Laporan Fisika (Arus & Tegangan)

MENGUKUR ARUS DAN TEGANGAN LISTRIK

I.                   Tujuan:  Mengetahui cara mengukur arus dan tegangan listrik

II.                Landasan Teori

1.      Hukum Ohm

            “ besar kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar berbanding langsung dengan beda potensial antar ujung-ujung penghantar , asalkan suhu penghantar tetap . “   

            Hukum ohm menggambarkan bagaimana arus, tegangan, dan tahanan berhubungan.  George ohm menentukan secara eksperimental bahwa jika tegangan yang melewati sebuah tahanan bertambah nilainya maka arusnya juga akan bertambah nilainya. Begitu juga sebaliknya. Hukum ohm dapat dituliskan dalam rumus sebagai berikut

V=IR

V= tegangan

R= tahanan

I= kuat arus

            Hukum ohm juga menyatakan bahwa pada tegangan yang konstan, jika nilai tahanan di perkecil maka akan diperoleh arus yang lebih kuat. Begitu juga sebaliknya dan dapat ditulis sebagai berikut.

I= V/R

            Hukum ohm dapat diterapkan dalam rangkaian tahana seri. Yang di maksud dengan rangkaian tahanan seri adalah tahanan di hubungkan ujung tahanan yang ada pada rangkaian ke ujung atau dalam suatu rantai. Untuk mencari arus yang mengalir pada rangkaian seri dengan tahanan lebih dar satu, diperlukan jumalah total nilai tahanan tahanan tersebut. Hal ini dapat di mengerti karena setiap tahanan yang ada pada rangkaian seri akan memberikan hambatan bagi arus untuk mengalir (rusdianto,1999:19).

            Resistor merupakan elemen pasif  yang paling sederhana. Kita akan memulai bahasan kita dengan memperhatikan hasil kerja fisikawan jerman, georg simon ohm, yang pada tahun 1827 mempublikasikan sebuah pamflet yang memaparkan hasil-hasil dari usahanya mengukur arus dan tegangan serta hubungan matematika di antara keduanya. Salah satu hasil  yang diperoleh adalah pernyatan tentang relasi fundamental yang saat ini kita sebut sebagai hukum ohm. Meskipun hal ini telah ditemukan 46  tahun sebelumnya di inggris oleh henry cavendish. Pamflet yang dipublikasikan oleh georg simon ohm banyak menerima kritik yang tak pantas dan menjadi bahan tawaan selama beberapa tahun setelah di publikasi pertamanya akhirnya karya itu diterima beberapa tahun setelahnya.

            Hukum ohm menyatakan bahwa tegangan pada terminal-terminal material penghantar berbanding lurus terhadap arus yang mengalir melalui material ini, secara matematika hal ini dirumuskan sebagai,

V = i R

Dimana konstan proporsionalitas atau kesebandinagn R disebut resistansi. Satuan untuk resistansi adalah ohm, dan bisa disingkat dengan huruf besar omega, Ω (durbin, 2005:22).

            Elektron –elektron bebas bergerak dalam suatu medan listrik yang memperagakan periode yang sama sebagai lettice-nya. Selama gerakan gerakan mereka, elektron-elektron bebas ini sering sekali disebarkan oleh medan. Uraian yang sesuai untu gerakan elektron jenis ini harus menggunakan metode mekanika kuantum. Disini uraian yang termasuk sederhana sudah mencukupi. Ketika tidak terdapat medan listrik eksternal, elekton-elektron tersebut bergerak kesegala arah dantidak ada transportasi muatan netto atau arus listrik. Tetapi jika digunakan sebuah medan listrik eksternal, terjadi aliran gerakan dari gerakan-gerakan elektron sembarang sehingga terjadi arus listrik. Tampaknya alamiah untuk menganggap kekuatan dari arus tersebut sesuai dengan medan listrik.

