LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
INDUKSI DIRI
Disusun oleh :
Nama : Nanang Suwandana NIM : 12/331632/PA/14792 12/331632/PA/14792 Prodi : Geofisika
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Cahaya adalah suatu bentuk pancaran tenaga atau enrgi elektromagnet yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan kita di bumi ini, karena dengan adanya cahaya kita dapat melihat benda atau sesuatu hal dengan jelas. Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menemukan berbagai macam sumber cahaya, misalnya cahaya lampu, lilin, sinar matahari dan sebagainya. Setiap sumber cahaya memiliki nilai kuat cahaya (intensitas cahaya) yang berbeda-beda. Untuk mengukur nilai kuat cahaya dari sumbar cahaya kita dapat menggunakan alat yang dinamakan fotometer. Fotometer merupakan alat yang digunakan mengukur intensitas pencahayaan atau penyinaran. Prinsip dasar fotometri adalah pengukuran penyerapan sinar akibat interaksi sinar yang mempunyai panjang gelombang tertentu dengan larutan atau zat warna ya ng dilewatinya. Suatu “fotometer” adalah kata umum yang meliputi alat-alat untuk mendeteksi intensitas cahaya hamburan, penyerapan, fluorensi. Kebanyakan fotometer berlandaskan pada sebuah fotoresistor atau fotodioda. Masing-masing mengalami perubahan sifat kelistrikan ketika disinari cahaya, yang selanjutnya dapat dideteksi dengan suatu rangkaian elektronik tertentu. Sedangkan fotometri adalah bagian dari optik yang mempelajari mengenai kuat cahaya (intensity) dan derajat penerangan (brightness). Suatu sumber cahaya memancarkan cahaya dengan intensitas (I) tertentu tergantung pada kuat penerangannya dan jarak dari suatu titik terhadap sumber cahaya tersebut. Dalam percobaan ini, yaitu fotometri, kami berusaha menentukan nilai intensitas cahaya serta menganalisa hubungan antara jarak sumber cahaya dan tegangan terhadap nilai intensitas cahaya dengan menggunakan fotometer tersebut. 1.2 Tujuan Praktikum ini bertujuan untuk: a. Mengukur nilai induktansi induktansi diri dalam suatu induktor b. Menyelididki kelakukan kelakukan induktor ketika diewati arus AC
c. Menyelidiki rangkaian RL dengan dengan menggunakan menggunakan osiloskop II DASAR TEORI
Induktansi (L) diukur dalam Henry, adalah efek dari medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor pembawa arus. Arus listrik yang melewati konduktor membuat medan magnet sebanding dengan arus. Perubahan dalam arus menyebabkan perubahan medan magnet yang mengakibatkan gaya elektromotif lawan melalui induksi yang bersifat menentang perubahan arus. Induktansi diukur berdasarkan jumlah gaya elektromotif yang ditimbulkan untuk setiap perubahan arus terhadap waktu. Sebagai contoh, sebuah induktor dengan induksi 1 Henry menimbulkan gaya elektromotif 1 volt saat arus dalam induktor berubah dengan kecepatan 1 Ampere setiap sekon. Secara matematis, gaya elektromagnet didefinisikan sebagai berikut: Ԑ
=L
Dengan Ԑ = gaya elektromotif L = induktansi
= perubahan arus tiap waktu Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mencari nilai induktansi, diantaranya adalah metode beda tegangan dan metode beda fase. 1. Beda Tegangan Secara matematis VA didefinisikan sebagai berikut:
