LKM Kelistrikan k3 [PDF]

Citation preview

2017 B



LEMBAR KERJA MAHASISWA KELISTRIKAN DAN KEMAGNETAN L3 – KARAKTERISTIK RANGKAIAN SERI DAN PARALEL



Disusun Oleh: KELOMPOK 3 1. IHDA SAMA DAFIRA



17030654026



2. ADI PURWANTO



17030654027



3. UMI HIDAYATUNNISA



17030654052



4. RACHMANIA ERIKA P.



17030654056



UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN SAINS 2019



A. JUDUL Karakteristik Rangkaian Seri dan Paralel B. RUMUSAN MASALAH 1.



Bagaimana karakteristik kuat arus dan tegangan pada rangkaian seri dan paralel?



2.



Bagaimana pengaruh beda potensial terhadap lampu sepeda motor?



C. TUJUAN 1.



Mengidentifikasi karakteristik kuat arus dan tegangan pada rangkaian seri dan paralel



2.



Mengidentifikasi pengaruh beda potensial terhadap lampu sepeda motor



D. KAJIAN TEORI 1.



Hukum Ohm Bunyi hukum Ohm adalah “Kuat arus dalam suatu rangkaian berbanding lurus dengan tegangan pada ujung-ujung rangkaian dan berbanding terbalik dengan hambatan rangkaian”. Hukum Ohm dinamai dari ahli fisika Jerman, Georg Simon Ohm (1787-1854).



Hukum



Ohm



digunakan



untuk



menghitung



tegangan listrik, hambatan listrik, atau kuat arus dalam rangkaian listrik. Hukum Ohm digunakan secara luas dalam rangkaian elektronika dan merupakan hukum dasar pada rangkaian listrik. Dengan menggunakan hukum Ohm, kita tidak hanya dapat menghitung,



tapi



juga



memperkecil



tegangan



dapat pada



memperkecil rangkaian



dan



arus



listrik,



juga



untuk



memperoleh nilai resistansi atau hambatan yang diperlukan. Simbol yang digunakan pada hukum Ohm adalah V untuk voltase atau tegangan listrik yang diukur dalam satuan volt, R



untuk resistansi atau hambatan yang diukur dalam satuan ohm (Ω), dan I untuk arus listrik yang diukur dalam satuan ampere. Sesuai dengan bunyi hukum Ohm, secara matematis untuk menghitung besar voltase listrik menggunakan rumus : V=IxR 2.



Rangkaian Listrik Rangkaian adalah lintasan listrik yang dilalui dari sumber daya dan kembali lagi. Semua bagian dari rangkaian sederhana harus menghantarkan listrik dan dan terhubung satu sama lain. Ada dua jenis rangkaian,: seri dan paralel. Senter adalah contoh rangkaian seri; semua komponen terhubung satu sama lain. Rangkaian paralel memiliki baterai aatu komponen lain yang terhubung saling menyilang. Pada rangkaian listrik, tegangan, resistansi, atau arus yang lewat dapat dihitung dengan rumus hukum Ohm. Komponen



dalam



rangkaian



listrik



masing-masing



digambarkan dengan simbol khusus dan berbeda satu sama-lain. Ini



dimaksudkan



agar



komponen



dan



koneksi



dapat



digambarkan dengan jelas. Pada diagram komponen sederhana dibawah ini, dapat dilhat berbagai simbol yang dipakai pada komponen listrik. Gambar diagram rangkaian dibuat untuk memudahkan sesungguhnya.



dan



menyederhanakan



komponen



listrik



Gambar 1. Gambar diagram rangkaian dibuat untuk memudahkan dan menyederhanakan komponen listrik Sumber : https://www.studiobelajar.com/hukum-ohm/ Makin besar resistansi atau hambatan dalam rangkaian, makin kecil arus yang mengalir. Begitu pula sebaliknya, jika sumber daya yang diberikan terlalu besar, maka beban juga harus mampu menerima daya yang besar. Jika beban menerima daya diatas kemampuannya, maka dapat terjadi kerusakan komponen pada alat tersebut (overload). Jika arus yang mengalir pada rangkaian terlalu besar untuk dapat diterima beban, maka dipakai satu komponen listrik yang bernama resistor. Resistor merupakan salah satu komponen listrik yang menyebabkan tegangan listrik turun. Menurut Fitra (2019) pengertian dari beda potensial sendiri iyalah sebuah selisih 2 titik antar potensial dalam sebuah penghantar. Jika salah salah satu titik di namakan dengan titik A maka memiliki besar potensial nya iyalah VA dan titik lain bernama titik B maka besar potensial nya di lambangkan dengan VB. Dan di dalam sebuah rangkaian listrik akan terjadi sebuah aliran jika elektron mengalami perpindahan dari tempat potensial yang rendah menuju tempat potensial yang lebih tinggi. Lalu arus listrik tersebut terjadi akibat perpindahan elektron namun, arah dari gerak elektron tersebut berkebalikan dengan arah arus



