BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Dalam
sebuah rangkaian listrik biasanya terdapat istilah yang dikenal dengan arus
listrik, tegangan dan hambatan.. Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi
ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus.
Aliran inilah yang disebut dengan arus. Sedangkan tegangan adalah beda
potensial yang ada di antara titik rangkaian listrik tersebut. Untuk menemukan
hubungan di antara istilah-istilah yang ada dalam sebuah rangkaian listrik
diperlukan sebuah praktikum yang dapat membuktikannya.
Dengan melakukan
praktikum yang berjudul Hukum Ohm ini kita dapat mengetahui dan mempelajari
hubungan antara tegangan dan kuat arus pada suatu rangkaian dan dapat digunakan
untuk mengetahui sebuah hambatan listrik tanpa harus menggunakan alat yang
dinamakan ohmmeter.. Selain itu materi tentang hukum ohm ini sangat berguna
khususnya yang mendalami kelistrikan. Karena dengan adanya hukum ohm kita dapat
mengerti tentang kelistrikan. Untuk itu kita harus mempelajari lebih dalam
tentang Hukum Ohm dengan cara mempraktekkannya dalam percobaan ini.
1.2 Rumusan
Masalah
Bagaimana
hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian?
1.3 Tujuan
Mempelajari
hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian
1.4 Definisi
Istilah
Tegangan : perbedaan potensi listrik antara dua
titik dalam rangkaian listrik.
Dielektrik : suatu bahan yang
memiliki daya hantar arus yang sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada
Polarisasi : suatu peristiwa perubahan arah getar
gelombang pada cahaya yang acak menjadi satu arah getar;
Konduktor : adalah bahan yang di dalamnya banyak
terdapat elektron bebas mudah untuk bergerak.
Semi-konduktor : (setengah penghantar) adalah suatu
bahan yang tidak layak disebut sebagai penghantar, juga tidak layak disebut
sebagai bukan penghantar (Isolator).
Arus listrik : banyaknya muatan listrik yang mengalir
tiap satuan waktu
Resistor : rangkaian elektronika yang berfungsi
sebagai penghambat arus dan tegangan
Resistansi : hambatan (perbandingan antara tegangan
listrik dari suatu komponen elektronik dengan arus listrik yang melewatinya.
1.5 Hipotesis
Ada hubungan
antara tegangan dan kuat arus listrik, di mana tegangan sebanding dengan kuat
arus.
1.6 Tinjauan
Pustaka
Hukum Ohm
Ketika suatu medan listrik diberikan kepada sebuah
dielektrik, akan terjadi polarisasi terhadap dielektrik tersebut. Tetapi jika
medan tersebut diberikan ke daerah yang mempunyai muatan bebas, muatan tersebut
akan bergerak dan timbul suatu arus listrik sebagai ganti polarisasi medium
tersebut.
Ketika muatan bebas ditunjukkan dalam sebuah benda
seperti electron-elektron dalam suatu logam, yang gerakannya merintangi
interaksinya terhadap ion-ion positif sehingga membentuk lattice Kristal logam.
Ketika tidak terdapat medan listrik eksternal , electron-elektron tersebut
bergerak ke segala arah dan tidak ada transportasi muatan netto atau arus
listrik. Tetapi jika digunakan sebuah medan listrik eksternal,terjadi aliran
gerakan dari gerakan electron sembarang sehingga terjadi arus listrik.
Tampaknya alamiah untuk menganggap bahwa kekuatan dari arus tersebut sesuai
dengan intensitas medan listrik, dan bahwa persesuaian ini merupakan
konsekuensi langsung dari struktur internal logamnya.
Untuk membuktikan hubungan ini, dapat ditinjau
dengan hukum Ohm, yang menyatakan bahwa untuk suatu konduktor logam pada suhu
konstan, perbandingan antara perbedaan potensial ∆ V antara dua titik dari
konduktor dengan arus listrik I yang melalui konduktor tersebut adalah konstan.