RL =WL=2 fL R R = R
√ =
VA =
VB = I.R Dengan menkondisikan di layar CRO VA=2VB pada setiap frekuensi osiloskop yang dipilih, maka akan diperoleh :
√ ] R [
2. Beda Fase Rangkaian yang digunakan sama seperti metode 1 yaitu rangkaian RL. Beda fase antara resistor dan induktor didefinisikan sebagai berikut: Tan Sin
=
III METODE EKSPERIMEN
3.1 Metode yang Digunakan a. Metode grafik Praktikum kali ini menggunakan metode grafik untuk menghasilkan penyajian, pengumpulan dn interpretasi data dengan mudah. Selain itu dengan menggunakan metode grafik maka praktikan akan mampu memberikan gambaran yang jelas terkait dengan data yang diperoleh. Grafik dapat digunakan untuk menunjukkan ketergantungan suatu besaran terhadap besaran lain secara sangat jelas. Grafik garis garis tunggal hanya dapat digunakan untuk menghubungkan dua besaran ke satu besaran yang lain, sehingga apapun yang lain mesti tetap konstan. Grafik sering digunakan untuk membangun pola variasi, yaitu membangun hukum yang dapat digunakan untuk memprediksi apa yang akan terjadi pada waktu yang akan datang b. Metode regresi linear Metode yang digunakan praktikan dalam menyelesaikan perhitungan data dalam praktikum kali ini adalah dengan menggunakan metode regresi linear. Metode regresi linear merupakan salah satu metode yang sering digunakan dalam sebuah praktikum fisika dasar. Metode ini sering digunakan karena dianggap mempunyai keakuratan yang tinggi dibandingkan metode yang lain. Ketika menggunakan metode ini, praktikan dituntut untuk lebih teliti dan cermat karena pada metode ini menggunakan rumus tersendiri
dalam perhitungan suatu data. Sehingga dengan ketelitian maka akan diperoleh hasil yang sesuai keinginan
3.2
Alat dan Bahan a. 1 buah osiloskop b. 1 buah osilator c. 1 buah induktor d. 1 buah resistor e. 1 buah bangku resistor f. Kabel penghubung
3.3 Skema Percobaan
3.4 Tata Laksana Percobaan 3.4.1. Percobaan Variasi Beda Tegangan a. Disiapkan alat dan bahan yang diperlukan dalam praktikum b. Alat-alat diatur sesuai dengan skema percobaan c. Tombol putar pada resistor diatur pada skala 10 000 Ω d. Frekuensi diatur sedemikian rupa hingga tegangan V A=2VB, dengan VA adalah tegangan total rangkaian dan V B adalah tegangan resistor, kemudian nilai f dicatat e. Nilai resistor divariasikan sebanyak 7 kali kali sehingga diperoleh 7 buah data 3.4.2 Percobaan Variasi Beda Fase a. Alat dan bahan diatur sesuai dengan skema percobaan
b. Tombol mode pada osiloskop diatur pada mode x-y, sehingga terlihat gambar elips pada layar osiloskop c. Skala pada resistor diatur pada nilai 1000 Ω d. Nilai x dan ∆x gambar pada layar osiloskop dicatat, a adalah jarak horizontal kedua ujung elips dan ∆x adalah jarak hori zontal bagian tengah
yang elips e. Nilai resistor divariasikan sebanyak 7 kali kali sehingga diperoleh 7 buah data dan f.
Nilai x dan ∆x pada setiap variasi dicatat
3.5 Analisa Data 3.5.1 Beda Tegangan
√ ] R [ √ y
m
R x
f= Frekuensi (Hz) R= Hambatan ( Ω)
m=
√
L=
√ dan ∆L= √ ∆m
L ± ∆L =. . . . ± . . . .
F (Hz)
R (Ω)
3.5.1 Beda Fase
y
= R+ =
m
m=
x
c
dan ∆L= ∆m
L=
L ± ∆L =. . . . ± . . . .
