Hukum Ohm [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN 1.1



Judul Praktikum



1.2



Tanggal Praktikum : 15 November 2019



1.3



Pelaksana Praktikum: 1. Dwi Wulan Amalia



1.4



Tujuan Praktikum



: Hukum Ohm dan Daya Listrik



NIM. 180140144



2. M. Anjes Laudi



NIM. 180140149



3. Rasma Diana Putri



NIM. 180140158



4. Almira Hanifa



NIM. 180140171



5. Annisa Ramadina



NIM. 180140182



: 1.4.1 Hukum Ohm a. Mempelajari cara pemasangan voltmeter dan ampermeter. b. Mempelajari berapa tegangan diantara ujungujung hambatan. 1.4.2 Daya Listrik a. Mempelajari prinsip tegangan dan arus pada rangkaian seri dan paralel. b. Menghitung dan membandingkan besarnya daya pada rangakian seri dan paralel.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA Jika sebuah hambatan (R) dilalui oleh arus listrik (I), maka di ujung-ujung hambatan akan timbul beda potensial sebesar (V). Halm ini lebih dikenal dengan hukum ohm dan Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : V=I.R…………………………………………………………………..(2.1) Dimana : V



: Beda potensial antar ujung-ujung resistin (volt)



I



: Kuat arus (ampere)



R



: Hambatan



Dan rangkaian hukum tersebut dapat dilihat sebagai berikut :



Jika sebuah hambatan (R) dilalui oleh arus listrik (I) maka diujung-ujung hambatan akan timbul beda potensial (V). Hasil eksperimen George Simon Ohm pada tahun 1827 menunjukkan bahwa arus listrik (I) yang mengalir pada kawat penghantar sebanding dengan beda potensial (V) yang diberikan pada ujungujungnya. Jika beda potensial diperbesar, maka arus yang mengalir juga semakin besar. Hasil eksperimen ini dikenal dengan hokum Ohm. Hubungan antara V dan I secara grafik adalah dari gambar tampak bahwa kuat arus listrik sebanding dengan



tegangan yaitu sehingga konduktansi dari konduktor yang merupakan kebalikan dari resistensi konduktansi dari konduktor yang merupakan kebalikan dari resistensi, maka : V



I= …………………………………………………………..………..(2.2) R



Dimana : R



: hambatan listrik (ohm, Ω)



V



: beda potensial atau tegangan (volt, V)



I



: kuat arus listrik (ampere, A) Perumusan di atas untuk kasus R konstan dikenal sebagai Hukum Ohm yang



berbunyi: kuat arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar listrik sebanding dengan tegangan (beda potensial) antara dua titik pada penghantar tersebut, asalkan R konstan. Melihat grafik hubungan I-V, maka semakin miring (curam) grafik I-V maka hambatannya makin besar dan begitu juga sebaliknya. Hambatan kawat penghantar Hasil eksperimen menunjukkan bahwa hambatan kawat penghantar R berbanding lurus dengan panjang kawat lurus l dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat A. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut. Dalam suatu batas perubahan suhu tertentu, perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu (Δt), Karena hambatan R berbanding lurus dengan hambatan jenis ρ, maka perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan Sehingga dengan : Rt = hambatan pada suhu t0C, R0 = hambatan mula-mula, α = Koefisien suhu hambatan jenis (per 0C) Δt = perubahan suhu (0C) Koefisien suhu hambatan jenis (α) tergantung pada jenis bahan. Meskipun hambatan jenis sebagian besar logam bertambah akibat kenaikan suhu, namun bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Ini terjadi pada bahan semikonduktor yaitu, karbon, grafit, germanium, dan silikon. (Susanto,1998)



1.



Arus Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan



waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya. Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). 2.



Hambatan Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu



komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: R = V/I atau di mana V adalah tegangan dan I adalah arus Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R). 3.`



Tegangan



Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. V= I .R Satuan SI untuk Tegangan adalah volt (V). 4.



Hukum Ohm 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. ( Suprianto, 2004) 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.



Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon Ohm. Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard 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. Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan elektron pada



keadaan



tidak



stabil.



Satu



couloumb



setara



dengan



6.250.000.000.000.000.000. electron. Simbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari elektron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati konduktor (penghantar). Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur sebuah



satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari elektron yang bergerak pada sebuah rangkian. Satuan dan simbol 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 hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanik Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan. (Foster.Bob, 2006) Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya. Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, namun istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan sejarah. Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan: …………..……………………………………………………...(2.3) Dimana : I



: arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere.



V



: tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan



volt. R



: nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar



dalam satuan ohm. (wikipedia.org).



2.1.



Bunyi Hukum Ohm Hukum Ohm Berbunyi : “Kuatnya arus listrik yang mengalir pada sauatu



beban listrik sebanding lurus dengan tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan.” Berikut contoh rangkaian Hukum Ohm :



Gambar 2.1 bunyi hukum Ohm \



2.2.



Penerapan Hukum Ohm



Berikut ini contoh penerapan Hukum Ohm untuk menghidupkan lampu LED.



