LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
HUKUM OHM DAN DAYA LISTRIK
Diajukan untuk Memenuhi Tugas Laporan Praktikum Fisika Dasar
Disusun oleh:
Kelompok VII (A3)
T. Maimul Fidar
NIM. 180140089
Ava Komala Sari
NIM. 180140101
Mutia Hidayatillah
NIM. 180140107
Monika Ramazela
NIM. 180140108
Diana Putri Batubara
NIM. 180140110
LABORATURIUM TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MALIKUSSALEH
LHOKSEUMAWE
2019
ABSTRAK
Massa jenis atau densitas atau kerapatan adalah pengukuran massa setiap satuan
vlume benda. Tujuan percobaan ini adalah menentukan massa jenis zat padat
beraturan. Alat yang digunakan untuk percobaan ini timbangan digital, jangka
sorong dan mikrometer sekrup. Dengan objek pengukuran yaitu kelereng, silinder,
berlubang dan balok kayu. Setiap objek ditimbang untuk mengetahui massa dari
masing-masing objek. Setiap objek akan dilakukan pengukuran sebanyak lima kali
pengukuran. Dengan mikrometer sekrup untuk mengukur diameter kelereng,
jangka sorong untuk mengukur balok kayu dari panjang, lebar dan tinggi dan begitu
juga dengan silinder berlubang diukur menggunakan jangka sorong dari tinggi dan
diameternya. Sehingga didapatlah masing-masing volume objek tersebut. Volume
yang didapat untuk kelereng yaitu 1,965 cm3, sehingga massa jenis kelereng ialah
2,305 gram/cm3.volume dari silinder berlubang yaitu 34,836 cm3, sehingga massa
jenis silinder ialah 0,801 gr/cm3. Volume yang didapat untuk balok kayu yaitu
164,83 cm3, sehingga massa jenis balo kayu ialah 2,305 gr/cm3. Sehingga
kesimpulan yang didapat yaitu semakin besar massa benda maka akan semakin
kecil massa jenis dari benda tersebut.
Kata Kunci: Massa benda, Massa jenis, Panjang, Tinggi, Volume, dan Zat padat.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Judul Praktikum
: Hukum Ohm dan Daya Listrik
1.2
Tanggal Praktikum
: 11 Desember 2019
1.3
Pelaksana Praktikum
: 1. T. Maimul Fidar
NIM. 180140089
: 2. Ava Komala Sari
NIM. 180140101
: 3. Mutia Hidayatillah
NIM. 180140107
: 4. Monika Ramazela
NIM. 180140108
: 5. Diana Putri Batubara
NIM. 180140110
1.4
Tujuan Praktikum
: 1.4.1 Hukum Ohm
a. Memepelajari cara pemanasan Voltmeter
dan Amperemeter
b. Mempelajari beberapa tegangan diantara
ujung-ujung hambatan.
1.4.2 Daya Listrik
a. Mempelajari prinsip tegangan dan arus pada
rangkaian seri dan paralel.
b.Menghitung dan membandingkan besar
daya pada rangkaian seri dan paralel.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Hukum ohm adalah suatu perynataan bahwa besar arus listrik yang mengalir
melalui sebuah pengantar selalu akan berbanding lurus dengan tegangan yang
diterapkan kepadanya. Sedangkan daya listrik sebagai laju hantaran energi listrik
dalam rangaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan
banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu (joule/detik).
2.1
Hukum Ohm
Hukum Ohm berbunyi sebagai berikut “besarnya kuat arus yang timbul
pada suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial atau tegangan antara
kedua ujung penghantar tersebut” ( Sihombing, 2011). Beda tegangan V, pada
ujung-ujung resistor berbanding lurus terhadap kuat arus listrik I, pada suhu yang
tetap mengikuti persamaan :
V
I
= R atau V= I.R (2.1)
Keterangan:
V
= Beda tegangan (Volt)
I
= Kuat arus (Ampere)
R
= Hambatan (Ω)
Untuk material nonohmik, perbandingan V/I
bergantung pada arus,
sehingga arus tidak sebanding dengan beda potensial. Untuk nonohmik, resistansi
R bergantung pada arus I. Hukum Ohm bukan hukum fundamental alam seperti
hukum Newton atau hukum Termodinamika tetapi merupakan deskripsi empirik
dari sifat yang dimiliki banyak material (Sihombing, 2011).
