PENGUKURAN DASAR LISTRIK Astuti, Indri Dwi Salsabila, Sarima, Olivia Putri Utami, Sunarto Arif Sura Pendidikan Biologi Universitas Negeri Makassar Abstrak. Telah dilakukan percobaan dengan judul “Pengukuran Dasar Listrik”. Percobaan ini bertujuan agar mahasiswa dapat menyelidiki hubungan antara tegangan dan arus dalam suatu rangkaian sederhana dan cara menghitung besar hambatan sebuah resistor. Alat yang digunakan adalah Power Supply DC, Basic meter, Rheostat, Hambatan, dan Kabel Penghubung. Hambatan yang digunakan adalah 100 Ω nilai hambatan inilah yang akan dibuktikan melalui percobaan dengan mengukur besar tegangan dan kuat arus listrik. Berdasarkan hasil yang diperoleh pada praktikum ini dapat ditarik kesimpulan bahwa kuat arus listrik (I) berbanding lurus tegangan (V) dan besar hambatan (R) sebuah resistor dihitung dengan membagi tegangan (V) dengan kuat arus listrik (I).
Kata kunci: tegangan, kuat arus, hambatan
RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana cara menyelidiki hubungan antara tegangan dan arus dalam suatu rangkaian sederhana? 2. Bagaimana cara menghitung besar hambatan sebuah resistor?
TUJUAN 1. Untuk menyelidiki hubungan antara tegangan dan arus dalam suatu rangkaian sederhana. 2. Untuk menghitung besar hambatan sebuah resistor.
METODOLOGI EKSPERIMEN Dalam studi kita tentang konduktor dalam elektrostatik (fisika dasar), ada berargumen 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 di mana muatan bebas
memang bergerak dalam konduktor. Artinya, konduktor tidak dalam keadaan kesetimbangan elektrostatik. Arus di dalam konduktor dihasilkan oleh muatan listrik di dalam konduktor ketika mendesakkan gaya pada muatan-muatan bebas. Karena medan E searah dengan gaya pada muatan positif, dan karena arah arus merupakan arah aliran muatan positif, maka arah arus searah dengan medan listrik. Gambar 3.1 memperlihatkan suatu segmen kawat dengan panjang L dan penampang lintang A yang membawa arus I. L A a
I E
b
Gambar 3.1. Representasi segmen kawat 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 sehingga kita dapat menganggap medan listrik yang melintasi segmen adalah konstan, beda potensial V antara titik a dan b adalah V = Va – Vb = EL
[5.1]
Untuk kebanyakan material, “Arus dalam suatu segmen kawat sebanding dengan beda potensial yang melintasi segmen” Hasil
eksperimental
ini
dikenal
sebagai
Hukum
Ohm.
Konstanta
kesebandingannya ditulis 1/R, di mana R disebut resistansi : I
1 V atau R
R
V R
[5.2]
Persamaan di atas memberikan definisi umum dari resistansi antara dua titik ditinjau dari penurunan tegangan V antara dua titik. Satuan SI untuk resistansi, volt per ampere, disebut ohm () : 1 = 1 V/A. Resistansi suatu material bergantung pada panjang, luas penampang lintang, tipe material, dan temperatur. Untuk material-material yang mematuhi hukum Ohm resistansi tidak bergantung pada arus ; material seperti ini, seperti kebanyakan
logam, disebut material ohmik. Untuk material ohmik, tegangan jatuh pada suatu segmen sebanding dengan arus : V = I R , dengan R = konstan
\
Persamaan ini dengan kualifikasi bahwa R kostan, memberikan pernyataan matematik hukum Ohm. Hukum ini bukan hukum fundamental alam seperti hukum Newton atau hukum termodinamika tapi merupakan deskripsi empirik dari sifat yang dimiliki banyak material.
Alat dan Bahan 1. Power Supply DC 2. Basic meter 3. Rheostat 4. Hambatan 5. Kabel Penghubung Identifikasi Variabel 1. Variabel kontrol
: resistor
2. Variabel manipulasi
: tegangan, kuat arus
3. Variabel respon
: hambatan
Definisi Operasional Variabel 1. Resistor adalah hambatan tetap yang bernilai 100 Ω yang akan dibuktikan nilainya melalui pengukuran tegangan dan kuat arus. 2. Tegangan adalah beda potensial listrik pada rangkaian yang diamati melalui penunjukan skala pada voltmeter. 3. Kuat arus adalah jumlah muatan listrik pada rangkaian yang diamati melalui penunjukan pada skala amperemeter.
Prosedur Kerja Kegiatan 1 1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan dan merakitnya .