Gambar 2.2 penerapan hokum Ohm 2.3.



Menghitung Resistor Seri



Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun seri, maka dapat diperoleh nilai resistor totalnya dengan menjumlah semua resistor yang disusun seri tersebut. Hal ini mengacu pada pengertian bahwa nilai kuat arus disemua titik pada rangkaian seri selalu sama.



Gambar 2.3 resistor seri



2.4.



Menghitung Resistor Paralel Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun secara paralel, perhitungan



nilai resistor totalnya mengacu pada pengertian bahwa besar kuat arus yang masuk ke percabangansama dengan besar kuat arus yang keluar dari percabangan (I in = I out). Dengan mengacu pada perhitungan Hukum Ohm maka dapat diperoleh rumus sebagai berikut.



Gambar 2.4 resistor paralel



2.5.



Menghitung Kapasitor Seri Pada rangkaian kapasitor yang disusun seri maka nilai kapasitor totalnya



diperoleh dengan perhitungan berikut.



Gambar 2.5 kapasitor seri



2.6.



Menghitung Kapasitor Paralel Pada rangkaian beberapa kapasitor yang disusun secara paralel maka nilai



kapasitor totalnya adalah penjumlahan dari semua nilai kapasitor yang disusun paralel tersebut.



Gambar 2.6 Kapasitor parallel



2.7.



Fungsi Hukum Ohm Fungsi utama dari Hukum Ohm adalah untuk mengetahui hubungan



tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan alat ukur Ohmmeter. (www.tugasku4u.com



BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM 3.1.



Alat dan Bahan



3.1.1



Alat-alat Adapun alat-alat yang digunakan sebagai berikut :



1.



Power supply DC



1 unit



2.



Baterai 1,5 volt



1 unit



3.



Voltmeter



1 unit



4.



Kabel penghubung



secukupnya



5.



Resistor



3 unit



3.1.2



Bahan-bahan



1.



Batrai besar 1,5 V



1 unit



2.



Batrai kecil 1,5 V



1 unit



3.2.



Prosedur Kerja



3.2.1



Hukum Ohm pada Baterai Adapun prosedur kerja yang dilakukan sebagai berikut :



1.



Dipersiapkan alat rangkaian yaitu batrai dan voltmeter kemudian rangkai alat tersebut.



2.



Setelah itu besarnya tegangan pada batrai diukur dengan meletakkan kabel merah pada voltmeter kekutup positif (+), sedangkan kabel hitam kekutup negative (-)



3.



Kemudian pengukuran besarnya hambatan pada baterai diukur dengan meletakkan kabel merah pada voltmeter kekutup negative (-) sedangkan kabel hitam ditempat pada kutup positif (+) atau berbanding terbalik dengan tegangan



4.



Kuat arus dihitung dengan menggunakan hokum Ohm



5.



Diulangi langkah 1 sampai dengan 4 menggunakan baterai kecil



3.2.2 Hukum Ohm pada Rangkaian Seri Adapun prosedur kerja yang dilakukan sebagai berikut : 1.



Resistor dirangkai secara seri dipapan rangkaian



2.



Pada tegangan power supply diatur bervariasi dari 5,10,15,20 dan 25 volt



3.



Dihubungkan power supply dengan tegangan tertentu kepapan rangkaian menggunakan kabel penghubung



4.



Besarnya tegangan dapat diukur dengan menghubungkan rangkaian dengan kabel penghubung ke voltmeter. Kabel merah diletakkan ke tanda positif(+) dan kabel hitam ke tanda negative (-)



5.



Besarnya hambatan dapat diukur dengan menghubungkan rangkaian dengan kabel penghubung ke voltmeter, kabel merah diletakkan ke tanda negative (-) dan kabel hitam ke tanda positif (+)



6.



Besarnya kuat arus yang dihasilkan dari rumus hokum Ohm dicatat



3.2.3 Daya Listrik pada Rangkaian paralel Adapun prosedur kerja yang dilakukan sebagai berikut : 1.



Resistor dirangkai secara seri dipapan rangkaian



2.



Pada tegangan power supply diatur bervariasi dari 5,10,15,20 dan 25 volt



3.



Dihubungkan power supply dengan tegangan tertentu kepapan rangkaian menggunakan kabel penghubung



4.



Besarnya tegangan dapat diukur dengan menghubungkan rangkaian dengan kabel penghubung ke voltmeter. Kabel merah diletakkan ke tanda positif(+) dan kabel hitam ke tanda negative (-)



5.



Besarnya hambatan dapat diukur dengan menghubungkan rangkaian dengan kabel penghubung ke voltmeter, kabel merah diletakkan ke tanda negative (-) dan kabel hitam ke tanda positif (+)



6.



Besarnya kuat arus yang dihasilkan dari rumus hokum Ohm dicatat



7.