Dalam kandungan logam, elektron-elektron bebas bergerak ke segala arah.
Dalam elektrolit, pembawa muatan listrik ialah ion-ion positif dan ion-ion negatif.
Bila di dalam suatu konduktor diberi medan listrik, maka muatan positif akan
bergerak searah dengan arah medan muatan negatif dan berlawanan dengan arah
medan sehingga terjadilah arus listrik jika ada arus netto. Untuk mendefinisikan
arus listrik (selanjutnya disebut arus), perhatikan suatu penghantar dengan luas
penampang A yang dialiri muatan listrik. Jika ΔQ adalah muatan positif netto yang
melalui penampang tersebut, dalam selang waktu Δt, maka arus dapat didefinisikan
dengan :
I=
ΔQ
Δt
(2.2)
Bila ada arus yang tetap dalam sebuah rangkaian tertutup, muatan listrik
dalam tiap potongan konduktor tetap konstan. Jadi, jika kita teliti sepotong
konduktor yang dibatasi oleh dua penampang, maka banyaknya muatan yang
mengalir masuk ke dalam potongan ini di salah satu ujungnya sama dengan
banyaknya muatan yang mengalir keluar dari potongan ini. Dengan kata lain, arus
itu sama di semua penampang melintang.
Setiap bahan mempunyai resistivitas tertentu, yaitu suatu parameter yang
bergantung pada sifat-sifat material bahan tersebut dan terlihat bahwa tahanan suatu
bahan bergantung pada bentuk geometri dan resistivitas bahan. Konduktor yang
baik mempunyai resistivitas yang sangat rendah (atau konduktivitas tinggi) dan
isolator yang baik mempunyai resistivitas yang sangat tinggi (atau konduktivitas
rendah) (Guntoro, 2013).
Bahan yang
bersifat ohmik, seperti tembaga mempunyai hubungan
persamaan arus tegangan yang linear, sedangkan bahan yang tidak bersifat ohmik
mempunyai hubungan arus yang tidak linear. Tegangan linear adalah tegangan yang
keluaran selalu lebih kecil daripada tegangan masukan. Tegangan linear ada dua
macam, yaitu jenis series dan stunt. Tegangan series, pengatur arus kebeban diseri
bebannya, sedangkan jenis stunt pengatur arus kebebannya. Jadi jika tidak ada
beban yang tersambung pada tegangan series, maka arus yang mengalir pada
pengatur arus adalah nol. Sedangkan pada tegangan shunt, jika tidak ada beban yang
tersambung arus yang mengalir ke pengatur arus adalah arus meksimal yang
mungkin dialirkan kebebannya. Beda potensial V= Va-Vb dipertahankan di ujungujung bagian kawat tersebut, sehingga menghasilkan kuat medan listrik dan arus
konstan di dalam kawat (Anistardi, 1998).
2.2
Arus
Arus lisrik adalah muatan listrik. Jika dalam selang waktu, jumlah muatan
listrik yang mengalir adalah banyaknya aliran muatan listrik per selang waktu.
Muatan listrik dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain karena adanya beda
potensial. Tempat yang memiliki potensial tinggi melepaskan muatan ke tempat
yang memiliki potensial rendah. Besarnya arus yang mengalir berbanding lurus
dengan beda potensial antara dua tempat.
Gerak partikel bermuatan bebas dalam sebuah konduktor sangat berbeda
dan gerak partikel dalam ruang hampa. Sesudah mengalami percepatan sesaat,
partikel itu membuat benturan inelastik dengan salah satu partikel diam dalam
konduktor ; lalu kecepatan yang berada pun diperolehnya dalam arah gaya dorong
dengan kecepatan rata-rata yang disebut kecepatan hanyut (drift velocity). Benturan
inelastik terhadap partikel diam mengakibatkan pemindahan energi yang akan
menambah energi getarannya dan menyebabkan kenaikan temperatur jika
konduktor terisolasi secara termal atau menyebabkan panas mengalir dari
konduktor ke kelilingnya jika tidak terisolasi.