listrik nya. Maka dari itu di peroleh sebuah arah arus listrik yakni dari tempat yang memiliki potensial yang tinggi menuju tempat yang memiliki potensial yang rendah. Dan beda potensial atau voltase atau bisa juga di sebut tegangan listrik memiliki lambang huruf yaitu V. Beda potensial bisa terjadi apabila kedua titik dalam suatu penghantar di hubungkan dengan sumber tegangan. Lalu sumber tegangan ini dapat mengalirkan elektron dengan besar namun berbeda – beda tergantung pada kemampuan nya. Dan tegangan tersebut dapat di ukur dengan menggunakan sebuah alat khusus. Alat yang di gunakan untuk mengukur tegangan listrik atau beda potensial itu do namakan dengan Voltmeter. Kuat arus adalah banyaknya muatan listrik yg mengalir pada suatu penghantar dalam waktu satu detik. Satuan kuat arus listrik adalah ampere (A) (Ade,2017). Semakin banyak muatan yang mengalir semakin kuat arus listriknya, sebaliknya jika muatan yang mengalir sedikit maka akan semakin kecil arus listriknya.



Secara



matematik



kuat



arus



listrik



ini



dapat



dirumuskan sebagai berikut.



I = kuat arus listri (ampere) Q = muatan listrik yang mengalir (Coulomb) T = waktu yang dihabiskan (s) Menurut Bitar (2019) arus listrik adalah sebuah aliran yang terjadi akibat jumlah muatan listrik yang mengalir dari satu titik ke titik lain dalam suatu rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik juga terjadi akibat adanya beda potensial atau tegangan pada media penghantar antara dua titik. Semakin besar nilai tegangan



antara kedua titik tersebut, maka akan semakin besar pula nilai arus yang mengalir pada kedua titik tersebut. Satuan arus listrik dalam internasional yaitu A (ampere), yang dimana dalam penulisan rumus arus listrik ditulis dalam simbol I (current). Menurut Dickson (2019) tegangan Listrik adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan unit muatan listrik dari satu tempat ke tempat lainnya. Tegangan listrik yang dinyatakan dengan satuan Volt ini juga sering disebut dengan beda potensial listrik karena pada dasarnya tegangan listrik adalah ukuran perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Suatu benda dikatakan memiliki potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain karena benda tersebut memiliki jumlah muatan positif yang lebih banyak jika dibandingkan dengan jumlah muatan positif pada benda lainnya. Sedangkan yang dimaksud dengan Potensial listrik itu sendiri adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda. 3.



Jenis Rangkaian Listrik Rangkaian seri adalah suatu rangkaian yang semua bagianbagiannya dihubungkan berurutan, sehingga setiap bagian dialiri oleh arus listrik yang sama. Rangkaian ini disebut juga dengan rangkaian tunggal, listrik mengalir keluar dari sumber tegangan, melalui setiap bagian dan kembali lagi ke sumber tegangan. Kuat arus yang mengalir selalu sama di setiap titik sepanjang rangkaian. Hambatan yang dirangkai secara seri akan semakin besar nilai hambatannya. Sedangkan, lampu yang dirangkai secara seri nyalanya menjadi semakin redup. Apabila satu lampu mati, maka lampu yang lain juga akan mati. Rangkaian seri memiliki hambatan total yang lebih besar daripada hambatan penyusunnya. Hambatan total (Rtotal) ini disebut hambatan pengganti. Beda potensial atau tegangan total



(Vtotal) dari rangkaian seri adalah hasil jumlah antara beda potensial pada tiap resistor. Semua pernyataan ini dapat dirumuskan menjadi :



(Alexander, tanpa tahun) Dengan I adalah arus listrik yang mengalir, R adalah hambatan, V adalah tegangan. Berikut rangkaian yang disusun secara seri



