Laporan Amperemeter Dan Voltmeter DC [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA UNTUK BIOLOGI “AMPEREMETER DAN VOLTMETER DC” Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Untuk Biologi Yang dibimbing oleh Bapak Joko Utomo, S.Si, M.Sc



Disusun Oleh: Nama



: Della Cahyaningrum



NIM



: 190342621242



Jurusan



: Biologi



Offering



:G



Kelompok



:5



UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI BIOLOGI November 2019



A. TUJUAN Setelah praktikum ini dilaksanakan mahasiswa diharapkan dapat: 1. Menentukan hambat dalam amperemeter. 2. Menentukan hambat dalam voltmeter. 3. Mampu menggunakan alat ukur listrik dengan benar.



B. DASAR TEORI Jenis dari arus listrik dibagi menjadi dua, yaitu arus listrik searah atau DC (Direct Current) dan arus listrik bolak-balik atau AC (Alternating Current). Pada praktikum kali ini akan dilakukan pengukuran terhadap arus listrik DC. Adapun pada arus listrik searah, muatan listrik hannya mengalir dalam satu arah saja. Contoh peralatan yang menggunakan arus listrik searah yaitu kalkulator, remote control, jam, dan lampu senter (Abdullah, 2006). 1. Amperemeter Amperemeter adalah alat ukur yang mengukur kuat arus (I) dalam suatu rangkaian listrik. Untuk mengukur kuat arus pada rangkaian, alat ukur Amperemeter dipasang dengan seri (deret) dengan elemen/komponen listrik. Apabila akan melakukan pengukuran kuat arus yang melalui peghantar dengan menggunakan Amperemeter, alat ukur ini dipasang seri dengan cara memotong penghantar sehingga arus listrik melalui Amperemeter. Jarum Amperemeter akan menunjuk besaran kuat arus pada layar monitor bila rangkaian dalam keadaan tertutup. (Ponto, 2018) Setiap alat ukur arus listrik atau amperemeter memiliki karateristik yang berbeda, baik arus maksimum yang didapat atau skala yang tertera pada amperemeter. Cara membaca skala pada amperemeter yaitu dengan menggunakan rumus sebagai berikut : Hasil pengukuran = ( skala yang ditunjuk : skala maksimum ) x batas ukur (Kemmerly, 2005). Untuk mengukur kuat arus yang mengalir melalui resistor pada rangkaian, amperemeter dipasang secara seri dengan resistor itu (Gambar 1.a). Dengan demikian, pada amperemeter dan resistor mengalir arus yang sama. Karena amperemeter mempunyai resistansi, jika amperemeter dipasang pada rangkaian menyebabkan arus menjadi berkurang.



2. Voltmeter Voltmeter merupakan suatu alat ukur yang mengukur beda potensial dalam suatu rangkaian. Beda Potensial disebut juga denga tegangan pada listrik. Satuan tagangan adalah volt, dan 1 volt sama dengan 1 Joule/sekon. Tegangan disimbolkan dengan V. Untuk mengukur kuat arus yang mengalir melalui resistor pada rangkaian, amperemeter dipasang secara seri dengan resistor itu (Gambar 1b). Dengan demikian, beda potensial voltmeternya sama dengan beda potensial yang ada pada resistor. Voltmeter juga memiliki resistansi sehingga pemasangan voltmeter akan mengurangi hambatan antara titik a dan titik b. Akibatnya, arus yang mengalir pada rangkaian meningkat dan mengubah tegangan pada resistor.



3. Pengukuran Hambatan pada Amperemeter dan Voltmeter a) Pengukuran Hambatan pada Amperemeter Cara pertama, dapat dilihat pada gambar 2a. Jika hasil pengukuran voltmeter adalah V dan hasil pengukuran amperemeter adalah I, maka hambatan dalam amperemeter itu adalah: 𝑅=



𝑉 𝐼



……….............…………………………….. (1)



Hambatan bagi konduktor disebut juga Resistor (R). Satuan hambatan dinamakan Ohm (Ω). 1 ohm = 1 volt/ampere 𝑅=



𝑉 𝐼



atau



V = I . R……………….……..(2)



Cara kedua, dapat dilihat pada Gambar 2b. Pengukuran hambatan dilakukan dua kali, mula-mula ketika RB belum dipasang, misalnya hasil penunjukan amperemeter I1. Kemudian RB dipasang maka penunjukkan amperemeter akan berubah, misalnya menjadi I2, maka hambatan dalam amperemeter itu adalah: 𝑅𝐴 =



