bab iv hukum ohm revisi 2013
DESCRIPTION
aspek pasarTRANSCRIPT
BAB IV
HUKUM OHM
4.1 Tujuan
1. Memahami dasar-dasar Hukum Ohm.
2. Mengetahui data terbaik dari Hukum Ohm.
3. Menghitung besar arus listrik dengan dasar Hukum Ohm.
4. Mengetahui resistansi dari rangkaian seri parallel serta dapat
membandingkannya.
5. Mengetahui peranan Hukum Ohm dikehidupan sehari-hari
4.2 Dasar Teori
Hukum Ohm adalah tegangan jatuh dalam suatu tahanan alat listrik
sama dengan hasil kali kuat arus yang mengalir dengan nilai tahanannya.
Dalam masalah kelistrikan kita mengenal beberapa rumus dan hukum dasar,
seperti Hukum Ohm, dimana hukum tersebut beserta rumusnya berguna untuk
menganalisa rangkaian tertutup sederhana baik searah maupun bolak-balik.
Arus listrik mengalir di dalam kawat penghantar jika ada beda potensial
antara ujung-ujung penghantar itu. Dari percobaan yang dilakukan George
Simon Ohm dinyatakan bahwa kuat arus yang mengalir di dalam suatu kawat
penghantar berbanding lurus dengan beda potensial ujung-ujung penghantar
itu. Pernyataan tersebut dikenal sebagai Hukum Ohm. Perbandingan tegangan
listrik (V) dengan kuat arus (I) adalah tetap. Hasil bagi ini dinamakan hambatan
listrik atau resistansi dan diberi satuan ohm (Ω).
Karakterestik utama dari resistor yaitu resistansinya dan daya listrik yang
diboroskan. Resistor yang komposisi karbon terdiri dari sebuah unsur resisif
berbentuk tabung dengan kawat dan tutup logam pada kedua ujungnya. Bahan
resistor dilindungi dengan cat atau plastik.
Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit
elektronik, dan merupahkan salah satu komponen yang paling sering
digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam – macam komponen.
17
Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar
mampu dialiri electron 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 electron agar bisa mengalir dalam
sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari
potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah
tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar
energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan
titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak
ada artinya.
Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan
beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini
yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian
adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, 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, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan
antara atau melewati titik pada suatu titik, untuk menemukan arti dari ketetapan
dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai
layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari
persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah
arus listrik, tegangan dan hambatan.
Dalam percobaan ini, sebelumnya kita telah mempelajari resistor yang
akan dipakai menghasilkan hambatan pada suatu rangkaian listrik. Telah kita
ketahui bahwa satuan dari hambatan adalah Ohm yang di ambil dari nama
George Ohm.
Simbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada
persamaan aljabar. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama
penemu listrik. Ampere dari orang Perancis Andre M. Ampere, Volt dari
18
seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang Jerman George Simon
Ohm.
Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk
Resistance (Hambatan), V untuk Voltage (tegangan), dan I untuk Intensity
(arus), standar symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive
Force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun
beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang
mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat
lebih umum.
Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting
diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah
rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara
tegangan, arus dan hambatan ini disebut Hukum Ohm. Ditemukan oleh George
Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The
Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip Ohm ini adalah besarnya
arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian,
Ohm menemukan sebuah persamaan yang simpel, menjelaskan bagaimana
hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
…………
……………..................................………………………...……..(Persamaan 4.1)
Keterangan :
V = tegangan (Volt)
I = kuat arus (Ampere)
R = hambatan (Ohm)
4.3 Alat dan Bahan
4.3.1 Alat
1. Multimeter Analog
19
V = I . R
2. Potensiometer
3. Penjepit Buaya
4. Kabel Penghubung
4.3.2 Bahan
1. Baterai
2. Resistor
4.4 Prosedur Percobaan
4.4.1 Modul
1. Mengukur tegangan baterai sebelum diinstal.
2. Membuat rangkaian.
Resistor
Volt
Amperemeter
Potensiometer
Gambar 4.1 Rangkaian Listrik
3. Membuat rangkaian / digital multimeter dengan memutar
potensiometer seperti berikut (25 mA, 30 mA dan 35 mA).
4. Melengkapi tabel dengan menggunakan persamaan hokum Ohm.
4.4.1 Praktikum
20
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2. Memastikan multimeter analog kearah 0 Ohm dengan mengkalibrasi
kearah 100 Ohm.
3. Memutar multimeter kearah 25 DCV.
4. Mengukur tegangan baterai dengan multimeter analog.
5. Memutar multimeter analog kearah 25 DCaM.
6. Putar potensiometer sampai mencapai angka 25 mA
7. Memutar multimeter analog pada skala
8. Mengulangi prosedur tersebut untuk I (30 mA, 35 mA).
9. Mencari nilai Rperhitungan dan memasukkannya dalam table hasil
pengamatan.