Arus melalui suatu daerah secara kuantitatif didefinisikan sebagai muatan
netto yang melalui daerah tersebut persatuan waktu.Arus berdasarkan definisnya
merupakan besaran skalar dan karena itu tidak tepat jika kita mengatakan “arah
arus. Namun ungkapan ini demi keringkasan sering diucapkan sedangkan yang
dimaksud ialah arah rapat arus vektor J. Arah kecepatan vektor V menyangkut
muatan positif sama dengan arah medan listrik ϵ dan arah kecepatan pengangkut
muatan positif dan negatif berlawanan dengan arah ϵ tiap-tiap arahnya negatif
(Suryatmo,1999).
2.3
Tahanan Listrik (Resistansi)
Setiap bahan mempunyai sifat resistansi tertentu, yaitu suatu parameter
yang bergantung pada sifat-sifat material bahan tersebut bahkan tahanan suatu
bahan bergantung pada bentuk geometri resistansi bahan. Konduktor yang baik
mempunyai resistivitas yang sangat rendah atau konduktivitas yang tinggi dan
isolator yang baik mempunyai resistivitas yang sangat tinggi atau konduktivitas
yang rendah.
Rapat arus J dalam sebuah konduktor bergantung pada intensitas listrik ϵ
dan kepada sifat alami konduktor itu. Dalam hubungan ini ada suatu sifat konduktor
yang disebut daya hambat jenis ρ, yaitu perbandingan intensitas listrik terhadap
rapat arus.
ρ=
ϵ
J
(2.3)
Artinya, tahanan jenis ialah intensitas listrik persatuan rapat arus. Makin
besar tahan jenis, maka makin besar intensitas yang dibutuhkan untuk
menghasilkan arus tertentu. Tahanan jenis tak berhingga adalah konduktor
sempurna. Logam dan logam campuran terendah tahanan jenisnya dan merupakan
konduktor terbaik. Tahanan jenis isolator melebihi tahanan jenis logam sebesar
kira-kira 1022 (Abdullah, 2016).
2.4
Ampermeter dan Voltmeter
Jenis amperemeter dan voltmeter yang paling umum adalah galvanometer
kumparan berputar. Pada galvanometer ini sebuah kumparan kawat berporos yang
mengangkut arus dibelokkan (didefleksi) oleh interaksi kemagnetan antara arus ini
dengan medan magnet sebuah medan permanen. Untuk sementara perhatian kita
kepada instrument ini hanya sebagai sebuah unsur rangkaian. Daya hambat
kumparan alat ini (jenis biasa) kira-kira antara 10 sampai 100 Ω dan arus yang
hanya kira-kira beberapa miliampere sudah akan menyebabkan defleksi pebuh.
Defleksi ini berbandingan (proportional) dengan arus dalam kumparan tetapi
karena kumparan itu merupakan konduktor linear, maka arus itu berbandingan
dengan perbedaan potensial antara terminal kumparan dan defleksinya juga
berbandingan dengan perbedaan potensial itu. Perbedaan potensial yang
disesuiakan adalah:
Vab
= I.R (2.4)
Amperemeter yang disempurnakan haruslah nol daya hambatnya pada
rangakaian tersebut. Guna voltmeter adalah mengukur perbedaan potensial antara
dua titik untuk itu kedua terminalnya harus dihubungkan pada titik ini. Untuk
mencari hambatan kita bisa menggunakan potensiometer. Potensiometer tersebut
dapat digunakan sendiri dengan menggeser knob sehingga diperoleh nilai hambatan
yang diinginkan. Dapat pula diseri atau diparalelkan dengan hambatan lain dan
mengatur knob sehingga diperoleh hambatan total sesuai dengan yang diinginkan.