𝐼1−𝐼2 𝐼2



. 𝑅𝐵 …………...……………………(3)



2a



2b



b) Pengukuran Hambatan Dalam Voltmeter Cara pertama, lihat Gambar 3a , kalau hasil pengukuran amperemeter adalah I dan hasil pengukuran voltmeter adalah V maka hambatan dalam voltmeter itu adalah: 𝑉



𝑅𝑉 = 𝐼 ………........…………………………..(4) Cara kedua, lihat Gambar 3b Pengukuran hambatan dilakukan dua kali, mula-mula ketika RB belum dipasang, misalnya hasil penunjukan voltmeter V1. Kemudian RB dipasang maka penunjukkan voltmeter akan berubah, misalnya menjadi V2, maka hambatan dalam amperemeter itu adalah: 𝑅𝑉 =



𝑉𝐼 𝑉𝐼−𝑉2



3a



. 𝑅𝐵 ………………...…………(5)



3b



(Tim Praktikum, 2019)



C. SUSUNAN ALAT 1. Amperemeter DC/miliamperemeter DC 2. Voltmeter DC/milivoltmeter DC 3. Sumber tegangan DC 4. Bangku hambat 5. Hambat geser 6. Kabel-kabel



D. PROSEDUR KERJA 1. Pengukuran Hambatan pada Amperemeter Yang pertama yaitu memasang Amperemeter DC dengan rangkaian seperti yang terlihat pada Gambar 2a. Lalu geser-geserlah hambatan geser dan catat kuat arus yang terbaca pertama sebagai I1. Kemudian, cabutlah kabel pada voltmeter dan menggantinya dengan bangku hambat 0,82 Ω (Gambar 2b). Lalu ukurlah kuat arus yang tercatat pada Amperemeter sebagai I2. Ulangi kedua langkah tersebut sebanyak 5 kali dan catatlah pada tabel hasil pengukuran. Lakukan dengan berbagai variasi pengukuran pada hambatan geser.



2. Pengukuran Hambatan pada Voltmeter



Yang pertama yaitu memasang Voltmeter DC dengan rangkaian seperti yang terlihat pada Gambar 3a. Lalu geser-geserlah hambatan geser dan catat beda potensial yang terbaca pada Voltmeter sebagai V1. Kemudian, cabutlah kabel pada Amperemeter dan menggantinya dengan bangku hambat 27 kΩ (Gambar 3b). Lalu ukurlah beda potensial yang tercatat pada Voltmeter sebagai V2. Ulangi kedua langkah tersebut sebanyak 5 kali dan catatlah pada tabel hasil pengukuran. Lakukan dengan berbagai variasi pengukuran pada hambatan geser



E. HASIL PENGAMATAN 1. Pengukuran Hambatan pada Amperemeter a) Cara Pertama No.



V (mV)



I (A)



1.



6



0,4



2.



10



0,6



3.



12



0,7



4.



14



0,9



5.



20



1,1



nst mVoltmeter



= 2 mV



nst Amperemeter = 0,1A 1



1



∆I = 2 𝑛𝑠𝑡 = 2 0,1 = 0,05 mA b) Cara Kedua 𝑅𝐵 = 0,82 Ω



No.



𝐼1 (A)



𝐼2 (A)



1



0,30



0,25



2



0,50



0,45



3



0,75



0,70



4



1,05



1,00



5



1,95



1,80



nst Amperemeter = 0,1 A 1



1



∆I = 2 𝑛𝑠𝑡 = 2 0,1 = 0,05 mA 2. Pengukuran Hambatan pada Voltmeter ● Cara Pertama No.



V (V)



I (mA)



1



0,58



50



2



0,68



60



3



0,75



68



4



0,90



82



5



1,00



88



No.



𝑉1 (V)



𝑉2 (V)



1



0,58



0,50



nst Voltmeter



= 0,1 V



nst mAmperemeter = 0,2 mA 1



1



∆I = 2 𝑛𝑠𝑡 = 2 0,2 = 0,1 mA ● Cara kedua 𝑅𝐵 = 27kΩ



2



0,65



0,55



3



0,75



0,60



4



0,90



0,70



5



1,20



0,85



nst Voltmeter = 0,1 V 1



1



∆V = 2 nst = 2 0,1 = 0,05 mA   



Variabel bebas : hambatan geser, bangku hambat Variabel control : Rb, batas ukur pada voltmeter dan amperemeter Variabel terikat : kuat arus listrik dan tegangan listrik



