LAPORAN LENGKAP PRAKTIKUM ALAT UKUR LISTRIK
Judul Percobaan
: Pengukuran Arus dan Tegangan
Asisten
: Saiyidah Mahtari, S.Pd
Nama Praktikan NIM Kelompok
: : :I
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT 2012
PERCOBAAN I
Judul
: Pengukuran Arus dan Tegangan
Tujuan
: 1) Mengukur arus dan tegangan dalam suatu rangkaian 2) Memplot grafik grafik hubungan antara arus dan dan tegangan tegangan
Hari /Tanggal
: Jum’at / 2 November 2012
Tempat
: Laboratorium FISIKA DASAR FKIP UNLAM. Banjarmasin.
1. DASAR TEORI
Untuk mengukur kuat aru listrik melalui resistor, amperemeter dipasang seri dengan resistor. Sedangkan untuk pengukuran tegangan, voltmeter dirangkai paralel dalam rangkaian, sehingga arus rangkaian akan terbagi menjadi dua yakni melalui voltmeter dan yang melalui melalui rangkaian yang yang diukur tegangannya. tegangannya. Untuk mendapatkan mendapatkan hasil pengukuran akurat, maka idealnya resistansi voltmeter voltmeter sangat besar (tak terhingga), terhingga), sehigga sehigga arus yang yang melewati voltmeter voltmeter (mendekati nol). Namun hal ini
tidak mungkin
resistansi voltmeter jauh lebih besar dan resistansi
sangat kecil
hanya perlu diusahakan rangkaian yang diukur
tegangan) (Istiyono, Edi. 2004 : 139). Untuk mengawasi besaran-besaran yang dijampai dalam operasi, diperlukan pengukuran-pengukuran. pengukuran-pengukuran. Dalam pengukuran besaran-besaran besaran-besaran
listrik
misalnya yang kebanyakan menjadi sasaran adalah tegangan, arus, daya dan energi. 1. Pengukuran Tegangan. Alat-alat yang digunakan untuk mengukur tegangan dinamai voltmeter. Karena tegangan
adalah
perbedaan potensial antara dua titik. maka bila
hendak mengukur tepangan jepit voltmeter harus dihubungkan ketitik-titiK bersangkutan bersangkutan tersebut. Gambar i.i menunjukkan pengukuran tegangan dalam voltmeter antara jepitan-jepitan dengan suatu sumber tegangan.
a-b suatu suatu rangkaian yang dihubungkan dihubungkan
Dengan
menghubungkan
jepitan-
jepitan v ketitik a dan b. maka pada umumnya mengalirlah arus/melalui kumparan
alat
pengukur,
yang
diperlukan guna menimbulkan kopel Gambar 1.1. pemutar sistem pengukur. Perbedaan potensial antara titik a dan b adalah sebanding dengan arus i. Faktor perbandingan ini disebut tahanan alat tersebut lazimnya dinyatakan dengan R, jadi : v=I.R Rumus ini dikenal sebagai Hukum ohm. Hukum ohm dapat pula ditulis yakni : 1=V.G Dengan
dan disebut penghantar (konduktansi) bahan tersebut.
2. Pengukuran Arus. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus disebut amperemeter. Untuk mengukur arus, haruslah
arus
amperemeter.
yang Jadi
bersangkutan amperemeter
melalui haruslah
dipasang seri dengan unsur rangkaian yang dilalui arus tersebut (gambar 1.2). seperti halnya pada Gambar 1.2 pengukuran tegangan perubahan
pemasangan amperemeter ini pun mengadakan
dalam rangkaian. Misalnya
rangkaian-rangkaian diluar jepitan
a-b, gambar i.2 diganti dengan sumber tegangan E dengan tahanan dalam ri yang ekivalen.
Maka arus melalui R sebelum amperemeter adalah: i=
(Tim Dosen Fisika, 2012 ; 1-2) Berdasarkan Hukum ohm rapat arus sebanding dengan kuat me dan listrik (E). Secara matematika adalah J = V. E Hubungan ini dikenal dengan hukum ohm. Tetapan pembanding J disebut Konduktivitas listrik. Suatu bahan dengan harga Konduktivitas (J) yang besar akan
mengalirkan arus yang besar pula untuk suatu harga kuat
medan (listrik E). Bahan seperti ini disebut konduktor baliK. Misalkan beda potensial pada titik p dan q adalah v. yaitu v (p) + v (q) = V. Bila medan listrik
dalam
logam
dapat
dianggap
serbasama, kuat medan listrik dalam logam haruslah
Gambar 1.3 Hukum ohm menyatakan bahwa rapat arus J = V. E
sehingga arus J . A
̅
Bila tetapan
̅
v=
ditulis
I.R
Menyatakan arus sebanding dengan beda potensial. Ternyata berlaku dalam
banyaK
Keadaan. Hubungan mi
dikenal
sebagai Hukum ohm.