(Abdullah, 2016)
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1
Alat dan Bahan
3.1.1 Alat-Alat
Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah:
1.
Voltmeter
1 unit
2.
Power supply
1 unit
3.
Kabel penghubung
1 unit
4.
Papan rangkaian
1 unit
5.
Resistor
1 unit
3.1.2 Bahan-Bahan
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :
1.
Baterai besar 1,5 V
1 Unit
2.
Baterai kecil 1,5 V
1 Unit
3.2
Prosedur Kerja
3.2.1 Hukum Ohm Pada Baterai
Adapun prosedur kerja yang dilakukan adalah :
1.
Dipersiapkan alat rangkaian yaitu baterai dan voltmeter kemudian rangkai
alat tersebut..
2.
Setelah itu besarnya tegangan pada baterai diukur dengan meletakkan kabel
merah pada voltmeter ke kutub positif (+), sedangkan kabel hitam
ditempatkan pada kutub negatif (-).
3.
Kemudian pengukuran besarnya hambatan pada baterai diukur dengan
meletakkan kabel merah pada voltmeter ke kutub negatif (-), sedangkan
kabel hitam ditempatkan pada kutub positif (+) atau berbanding terbalik
dengan tegangan.
4.
Kuat arus dihitung dengan menggunakan hokum ohm.
5.
Ulangi langkah 1 sampai dengan 4 menggunakan baterai kecil.
3.2.2
Hukum Ohm Pada Rangkaian Seri
Adapun prosedur kerja yang dilakukan sebagai berikut:
1.
Dirangkai resistor secara seri dipapan rangkaian.
2.
Pada tegangan power supply diatur bervariasi dari 7V, 11V, 15V, 19V, dan
23V.
3.
Dihubungkan power supply dengan tegangan tertentu ke papan rangkaian
menggunakan kabel penghubung.
4.
Besarnya tegangan dapat diukur dengan menghubungkan rangkaian dengan
kabel penghubung ke voltmeter, kabel merah di letakkan ke tanda positif
(+), dan kabel hitam ke tanda negatif (-).
5.
Besarnya hambatan dapat diukur dengan menggunakan rangkaian dengan
kabel penghubung ke voltmeter, kabel merah diletakkan ke tanda yang
negatif (-) dan kabel hitam ke tanda positif (+).
6.
Besar kuat arus yang dihasilkan dari rumus hokum ohm dicatat.
3.2.3
Daya Listrik Pada Rangkaian Paralel
Adapun prosedur kerja yang dilakukan dalam praktikum ini adalah :
1.
Resistor dirangkai secara paralel dipapan rangkaian.
2.
Pada tegangan power supply diatur bervariasi dari 7V, 11V, 15V, 19V, dan
23V.
3.
Dihubungkan power supply dengan tegangan tertentu ke papan 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 negatif (-).
5.
Besarnya hambatan dapat diukur dengan menggunakan rangkaian dengan
kabel penghubung ke voltmeter, kabel merah diletakkan ke tanda yang
negatif (-) sedangkan kabel hitam ke tanda positif (+).
6.
Besar kuat arus yang dihasilkan dari rumus hokum ohm dicatat.
7.
Kemudian daya dihitung dengan menggunakan rumus dan dicatat.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil
Adapun hasil dari praktikum ini dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan
Tabel 4.3.