            Untuk membuktikan hubungan ini, kita meninjau hasil-hasil percobaan  yang telah dilakukan. Salah satu hukum fisika yang mungkin paling dikenal oleh para mahasiswa adalah hukum ohm, yang menyatakan bahwa untuk suatu konduktor logam pada suhu konstan, perbandingan antara perbedaan antara perbedaan potensial ∆V antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik I yang melaui konduktor tersebut adalah konstan. Konstan ini disebut tahanan listrik R dari konduktor antara dua titik. Jadi hukum ohm bisa dinyatakan sebagai:

∆V  = R  atau  I = ∆V

I                            R

Dari persamaan kelihatan bahwa R dinyatakan dalam satuan SI sebagai volt ampere atau m² kg s^-1 C^-2 , dan disebut ohm (Ω). Jadi satu ohm adalah tahanan suatu konduktor yang dilewati arus satu ampere ketika perbedaan potensialnya dijaga satu volt diujung-ujung konduktor tersebut (alonso, 1992:76)

2.       Alat Ukur Listrik

a.      Alat ukur arus

Alat untuk mengukur arus yang mengalir melalui suatu komponen listrik , misalnya resistor adalah amperemeter . bagian terpinting dari amperemeter adalah galvometer , yang berupa jarum penunjuk pada suatu skala tertentu . galvometer bekerja dengan prinsip gaya antara medan magnet dan kumparan pembawa arus . penyimpangan jarum galvometer sebanding dengan arus yang melewatinya . sensivitas arus skala penuh  Im dari sebuah galvometer merupakan arus yang dibutuhkan agar jarum menyimpang dengan skala penuh. Bila sensivitas Im adalah 50mA , maka untuk arus 50mA akan menyebabkan jaru bergerak ke ujung skala , sedangkan arus 25mA akan menyebabkan jarum menyimpang setengah skala penuh . jika tis=dak ada arus jarum jarum seharusnya berada di angka nol dan biasanya ada tombol pemutar untuk mengatur skala titik nol ini.

b.      Alat Ukur Tegangan

Alat untuk mengukur tegangan adalah voltmeter . voltmeter juga terdiri dari galvometer danresistor . voltmeter dapat dirangkai parallel dengan elemen rangkaian yang tegangannya akan diukur . voltmeter digunakan untuk mengukur bedapotensial antara dua titik dan kedua ujung kawatnya (kawat penghubung) dihubungkan ke kedua titik tersebut . makin besar hambatan dalamnya , maka makin kecil pengaruh terhadap rangkaian yang diukur .

c.       Pembacaan skala alat ukur listrik

Secara umum  pembacaan skala dapat dirumuskan sebagai berikut :

ü  Kuat Arus ( I )

I  =angka yg d tunjukkan jarum x angka pada skala pemilih / batas maksimun 

ü  Besar tegangan

            =  angka yg ditunjuk voltmeter  x Batas maksimun / skala maksimun

PERCOBAAN

III.             Alat dan Bahan:

·         Amperemeter

·         Voltmeter

·         Hambatan

·         Sumber tegangan, yaitu baterai 4 buah

·         kabel penghubung

·         penjepit buaya 4 buah

IV.              Prosedur Kerja

1.      Kami merangkai alat dan bahan seperti pada gambar di bawah ini

2.      Kemudian kami membaca dan mencatat skala yang ditunjuk oleh alat ukur ke dalam

Tabel berikut ini:

No	Banyaknya Baterei (buah)	Beda Potensial V (V)	Kuat Arus I (A)	Nilai V/I
1	1
2	2
3	3
4	4

3.      Kami mengulangi kegiatan 2 dengan menggunakan 2-4 baterei

Kemudian, kami mencatat data yang diperoleh secara lengkap dalam tabel

V.                Hasil percobaan :

Untuk R = 10 Ω

Sumber	Arus	Tegangan	Nilai
1 baterai	5 skala	8 skala
2 baterai	11 skala	15 skala
3 baterai	16 skala	22 skala
4 baterai	22 skala	28 skala

Untuk R = 20 Ω

Sumber	Arus	Tegangan	Nilai
1 baterai	3 skala	8,5 skala
2 baterai	6 skala	16 skala
3 baterai	9 skala	24 skala
4 baterai	12 skala	32    skala

VI.             Analisis hasil percobaan :

NST amperemeter :

                     BUA = 1. A

A                                                        NST = =  = 0,02 A = 20 mA

                      JS = 50

NST  Voltmeter :

                       BUA = 10 v

V                                                          NST = =  = 0,2 A = 2 mA

                      JS = 50

Perhitungan :