Konstan ini disebut tahanan listrik (hambatan) R dari konduktor antara dua
titik. Jadi hukum Ohm bisa dinyatakan sebagai :
=
R atau I=
V merupakan
beda tegangan (beda
potenssial), I adalah
arus yang lewat
pada penghantar dan
R hambatan dari penghantar.
Persamaan (1) menunjukkan
bahwa Hukum Ohm
berlaku jika hubungan antara V dan I adalah linier.
Hukum
ini diformulasikan oleh ahli fisika Jerman, George Ohm (1787-1854), ternyata
berlaku dengan ketelitian yang mencengangkan terhadap konduktor pada cakupan
harga ∆V, I dan suhu yang luas . Prinsip Ohm ini adalah besarnya arus listrik
yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkain, Ohm menentukan
sebuah persamaan yang simple menjelaskan hubungan antara tegangan, arus dan
hambatan yang saling hubungan. Tetapi beberapa zat terutama semi-konduktor ,
tidak mengikuti hukum Ohm. Sebuah grafik menunjukkan hubungan antara V dan I
yang diberikan hukum Ohm menghasilkan garis lurus sebagaimana ditunjukkan
gambar ini.
I
.
.
.
‘
0
∆V
Dari
persamaan yang di atas, kelihatan sekali bahwa R (hambatan) dinyatakan dalam
satuan SI sebagai Volt/ampere atau m2kg s-1C-2
dan disebut Ohm (Ω). Jadi satu Ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dilewati
arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu volt di ujung-ujung
konduktor tersebut. Arus dinyatakan dengan Ampere, bersimbol I. Tegangan dinyatakan dengan volt, bersimbol V
atau E (Alonso, 1979:76-77).
Hukum
Ohm menggambarkan bagaimana arus, tegangan, dan tahanan berhubungan. Hukum Ohm dapat
diterapkan dalam rangkaian tahanan seri. Yang dimaksud dengan rangkaian tahanan
seri adalah tahanan dihubungkan ujung ke ujung atau dalam suatu rantai.
Untuk mencari arus yang mengalir pada rangkaian seri
dengan tahanan lebih dari satu , diperlukan jumlah total nilai tahanan-tahanan
tersebut. Hal ini dapat dimengerti karena setiap tahanan yang ada pada
rangkaian seri akan memberikan hambatan bagi arus untuk mengalir (Hayt,
1991 )
Komponen Ohm dan
Non-Ohm
Secara
tegas, hukum ohm hanya berlaku untuk resistor karena pada resistor I adalah
sebanding dengan V untuk seluruh nilai I dan V. Komponen yang memenuhi hukum
kesebandingan I dan V disebut komponen ohmic, yang dicirikan oleh grafik I– V
berbentuk garis lurus condong ke atas melalui titik asal. Dalam banyak
komponen, hambatan yang didefinisikan oleh V = I.R tidaklah konstan tetapi
bergantung pada nilai-nilai V dan I. komponen-komponen seperti ini sebut
komponen non-ohmic grafik I terdapat V untuk komponen-komponen seperti ini
tidak linier.
Besarnya
hambatan suatu penghantar ditentukan oleh panjang (I), penampang (A) dan
hambatan jenis (P) penghantar secara matematis hubangan tesebut ditulis sebagai
berikut :
Penampang
kawat umumnya berbentuk lingkaran, sehingga luas penampang.
