HAMBATAN SUATU KAWAT PENGHANTAR
I. Tu Tujuan juan Percobaan
Menyelidiki pengaruh luas penampang (A) dan panjang suatu penghantar (L) terhadap nilai hambatan (R) suatu penghantar listrik.
II. Dasar Dasar Teori
Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Dengan kata lain, arus listrik mengalir karena adanya beda potensial. Hubungan antara beda potensial dan arus ar us listrik lis trik kali pertama diselidiki oleh George imon !hm ("#$#% "$&'). eda potensial listrik disebut juga tegangan listrik. Dari penelitian dapat disimpulka disimpulkan n baha arus listrik sebanding sebanding dengan dengan beda potensial. potensial. emakin emakin besar beda potensial listrik yang diberikan, semakin besar arus listrik yang dihasilkan. Demikian juga sebaliknya, semakin ke*il beda potensial yang diberikan, semakin ke*il arus listrik yang dihasilkan. !hm mende+inisikan baha hasil perbandingan antara beda potensialtegangan listrik dan arus listrik disebut hambatan listrik. e*ara matematis ditulis sebagai berikut. R - / atau - /R dengan0 R - hambatan listrik (ohm1 2 ) - tegangan atau beda potensial listrik (3olt1 ) / - kuat arus listrik (ampere1 A)
Gambar ". Gra+ik 4uat Arus Listrik (/) sebagai 5ungsi eda 6otensial ()
"
Gambar gra+ik diatas menunjukkan jika suatu bahan penghantar menghasilkan gra+ik kuat arus (/) sebagai +ungsi beda potensial () maka tidak akan membentuk garis lurus, penghantarnya
disebut komponen non7ohmik. 8ntuk bahan
penghantar yang menghasilkan gra+ik kuat arus (/) sebagai +ungsi beda potensial () maka akan membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen ohmik. 4uat arus listrik akan ke*il ketika melalui konduktor yang luas penampangnya ke*il, hambatan jenisnya besar, dan panjang. ebaliknya, kuat arus listrik akan besar ketika meleati konduktor yang luas penampangnya ke*il, hambatan jenisnya besar, dan pendek. 4etika kuat arus listrik ke*il, berarti hambatan konduktornya besar dan sebaliknya, ketika kuat arusnya besar, berarti hambatan konduktornya ke*il. ukti per*obaan menunjukkan baha luas penampang, hambatan jenis, dan panjang konduktor merupakan +aktor7+aktor yang menentukan besar ke*ilnya hambatan konduktor itu sendiri. 6ada sebuah penghantar (kaat besi) dapat dinyatakan R
dari kedua simpulan tersebut dapat dituliskan0
R ∝
l A
∝
l dan
R ∝
" A
, agar menjadi sebuah
persaman kalikan ruas kanan dengan suatu konstanta. 4onstanta ini dikenal dengan hambatan jenis atau resisti3itas yang diberi lambang ρ (rho). 9ika terdapat suatu kaat penghantar yang memiliki luas penampang ( A) , panjang kaat (l ), dan hambatan jenis ( ρ), maka besarnya hambatan pada kaat penghantar tersebut dapat diketahui melalui persamaan berikut0 R
= ρ
l A
:
Gambar :. 6anjang dan Luas 6enampang pada 4aat 6enghantar Dari persamaan di atas, hambatan jenis kaat penghantar tersebut dapat ditentukan melalui persamaan0 ρ = R
A
.........................................(")
l
esuai dengan 6ersamaan Hukum !hm baha0 R =
V I
............................................(:)
ubstitusi persamaan (:) ke persamaan ("), maka didapat hasil0 ρ =
V A I l
........................................(;) "
Luas penampang ( A) dari kaat tersebut adalah
'
π d
:
.
penampang kaat ( A) subsitusi ke persamaan (;), maka didapat0 ρ =
" '
Vd
π
:
Il
========..(')
III. Alat an Ba!an
No.
".
Alat an Ba!an
Ga"bar
>atu daya
;
:.
4abel 6enghubung Merah
;.
4abel 6enghubung Hitam
'.
6apan Rangkaian
&.
6enghubung 9embatan
7
?.
akelar " 4utub
7
#.
9epit keter
7
$.
4aat 4onstantan
'
@.
