KATA PENGANTAR. Kupang, Oktober Penulis

Transkripsi

1 KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas segala rahmat-nya sehingga makalah ini dapat tersusun hingga selesai. Tidak lupa saya juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dari berbagai pihak yang telah berkontribusi dengan memberikan sumbangan baik materi maupun pikirannya. Dan harapan saya semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi. Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman saya, maka saya yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, Oleh karena itu saya sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Kupang, Oktober 2016 Penulis

2 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Listrik merupakan salah satu sumber energi yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan manusia. Setiap saat peranan listrik dalam kehidupan semakin jelas terlihat. Banyak kebutuhan hidup yang tidak dapat di lepaskan dari peranan listrik. Sumber listrik yang kekurangan muatan negatif disebut kutub positif. Sumber listrik yang kelebihan muatan negatif disebut kutub negatif. Jumlah muatan yang mengalir melalui media perantara dari kutub positif ke kutub negatif dalam suatu sumber listrik disebut kuat arus. Semakin banyak muatan yang berpindah, maka semakin besar muatan yang mengalir. Beda potensial yang terdapat dikutub positif dan kutub negatif disebut voltase. Beda potensial sangat memerlukan besar kecilnya kuat arus yang mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Penghambat aliran listrik dari kutub positif ke kutub negatif disebut hambatan. Hambatan sangat menentukan besarnya alur listrik yang mengalir pada media perantara. Kemampuan listrik untuk melakukan kegiatan atau pekerjaan dalam jangka waktu tertentu disebut daya listrik. Alat untuk mengukur kuat arus listrik disebut Amperemeter. Alat untuk mengukur potensial listrik disebut Voltmeter. Jika sumber listrik dihubungkan dengan alat-alat listrik sehingga terjadi rangkaian,maka muatan yang ada disetiap kutub bereaksi. B. Rumusan Masalah 1 Sejarah di temukannya hukum ohm 2 Aplikasinya pada kehidupan sehari-hari 3 Aplikasinya pada Fisika 4 Aplikasinya pada Geologi dan Pertambangan C. Tujuan Makalah 1 Untuk mengetahui sejarah ditemukannya hukum ohm 2 Untuk mengetahui aplikasi hukum ohm di kehidupan sehari-hari 3 Untuk mengetahui aplikasi hukum ohm pada Fisiska 4 Untuk mengetahui aplikasi hukum ohm pada Geologi dan Pertambangan BAB II PEMBAHASAN

3 A. Sejarah Hukum Ohm HUKUM OHM (Ω) 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. Pernahkah kamu memikirkan, mengapa lampu listrik dapat menyala jika ada arus listrik? Di dalam lampu terdapat kawat halus yang disebut filamen. Jika terdapat arus listrik pada rangkaian, maka muatanmuatan listrik melewati filamen lampu tersebut. Pada saat melewati filamen, energi listrik yang dikandung muatan listrik berubah menjadi energi panas dan cahaya. Berpijarnya filamen ini mirip dengan air sungai di pegunungan yang melewati bebatuan, dan kamu mendengar bunyi gemericik air. Bebatuan tersebut menghambat aliran air, dan energi gerak air berubah menjadi energi bunyi. Seperti halnya bebatuan yang menghambat aliran air, filamen tersebut memiliki hambatan. Hambatan merupakan kecenderungan suatu benda untuk melawan aliran muatan listrik, mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain. Di dalam rangkaian listrik, hambatan diberi simbol R. Coba kamu amati air yang dialirkan melalui selang. Jika selang dinaikkan ke atas, maka lebih banyak air yang mengalir. Sebaliknya jika posisi selang kamu turunkan, air yang mengalir lebih sedikit. Ketinggian air ini mirip dengan besar beda potensial listrik, dan banyaknya air yang mengalir mirip dengan arus listrik. Jadi, semakin besar beda potensial listrik, maka semakin besar pula arus listrik yang

4 mengalir. Sebaliknya, semakin kecil beda potensial listrik, maka semakin kecil pula arus listriknya. Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya misalkan data yang kamu hasilkan seperti tabel di bawah ini. Jika data tersebut kamu buat dalam bentuk grafik beda potensial (V) terhadap kuat arus (I), kamu akan memperoleh grafik seperti di samping ini. Grafik tegangan versus arus listrik Grafik di atas ini menunjukkan beda potensial sebanding dengan kuat arus. Di dalam matematika, persamaan grafik seperti di atas adalah y = mx, dengan m menyatakan gradien. Karena sebagai sumbu y adalah V dan sumbu x adalah I, maka persamaan grafik di atas dapat ditulis: dengan V = beda potensial... volt (V)

5 I = kuat arus... ampere (A) R = hambatan... ohm (Ω) Jika I diletakkan dalam ruas kiri, maka persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut. Dimana I adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere, V adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt, dan R adalah nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm.hukum ini dicetuskan oleh Georg Simon Ohm, seorang fisikawan dari Jerman pada tahun 1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827.Menurut hukum Ohm kuat arus dalam penghantar logam sebanding dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantar tersebut. Hukum Ohm dalam rangkaian tertutup Sekarang perhatikan rangkaian sebuah hambatan dengan baterai 1,5 V seperti Gambardibawah(a). Kamu dapat memperbesar kuat arus pada hambatan (R), dengan cara memperkecil hambatan. Namun jika hambatan (R) kecil, ternyata kuat arus tidak dapat membesar lagi secara beraturan jika R diperkecil. Hal ini terjadi karena di dalam baterai terdapat hambatan. Hambatan yang terdapat di dalam sumber tegangan disebut hambatan dalam. Sedangkan hambatan (R) yang kamu pasang di luar sumber tegangan disebut hambatan luar.