R (Ω)
IV HASIL EKSPERIMEN
a. Data 1. Beda Tegangan No
R (Ω)
f (Hz)
1
10000
3600
2
20000
7600
3
30000
10000
4
40000
11500
5
50000
18000
6
60000
15000
7
70000
20000
2. Beda Fase No
R (Ω)
x (cm)
1
1000
0,6
0,5
2
2000
1,2
1,0
3
3000
1,8
1,4
4
4000
2,4
2,0
5
5000
2,8
2,4
6
6000
3,4
2,8
7
7000
3,6
3,0
∆x
(cm)
tan (
)
c. Hasil Perhitungan 1. Beda Tegangan No
R (x)
F (y)
xy
2
x
y
2
1
10000
3600
360 00000 36000000
100000000
12960000
2
20000
7600
152000000
400000000
57760000
3
30000
10000
300000000
900000000
100000000
4
40000
11500
460000000
1600000000
132250000
5
50000
18000
900000000
2500000000
324000000
6
60000
15000
900000000
3600000000
225000000
7
70000
20000
1400000000
4900000000
400000000
280000
85700
14000000000
1251970000
78400000000
7344490000
4148000000 4 148000000 17205904 x 12 10
Mencari m m=
2. Beda Fase No.
R (x)
1
1000
2
(y)
xy
x
2
y
2
1,19
1190
1000000
1,4161
2000
1,19
2380
4000000
1,4161
3
3000
1,285
3855
9000000
1,651225
4
4000
1,19
4760
16000000
1,4161
5
5000
1,17
5850
25000000
1,3689
6
6000
1,21
7260
36000000
1,4641
7
7000
1,19
8330
49000000
1,4161
28000
8,425
33625
140000000
10,14863
784000000
70,980625
1130640625
V PEMBAHASAN
1.
Pembahasan Kelebihan dan Kekurangan Pada
percobaan
kali
ini
praktikan
menggunakan
metode
penggambaran data dengan menggunakan grafik garis. Grafik memiliki fungsi dalam mempermudah pemahaman dan pembacaan data, sehingga praktikan akan mampu meng-interpretasi-kan data dengn baik. Selain fungsi tersebut grafik juga mempunyai peran: a. grafik dapat memberikan gambaran mengenai data hasil eksperimen b. grafik dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukan fungsi persamaan yang dalam praktikum kali ini ditunjukkan dengan koordinat x dan y c. grafik juga dapat digunakan digunakan untuk memperjelas p enyajian data dan untuk mempermudah memberikan pemahaman. Pada praktukum kali ini, alat dan bahan yang digunakan dalam kondisi baik meskipun data hasil praktikum (data yang diperoleh praktikan) terdapat sedikit kesalahan dan kekurangan. Dalam data dan grafik terlihat bahwa percobaan pada variasi tegangan didapatkan nilai Intensitas (lux) yang tidak sesuai teori. Dalam data dan grafik terlihat bahwa pada percobaan ke-10 pada variasi tegangan tersebut menghasilkan nilai intensitas 0. Hal ini dimungkinkan karena ketidaktelitian praktikan dalam membaca dan mencatat nilai yang tercantum dalam multimeter maupun skala pada
fotometer. Dalam percobaan ini ditemui beberapa kendala lain yang berpengaruh terhadap data hasil percobaan, yaitu: a. karena dilakukan dalam ruangan yang gelap, sangat dimungkinkan terjadi kesalahan dalam pembacaan data yang tertera pada alat ukur, seperti luxmeter, multimeter, dan penggaris b. ketidaktelitian praktikan dalam membaca dan mengolah data hasil eksperimen sehingga menimbulkan penyimpangan data. 2. Tinjauan Terhadap Proses (jalannya) Praktikum Pada praktikum kali ini, dilaksanakan dengan skema dan tata laksana yang cukup sederhana. Praktikum mengenai fotometri ini dilakukan dalam 2 varisi, yaitu variasi jarak LDR dari sumber cahaya dan variasi besar sumber tegangan (V). Untuk variasi jarak, setelah alat-alat disusun sesuai dengan skema percobaan, pertama menetukan jarak awal LDR terhadap terhadap lampu. Dalam pratikum kali ini jarak awalnya 30 cm. Kemudian sumber tegangan dihidupkan dan diatur sebesar 200 V. Selanjutnya diamati skala yang ditunjuk pada luxmeter dan juga pada multimeter. Jarak divariasikan sebanyak 10 kali untuk memperoleh 10 buah data. Untuk variasi besar tegangan secara garis besar langkahnya sama, hanya saja yang divariasikan adalah besar tegangan, diukur dari tegangan yang lebih besar menuju tengangan yang lebih kecil sehingga terlihat jels perubahan intensitas cahaya yang dihasilkan. Tegangan divariasikan sebanyak 10 kali untuk memperoleh 10 buah data. Untuk variasi jarak, semakin jauh letak LDR dari sumber cahaya, besar intensitas cahayanya semakin berkurang. Namun nilai hambatannya semakin bertambah besar. Sedangkan untuk variasi besar tegangan, semakin besar sumber tengangan, maka nilai intensitas cahaya yang dihasilkan juga semakin besar. Namun, nilai hambatannya semakin kecil. 3. Tinjauan Terhadap Metode yang Digunakan