4aat
Amperemeter (
6otensiometer (
&
I#. $an%&a!'$an%&a! Percobaan
Adapun langkah%langkah dalam per*obaan ini adalah sebagai berikut.
". Alat dan bahan disusun seperti gambar berikut ini.
>atatan
a. Alat yang diperlukan disiapkan (hambatan tetap yang digunakan "
ohm).
b. akelar dalam posisi terbuka.
*. >atu daya dihubungkan ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan
o++).
d. Begangan *atu daya yang dipilih sebesar ; D>.
?
e. Rangkaian dihubungkan ke terminal *atu daya dengan kabel
penghubung.
:. 6anjang (L) dan luas penampang (A) kaat yang digunakan diukur.
;. >atu daya dihidupkan kemudian tekan sakelar ().
'. 6otensiometer diatur sehingga 3oltmeter menunjukkan tegangan sekitar :
3olt. 4uat arus yang mengalir pada amperemeter diba*a dan di*atat
hasilnya.
&. 6otensiometer diatur kembali sehingga 3oltmeter menunjukkan tegangan
sedikit lebih tinggi dari : 3olt. 4uat arus yang mengalir pada amperemeter
diba*a dan di*atat hasilnya.
?. Langkah (') diulang kembali sebanyak ; kali dan hasilnya di*atat.
#. Hasil pengamatan yang diperoleh di*atat pada tabel hasil pengamatan.
$. 4aat yang digunakan sebelumnya (kaat konstantan) diganti dengan
kaat lain (kaat nikrom).
@. Langkah (:) sampai langkah (#) diulang kembali.
#
#. Data Hasil Percobaan
Babel ". Babel Hasil 6engamatan (enis
$ )c"*
A )""+*
4aat konstanta
#@,&
,;&
4aat nikrom
#@,&
,;&
# )#olt* ", ",' ",$ :,: ", ",' ",$ :,:
I )A",ere* ,:? ,;? ,'; ,&; ,# ,"" ,"' ,"#
#II. Hasil Analisis Data -. Nilai ,anjan% )$* luas ,ena",an% )A* te%an%an )#* an &uat arus )I*.
Nilai Panjan% Ka/at )$* an Si",an%an Ba&un0a 1
- #@,& *m - ,#@& m - #@,& C " 7: m
L
∆ L -
" x A,"cm :
=
A,A&cm
=
,& C " 7:
L - L ∆ L - (#@,& ,&) C " 7: m
Nilai $uas Pena",an% )A* 1
A - ,;& mm : - ,;& C " 7? m:
Nilai Te%an%an )#* an Si",an%an ba&un0a 1 n='
-
∑ n ="
V n n
=
n ='
∆V =
∑
" + ",' + ",$ + :,:
∆V = ∆V =
∆V =
?,' '
= ",?volt
(V − V ) : n −"
n ="
∆V =
'
=
(" − ",?) : + (",' − ",?) : + (",$ − ",?) : + (:,: − ",?) : ' −" (−A,?) : + ( −A,:) : + (A,:) : + (A,?) : ; A,;? + A.A' + A,A' + A,;? ; A,$ ;
=
A,&"
$
- ∆ - ",? ,&" 3olt Nilai Kuat Arus $istri& )I* an Si",an%an ba&un0a 1 a. Ka/at &onstanta n= ' I n A,:? + A,;? + A,'; + A,&; ",&$ = = = A,;@ A / - ∑ ' ' n n =" n='
∆ I =
∑
( I − I ) n −"
n ="
∆ I =
∆ I = ∆ I =
∆ I =
:
(A,:? − A,;@) : + (A,;? − A,;@) : + (A,'; − A,;@) : + (A,&; − A,;@) : ' −"
( −A,";) : + (−A,A;) : + (A,A') : + (A,"') : ; A,A"?@ + A.AAA@ + A,AA"? + A,A"@? ;
A,A;@ ;
=
A,""
/ - / ∆ / - (,;@ ,"") A b. Ka/at Ni&ro" n= ' I A,A# + A,"" + A,"' + A,"# A,'@ / - ∑ n = = = A,": A n ' ' n =" n='
∆ I =
∑
( I − I ) n −"
n ="
∆ I = ∆ I = ∆ I =
∆ I =
:
(A,A# − A,":) : + (A,"" − A,":) : + (A,"' − A,":) : + (A,"# − A,":) : ' −" ( −A,A&) : + ( −A,A") : + (A,A:) : + (A,A&) : ; A,AA:& + A.AAA" + A,AAA' + A,AA:& ; A,AA&& ;
=
A,A':
/ - / ∆ / - (,": ,':) A +. Nilai Ha"batan )R* ,aa Masin%'Masin% Ka/at a. Ka/at &onstanta R =
V I
=
",?volt A,;@ampere
= ',"ohm
@
∂ R
∆ R =
∆ I
:
+
∂V
:
∆V
∂ I
A,;@
∆ R =
∂ R
',"
A,"": +
A,;@ ",?