Dengan r adalah
jari-jari kawat dan D adalah diameter kawat keterangan :
·
R : hambatan penghantar
(ohm)
·
: Hambatan jenis penghantar (ohm mm2/m
atau ohm m)
: Hambatan jenis penghantar (ohm mm2/m
atau ohm m)
·
P : panjang penghantar
(m)
·
A : luas panjang (m2)
Hambatan
jenis suatu bahan adalah hambatan suatu bahan yang panjang 1 m dan luas penampangnya 1 m2.
misalnya hambatan jenis baja adalah 1,5 x 10-7 ohm m. Artinya kawat
baja dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 m2 mempunyai hambatan
0,15 ohm. Nilai hambatan jenis suatu penghantar bergantung pada jenis
penghantar dan suhu. Penghantar logam hambatan jenisnya akan jika suhunya
bertambah maka disesuaikan dengan perbesaran berikut :
Keterangan :
Pt : Hambatan jenis akhir
P : Hambatan jenis awal
: koefisien suhu hambatan jenis
: perubahan suhu
Pada
umumnya hambatan kawat juga akan naik jika suhunya bertambah dalam suatu batas
perubahah suhu tertentu, perubahan fraksi hambatan 
dibandingkan
dengan perubaha suhu () sehingga :
dibandingkan
dengan perubaha suhu () sehingga : 
Oleh karena hambatan penghantar sebanding dengan
hambatan jenis, maka didapat persamaan berikut :
(http://www.scribd.com/doc/)
Susunan Seri dan
Paralel
Hambatan
listrik suatu penghantar dapat disusun secara seri atau paralel. Dan dapat pula
disusun dengan cara gabungan antara susunan seri dan paralel.
A. Susunan
Seri
Hambatan
pengganti dari n hambatan listrik yang disusun secara seri dapat dinyatakan
dalam persamaan berikut :
R5 = R1 + R2
+ R3 + .. Rn
B. Susunan
Paralel
Hambatan
penganti dua komponen R1 dan R2 yang disusun secara
paralel dapat dihitung lebih cepat dengan persamaan khusus, yaitu :
Secara
umum untuk komponen-komponen yang disusun paralel, kebalikan atau pengganti
paralel sama dengan jumlah dari kebaikan tiap-tiap hambtan.
Penyerapan Daya
Beberapa kemasan resistor
yang berbeda serta symbol rangkaian yang paling umum digunakan untuk
menggambarkan sebuah resistor. Perkalian antara v dan i akan menghasilkan daya
yang diserap oleh resistor. Jadi, v dan i dipilih untuk memenuhi kesepakatan
tanda pasif. Daya yang diserap secara fisika akan muncul sebagai panas dan atau
cahaya dan selalu berharga positif. Resistor (positif) merupakan elemen pasif
yang tidak dapat mengirimkan atau menyimpan daya. Ungkapan lain untuk
menunjukkan besarnya daya yang diserap adalah.
P= vi =i2 R = v2/R
P
: daya (watt)
V :
tegangan (volt)
I : arus (ampere)
Contoh
resistor
Konduktansi
Untuk resistor linear, rasio antara arus dan
tegangan merupakan sebuah bilangan konstan yaitu,
= 
Di
mana G disebut sebagai konduktansi. Satuan SI nya adalah Siemens (S).
Resistansi dapat digunakan sebagai dasar untuk mendefinisikan
dua istilah umum yaitu hubung singkat dan hubung terbuka. Kita definisikan
hubung singkat sebagai resistansi nol ohm, sehingga karena v= i R maka tegangan
hubung singkat haruslah sama dengan nol meskipun arusnya bernilai
berapapun.sedangkan hubung terbuka sebagai resistansi tak berhingga sehingga
berdasarkan hukum ohm arusnya haruslah sama dengan nol tanpa mempertimbangkan
berapapun besarnya tegangan hubung terbuka (Durbin, 2005 : 22-26).