F. ANALISIS DATA 1. Pengukuran Hambatan dalam Amperemeter 𝑅𝐵 = 0,82 Ω , n = 5 RA =



𝐼1− 𝐼



2



𝐼2



Persamaan garis lurus



RB



y = a + bx



RA. I2 = (I1 – I2) RB RA. I2 = RB. I1 - RB. I2 RA. I2 + RB. I2 = RB. I1



y = I2 a=0 x = I1



I2 (RA + RB) = RB. I



b =



I2 =



RB . I1



RA =



RA + RB



𝑅𝐵 𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 𝑅𝐵 (1−𝑏) 𝑏



Tabel 1.1 Pengukuran Hambatan dalam Amperemeter No.



x=I1



y=I2



1



0,30



0,25



2



0,50



0,45



3



0,75



0,70



4



1,05



1,00



5



1,95



1,80



x2



y2



xy



0,09



0,0625



0,075



0,25



0,2025



0,225



0,5625



0,49



0,525



1,1025



1



1,05



3,8025



3,24



3,51



∑



4,55



∑2



● b= ●



4,2



20,7025



𝑛 (𝛴𝑥𝑦)− 𝛴𝑥 .𝛴𝑦 𝑛 .𝛴𝑥 2 −(𝛴𝑥)2



RA =



𝑅𝐵 (1−𝑏) 𝑏



=



17,64



5 (5,385)− 4,55 ×4,2 5 .5,8075 −1,950



0,82 (1−0,2885)



=



0,2885



1



● 𝑠𝑦 = √𝑛−2 |𝛴𝑦 2 −



1



1



= √3 |4,995 −



0,58343 0,2885



5×5,8075 −20,70



102,4 −205,8 +144,9 29,03 − 20,70 41,5 8,33



|



|



1



= √3 |0,014| = √0,004666 = 0,06830 𝑛



● 𝑠𝑏 = 𝑠𝑦 √𝑛.𝛴𝑥 2 −(𝛴𝑥)2 5



= 0,06830√5×5,8075−20,70 5



= 0,06830 √29,03−20,70 5



= 0,06830√8,33 = 0,06830 √0,6002 = 0,06830 × 0,7747 = 0,05291 𝑏



× 100% =



24,95003



28,99823



7,815



|



5,8075 (17,64)−2(5,385)(4,55 ×4,2)+5(28,99)



1



𝑆𝑏



33,72706



= 2,022



= √3 |4,995 − 4,981|



● Rb =



5,385



26,925−19,11



𝑛.𝛴𝑥 2 −(𝛴𝑥)2



1



4,995



= 29,0375−1,950 = 27,0875 = 0,2885



𝛴𝑥 2 (𝛴𝑦)2 −2(𝛴𝑥𝑦)𝛴𝑥.𝛴𝑦+𝑛.(𝛴𝑥𝑦)2



= √5−2 |4,995 − = √3 |4,995 −



=



5,8075



0,05291 0,2885



× 100%



= 0,1833 × 100%



|



= 18,33 % Jadi, nilai b adalah (0,2885 ± 0,05) dengan ralat sebesar 18,33% ● SRA = √|−



2 𝑅𝐵 2 . . 𝑆 = | 𝑏 𝑏2 3



√|−



2 0,82 2 . . 0,05291 | (0,2885)2 3



= √|−0,3475|2 = √0,1207 = 0,3474 A ● Ralat relatif =



𝑆𝑅𝐴 𝑅𝐴



× 100% =



0,3474 2,022



× 100%



= 0,1718 × 100% = 17,18 % Jadi, hambatan dalam amperemeter adalah (2,022 ± 0,3474) Ω dengan ralat yaitu sebesar 17,18%. Grafik 1 Hubungan I1 dan I2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0



1.8



1 0.7 0.45 0.25 0.3



0.5



0.75



2. Pengukuran Hambatan dalam Voltmeter 𝑅𝐵 = 27 k Ω ; n = 5 𝑉



1 𝑅𝑉 = 𝑉 −𝑉 .𝑅𝐵 1



2



𝑅𝑉 (𝑉1 − 𝑉2 ) = 𝑅𝐵 .𝑉1



1.05



1.95



𝑅𝑉 . 𝑉1 − 𝑅𝑉 . 𝑉2 = 𝑅𝐵 . 𝑉1 𝑅𝑉 . 𝑉2= 𝑉1(𝑅𝑉 − 𝑅𝐵 ) 𝑅𝑉 .𝑉2



𝑉1 = 𝑅



𝑉 − 𝑅𝐵



Persamaan garis lurus y = a+bx y = 𝑉1 a=0 x = 𝑉1 b=𝑅 𝑅𝑉 =



𝑅𝑉 𝑉 − 𝑅𝐵



𝑅𝐵 .𝑏 𝑏−1



Table 2.1 Pengukuran Hambatan pada Voltmeter No.