(Sutrisno, 1979 - 63). Bilamana ada listrik bergerak, maka peristiwa ini dikatakan orang”arus listrik”. Listrik itu mengalir dari suatu titik yang mempunyai tegangan yang
tinggi dan menuju kesuatu titik yang tegangannya relatif lebih rendah. Jadi dengan demikian ternyata untuk menimbulkan arus listrik ini harus dibutuhkan adanya perbedaan tegangan untuk memelihara antaranya tegangan dibutuhkan suatu gaya yang disebut Gaya Gerak Listrik (GGL). Tidak sama bila dapat dilalui arus listrik, yang dapat dilalui arus listrik disebut penghantar, sedangkan yang tidak dapat dilalui arus listrik itu disebut osilator. Amperemeter digunakan untuk mengukur arus dan voltmeter untuk mengukur beda potensial. Komponen utama yang menyusun sebuah amperemater dan voltmeter analog adalah sebuah magnet. Sebuah kumparan skala kalibrasi galvonometer bekerja dengan prinsif gaya antara medan magnet dan kumparan kawat pembawa arus (Giancolli, 2011 : 116). Untuk memasang amperemeter dalam suatu rangkaian listrik perlu di perhatikan tanda (+) atau warna merah dan meninggalkan amperemeter melalui kutub negatif (diberi tanda negatif) atau warna hitam. Untuk mengukur kuat arus listrik melalui resistor, amperemeter dipasang seri dengan resistor. Alat untuk mengukur tegangan listrik adalah voltmeter. Voltmeter harus dipasang paralel pada komponen listrik yang akan diukur tegangannya. Untuk memasang voltmeter diperhatikan bahwa titik
dalam suatu rangkaian perlu
yang potensiometernya lebih tinggi
harus
dihubungkan ke kutub positif (+) ditandai warna merah dan titikyang potensionya lebih rendah dihubungkan dengan kutub kutub negatif ditandai ( -) atau hitam (Kanginan, 2002 :275). Arus listrik adalah arus yang berlawanan dengan arah aliran elektron atau arah yang bermuatan positif seandainya muatan positif dapat mengalir. Titik dalam suatu kawat penghantar, titik A yangberpotensial lebih tinggi dari titik B, maka akan terjadi dalam kawat penghantar itu arus listrik mengalir dari A ke B padahal sebenarnya yang mengalir itu adalah elektron-elektron dari B ke A. Arus yang mengalir dari A ke B tersebut hanya berlangsung dalam waktu yang sangat singkat. Arus tersebut berhenti jika potensial antara A dan B telah sama.
Beda potensial arus listrik disebut juga tegangan listrik yang dengan simbol V. Untuk mengalirkan muatan listrik A ke B pada suatu penghantar maka sumber tegangan mengeluarkan tergantung pada banyaknya muatan listrik yang dipindahkan. Makin banyak muatan listrik yang dipindahkan maka semakin banyak pula energi yang harus dikeluarkan (Wahyudin, 1994 : 1-2). Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri elektron bebas secara terus-menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa. Tenaga ( the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalirkan dalam sebuah rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada beberapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan elektron pada titik tersebut dengan titik yang lainnya. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekkan, atau bergerak berlawanan gerak, berlawanan ini yang bisanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus dalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyak tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara
atau
melewati
titik
pada
knowledge.blogspot.com). II. Alat dan Bahan
1. Voltmeter dan Amperemater
: 1 buah
2. Resistor
: 1 buah
3. Power Supplay
: 1 buah
4. Kabel penghubung
: 1 buah
5. Papan rangkaian
: 1 buah
suatu
titik
(http://public-
III. Prosedur Kerja
1. Menyusun rangkaian seperti dibawah ini
2. Setelah yankin tidak ada kesalahan dalam rangkaian menutup saklar 3. Memperhatikan penunjukkan jarum amperemeter, bila sudah berfungsi dengan baik memulai pengambilan data dengan mengatur tegangan secara perlahan 0-6 volt. 4. Mengulangi percobaan diatas dengan merubah rangkaian diatas seperti rangkaian dibawah ini.