Praktikum kali ini digunakan metode grafik dan titik sentroid serta dengan melakukan pengamatan atau pengukuran langsung terhadap percobaan yang dilakukan. a.
Pengamatan/pengukuran Pengamatan/pengukura n langsung terhadap percobaan Dengan menggunakan metode ini, praktikan dituntut untuk lebih
teliti dalam proses pembacaan atau pengambilan data. Selain itu bersabar merupakan salah satu sikap yang harus ditunjukkan dalam praktikum ini. Dengan menggunakn metode dan sikap yang ilmiah maka praktikan akan lebih mudah meng-interpretas-kan hasil percobaan. b.
Metode grafik Dengan menggunakan metode grafik akan lebih mudah dalam
memahami data-data yang rumit. Metode grafik dalam mempermudah pemahaman dan pembacaan data, sehingga praktikan akan mampu meng-interpretasi-kan data dengn baik. Selain itu dengan menggunakan metode grafik maka praktikan akan mampu memberikan gambaran yang jelas terkait dengan data yang diperoleh. c.
Metode titik sentroid Metode titik sentroid hampir sama dengan metode grafik, hanya
saja dalam metode ini tercantum besar ralat pada grafik yang disebut bendera. Dengan menggunakan metode sentroid, praktikan akan lebih mudah memperoleh nilai bilangan yang dicari, yang dalam praktikum ini yaitu mencari nilai m (b) dan nilai konstanta a. Sehingga metode ini berbeda sekali dengan metodde regresi linear yang memerlukan ketelitian sangat tinggi karena menggunakan rumus yang cukup rumit. Meskipun demikian, dalam penggunaan metode tidak serta merta praktikan meninggalkan sikap teliti. Pada proses pe nentuan nilai ralat dari ∆y pada grafik, diperlukan ketelitian juga agar diperoleh hasil yang sesuai
teori dan referensi. 4. Tinjauan Terhadap Data Percobaan
Dengan menggunakan metode grafik dan titik sentroid, dari data percobaan diperoleh hasil bahwa nilai ℓn I dan ℓn R dalam kondisi normal adalah berbanding terbalik. Semakin besar nilai ℓn I maka nilai ℓn R akan
semakin kecil. Selain itu dari data juga dapat diketahui bahwa hubungan antara V dan R serta hubungan antara I dan P. Dengan berorientasi pada data, semakin besar nilai voltase maka maka nilai hambatan (R) semakin kecil. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil nilai voltase maka nilai dari hambatan (R) akan semakin besar. Hubungan antara intensitas (lux) dan hambatan (R) juga sama sepert hubungan antara voltase dan hambatan (R). Dari data percobaan menganai variasi jarak dapat dilihat bahwa terjadi perubahan nilai intensitas dan hambatan yang konsisten. Begitu pula dengan percobaan mengenai variasi tegangan dimana peruban nilai intensitas dan hambatan juga terjadi secara konsisten. Hal ini mengindikasikan bahwa praktikum yang dilakukan telah berhasil dan berjalan sesuai dengan teori. Meskipun demikian demikian dari data dapat dilihat bahwa terdapat kesalahan dalam pengamatan dan pengambilan data. Kesalahan pengambilan data ini terlihat pada percobaan mengenai variasi jarak dimana pada data ke-9 dan ke-10 mempunyai nilai intensitas yang sama yaitu 30 lux. Hal ini terlihat pula pada percobaan mengenai variasi tegangan data ke-10. Dalam data tersebut dapat dilihat bahwa nilai intensitas cahayanya adalah 0. Hal ini tentu saja bukan hasil yang baik dalam
sebuah
pengamatan.