Tabel 4.1 Percobaan menggunakan baterai
Jenis Baterai
Volt (V)
R (Hambatan) Ω
Baterai besar
1,602
8,94
Baterai kecil
1,584
8,69
I (Kuat Arus/A)
0,179
0,182
Tabel 4.2 Percobaan hukum ohm pada rangkaian seri
Volt (V)
Volt Ukur
R (Hambatan) Ω
5
5,07
16,82
10
10,04
16,79
15
14,93
16,80
21
21,05
16,82
27
27,06
16,83
I (Kuat Arus/A)
0,301
0,597
0,888
1,251
1,607
Tabel 4.3 Daya listrik / rangkaian paralel
Volt (V) Volt Ukur
R (Hambatan)
Ω
5
5,04
16,89
10
10,02
16,88
15
15,09
16,87
21
21,05
16,84
27
27,05
16,86
4.2
I (Kuat Arus/A)
P (watt)
0,298
0,593
0,894
1,25
1,604
1,49
5,93
13,41
26,25
43,308
Pembahasan
4.2.1 Hukum Ohm Pada Baterai
Pada percobaan ini bahan yang digunakan adalah baterai besar dan baterai
kecil. Pada baterai kecil 1,5V tegangan yang diperoleh adalah sebesar 1,602 volt
dan hambatannya yaitu 8,94 Ω sehingga diperoleh kuat arus pada baterai ini sebesar
0,179 A. Sedangkan pada percobaan menggunakan baterai besar 1,5 V tegangan
yang diperoleh adalah sebesar 1,584 volt dan hambatannya yaitu 8,69 Ω dimana
semakin besar luas penampang maka hambatannya semakin kecil dan semakin kecil
luas penampang maka hambatannya semakin besar, dan kuat arus yang diperoleh
pada baterai besar ini sebesar 0,682 A. Maka dari itu kita lihat bahwa baterai besar
dan baterai kecil berbeda kuat arus yang dihasilkan dikarenakan adanya beda
potensial atau tegangan pada media penghantar antara dua titik. Semakin besar nilai
tegangan antara kedua titik maka akan semakin besar pula nilai arus yang mengalir
pada kedua titik tersebut (Sukmono, 2006).
4.2.2
Hukum Ohm pada Rangkaian Seri
Pada percobaan ini alat yang digunakan adalah power supply. Percobaan ini
dilakukan sebanyak 5 kali. Pada percobaan pertama tegangan yang diberikan 10
volt dan hambatannya 16,82 Ω sehingga diperoleh kuat arusnya yaitu 0,301 A. Pada
percobaan kedua tegangan yang diberikan sebesar 10 volt dan hambatannya 16,79
Ω sehingga diperoleh kuat arus yaitu 0,597 A. Pada percobaan ketiga tegangan yang
diberikan sebesar 15 volt dan hambatannya yaitu 16,80 Ω sehingga diperoleh kuat
arus sebesar 0,888 A. Pada percobaan keempat tegangan yang diberikan sebesar 21
volt dan hambatannya 16,82 Ω sehingga diperoleh kuat arus yaitu 1,251 A.
Kemudian pada percobaan kelima tegangan yang diberikan sebesar 27 volt dan
hambatannya 16,83 Ω sehingga diperoleh kuat arus yaitu sebesar 1,607 A.
Didalam hukum ohm ini terminal-terminal material penghantar berbanding
lurus terhadap arus yang mengalir pada material ini. Secara matematika hal ini
dirumuskan sebagai :
V= I.R
Keterangan :
V
= Tegangan (Volt)
I
= Kuat Arus (Ampere)
R
= Hambatan (Ω)
Dimana konstan R disebut satuan untuk ohm dan bisa disingkat dengan
huruf besar omega (Ω). Dari data tersebut dapat diketahui bahwa semakin besar
nilai tegangan maka akan semakin besar pula kuat arusnya dan apabila kuat arusnya
besar maka akan semakin kecil hambatannya. Begitu juga sebaliknya semakin kecil
nilai tegangannya maka semakin kecil pula kuat arusnya dan akan semakin besar
hambatannya (Guntoro, 2013). Berikut adalah Gambar 4.1 hubungan antara kuat
arus dan tegangan.
3,5
1,584
Kuat Arus (Ampere)
3
2,5
2
1,602
1,5
Ряд2
Ряд1
1
0,5
0,182
0,18
0
1
2
Tegangan Listrik (Volt)
Gambar 4.1 Hubungan Antara Kuat Arus Dan Tegangan.
Berikut adalah Gambar 4.2 hubungan antara tegangan terhadap kuat arus.