10. Merapikan alat dan bahat yang telah digunakan.
4.5 Hasil Pengamatan
Tabel 4.1
Hasil Percobaan Hukum Ohm
Percobaan VDC(Ω) I (A) (Ω) R Analog (Ω) RPerhitungan (Ω)
1 8,1 0,025 140 324
2 8,1 0,030 120 270
3 8,1 0,035 95 231,42
Masukkan warna Resistor
R1 = Hijau - Biru - Emas - Emas
Resistansi : Hambatan R1 sebesar 5,6 dengan toleransi 5%.
R2 = Cokelat - Hitam - Cokelat - Emas
Resistansi : Hambatan R2 sebesar 10 dengan toleransi 5%.
R3 = Merah - Jingga - Hitam - Emas
Resistansi : Hambatan R3 sebesar 23 dengan toleransi 5%.
4.4 Pengolahan Data
4.6.1 Percobaan Pertama
Diketahui :
VDC = 7,2 V
21
I = 0,025 A
RAnalog = 180
Ditanya :
RPerhitungan = …?
(RPerhitungan)2 = …?
(RAnalog)2 = …?
Jawab :
RPerhitungan = VI
= 7,20,025
= 288
(RPerhitungan)2 = (288)2
= 82944 2
(RAnalog)2 = (180)2
= 32400 2
4.6.2 Percobaan Kedua
Diketahui :
VDC = 7,2 V
I = 0,030 A
RAnalog = 150
Ditanya :
RPerhitungan = …?
(RPerhitungan)2 = …?
(RAnalog)2 = …?
Jawab :
RPerhitungan = VI
= 7,20,030
= 240
(RPerhitungan)2 = (240)2
22
= 57600 2
(RAnalog)2 = (150)2
= 22500 2
4.6.3 Percobaan Ketiga
Diketahui :
VDC = 7,2 V
I = 0,035 A
RAnalog = 100
Ditanya :
RPerhitungan = …?
(RPerhitungan)2 = …?
(RAnalog)2 = …?
Jawab :
RPerhitungan = VI
= 7,20,035
= 205,71
(RPerhitungan)2 = (205,71)2
= 42316,6 2
(RAnalog)2 = (10)2
= 10000 2
4.6.4 Data TerbaikDiketahui :RAnalog 1 = 180
RAnalog 2 = 150
RAnalog 3 = 100
Ditanya :
R = …?
(R)2 = …?
∑R2 = …?
∆R = …?
23
Jawab :
R=
Ranalog 1+Ranalog 2+Ranalog 33
= 180 + 150 + 1003
= 143,33
(R)2 = (143,33)2
= 20543,49 2
∑R2 = (RAnalog 1)2 + (RAnalog 2)2 + (RAnalog 3)3
= (180)2 + (150)2 + (100)2
= 64900 2
∆R =√ΣR ²-n( R )²n(n-1)
= √64900- 3(20543,49)2
3(3-1)
= √64900-61630,476
= √544,92= 23,33
R-∆R = 143,33 – 23,33
= 120
R+∆R = 143,33 + 23,33
= 166,66
Jadi, data terbaik yang didapat berkisar antara 120 Ω sampai
dengan 166,66 Ω.
Tabel 4.2
Hasil Pengolahan Data Hukum Ohm
Percobaan
VDC
(Volt)
I
(A)
Ranalog
Ω
Ranalog2
Ω
Rhitung
Ω
Rhitung2
Ω
1 8,1 0,025 140 19600 324 104976
24
2 8,1 0,030 120 14400 270 72900
3 8,1 0,035 95 9025 231,42 52555,22
R 118,33275,14
∑ R2
43025 231431,22
140 120 95
Col-umn1
RAnalog (Ω)
Ku
at A
rus
Lis
trik
(A
)
Grafik 4.1 RAnalog Terhadap Kuat Arus Listrik
324 270 231.42
Column1
RPerhitungan(Ω)
Ku
at A
rus
Lis
trik
(A
)
25
Grafik 4.2 RPerhitungan Terhadap Kuat Arus Listrik
4.7 Analisis Percobaan
Hukum Ohm adalah tegangan jatuh dalam suatu tahanan alat listrik
sama dengan hasil kali kuat arus yang mengalir dengan nilai tahanannya.
Dalam masalah kelistrikan kita mengenal beberapa rumus dan hukum dasar,
seperti Hukum Ohm, dimana hukum tersebut beserta rumusnya berguna untuk
menganalisa rangkaian tertutup sederhana baik searah maupun bolak-balik.