BAB
II
METODOLOGI
2.1
Alat dan Bahan
Nama Alat/Bahan
|
Jumlah
|
Nama Alat/Bahan
|
Jumlah
|
Meter Dasar 90/Basicmeter
|
2
|
Potensiometer 50 kΩ
|
1
|
Kabel Penghubung Merah
|
3
|
Saklar 1 tutup
|
1
|
Kabel Penghubung
Hitam
|
3
|
Jembatan Penghubung
|
1
|
Hambatan tetap 100 Ω
|
1
|
Catu Daya
|
1
|
Papan Rangkaian
|
1
|
2.2 Langkah Kerja
·
Persiapan Percobaan
a. Buat
rangkaian
b. Hubungkan
cattu daya ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan mati). Pilih tegangan
keluaran pada posisi 3 volt DC
c. Hubungkan
rangkaian ke catu daya (gunakan kabel penghubung)
·
Langkah Percobaan
a. Hidupkan
catu daya kemudian tutup saklar S
b. Atur
potensiometer sehingga voltmeter menunjukkan tegangan sekitar 2 volt, kemudian
baca kuat arus yang mengalir pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table
pada hasil pengamatan
c. Atur
lagi potensiometer sehingga voltmeter menunjukkan tegangan sedikit lebih tinggi
dari 2 voolt, baca kuat arus pada amperemeter dan catat hasilnya ke dalam table
hasil pengamatan
d. Ulangi
langkah c dengan tegangan potensiometer yang berbeda, kemudian catat hasilnya
ke dalam table pada hasil pengamatan
2.3 Gambar Percobaan
·
Gambar alat
BAB III
HASIL DAN
PEMBAHASAN
3.1. Data
No
|
Tegangan
sumber (v)
|
Tegangan (10 volt)
|
Kuat
arus (100 mA)
|
 |
1
2
3
|
3
volt
6
volt
9
volt
|
2,4
volt
5.2
volt
7.4 volt
|
6 mA =
6 x 10-3 A
16
mA = 16 x 10-3 A
22
mA = 22 x 10-3 A
|
400Ω
325Ω
330Ω
|
3.2. Perhitungan
a. Dik: v = 3 volt
I = 6 MA = 6X10-3 A
Dit: R...?
Jawab: V = I.R
R = V/ I
R= 2,4 Volt/ 6x10-3
A
R= 400 Ω
a.
Dik: v = 5,2 volt
I = 16 MA = 16X10-3 A
Dit:
R...?
Jawab: V = I.R
R
= V/ I = 5,2
16x10-3
=325 Ω
Dik: v = 7,4 volt
I = 22 MA = 22X10-3 A
Dit: R...?
Jawab: V = I.R
R = V/ I
R= 7,4 Volt
22x10-3 A
R= 330 Ω
3.3
Pembahasan
Percobaan
Hukum Ohm ini bertujuan mempelajari hubungan antara tegangan dan kuat arus yang
mengalir dalam sebuah rangkaian. Pratikum ini menggunakan beberapa alat yaitu
basicmeter, kabel penghubung merah dan hitam, papan rangkaian, jembatan
penghubung, saklar satu kutub, kapsitor, dan catu daya. 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). Selain itu 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.
Ketika
catudaya dihubungkan ke rangkaian melalui kabel penghubung lalu dihidupkan,
maka didapatkan nilai kuat arus dan tegangan. Besarnya tegangan dan kuat arus
dapat dilihat dari angka yang ditunjukkan oleh Voltmeter dan Amperemeter. Dimana
ampermeter di rangki secara seri dan voltmeter dirangkai secara paralel.
Hukum ohm menyatakan bahwa untuk
suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan antara
perbedaan potensial ∆V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I
yang melaui konduktor tersebut adalah konstan. Konstan ini disebut tahanan
listrik R dari konduktor antara dua titik.
Pada pratikum ini, hipotesis saya adalah hubungan antara tegangan dan kuat arus yang
mengalir dalam sebuah rangkaian yaitu kuat arus sebanding dengan besar tegangan
atau dituliskan
I῀
V
atau
dapat dituliskan hubungan kuat arus dan tegangan yaitu
R= 
Dari persamaan kelihatan bahwa R
dinyatakan dalam satuan SI sebagai volt ampere atau m2 kg s-1 C-2 , dan disebut
ohm (Ω). Jadi satu ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dilewati arus satu
ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu volt diujung-ujung konduktor
tersebut
Hukum
ohm semulanya terdiri atas dua bagian. Bagian pertama tidak lain ialah definisi
hambatan, yakni V=IR. Sering hubungan ini dinamai hokum ohm. Akan tetapi, Ohm
juga menyatakan, bahwa R adalah suatu konstanta yang tidak bergantung pada V
maupun I. Bagian kedua hokum ini tidak seluruhnya benar.