Kesalahan
ini
dimungkinkan
dari
ketidaktelitian praktikan dalam melakukan praktikum atau kesalahan dalan membaca skala yang tertera dalam peralatan praktikum. Selain itu unsur kesubjektifan turut menjadi faktor keakuratan data yang diperoleh. 5. Tinjauan Terhadap Grafik Pada percobaan kali ini juga menggunakan metode penggambaran data menggunakan grafik garis. Grafik yang digunakan dalam praktikum
kali ini yaitu model grafik biasa yang dalam percobaan diperoleh grafik model melengkung dan model grafik dengan titik sentroid. Dengan menggunakan model grafik yang biasa terjadi sedikit kesalahan karena terdapat titik titik yang berada diluar garis pada pada grafik. Hal ini dimungkinkan karena ketidaktelitian praktikan dalam melaksanakan percobaan. Meskipun demikian, percobaan mengenai fotometri ini menunjukkan sesuai dengan teori. Dari grafik didapatkan nilai C, C₁, C₂ yang menunjukkan ketelitian dari hasil pengamatan. Nilai tersebut diperoleh dari metode titik sentroid dimana garis yang dihasilkan memotong sumbu y. Nilai dari C, C₁, C₂ tersebut yaitu: C = 5,02 C₁ = 5,13 C₂ = 4,92
6. Tinjauan Terhadap Hasil Perhitungan dan Perhitungan Dengan menggunakan metode titik sentroid, praktikan dengan lebih mudah memperoleh hasil perhitungan daripada menggunakan metode yang lain. Dari data dan metode titik sentroid diperoleh: a. Nilai b m=
=
=
= -1,31
m=-1,31 karena m = b sehingga b = -1,31 Nilai ∆b
= =
=
∆m =
=
= =
= -1,09 = -1,47
= 0,19 ∆m = 0,19 karena ∆m = ∆b sehingga ∆b = 0,19
Jadi, dari perhitungan diperoleh nilai b ± ∆b = -1,31 ± 0,19 b. Nilai konstanta a
C = 5,02 C₁ = 5,13 C₂ = 4,92
a = eᶜ = 2,71828 pangkat 5,02 = 151,41 ∆a = eᶜ x ∆c ∆c =
= 0,105
∆a = eᶜ x ∆c = 151,41 x 0,105
= 15,89 Jadi, dari perhitungan yang dilakukan diperoleh nilai a ± ∆a = 151,4 ± 15,89 7. Tinjauan Terhadap Referensi Dari referensi dan merujuk pada hasil perhitungan data, diketahui bahwa nilai b = -1. Tetapi dari referensi yang lain praktikan belum mengetahui secara pasti besar nilai dari a. Pada percobaan yang dilakukan praktikan menggunakan variabel kontrol dan variabel manipulasi untuk memperoleh nilai a tersebut. Pada percobaan yang dilakukan praktikan dengan menggunakan variasi jarak LDR dari sumber cahaya, diperoleh nilai b = -1,31 dan nilai dari ∆b = 0,19. Selain itu praktikan memperoleh praktikan memperoleh nilai a= 151,4 dan nilai ∆a =15,89. Dengan memasukkan nilai dari a dan b kedalam rumus awal yaitu I =a x
maka diperoleh I= 151,41 Jika
merujuk pada referensi maka nilai b yang diperoleh praktikan hampir sesuai dengan referensi yang ada.Sehingga menunjukkan bahwa hasil perhitungan yang dilakukan oleh praktikan berhasil. Namun demikian terdapat sedikit terdapat sedikit perbedaan antara perhitungan praktikan dengan referensi. Penyimpangan tersebut dimungkinkan
