data yang diperoleh di atas, maka grafik hubungan antara tegangan rata – rata (sumbu x / volt) dan arus listrik rata – rata (sumbu y / mA) yaitu seb gai berikut.
Hubun an Tegangan Rata - Rata dengan Arus Listrik Rata - Rata 70 60 50 40 30 20 10 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Dari data rata – rata tegangan dan arus listrik, dapat dihasilkan pula besar disipaso panas logam setiap tega gan yang ditentukan. Dengan menggunakan persamaan rumus :
Maka diperoleh data ha batan sebagai berikut. Tegangan ya g Digunakan
Nilai Tegangan (volt)
Nilai Arus Listrik (mA)
Disi asi Panas ( Joule)
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8
0.08 0.18 0.27 0.3875 0.51 0.714 0.8725 1.136
9.234 18.8 27.204 36.438 44.64 54.054 58.3925 64.536
.73872 3.384 .34508 1 .119725 2.7664 38.594556 50.94745625 73.312896
Dan grafik hubun an antara disipasi panas (sumbu y / mJoule) dengan arus listrik (sumbu x / mA) yaitu sebagai berikut.
Hub ngan Arus Listrik dengan Disipasi Panas 70 60 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
Dalam setiap percobaan, maka terdapat beberapa kesalahan, yaitu salah satunya kesalahan relatif percob an. Dalam percobaan ini, kesalahan relatifnya adalah sebesar :
Untuk tegangan, besar esalahan relatifnya adalah 0.364631321. Se angkan untuk arus listrik, kesalahan relatif ya adalah 19.73445979.
G.
Analisis a.
Analisis Percobaan
Percobaan RLAB “LR02 – Karakteristik V I Logam” i i bertujuan untuk mengetahui hubungan a ntara disipasi panas dengan perubahan resis tansi logam. Dalam percobaan ini, dibutuh an beberapa alat seperti hambatan yang t erbuat dari logam, amperemeter (untuk mengukur arus listrik yang dihasilkan), voltmet r (untuk mengukur besarnya tegangan listrik), variable power supply, camcorder, unit
C, serta DAQ dan
perangkat pengendali o tomatis. Alat – alat tersebut disusun sede ikian rupa hingga
praktikan bisa mengukur besar arus listrik yang dihasilkan untuk beberapa tegangan yang sudah di- set oleh praktikan.
Menurut teori, disipasi panas suatu logam semikonduktor akan dipengaruhi oleh besarnya resistansi pada logam tersebut. Dan pada perocobaan kali ini akan dibuktikan apakah teori tersebut benar tidaknya. Dalam percobaan kali ini, tegangan listrik merupakan variabel bebas, yaitu variable yang ditentukan sendiri oleh praktikan, di mana praktikan menetapkan delapan nilai tegangan listrik yang berbeda. Kemudian, arus listrik yang dihasilkan merupakan variabel terikat, yaitu variable yang nilainya dipengaruhi oleh besarnya variabel bebas. Ketika tegangan listrik dan arus listrik telah didapatkan nilainya, praktikan dapat menghitung besarnya hambatan atau resistensi dari logam yang digunakan dalam percobaan. Dari hal tersebut, maka praktikan dapat mengetahui hubungan tegangan dengan arus listrik serta hubungan antara disipasi panas dengan resistensi logam semikonduktor.
b.
Analisis Hasil
Dari hasil yang didapatkan, praktikan dapat mengetahui bahwa hubungan antara tegangan dengan arus listrik yaitu berbanding lurus, dengan kata lain semakin tinggi tegangan listrik yang diberikan, maka akan semakin tinggi pula arus listrik yang dihasilkan, begitu pula sebaliknya. Hal ini tidak terlepas dari hambatan dari logam yang konstan sehingga praktikan mendapatkan hubungan seperti itu untuk tegangan dengan arus listrik. Hambatan dalam percobaan kali ini konstan karena logam yang digunakan dalam percobaan kali ini sama atau sejenis sehingga nilainya tetap / konstan.
c.
Analisis Grafik
Grafik yang disertakan dalam laporan praktikum ini adalah grafik hubungan antara tegangan (volt) dengan arus listrik yang dihasilkan (mA). Grafik tersebut merupakan grafik yang menggambarkan bahwa semakin tinggi tegangan, maka akan semakin tinggi pula arus listrik yang dihasilkan. Hal ini menjadi bukti dari analisis hasil yang telah ada sebelumnya. Grafik yang dihasilkan menunjukkan hubungan linier antara tegangan dan arus listrik, apabila ditulis dalam persamaan sistematis menjadi : =
+
dimana y merupakan arus listrik dan x merupakan tegangan. m dalam hal ini adalah gradien, dan nilai gradien ini konstan untuk berapapun nilai x dan y. Dengan kata lain, dalam percobaan kali ini, nilai konstan tersebut adalah hambatan atau resistensi (R) dari logam yang digunakan dalam percobaan. Sedangkan untuk grafik hubungan antara arus listrik dengan disipasi panas merupakan hubungan eksponensial kuadrat. Hal ini bisa dilihat dari grafik yang melengkung membentuk setengah parabola. Persamaan yang didapatkan sesuai dengan teori yang ada, yaitu : =
+
di mana x merupakan besar disipasi panas yang dihasilkan, sedangkan y merupakan besar arus listrik. Hal ini sama dengan persamaan : =
H.
Kesimpulan
•
Hubungan antara tegangan (volt) dengan arus listrik (mA) merupakan hubungan linier, di mana semakin besar tegangan, maka akan semakin besar pula nilai arus listrik yang dihasilkan.
•
Hubungan antara arus listrik (mA) dengan disipasi panas (mJoule) merupakan hubungan eksponensial (kuadrat). Hal ini dapat dilihat dari bentuk grafik yang dihasilkan, yaitu melengkung berbentuk setengah parabola.
•
Berdasarkan grafik, menggunakan prinsip Hukum Ohm diperbolehkan untuk menghitung hambatan atau resistensi suatu logam.
Referensi
Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamental of Physics 7
th
ed., Extended Edition.
John Willey and Sons, Inc. NJ. http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory/kuliah/view_experiment.php?id=10554&exp=52 (diakses pada tanggal 28 September 2014 pukul 07.15) http://www.scribd.com/doc/87182906/Teori-Hukum-Ohm (diakses pada tanggal 28 September 2014 pukul 08.37)