x=V2 1



x2



y=V1



y2



xy



0,58



0,5



0,3364



0,25



0,29



0,65



0,55



0,4225



0,3025



0,35



0,75



0,6



0,5625



0,36



0,45



0,9



0,7



0,81



0,49



0,63



1,2



0,85



1,44



0,7225



1,02



4,08



3,2



3,4714



2,125



2,74



16,6464



10,24



12,7549



4,515625



7,1276



2 3 4 5 ∑ ∑2



● b=



𝑛.∑(𝑥𝑦)−∑𝑥.∑𝑦 𝑛.∑𝑥 2 −(∑𝑥)2



● 𝑅𝑉 =



𝑅𝐵 × 𝑏 𝑏−1



=



=



5.(2,74)−(4,08).(3,2) 5.(3,4)−(16,64)



27000 ×1,806 1,806− 1



.∑𝑥 1 ● 𝑆𝑦 = √𝑛−2 |∑𝑦 2 − 1



= √5−2 |2,125 −



=



0,65 0,36



= 1,806



= 60498,75



2 (∑𝑦)2 −2.∑𝑥.∑𝑦.∑(𝑥𝑦)+𝑛.(∑(𝑥𝑦))2



𝑛.𝛴𝑥 2 −(𝛴𝑥)2



(3,4714)(10,24)−2(4,08)(3,2)(2,74)+5(7,12) 5×3,471−16,64



|



1



1,4



= √3 |2,125 − 0,71| 1



= √3 |0,125| = √0,0417 = 0,202 𝑛



● 𝑠𝑏 = 𝑠𝑦 √𝑛.𝛴𝑥 2 −(𝛴𝑥)2 5



= 0,202√5 ×3,4−16,64 5



= 0,202√17−16,64 =0,202 √13,89 = 0,202 × 3,726 = 0,753 ● Rb =



𝑆𝑏 𝑏



× 100% =



0,753 1,806



× 100%



= 0,4169× 100% =41,69 % Jadi, nilai b adalah (1,806 ± 0,753) dengan ralat sebesar 41,69%



● SRV = √|−



𝑅𝐵 (𝑏−1)



2



2 27.000 √ 2 . 3 . 𝑆𝑏 | = |− (1,806−1)2 .



2 3



.0,753|



2



= √|20865,12|2 = 20865,12 Ω 𝑉 ● Ralat relatif = 𝑆𝑅 × 100% = 𝑅 𝑉



20865,12 60498,75



× 100%



= 0,3447 × 100% = 34,47 % Jadi, hambatan dalam voltmeter adalah (60,49 K ± 20,86 K) Ω dengan ralat yaitu sebesar 34,47%. Grafik 2 Hubungan V1 dan V2



0.9 0.85 0.8 0.7



0.7



0.6



0.6 0.55



0.5



0.5



0.4



0.3 0.2 0.1 0 0.58



0.65



0.75



0.9



1.2



G. PEMBAHASAN Berdasarkan pada praktikum yang kami lakukan, didapati beberapa persamaan sebagai berikut : RA =



𝑉



RA =



𝐼



𝐼1 − 𝐼2 𝐼2



Rb



RV =



𝑉 𝐼



RV = 𝑉



1



𝑉1 − 𝑉2



Rb



Pada percobaan pertama yaitu pengukuran hambatan pada Ampereter didapati bahwa setelah rangkaian diberi hambatan, kuat arusnya pun mengecil. Ini berarti bahwa semakin banyak hambatan yang diberikan, maka semakin kecil kuat arus yang dihasilkan. Sama seperti halnya dengan percobaan pertama, pada percobaan kedua yaitu pengukuran hambatan pada Voltmeter didapati bahwa setelah rangkaian diberi hambatan, beda potensialnya pun mengecil. Ini berarti bahwa semakin banyak hambatan yang diberikan, maka semakin kecil beda potensial yang dihasilkan. Sedangkan hubungan kuat arus dan tegangan berbanding terbalik seiring diberi hambatan. Sesuai dengan rumus : RA =



𝑉 𝐼



Ket : R



= Hambatan (Ω)



V



= Beda Potensial (V)



I



= Kuat Arus (I)