Hubungan V=IR dapat diterapkan pada
resistor apa saja, dimana V adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan, dan I adalah arus yang
mengalir di dalamnya, sedangkan R adalah hambatan (resistansi) resistor
tersebut
Pada
pratikum ini, tegangan sumber yang kami gunakan adalah 3,6,9 volt.Tegangan dan
kuat arus yang dihasilkan adalah :
·
Tegangan sumber 3 volt
Dengan tegangan sumber 3
volt, tegangan yang diperoleh sebesar
2,8 volt, dan kuat arus yang diperoleh adalah 16 A. Dengan menggunkan rumus : R
= V/I, maka hambatan (R) yang diperoleh adalah 0,175 Ω.
·
Tegangan sumber 6 volt
Dengan tegangan sumber 6
volt, tegangan yang diperoleh sebesar 4,8 volt, dan kuat arus yang didapat 32
A. Sehingga hambatan yang diperoleh adalah 0,17 Ω.
·
Tegangan sumber 9 volt
Tegangan yang diperoleh
adalah 8 volt, dan kuat arus yang diperoleh 46 A. Sehingga hambatan yang
diperoleh adalah 0,17 Ω.
Dari
hasil perhitungan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa besar arus yang mengalir berbanding lurus
dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan dengan hambatan.
Tapi
pada grafik memang terlihat ada yang kurang tepat, mungkin pada saat pratikum
terjadi kesalahan.
Disini saya tidak
memakai ralat karena saat pratikum kami tidak melakukan 3 kali percobaan. Jadi
tidak diketahui berapa nilai persentase keseksamaannya.
Pada prinsipnya
perbandingan antara tegangan dengan kuat arus yang disebut hambatan listrik
merupakan bilangan konstan. Pada hasil perhitungan hambatan listrik yang
didapat nilainya mendekati konstan atau mendekati sama. Hal ini terjadi kemungkinan
adanya hambatan alat yang yang terdapat didalam alat. Sehingga hasil yang
didapat pada pengukuran maupun perhitungannya nilainya mendekati sama.
Pada pratikum ini, hipotesis yang dibuat terbukti, yaitu ada hubungan
antara beda potensial dengan kuat arus dimana berbanding lurus.
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
1. tegangan
(V) sebanding dengan kuat arus listrik (I) di mana semakin besar tegangan (V) maka
semakin besar pula kuat arus (I) yang dihasilkan
2. Hukum
Ohm adalah Perbandingan antara
perbedaan potensial ∆ V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I
yang melalui konduktor tersebut adalah konstan. Konstan ini disebut
tahanan listrik (hambatan) R
3. Berdasarkan
grafik diperoleh bahwa kuat arus (I) sebanding tegangan (V) dimana grafiknya
garis lurus condong ke atas,sehingga hipotesis terbukti benar.
4.2 Saran
1. Hendaknya
praktikan lebih menguasai langkah-langkah percobaan dan materi yang diberi
2. Hendaknya
praktikan tidak tergesa-gesa dalam mengambil/ memperoleh data saat praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
Alonso,dkk.
1979. Dasar-dasar Fisika Universitas.
Jakarta: Erlangga
Durbin,dkk.
2005. Rangkaian Listrik. Jakarta:
Erlangga
Hayt,
Wiliam.1991. Rangkaian Listrik edisi keenam Jilid 1. Jakarta : Erlangga
http://www.scribd.com/doc/87526195