30
27
Kuat Arus (Ampere)
25
21
20
15
15
Tegangan
10
10
Kuat Arus
5
5
0,301
0,597
0,888
1,251
1,607
1
2
3
4
5
0
Tegangan Listrik (Volt)
Gambar 4.2 Hubungan Antara Tegangan Terhadap Kuat Arus.
4.2.3 Daya Listrik Pada Rangkaian Paralel
Adapun hasil yang didapat pada rangkaian paralel adalah pada percobaan
pertama tegangan yang diberikan sebesar 5 volt dan hambatannya sebesar 16,89 Ω
sehingga diperoleh kuat arus sebesar 0,298 A dan daya 1,49 W. Pada percobaan
kedua tegangan yang diberikan 10 volt dan hambatannya sebesar 16,88 Ω sehingga
diperoleh kuat arus sebesar 0,593 A dan dayanya 5,93 W. Pada percobaan ketiga
tegangan yang diberikan sebesar 15 volt dan hambatannya 16,87 Ω sehingga
diperoleh kuat arus sebesar 1,129 A dan daya 13,41 W. Pada percobaan keempat
tegangan yang diberikan sebesar 21 volt dan hambatannya sebesar 16,84 Ω
sehingga di peroleh kuat arus sebesar 1,25 A dan daya 26,25 W. Pada percobaan
kelima tegangan yang diberikan sebesar 27 volt dan hambatannya sebesar 16,86 Ω
sehingga diperoleh kuat arus 1,604 A dan daya 31,28 W. Hasil percobaan ini dapat
dilihat dari gambar 4.3 hubungan antara tegangan listrik terhadap daya listrik
.
50
43,398
45
Daya Listrik (Watt)
40
35
30
26,25
27
25
Rangkaian Paralel
20
15
15
0
Rangkaian Seri
10
10
5
21
13,41
5
5,93
1,49
1
2
3
4
5
Tegangan Listrik (Volt)
Gambar 4.3 Hubungan Antara Tegangan Terhadap Kuat Arus.
Berdasarkan data grafik diatas rangkaian paralel menghasilkan hambatan yang
lebih kecil karena daya berpengaruh terhadap hambatan karena ada beda potensial
bergantung pada kuat arus dan hambatannya.
BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil dan pembahasan dapat disimpulkan sebagai berikut:
1.
Apabila luas penampangnya semakin besar maka hambatannya semakin
kecil seperti pada data pengamatan, yang mana baterai besar menghasilkan
hambatannya 8,94 Ω.
2.
Apabila tegangan semakin besar maka semakin besar pula kuat arus,
seperti pada data pengamatan yaitu tegangan 23 volt menghasilkan kuat
arus sebesar 1,36 A.
3.
Rangkaian paralel menghasilkan hambatan yang lebih besar dari pada
rangkaian seri pada data pengamatan, pada rangkaian paralel hambatannya
yaitu 16,83 Ω dan pada rangkaian seri hambatannya yaitu 16,80 Ω.
4.
Semakin besar hambatan maka dayanya semakin kecil dan apabila
semakin kecil hambatan maka semakin besar daya karena daya
berpengaruh pada hambatan. Seperti pada data pengamatan apabila
hambatannya 16,83 Ω maka daya yang diperoleh yaitu 2,87 W dan apabila
hambatannya 16,80 Ω maka daya yang diperoleh yaitu 31,28 W.
5.2
Saran
Adapun saran untuk praktikum ini adalah, pada percobaan ini tidak hanya
menggunakan baterai saja akan tetapi bisa dengan menggunakan bola lampu dan
selanjutnya agar lebih teliti dalam pemilihan resistor agar tidak terjadi kesalahan
pada hasil yang diperoleh.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah. 2016.Diktat Kuliah Fisika Dasar II Tahap Persiapan
Bersama ITB. Bandung: ITB.
Anistardi, 1998.Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga.
F. Suryamono, 1999. Teknik Listrik Arus. Jakarta: Rineka Cipta.
Guntoro, A. Nanang. 2013. Fisika Terapan. Bandung : PT. Remaja Rosdakarya.
Sihombing, Edi dkk. 2011. Fisika Terapan. Bandung: PT. Remaja.