Gambar 2. Rangkaian Seri Sumber : https://inanesia.com/cara-membuat-rangkaian-listrikseri-sederhana/ Rangkaian paralel diartikan sebagai rangkaian listrik yang semua bagian-bagiannya dihubungkan secara bersusun. Akibatnya, pada rangkaian paralel terbentuk cabang di antara sumber arus listrik. Sehingga rangkaian ini disebut juga dengan rangkaian bercabang. Dalam rangkaian ini, semua percabangan yang ada dapat dilalui oleh arus listrik. Di setiap cabang itulah komponen listrik terpasang, sehingga masing-masing komponen itu memiliki cabang dan arus tersendiri. Arus tersebut mengaliri semua komponen listrik yang terpasang secara bersamaan. Rangkaian paralel diperlukan jika kita akan melakukan pengaturan arus



listrik, dengan membagi arus listrik dengan cara merubah beban yang lewat di tiap percabangan. Semua komponen listrik terpasang secara bersusun atau sejajar. Pada rangkaian paralel arus yang mengalir pada setiap cabang berbeda besarnya. Setiap komponen terhubung dengan kutub positif dan kutub negatif dari sumber tegangan, artinya semua



komponen



mendapat



tegangan



yang



sama



besar.



Sedangkan, hambatan totalnya menjadi lebih kecil dari hambatan tiap-tiap komponen listriknya. Semuanya dapat ditulis dalam bentuk rumus matematis :



Dengan V adalah tegangan, I adalah arus listrik dan Rp adalah hambatan total. Dibawah ini adalah rangkaian yang disusun secara parallel (Hari, 2015).



Gambar 3. Rangkaian Paralel Sumber : http://totalotomotif.com/rangkaian-kelistrikan-sepedamotor/ Hasil pengukuran beda potensial pada resistor R1 dan R2 (nilainya berbeda) yang disusun secara seri menunjukkan hasil yang berbeda, namun jika diukur arus yang melewati kedua



resistor maka diperoleh pengukuran yang sama. Berbeda halnya jika resistor disusun secara paralel, diperoleh hasil pengukuran yang berbeda. Arus yang melalui setiap resistor berbeda, namun pengukuran tegangan pada setiap resistor sama (Herman, 2015: 21). Fakta ini menunjukkan bahwa jenis susunan resistor menentukan besar nilai variabel tegangan dan kuat arus listrik dalam rangkaian. Pada susunan seri, resistor berfungsi sebagai pembagi tegangan, yang berarti jika tegangan pada setiap resistor dijumlahkan maka jumlahnya sama dengan besarnya tegangan sumber. Sedangkan jika resistor disusun paralel, maka resistor berfungsi sebagai pembagi arus, yang berarti jika kuat arus listrik yang melewati setiap resistor diukur, maka akan memiliki nilai yang sama dengan arus total sebelum titik percabangan (Hukum I Kirchoof) (Herman, 2015: 21).



E. HIPOTESIS 1.



Nilai beda potensial sebanding dengan kuat arus pada lampu.



2.



Rangkaian seri memiliki kuat arus sama setiap hambatan dan tegangan



berbeda



sedangkan



rangkaian



paralel



memiliki



tegangan yang sama setiap hambatan dan kuat arus yang berbeda. F. ALAT DAN BAHAN 1.



Lampu sepeda motor



2 buah



2.



Tahanan Geser



1 buah



3.



Tempat lampu



2 buah



4.



Sumber tegangan DC (0-12 V)



1 buah



5.



Ampermeter DC (0-300 mA)



1 buah



6.



Voltmeter DC (0-10 V)



1 buah



7.



Saklar



1 buah



8.



Kabel penghubung



6 buah



G. RANCANGAN PERCOBAAN V



I



A



R



E S



Gambar 4. Rangkaian hukum Ohm Sumber : Buku Panduan LKM



Gambar 5. Rangkaian Seri dari dua hambatan Sumber : Buku Panduan LKM



Gambar 6. Rangkaian Paralel Dari Dua Hambatan Sumber : Buku Panduan LKM H. VARIABEL DAN DEFINISI OPERASIONAL 1. Pengaruh Beda Potensial terhadap Kuat Arus pada Hambatan a. Variabel Manipulasi



: Tegangan Sumber



Definisi Operasional : Pada praktikum ini memanipulasi besarnya tegangan sumber pada power supply yaitu 3 volt, 6 volt, dan 9 volt. b. Variabel Kontrol



:



Sumber



tegangan,



Voltmeter,



Amperemeter, Tahanan geser Definisi Operasional



: Pada praktikum ini digunakan sumber



tegangan DC (0-12 V), voltmeter DC (0-10 V) dan ampermeter DC (0-300 mA), besarnya tahanan geser sesuai dengan ampermeter. c. Variabel Respon Definisi Operasional



: Kuat arus, Tegangan : Pada praktikum ini didapatkan kuat



arus dan tegangan 2. Hukum Ohm dalam Rangkaian Seri dan Paralel a. Variabel Manipulasi