Kemudian daya dihitung dengan menggunakan rumus dan catat



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1



Hasil Adapun hasil yang diperoleh dari percobaaan tersebut sebagai berikut :



Tabel 4.1 Hasil Percobaan Hukum Ohm pada Batrai No Baterai Volt (V) Hambatan (R)



Kuat arus (I)



1



Kecil 1.5 V



1,587 V



8,69 ꭥ



0,18 A



2



Besar 1,5 V



1,609 V



8,97 ꭥ



0,17 A



Tabel 4.2 Hasil Percobaan Hukum Ohm pada Rangkaian Seri Volt (V) Hambatan (R) No



Kuat arus (I)



1



5



16,87



0,29



2



10



16,85



0,59



3



15



16,84



0,89



4



20



16,83



1,18



5



25



16,83



1,48



Tabel 4.3 Hasil Percobaan Daya Listrik pada Rangkaian paralel Volt (V) Hambatan (R) Kuat arus No (I) 1



16,90



0,29



2



16,89



0,59



3



16,88



0,88



4



16,87



1,18



5



16,87



1,48



Daya Listrik



4.2



Pembahasan



6 5.07



5 4 3.28



3



2.83



Series1



2 1



0.834



0 0



0.1



0.2



0.3



0.4



0.5



Pada percobaan ini untuk menghitung hambatan dan kuat arus pada batrei besar dan kecil. Pada baterai kecil yang memiliki 1,6 volt dan kuat arus 0,262 A dan diperoleh hambatan sebesar 6,15 Ω. Dan pada baterai besar memiliki 1,575 V dan kuat arus 0,262 A dan hambatan yang didapat adalah 6,011 Ω. Pada percobaan yang dilakukan pada power supply yang diberikan tegangan sebesar 0,1 volt dan kuat arus 0,12 A, maka hasil yang di dapat untuk hambatan adalah 0,834 Ω. Kemudian pada tegangan 0,2 volt dan kuat arusnya adalah 0,07 A, maka hasil yang di dapat untuk hambatan adalah 2,83 Ω. Pada tegangan 0,3 volt kuat arusnya 0,091 A dan hambatannya adalah 3,28 Ω. Dan pada tegangan 0,4 volt kuat arus yang didapat adalah 0,079 A serta hambatannya adalah 5,07 Ω. Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik.Hukum ohm menyataakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor.



BAB V PENUTUP 5.1



Kesimpulan Adapun kesimpulan yang didapat pada percobaan ini adalah sebagai berikut



: 1.



Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya.Sebuah benda penghantar.



2.



Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu.



3.



Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya



4.



Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik.



5.



Semakin besar tegangan yang diberikan, maka akan semakin besar hambatan yang dihasilkan



5.2



Saran Dalam percobaan hukum ohm dan daya listrik ini sebaiknya tidak hanya



menggunakan batrai dan papan rangkaian resistor, tetapi memakai bola lampu. Ketika melakukan percobaan ini praktikan diharapkan berhati-hati dan teliti karena dalam menggunakan power supply dan multimeter bisa menyebabkan ledakan, kebakaran karena arus listrik yang terdapat di power supply dan multimeter.



DAFTAR PUSTAKA Foster,Bob.2006, Sain fisika dasar. Jakarta: Bumi aksara



Http://fisikatugass.blogspot.com/2013/01/hukum-ohm.html Http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Ohm Http://www.tugasku4u.com/2013/04/hukum-ohm.html Susanto.1988,fisika Edisi ke tujuh.Jakarta:Erlangga Suprianto. 2004,Fisika. Jakarta:Erlangga



LAMPIRAN B PERHITUNGAN



a.



Pada Battery Kecil V = 1,587V V 1,587V I = R = 8,69Ω = 0,182A Besar V = 1,605V V 1,605V I = R = 8,97Ω = 0,178A



b. 1.



Rangkaian Seri V = 5V R = 16,87 Ω V 5V I = R = 16,87Ω = 0,29A



2.



V = 10V R = 16,85 Ω V 10V I = R = 16,85Ω = 0,59A



3.



V = 15V R = 16,84 Ω V 15V I = R = 16,85Ω = 0,89A



4.



V = 20V R = 16,83 Ω V 20V I = R = 16,83Ω = 1,18A



5.



V = 25V R = 16,83 Ω V 25V I = R = 16,83Ω = 1,48A



c. 1.



Rangkaian Paralel V = 5V R = 16,90 Ω V 5V I = R = 16,90Ω = 0,29A P = I2R P = (0,29)2. 16,90 P = 1,42 Watt



2.



V = 10V R = 16,89 Ω V 10V I = R = 16,89Ω = 0,59A P = I2R P = (0,59)2. 16,89 P = 5,87Watt



3.



V = 15V R = 16,88 Ω V 15V I = R = 16,88Ω = 0,88A P = I2R P = (0,88)2. 16,88 P = 13,07 Watt



4.



V = 20V R = 16,87 Ω V 20V I = R = 16,87Ω = 1,18A P = I2R P = (1,18)2. 16,87 P = 23,48Watt



5.



V = 25V R = 16,87 Ω V 25V I = R = 16,87Ω = 1,48A P = I2R P = (1,48)2. 16,16,87 P = 36,95 Watt



LAMPIRAN C PERTANYAAN DAN JAWABAN