H. KESIMPULAN 1. Menentukan hambatan dalam Amperemeter :



Dalam menentukan hambatan dalam Amperemeter dilakukan dengan rangkaian yang disusun dengan seri (I1) kemudian diberi RB sebesar 0,82 Ω (I2), lalu diukur menggunakan rumus 𝑅𝐴 =



𝐼1−𝐼2 𝐼2



. 𝑅𝐵 . Dalam praktikum kali ini diperoleh hambatan



dalam amperemeter sebesar (2,022 ± 0,3474) Ω dengan ralat yaitu sebesar 17,18%. 2. Menentukan hambat dalam voltmeter : Dalam menentukan hambatan dalam Amperemeter dilakukan dengan rangkaian yang disusun dengan paralel (V1) kemudian diberi RB sebesar 0,82 Ω (V2), lalu diukur 𝑉1



menggunakan rumus 𝑅𝐴 = 𝑉1−𝑉2 . 𝑅𝐵 . Dalam praktikum kali ini diperoleh hambatan diperoleh hambatan dalam voltmeter sebesar (60,49 K ± 20,86 K) Ω dengan ralat yaitu sebesar 34,47%. 3. Sebelum menggunakan alak ukur listrik, hendaknya memahami cara pakai dan SoP nya karena jika tidak memahami dengan seksama akan terjadi kerusakan pada alat akibat ketidaktelitian pengguna dalam mengoperasikannya. Catu daya positif (merah) dihubungkan dengan positif, sedangkan catu daya negative (hitam) dihubungkan dengan yang negative. Ketika jarum pada amperemeter dan voltmeter melebihi skala, kurangi daya ukurnya sehingga tidak cepat rusak. 4. Menerapkan teori grafik dengan benar dengan membuat grafik perbandingan pengukuran hambatan dalam amperemeter dan pengukuran hambatan dalam voltmeter.



I. DAFTAR PUSTAKA Kemmerly, Jack E.2009.Rangakain Listrik Jilid 1.Jakarata:Erlangga Abdullah, Mikrajuddin.2006.Diktat Kuliah Fisika Dasar II Tahap Persiapan Bersama ITB.Bandung: Institut Teknologi Bandung. Ponto, Hantje.2018.Dasar Teknik Listrik.Yogyakarta:Deepublish Tim Praktikum Fisika Dasar.2019. Modul Praktikum Fisika Untuk Biologi. Universitas Negeri Malang : Malang



LAMPIRAN



Plagiarism Checker X Originality Report Similarity Found: 24% Date: Thursday, November 21, 2019 Statistics: 382 words Plagiarized / 1590 Total words Remarks: Medium Plagiarism Detected - Your Document needs Selective Improvement. ------------------------------------------------------------------------------------------LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA UNTUK BIOLOGI “AMPEREMETER DAN VOLTMETER DC” Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Untuk Biologi Yang dibimbing oleh Bapak Joko Utomo, S.Si, M.Sc Disusun Oleh: Nama : Della Cahyaningrum NIM : 190342621242 Jurusan : Biologi Offering : G Kelompok : 5 UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI BIOLOGI November 2019 A. TUJUAN Setelah praktikum ini dilaksanakan mahasiswa diharapkan dapat: 1. Menentukan hambat dalam amperemeter. 2. Menentukan hambat dalam voltmeter. 3. Mampu menggunakan alat ukur listrik dengan benar. B. DASAR TEORI Jenis arus listrik terbagi menjadi dua, yakni arus listrik searah atau DC (Direct Current) dan arus listrik bolak-balik atau AC (Alternating Current). Pada arus listrik bolak-balik, muatan listrik mengalir dalam dua arah (bolakbalik). Adapun pada arus listrik searah, muatan listrik hannya mengalir dalam satu arah saja. Ciri umum dari arus bolak-balik, yaitu sumber tegangan berasal dari PLN sedangkan arus searah berasal dari baterai. Contoh peralatan yang menggunakan arus listrik searah yaitu kalkulator, remote control, jam, dan lampu senter (Abdullah, 2006). 1. Amperemeter Amperemeter merupakan suatu alat ukur yang mengukur kuat arus (I) dalam suatu rangkaian. Untuk mengukur kuat arus pada rangkaian, alat ukur Amperemeter dipasang dengan seri (deret) dengan elemen/komponen listrik. Apabila akan melakukan pengukuran kuat arus yang melalui peghantar dengan menggunakan Amperemeter, alat ukur ini dipasang seri dengan cara memotong penghantar sehingga arus listrik melalui Amperemeter. Jarum Amperemeter akan menunjuk besaran kuat arus pada layar monitor bila rangkaian dalam keadaan tertutup.