5. Membandingkan hasil yang diperoleh 6. Membuat grafik hubungan atara I dan V dari data yang diperoleh kemudian menentukan R dari grafik yang dibuat tersebut. 7. Menganalisis tingkat ketelitian dari hasil percobaan yang telah ditentukan. IV. Hasil Pengamatan
Voltmeter
Amperemater
1. Tabel pengamatan Rangkaian 1
Pembacaan
No
Sumber Tegangan (VG)
1
0V
2
2V
(1,8 ± 0,1)v
(8 ± 1 ) mA
3
4V
(3,4 ± 0,1)
(16 ± 1 ) mA
4
6V
(5,0 ± 0,1)v
(24 ± 1 ) mA
Voltmeter
Amperemeter
(0,2 ± 0,1) v
(2 ± 1 ) mA
2. Tabel pengamatan Rangkaian II
Pembacaan
No
Sumber Tegangan (VG)
1
0V
2
2V
(1,8 ± 0,1)v
(8 ± 1 ) mA
3
1V
(3,4 ± 0,1)
(16 ± 1 ) mA
4
6V
(5,0 ± 0,1)v
(24 ± 1 ) mA
Voltmeter (0,2 ± 0,1) v
V. Analisa Data A. Perhitungan
- Kegiatan 1 : Amperemeter dipasang sesudah resistor. Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : O V b. Tegangan V = V ± ΔV = (0,2 ± 0,1) V
Amperemeter (2 ± 1 ) mA
c. I = I ± ΔI = (2 ± 1) mA = (0,002 ± 0,001) A. Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
=
= =
= = 47,141 omh Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 47,141% (berhak 2 AP).
DK = 100% - 47,141% = 52,9%. DF = (R ± SR) 2
= (1,0 ± 0,4) x 10 ohm Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : 2V b. Tegangan
V = V ± ΔV = (1,8 ± 0,1) V c. I = I ± ΔI = (8 ± 1) mA = (0,008 ± 0,001) A. Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
=
= =
= 20,52 ohm Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 9,12% (berhak 3 AP).
DK = 100% - 9,12% = 90,88%. DF = (R ± SR) = (225,0 ± 20,5) Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : 4V b. Tegangan V = V ± ΔV = (3,4 ± 0,1) V c. I = I ± ΔI
= (16 ± 1) mA = (0,016 ± 0,001) A. Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 4,50% (berhak 3 AP).
DK = 100% - 4,60% = 95,4%. DF = (R ± SR) 1
= (21,2 x 10 ± 9,5) ohm Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : 6V b. Tegangan V = V ± ΔV = (5,0 ± 0,1) V c. I = I ± ΔI = (24 ± 1) mA = (0,024 ± 0,001) A.
Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
= 6,41% Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 3,08% (berhak 3 AP).
DK = 100% - 3,08% = 96,92%. DF = (R ± SR) 1
= (20,8 x 10 ± 6,4) ohm Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : 0V b. Tegangan V = V ± ΔV = (0,2 ± 0,1) V c. I = I ± ΔI = (2 ± 1) mA = (0,002 ± 0,001) A. Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
= 47,141 ohm Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 47,141% (berhak 2 AP).
DK = 100% - 47,141% = 52,9%. DF = (R ± SR) 2
= (1,0 ± 0,4) x 10 ohm Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : 2V b. Tegangan V = V ± ΔV = (1,8 ± 0,1) V c. I = I ± ΔI = (8 ± 1) mA = (0,008 ± 0,001) A. Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
= 50,52 Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 9,12 % (berhak 3 AP).
DK = 100% - 9,12% = 90,88%. DF = (R ± SR) = (225,0 ± 20,5) ohm Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : 4V b. Tegangan V = V ± ΔV = (3,4 ± 0,1) V c. I = I ± ΔI = (16 ± 1) mA = (0,016 ± 0,001) A. Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
= 9,79 ohm Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 4,60 % (berhak 3 AP).
DK = 100% - 4,60% = 95,4%. DF = (R ± SR) 1
= (21,2 x 10 ± 9,7) ohm Hasil pengukuran (langsung) variabel bebasnya a. Tegangan sumber : 6V b. Tegangan V = V ± ΔV = (5,0 ± 0,1) V d. I = I ± ΔI = (24 ± 1) mA = (0,024 ± 0,001) A. Hasil pengukuran (tak langsung) variabel terikatnya adalah nilai hambatan:
Ketidakpastian hambatan
Ketidakpastian (ralat) relatif KR =
=
= 3,08 % (berhak 3 AP).