Rheost
A
Vs
V
R 2. Sebelum menyalakan satu daya, dipastikan pemasangan voltmeter dan amperemeter berada pada posisi batas ukur tertinggi untuk menghindari kerusakan. 3. Menyalakan satu daya dan memperhatikan penunjukan voltmeter dan amperemeter. 4. Menggeser Rheostat pada posisi maksimum. Jika jarum alat ukur menyimpang terlalu kecil, batas ukur diturunkan hingga penunjukannya menyimpang cukup jauh (mendekati nilai maksimum). 5. Menggeser kembali Rheostat pada posisi minimum.Membaca penunjukan voltmeter dan amperemeter pada posisi tersebut dan mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan. 6. Menaikkan tegangan sumber dengan menggeser Rheostat hingga voltmeter menunjukkan nilai yang lebih besar dan membaca penunjukan amperemeter. 7. Melakukan kegiatan (6) dengan perubahan yang linier sampai diperoleh 5 (lima) data pengukuran.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA Hasil Eksperimen Nilai R
= 100 Ω
NST Voltmeter
= 0,2 V
NST Ammeter
= 2 mA
Tabel 5.1 Tabel Hubungan antara Tegangan dan Kuat Arus Listrik No.
Tegangan (V)
Kuat arus (A)
1
│1,4 ± 0,1│
│0,016 ± 0,001│
2
│1,6 ± 0,1│
│0,018 ± 0,001│
3
│1,8 ± 0,1│
│0,020 ± 0,001│
4
│2,0 ± 0,1│
│0,022 ± 0,001│
5
│2,2 ± 0,1│
│0,024 ± 0,001│
6
│2,4 ± 0,1│
│0,026 ± 0,001│
7
│3,0 ± 0,1│
│0,036 ± 0,001│
8
│3,4 ± 0,1│
│0,040 ± 0,001│
9
│4,0 ± 0,1│
│0,044 ± 0,001│
10
│5,6 ± 0,1│
│0,060 ± 0,001│
Analisis Data Grafik Hubungan antara Tegangan (V) dan Kuat Arus (A) 6 y = 91,88x - 0,071 R² = 0,990
Tegangan (V)
5 4 3 2 1 0 0
0,01
0,02
0,03
0,04
Kuat Arus (A)
0,05
0,06
0,07
NST grafik I =
=
NST grafik V=
,
= 0,002
= = 0,2
I1= |0,022 ± 0,001| A I2= |0,060 ± 0,001| A V1= |2,0 ± 0,1| V V2= |5,4 ± 0,1| V =
+
=
+
= = =
∆ = ∆
=
∆
=
∆ +
∆ ∆ ∆
=
5,4 − 2 3,4 = = 89,473 Ω 0,060 − 0,022 0,038 ∆
∆ +
∆∆ + ∆ ∆ ∆ ∆ ∆∆ ∆∆ ∆ = + ∆ ∆
∆
− −
=
∆
∆ ∆ ∆ ∆ ∆∆
∆ =
2 (0,1) 2 (0,001) + 89,473 Ω 3,4 0,038
∆ =
0,2 0,002 + 89,473 Ω 3,4 0,038
∆ = |0,059 + 0,053| 89,473 Ω ∆ = (0,112) 89,473 Ω ∆ = 10,021 Ω = =
∆
100%
10,021 Ω 100% 89,473 Ω
∆
= 11% = 1 − log = 1 − log 0,11 = 1 − (−0,95) = 1,95 ≈ 2 = |89 ± 10| Ω PEMBAHASAN Hambatan merupakan perbandingan besarnya beda potensial listrik dengan jumlah kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Besar hambatan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah 100 Ω. Hambatan inilah yang dibuktikan nilainya melalui percobaan dengan mengukur tegangan dan kuat arus listrik. Berdasarkan analisis data, diperoleh nilai hambatan sebesar 89 Ω . Nilai tersebut sangat jauh dari nilai hambatan yang sesungguhnya yaitu 100 Ω. Namun, pada data nomor 1 sampai 6 yaitu tegangan pada power suplay 3 volt diperoleh nilai hambatan 100 Ω. Nilai hambatan kemudian berubah menjadi pada saat tegangan di power suplay diubah menjadi 6 volt. Hal ini terjadi karena kesalahan dalam pembacaan skala pada voltmeter dan amperemeter. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Kuat arus listrik (I) berbanding lurus tegangan (V). Semakin besar kuat arus listrik maka semakin besar pula tegangannya. Begitupula sebaliknya. 2. Besar hambatan (R) sebuah resistor dihitung dengan membagi tegangan (V) dengan kuat arus listrik (I). SARAN Adapun saran kepada praktikan selanjutnya agar lebih teliti dalam melakukan percobaan sehingga data yang dihasilkan lebih baik. DAFTAR PUSTAKA Herman. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Makassar: Jurusan Fisika UNM