A,&":
:
:
∆ R = A,A@& A,"" + A,;@ A,&"
∆ R =
A,AAA" + A,"
∆ R = A,"AA"
9adi, R - ('," ,"") ohm
b. Ka/at ni&ro" R =
V I
",?volt
=
A,":ampere
∂ R
∆ R =
∆ I
:
+
∂V
A,":
∆ R =
";,;
∂ R
= ";,;ohm
:
∆V
∂ I
A,":
A,A': : +
",?
A,&":
:
:
∆ R = A,AA@ A,"" + A,A#& A,&"
∆ R =
A,AAA" + A,A"@
∆ R = A,A"@"
9adi, R - (";,; ,"@") ohm 2. Nilai Ha"batan (enis Ka/at )3* a. Ka/at &onstanta
ρ =
ρ =
R A L '," xA,;& x"A − #@,& x"A
ρ = A,A"$ x"A ρ = ",$ x"A
−?
?
−:
−'
Ωm
Ωm
"
∂ ρ
∆ ρ =
∂ R
A
∆ ρ =
∂ A
R
∆ R +
L
∂ ρ
∆ R +
L
A,;& x"A −
∆ ρ =
#@,& x"A
∆ ρ = ',' x"A
∆ ρ = ',&" x"A
ρ =
AR
∆ A +
L:
∆ L
∆ L
#@,& x"A
A,;& x"A − x '," ?
',"
A,"AA" +
+ A,"" x"A
−:
A+
(#@,& x"A
−:
)
:
A,A& x"A −
:
−$
−$
∆ ρ = A,A'&" x"A
9adi,
∂ L
?
−:
−$
∂ ρ
∆ A +
−?
(",$ ± A,A'&") x"A ? Ω.m −
4esalahan relati+ hasil pengukuran(4R) adalah KR =
∆ ρ
x"AA A A
ρ KR = KR =
(A,A'&" x"A − ? ) (",$ x"A −? )
x"AA A A
:,& A A
b. Ka/at ni&ro" ρ = ρ =
R A L ";,; x A,;& x"A −? #@,& x"A − :
ρ =
' A,A&$ x"A − Ωm
ρ =
? &,$ x"A − Ωm
∆ ρ =
∆ ρ =
∆ ρ =
∂ ρ ∂ R
A L
∂ ρ
∆ R +
∂ A
R
∆ R +
L
A,;& x"A − #@,& x"A
∆ ρ = A,$' x"A ∆ ρ = ",:A x"A
∂ ρ
∆ A +
∆ A +
∂ L
AR :
L
∆ L
?
A,A"@" +
−:
−$
+ A,;? x"A
∆ L
#@,& x"A
−:
−$
−$
∆ ρ = A,A": x"A
A,;& x"A − x";,; ?
";,;
−?
""
A+
(#@,& x"A
−:
)
:
A,A& x"A −:
9adi,
ρ =
( &,$ ± A,A": ) x"A ? Ω.m −
4esalahan relati+ hasil pengukuran(4R) adalah KR =
∆ ρ
x"AA A A
ρ KR = KR =
(A,A": x"A −? ) (&,$ x"A
−?
)
x"AA A A
:,A? A A
#III. HASI$ DAN PEMBAHASAN - . Hasil Adapun hasil yang diperoleh berdasarkan analisis data yang dilakukan
adalah
Untu& Ka/at Konstanta
('," ,"") ohm
(",$ ± A,A'&") x"A ? Ω.m dengan kesalahan relati+ sebesar :,& E −
Untu& Ka/at Ni&ro"
(";,; ,"@") ohm.