Arus listrik mengalir di dalam kawat penghantar jika ada beda potensial antara
ujung-ujung penghantar itu. Dari percobaan yang dilakukan George Simon
Ohm dinyatakan bahwa kuat arus yang mengalir di dalam suatu kawat
penghantar berbanding lurus dengan beda potensial ujung-ujung penghantar
itu. Pernyataan tersebut dikenal sebagai Hukum Ohm.
Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. Memastikan
multimeter analog kearah 0 Ohm dengan mengkalibrasi kearah 100 Ohm.
Memutar multimeter kearah 25 DCV. Mengukur tegangan baterai dengan
multimeter analog. Memutar multimeter analog kearah 25 DCaM. Putar
potensiometer sampai mencapai angka 25 mA Memutar multimeter analog
pada skala Mengulangi prosedur tersebut untuk I (30 mA, 35 mA). Mencari nilai
Rperhitungan dan memasukkannya dalam table hasil pengamatan. Merapikan
alat dan bahat yang telah digunakan
Setelah dicari dengan menggunakan persamaan tersebut didapat hasil
untuk R1, R2 dan R3 secara berurutan adalah 820 Ω, 410 Ω dan 273,3 Ω.
Apabila dicari nilai resistansi dengan mengghunakan multimeter analog didapat
hasil secara berurutan untuk R1, R2 dan R3 adalah 400 Ω, 180 Ω dan 100 Ω.
Dan data terbaik untuk resistansi secara perhitungan adalah berkisar antara
136,98 Ω sampai 316,36 Ω, sedangkan data terbaik dari multimeter analog
berkisar antara 336,84 Ω sampai 665,36 Ω. Dari grafik 4.1 bisa di baca bahwa
nilai resistansi secara perhitungan semakin besar kuat arus maka nilai
26
hambatan akan semakin kecil begitu juga dengan multimeter analog hasilnya
sama dengan resistansi secara perhitungan.
4.8 Analisis Kesalahan
Dari percobaan ini terdapat beberapa kesalahan, diantaranya:
Membaca multimeter analog dengan kurang teliti.
Merangkai rangkaian listrik dengan tidak tepat.
Menghubungkan penjepit buaya dengan baterai pada kutub yang berbeda.
4.9 Kesimpulan
Pada percobaan Hukum Ohm ini bisa disimpulkan bahwa:
1. Dengan Hukum Ohm, hambatan dicari dengan membagi tegangan listrik (V)
dengan kuat arus ( I ).
2. Tegangan listrik bertambah maka hambatan listrik juga ikut bertambah.
3. Nilai VDC yang didapat adalah 7,2 volt.
4. Analisa warna pada setiap resistor yaitu :
Resistor pertama : Kuning – Ungu – Hitam – Emas
Resistor kedua : Jingga – Jingga – Emas - Emas
Resistor ketiga : Jingga – Jingga – Hitam – Emas
5. Tegangan baterai dari percobaan :
Pertama, kedua, dan ketiga sebesar 8,1 volt
6. Kuat arus yang di dapat yaitu :
Percobaan pertama sebesar 0,025 A
Percobaan kedua sebesar 0,030 A
Percobaan ketiga sebesar 0,035 A
7. Nilai resistansi analog yang didapat yaitu :
Percobaan pertama sebesar 140Ω
Percobaan Kedua sebesar 120 Ω
Percobaan Ketiga sebesar 95Ω
8. Nilai resistansi analog yang dikuadratkan yaitu :
27
Percobaan Pertama sebesar 19600Ω2
Percobaan Kedua sebesar 14400Ω2
Percobaan Ketiga sebesar 9025Ω2
9. Nilai resistansi perhitungan yang didapat yaitu :
Percobaan pertama sebesar 324Ω
Percobaan kedua sebesar 270Ω
Percobaan ketiga sebesar 231,42Ω
10. Nilai resistansi perhitungan yang dikuadratkan yaitu :
Percobaan pertama sebesar 104976Ω2
Percobaan kedua sebesar 72900Ω2
Percobaan ketiga sebesar 53555,21Ω2
11. Data terbaik dari nilai resistansi analog adalah berkisar antara 105,3Ω
sampai 131,36Ω.
12. Pembacaan grafik 4.1 yaitu kuat arus terhadap resistansi analog, dimana
pada saat kuat arus di titik 0,035 A dengan resistansi analog 95Ω, pada saat
kuat arus 0,030 A resistansi analognya tetap yaitu 120Ω, dan pada saat kuat
arusnya 0.025 A resistansi analognya mengalami kenaikan yaitu 140Ω
13. Pembacaan grafik 4.2 yaitu kuat arus terhadap resistansi perhitungan,
dimana pada saat kuat arus di titik 0,035 A dengan resistansi perhitungan
231,42 Ω, pada saat kuat arus 0,030 A resistansi perhitungan yaitu 270 Ω,
dan pada saat kuat arusnya 0.025 A resistansi perhitungan yaitu 324 Ω
28