Untuk R = 10 Ω

·         I₁ = 5 skala : 5 x 0,02 = 0,1 A               =  = 16

V₁ = 8 skala : 8 x 0,2 = 1,6 v

·         I₂ = 11 skala : 11 x 0,02 = 0,22 A                     =  = 13,63

V₂ = 15 skala : 15 x 0,2 = 3 v

·         I₃ = 16 skala : 16 x 0,02 = 0,32 A                     =  = 13,75

V₃ = 22  skala : 22 x 0,2 = 4,4 v

·         I₄ = 22  skala : 22 x 0,02 = 0,44 A                    =  = 12,7

V₄ = 28 skala : 28 x 0,2 = 5,6 v

Untuk R = 20 Ω

·         I₁ = 3  skala : 3 x 0,02 = 0,06 A                        =  = 28,33

V₁ = 8,5 skala : 8,5 x 0,2 = 1,7 v

·         I₂ = 6  skala : 6 x 0,02 = 0,12 A                        =  = 26,67

V₂ = 16 skala : 16 x 0,2 = 3,2 v

·         I₃ = 9  skala : 9 x 0,02 = 0,18 A                        =  = 26,67

V₃ = 24 skala : 24 x 0,2 = 4,8 v

·         I₄ = 12 skala : 12 x 0,02 = 0,24 A                     =  = 26,67

V₄ = 32 skala : 32 x 0,2 = 6,4 v

Untuk R = 10 Ω

Sumber	Arus	Tegangan	Nilai
1 baterai	5 skala	8 skala	1,6
2 baterai	11 skala	15 skala	13,63
3 baterai	16 skala	22 skala	13,75
4 baterai	22 skala	28 skala	12,7

           

Untuk R = 20 Ω

Sumber	Arus	Tegangan	Nilai
1 baterai	3 skala	8,5 skala	28,33
2 baterai	6 skala	16 skala	26,67
3 baterai	9 skala	24 skala	26,67
4        baterai	12 skala	32 skala	26,67

VII.        PEMBAHASAN

Teori :   Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda potensial (Tegangan) serta Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Hubungan dalam hukum ohm ini yaitu Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda potensial (Tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan I ∞ V atau V ∞ I, Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan Hambatan (R) sehingga persamaannya menjadi V = I.R. Dimana V adalah tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R adalah hambatan (Ohm). Selain itu perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R.

Praktk : semakin banyak sumber listrik yang digunakan (dalam hal ini baterai) maka kuat arus dan tegangan juga akan semakin bertambah dengan hambatan yang sama. Serta kuat arus dan tegangan jika dibandingkan akan menghasilkan bilangan konstan yang hampir sama dan senilai dengan hambatan yang digunakan tadi. Dapat dilihat dari hambatan 10 Ω menunjukkan kuat arus 5 skala dan tegangannya 8 skala. Jika keduanya dibandingkan menggunakan rumus R =  ,maka akan dihasilkan 1,6  begitu pun yang lainnya dihasilkan 1,3; 1,5 ; dan 1,2. Semuanya mendekati 10 Ω. Jadi,kita bisa mengganti   dengan satuan R yaitu ohm (Ω)

Jadi, berdasarkan teori dan praktek yang kami lakukan, semuanya cocok. Ini menandakan praktek yang kami lakukan dapat berjalan dengan benar sehingga sesuai dengan teori yang telah ada.

VIII.    PENUTUP

Kesimpulan

1. Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda potensial (Tegangan)

2. Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. ( R= V/I )

3. Semakin besar sumber tegangan maka semakin besar arus yang dihasilkan.

4. Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus yang disebut hambatan listrik merupakan bilangan konstan

5.  Hukum Ohm dapat digunakan untuk mengetahui hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan Ohmmeter

Saran

1.      Sebelum melakukan praktikum, pratikan harus mempelajari dan memahami dahulu materi yang akan dipraktikumkan, serta membaca dan memahami  buku panduan yang berkaitan dengan praktikum yang akan dilakukan pada waktu itu. Hal ini bertujuan agar dalam pelaksanaan praktikum tidak kesulitan untuk melakukan praktikum dan agar praktikum berjalan dengan lancar.

2.      Berhati-hati dan serius dalam setiap melakukan percobaan, agar didapat hasil yang maksimal

IX.         DAFTAR PUSTAKA

Alonso, dkk. 1979. Dasar-dasar fisika universitas. Jakarta: Erlangga

Durbin, dkk. 2005. Rangkaian listrik. Jakarta: Erlangga

Rusdianto, eduard. 1999. Penerapan konsep dasar listrik dan elektronika. Yogyakarta: kanisius

Ahmad, Jayadin, ELDAS, 2007, e-book

Arifin, Drs, M.T., Buku Penuntun Elektronika Fisis Dasar 1, Jurusan Fisika Universitas Hasanuddin, Makassar, 2010

Fajar, Belajar Elektronika tanpa Guru. Jakarta : Del Fajar, 2008