karena
ketidaktelitian
praktikan
ketika
melakukan
pengamatan terhadap skala pada alat percobaan. Selain itu juga karena
dilakukan dalam ruangan yang gelap, sangat dimungkinkan terjadi kesalahan dalam pembacaan data yang tertera pada alat ukur, seperti luxmeter, multimeter, dan penggaris. Tetapi secara keseluruhan percobaan yang dilakukan oleh praktikan bisa dikatakan berhasil. Berdasarkan data yang diperoleh praktikan, menunjukan bahwa hubungan antara daya (P) dengan hambatan (R) adalah berbanding terbalik. Semakin besar nilai hambatan maka nilai dayanya akan semakin kecil. Begitu pula sebaliknya. Semakin kecil nilai hambatan maka nilai dayanya akan semakin besar. Sedangkan nilai voltase atau tegangan (V) selalu berbanding lurus dengan daya (P). Semakin besar nilai tegangan maka nilai dayanya akan semakin besar. Tetapi, semakin kecil nilai tegangan maka nilai dayanya akan semakin kecil pula. Hal ini sesuai dengan referensi dan teori yang diperoleh praktikan.
P=V x I =
Keterangan: P = Daya V = Tegangan
I= Kuat arus R = Hambatan
VI KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang praktikan lakukan tentang “Fotometri” dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: a. Jarak berbanding terbalik dengan intensitas cahaya. Semakin jauh jarak dari sumber cahaya, intensitasnya semakin kecil dan juga sebaliknya b. Tegangan berbanding lurus dengan intensitas cahaya. Semakin besar tegangannya maka intensitas yang dihasilkan semakin besar dan sebaliknya c. Tegangan berbanding terbalik dengan hambatan.
d. Hambatan berbanding terbalik dengan daya. Semakin besar hambatan maka daya yang dihasilkan akan semakin semakin ke cil dan sebaliknya. e. Intensitas cahaya berbanding lurus dengan daya f.
Nilai b pada grafik ℓn I vs ℓn R diperoleh nilai sebesar -1,31 dengan nilai ralat sebesar 0,2. Sehingga nilai b ± ∆b = -1,31 ± 0,19
g. Nilai a pada grafik ℓn I vs ℓn R diperoleh nilai sebesar 151,4 dengan nilai ralat sebesar 15,89. Sehingga nilai a ± ∆a = 151,4 ± 15,89
VII DAFTAR PUSTAKA
Halliday dan Resnich, 1996. Fisika Dasar Jilid II. Erlangga
http://ww.niam.blogspot.com/2010/05/fotometri.html
http://www.scribd.com/doc/70754515/Resume-Fotometri-Radio-Me-Tri
http://sidikpurnomo.net/fotometri-bag1.html
http://blogfisikaku.wordpress.com/2011/06/15/praktikum-fotometermengukur-intensitas-cahaya-bohlam/
http://fisikakuenjoy.blogspot.com/
http://www.scrib.com/doc/52172826/dasar.teori.fotometer
http://id.wikipedia.org/wiki/Fotometer
VIII PENGESAHAN
Demikian laporan praktikum Fisika Dasar ini saya buat guna memenuhi tugas Praktikum Fisika Dasar
Yogyakarta, Desember 2012 Asisten
Bagas Suwandana
Praktikan
Nanang
06
NIM: 12/331632/PA/14792
b.Grafik 1. Percobaan Variasi Jarak
2.Percobaan Variasi Tegangan