DK = 100% - 3,08% = 96,92%. DF = (R ± SR) 1
= (20,8 x 10 ± 6,4) ohm B. Pembahasan
Percobaan ini bertujuan untuk mengukur arus dan tegangan serta memplot grafik hubungan arus dan tegangan. Berdasarkan prosedur kerja praktikan melakukan 2 kegiatan yaitu pada rangkaian amperemeter dipasang sesudah resistor dan amperemeter dipasang sebelum resistor. Untuk kedua kegiatan tersebut menggunakan tegangan sumber sebesar 0-6 volt, dan resistor yang tetap sebesar 220 ohm. Hasil pengamatan dan perhitungan yang didapatkan untuk r angkaian 1 1) V0 = (0,2 ± 0,1) V
, I0 = (0,002 ± 0,001) A
2 , R0 = (1,0 ± 0,4) x 10
2) V2 = (1,8 ± 0,1) V
, I2 = (0,008 ± 0,001) A
, R2 = (225,0 ± 20,5)
3) V4 = (3,4 ± 0,1) V
, I4 = (0,016 ± 0,001) A
, R4 = (21,2 x 10 ± 9,7)
4) V6 = (5,0 ± 0,1) V
, I6 = (0,024 ± 0,001) A
, R6 = (20,8 x 10 ± 6,4)
1 1
Sedangkan untuk rangkaian II 2
1) V0 = (0,2 ± 0,1) V
, I0 = (0,002 ± 0,001) A
, R0 = (1,0 ± 0,4) x 10
2) V2 = (1,8 ± 0,1) V
, I2 = (0,008 ± 0,001) A
, R2 = (225,0 ± 20,5)
3) V4 = (3,4 ± 0,1) V
, I4 = (0,016 ± 0,001) A
, R4 = (21,2 x 10 ± 9,7)
4) V6 = (5,0 ± 0,1) V
, I6 = (0,024 ± 0,001) A
, R6 = (20,8 x 10 ± 6,4)
1 1
Dari kedua kegiatan diatas tegangan sumber diubah-ubah dari 0-6 V untuk mendapatkan nilai tegangan dan kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Sedangkan untuk mendapatkan nilai R diperoleh melalui persamaan :
Ketika tegangan sumber ditambah maka besar tegangan yang diperoleh juga besar dan arus yang mengalirpun besar. Artinya tegangan sumber sebanding dengan arus dan tegangan Vs I
dan
Vs V
dan berdasarkan Hukum ohm : V = I . R, artinya tegangan berbanding lurus dengan arus. VI
Akan tetapi dalam hal ini saat dilakukan perhitungan untuk sebuah tesistor, nilainya tidak tetap padahal seharusnya nilai tersebut tetap karena pada percobaan ini hanya menggunakan satu resistor sebesar 220 ohm. Banyak faktor yang menyebabkan niali dari R berubah-rubah yaitu kesalahan pada praktikan dimana saat membaca penunjukkan jarum pada alat ukur posisinya tidak tegak lurus, dapat pula diakibatkan oleh tegangannya yakni voltage tegangan dan kabel yang digunakan ada yang longgar.