: Jenis rangkaian



Definisi Operasional : Pada praktikum ini manipulasi yang dilakukan adalah memanipulasi rangkaian listrik yaitu seri dan paralel. b. Variabel Kontrol



: Tegangan sumber, sumber tegangan,



Voltmeter, Amperemeter, Tahanan geser Definisi Operasional



:



Pada



praktikum



ini



digunakan



tegangan sumber sebesar 9 volt, sumber tegangan DC (0-12 V), voltmeter DC (0-10 V) dan ampermeter DC (0-300 mA), besarnya tahanan geser sesuai dengan ampermeter. c. Variabel Respon Definisi Operasional



: Kuat arus, Tegangan : Pada praktikum ini didapatkan kuat



arus dan tegangan I. LANGKAH PERCOBAAN 1.



Pengaruh Beda Potensial terhadap Kuat Arus pada Hambatan a.



Merangkai alat-alat seperti pada gambar 4.



b. Menyalakan power supply dan mencatat harga tegangan dan arus. c.



Mengubah tegangan sumber (pada power supply) agar memperoleh harga arus dan tegangan yang berbeda-beda.



d. Dari data yang diperoleh, membuat grafik hubungan antara V dan I, dalam kalimat serta formulasi matematisnya, kemudian menghitung nilai tahanan beserta ralatnya dengan analisis grafik. 2.



Hukum Ohm dalam Rangkaian Seri dan Paralel a.



Merangkai alat-alat seperti gambar 5 (rangkaian seri).



b. Menyalakan power supply, dan memanipulasi tegangan sumber, kemudian mencatat harga tegangan dan arus. c.



Mengubah rangkaian seperti gambar 6 (rangkaian paralel), memanipulasi tegangan sumber kemudian mencatat harga tegangan dan arus.



d. Membandingkan hasil percobaan pada rangkaian seri dan rangkaian paralel. J. ALUR 1.



Pengaruh Beda Potensial terhadap kuat arus pada Hambatan Lampu Sepeda Motor  Dirangkai seperti gambar 4 dan dihubungkan dengan voltmeter, amperemeter, saklar, tahanan geser dan sumber tegangan dengan menggunakan konektor atau kabel penghubung.  Dinyalakan power supply  Dicatat harga tegangan dan kuat arus  Diubah tegangan sumber  Dicatat harga tegangan dan kuat arus  Dibuat grafik V dan I



2. Hukum Ohm dalam Rangkaian Seri dan Paralel Lampu Sepeda Motor  Dirangkai dan dihubungkan dengan voltmeter, amperemeter, saklar, tahanan geser dan sumber tegangan dengan menggunakan konektor atau kabel penghubung membentuk rangkaian seri (seperti gambar 5).  Ditutup saklar  Dicatat harga tegangan dan kuat arus  Diubah tegangan sumbernya  Diulangi dengan membentuk rangkaian paralel (seperti gambar 6) V dan I K. TABEL Tabel 1. Hasil Percobaan Rangkaian Hukum Ohm Percobaan



Tegangan



ke-



Sumber (Vs)



1



3



2



6



3



9



V (Volt)



I (Ampere)



Tabel 2. Hasil Percobaan Hukum Ohm dalam Rangkaian Seri dan Paralel



Jenis Rangkaian



Seri



Tegangan Sumber (V)



V total (Volt)



V1 (Volt)



V2 (Volt)



I total (A)



Paralel



L. DAFTAR PUSTAKA Bitar. 2019. Arus Listrik : Pengertian, Hambatan, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap. (Online) https://www.gurupendidikan.co.id/arus-listrik/. Diakses pada tanggal 1 Oktober pukul 01.10 WIB. Dickson. 2019. Pengertian Tegangan Listrik (Electric Voltage). (Online) https://teknikelektronika.com/pengertian-tegangan-listrikelectric-voltage/. Diakses pada tanggal 1 Oktober pukul 01.23 WIB Fitra. 2019. Rumus Beda Potensial beserta Pengertian dan Rumusnya. (Online) https://rumus.co.id/rumus-beda-potensia/. Diakses pada tanggal 1 Oktober 2019 pukul 01.00 WIB. Hari.2015. Kuat Arus Listrik, Beda Potensial dan Hukum Ohm. (Online) http://www.uniksharianja.com/2015/12/kuat-arus-listrikbeda-potensial-dan-hukum-ohm.html. Diakses tanggal 1 Oktober 2019 pukul 2.23 WIB Herman, asisten LFD. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Makassar: Unit Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA UNM Sinaga, Dian. 2017. Hukum Ohm. (Online) https://www.studiobelajar.com/hukum-ohm/. Diakses pada tanggal 1 Oktober 2019 pukul 00.50 WIB.