( &,$ ± A,A": ) x"A ? Ω.m dengan kesalahan relati+ sebesar :,?E −
+ .Pe"ba!asan erdasarkan hasil yang didapatkan, dimana kesalahan relati+ dari masing7
masing per*obaan adalah sebesar :,&E dan :,?E, yaitu kurang dari "E, maka per*obaan yang dilakukan menunjukkan hasil yang *ukup akurat. Adanya kesalahan relati+ dalam per*obaan ini disebabkan oleh beberapa +aktor, yaitu kesalahan maupun kendala yang terjadi selama per*obaan. Adapun kesalahan7
":
kesalahan yang diperkirakan dilakukan dalam melakukan per*obaan tersebut antara lain adalah sebagai berikut0 a. 4esalahan umum adalah kesalahan yang terjadi karena kekeliruan praktikan. Misalnya kesalahan dalam memba*a skala, pemakaian alat, dan pena+siran hasil7hasil pengukuran, yang dimaksudkan adalah kesalahan dalam pemba*aan dan pemakaian alat pada praktikum yang dilakukan di laboratorium,yaitu pemba*aan skala pada 3oltmeter dan mistar. b. 4esalahan sistematis adalah kesalahan yang disebabkan oleh alat ukur atau instrumen dan disebabkan oleh pengaruh lingkungan pada saat melakukan praktikum. Misalnya pengaruh kabel penghubung yang pada rangkaian yang membuat hasil pengukuran kurang tepat. elain itu, kesalahan sistematis pada per*obaan ini adalah kesalahan titik nol dari alat yang digunakan serta alat amperemeter yang digunakan kurang ber+ungsi dengan baik karena saat pemba*aan skala, hasil pengukuran yang ditunjukkan sering berubah7ubah dan tidak tetap. *. 4esalahan a*ak adalah kesalahan yang disebabkan oleh hal7hal lain yang tidak diketahui se*ara pasti tetapi terjadi. Misalnya, dalam melakukan perhitungan angka7angka dalam analisis data yang dilakukan. Hal ini sering terjadi, tetapi tidak diketahui atau sulit diketahui. emua kesalahan yang diperkirakan dilakukan oleh praktikan tersebut, disebabkan karena adanya berbagai kendala7kendala dalam melakukan praktikum ini yaitu sebagai berikut0 a. Mengalami kesulitan dalam pemba*aan nilai arus dan tegangan yang ditunjukkan alat karena pada saat pemba*aan jarum penunjuk nilai arus pada amperemeter dan jarum penunjuk pada nilai tegangan pada 3oltmeter selalu
";
bergerak terkadang alat7 alat yang digunakan sensiti+ terhadap getaran sehingga sulit untuk mendapatkan data yang akurat. b. 6ada hakekatnya, hambatan pada papan rangkaian dan jembatan penghubung tidak boleh diabaikan karena bisa menyebabkan nilai pengukuran yang didapat kurang tepat. egitu pula halnya dengan hambatan udara yang *ukup berpengaruh terhadap hasil per*obaan. I4. SIMPU$AN DAN SARAN -. SIMPU$AN erdasarkan hasil analisis data dan pembahasan yang dilakukan pada
per*obaan ini, maka dapat disimpulkan baha a.
ρ =
(",$ ± A,A'&") x"A
−?
Ω.m dengan kesalahan relati+
sebesar :,& E, sedangkan nilai hambatan jenis untuk kaat nikrom adalah ρ =
b.
( &,$ ± A,A": ) x"A ? Ω.m dengan kesalahan relati+ sebesar :,?E. −
esarnya hambatan pada suatu kaat penghantar dipengaruhi oleh beberapa +aktor, yaitu panjang kaat (L), luas penampang (A) dan hambatan jenis (ρ). emakin besar luas penampang suatu penghantar, maka hambatan yang dihasilkan akan semakin ke*il. ementara itu, semakin panjang kaat dan besar hambatan jenisnya maka hambatan yang
dihasilkan akan semakin besar. +. SARAN Adapun saran yang dapat penulis berikan dalam melakukan per*obaan ini adalah
sebelum
per*obaan
dilakukan
sebaiknya
praktikan
diberikan
pengetahuan lebih aal mengenai materi yang terkait dengan per*obaan yang dilakukan sehingga praktikan dapat lebih memahami langkah7langkah dan tidak mengalami banyak kendala saat per*obaan berlangsung.
"'