Untuk grafik hubungan antara arus dan tegangan yang didapat pada percobaan dapat digambar sebagai berikut, dimana kemiringan grafik menunjukkan besarnya nilai R. Kegiatan I:
Kegiatan II :
Dari grafik kedua kegiatan diatas dapat dilihat tegangan sebanding dengan kuat arusnya walaupun kemiringan grafiknya tidak l inier. Dari kegiatan yang dilakukan, pertama amperemeter dalam rangkaian dipasang sesudah resistor dan kedua amperemeter dipasang sebelum resistor untuk hasil pengamatan yang didapatkan baik kuat arus dan tegangan sama
karena tidak berpengaruh posisi amperemeter dipasang asalkan dirangkai secara seri dan voltmeter dirangkai secara paralel. VI. KOMENTAR
Secara umum praktikum berjalan dengan lancar dini dibuktikan dengan sikap anggota kelompok dalam menjalankan prosedur kerja sudah sesuai. Dalam melakukan percobaan praktikan tidak mengalami kesulitan dalam merangkai atau menyusun rangkaian karena sudah memahami konsep untuk pemasangan amperemeter dan voltmeter pada rangakain, dan konsep tersebut telah dijelaskan pada kuliah teori alat ukur listrik. Namun percobaan yang praktikan lakukan tidak mendapatkan hasil yang maksimal dan terlihat grafik hubungan arus dan tegangan. Hal ini disebabkan karena kesalahan pada praktikan dimana saat membaca penunjukkan jarum pada alat ukur posisinya tidak tegak lurus, alat-alat yang digunakan kurang bekerja dengan baik karena terlalu sering digunakan, dan kabel-kabel penghubung yang longgar. Asisten dosen yang membimbing kami cukup jelas dalam menjelaskan materi pengukuran arus dan tegangan sehingga praktikan dapat menjalankan prosedur kerja dengan baik. Alat yang digunakan lengkap, namun ada yang tidak maksimal sehingga percobaan yang dilakukan kurang maksimal pula. Dalam penggunaan alat diperlukan adanya ketelitian, faktor konsentrasi juga berpengaruh dalam sebuah percobaan sehingga dalam percobaan tersebut dapat terarah dan teratur agar tujuan percobaan dapat dicapai. VII. KESIMPULAN
1. Pengukuran arus dan tegangan : a. Pada rangkaian I : 2
V0 = (0,2 ± 0,1) V
, I0 = (0,002 ± 0,001) A
, R 0 = (1,0 ± 0,4) x 10
V2 = (1,8 ± 0,1) V
, I2 = (0,008 ± 0,001) A
, R 2 = (225,0 ± 20,5)
V4 = (3,4 ± 0,1) V
, I4 = (0,016 ± 0,001) A
, R 4 = (21,2 x 10 ± 9,7)
V6 = (5,0 ± 0,1) V
, I6 = (0,024 ± 0,001) A
, R 6 = (20,8 x 10 ± 6,4)
1 1
b. Pada rangkaian II : 2
V0 = (0,2 ± 0,1) V
, I0 = (0,002 ± 0,001) A
, R0 = (1,0 ± 0,4) x 10
V2 = (1,8 ± 0,1) V
, I2 = (0,008 ± 0,001) A
, R2 = (225,0 ± 20,5)
V4 = (3,4 ± 0,1) V
, I4 = (0,016 ± 0,001) A
, R4 = (21,2 x 10 ± 9,7)
V6 = (5,0 ± 0,1) V
, I6 = (0,024 ± 0,001) A
, R6 = (20,8 x 10 ± 6,4)
2. Grafik hubungan antara arus dan tegangan a. Pada rangkaian I
b. Pada rangkaian II
1 1
DAFTAR PUSTAKA
Gioncolli, Donglas. C. 2001. Fisika Edisi Ke-Lima Jilid 2. Jakarta : Erlangga. Istiyono, Edi. 2006. Sains Fisika Untuk Kelas X. Klaten : Intan Pariwara. Kanginan, Marthen. 2002. Fisika IB Untuk SMA Kelas X. Jakarta : Erlangga. Sutrisno. 1979. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga. Tim Dosen Fisika. 2012. Penuntun Praktikum Alat Ukur Listrik. Banjarmasin : UNLAM (tidak dipublikasikan). Wahyudin, dkk. 1994. Penuntun Belajar Fisika. Bandung : Lubuk Agung. http://public-knowledge.blogspot.com.
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
LABORATORIUM FISIKA Nama No. Registrasi Program Studi
: : :
Kode Percobaan Tanggal Percobaan Kelompok
: : :
Judul Praktikum
Pengukuran Arus dan Tegangan LAPORAN SEMENTARA V- Power Supply 0V
Voltmeter
2V
x 1 = 2 mA
(2 ± 1)mA
x 9 = 1,8 V
x 4 = 8 mA
(1,8 ± 0,1) V.
(8 ± 1)mA
6V
(0,2 ± 0,1) V.
4V
x 1 = 0,2 V
Amperemeter
x 17 = 3,4 V
x 8 = 16 mA
(3,4 ± 0,1) V.
(16 ± 1) mA
x 25 = 5 V
(5,0 ± 0,1) V
x 12 = 24 mA
(24 ± 1)mA
Resistor yang digunakan : 220 ohm
Asisten
Banjarmasin, Praktikan