6 Jika hambatan dalam ditulis dalam rangkaian, maka penggambaran rangkaian menjadi seperti Gambar dibawah. (a) Rangkaian hambatan dengan baterai, (b) Rangkaian dengan adanya hambatan dalam pada baterai Arus dalam rangkaian di atas.(b) akan melewati hambatan luar (R) dan hambatan dalam (r). Oleh karena itu hambatan totalnya merupakan gabungan hambatan luar (R) dan hambatan dalam (r), yaitu R + r. Kuat arus dalam rangkaian tersebut dapat dicari dengan hukum Ohm. dengan ε = gaya gerak listrik baterai... volt I = arus listrik... ampere (A) R = hambatan... ohm (Ω) r = hambatan dalam... ohm (Ω)

7 Pengukuran tegangan jepit Akibat adanya hambatan dalam, maka tegangan baterai setelah dipasang pada rangkaian lebih kecil daripada gaya gerak listriknya. Beda potensial antara kutub-kutub baterai setelah dipasang hambatan luar disebut tegangan jepit. Perhatikan Gambardiatas. Tegangan jepit dapat dihitung dengan cara berikut. V = I R atau V = ε Ir B. Aplikasi Hukum Ohm Dalam Kehidupan Sehari-hari Dalam kehidupan sehari-hari, pengetahuan tentang Hukum Ohm sangat bermanfaat dalam pemilihan komponen-komponen listrik yang baik serta sesuai dengan besarnya tegangan yang tersedia. Misalnya, jika kamu menggunakan lampu baterai. Lampu baterai mempunyai tahanan yang dibuat sesuai dengan nilai tegangan yang besarnya tertentu. Jika lampu baterai tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu besar, maka lampu tersebut akan rusak. Sebaliknya jika lampu tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu kecil, lampu tersebut tidak akan menyala secara maksimal atau lampu tersebut akan terlihat redup. Biasanya alat-alat listrik dibuat sedemikian rupa sehingga besarnya tegangan yang diperlukan untuk mengoperasikan alat tersebut dapat menggunakan sumber tegangan dari sumber listrik dari PLN. Untuk menyesuaikan kebutuhan tegangan yang diperlukan guna mengoperasikan alat tersebut, biasanya alat-alat listrik dibuat dengan menambahkan

8 hambatan. Baik dari segi bahan pembuatannya, atau ditambahkan resistor lain untuk menambah tahanan alat tersebut. Hambatan Jenis Masih ingatkah kamu pemisalan arus listrik dengan aliran air yang keluar dari slang? Sekedar mengingatkan, arus listrik mirip dengan aliran arus air di dalam slang. Banyaknya air yang mengalir dari slang bergantung pada besarnya pipa. Semakin besar ukuran pipa, semakin besar pula air yang mengalir setiap waktu. Hal serupa terjadi pada arus listrik. Kamu telah mengetahui bahwa arus listrik bergantung pada hambatan penghantarnya yaitu kabel dan komponen-komponen listrik yang terdapat dalam rangkaian tersebut. Hambatan listrik bergantung pada jenis bahan hambatan, panjang hambatan dan luas penampang yang dilalui arus listrik. Konduktor, Isolator, dan Semikonduktor Ketika kamu mempelajari rangkaian listrik, kamu menggunakan kabel sebagai penghantar arus listriknya. Bagaimana jika kabel tersebut diganti dengan tali plastik, apakah lampu menyala? Hukum Ohm menyatakan bahwa jenis bahan memengaruhi nilai hambatan listriknya. Sifat alami yang dimiliki suatu bahan adalah hambatan jenisnya. Hambatan jenis besi akan berbeda dengan hambatan jenis tembaga. Jika kamu mengganti kabel penghantar pada suatu rangkaian listrik dengan tali plastik, arus listrik ini pasti tidak akan mengalir. Mengapa demikian? Plastik merupakan bahan yang hambatan jenisnya sangat besar sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir melaluinya. Berdasarkan sifat menghantarkan listriknya, bahan dibedakan menjadi tiga kelompok, yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor. Konduktor adalah bahan-bahan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Bahan-bahan yang termasuk jenis konduktor ini di antaranya besi, baja, tembaga, dan nikel. Isolator adalah bahan-bahan yang sama sekali tidak dapat menghantarkan arus listrik. Contoh bahan-bahan yang termasuk isolator, di antaranya plastik, kayu kering, dan kertas. Bagaimana dengan semikonduktor? Jika konduktor merupakan bahan yang dapat menghantarkan arus listrik dan isolator merupakan bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, semikonduktor merupakan bahan yang bersifat di antara isolator dan konduktor.

9 Artinya, semikonduktor dapat menghantarkan arus listrik dan dapat pula tidak menghantarkan arus listrik. Sifat semikonduktor ini bergantung suhu. Jika suhu bahan semakin tinggi, bahan ini akan bersifat konduktor. Sebaliknya, jika suhunya semakin rendah bahan ini akan menjadi isolator. Sifat-sifat semikonduktor dimanfaatkan dalam pembuatan komponen-komponen listrik seperti transistor dan IC (Integrated Circuit). Bahan-bahan semikonduktor contohnya germanium, silikon, dan selenium. Jika kamu perhatikan, alat-alat listrik yang ada di rumahmu pasti ada yang menggunakan bahan-bahan konduktor dan bahan isolator. Sebuah obeng dibuat dari bahan besi dengan pegangannya dibuat dari kayu atau plastik. Mengapa dirancang demikian? Rancangan seperti ini bermanfaat ketika digunakan untuk memperbaiki bagian dalam alatalat elektronik, agar pengguna tidak terkena aliran listrik. C. Aplikasi Hukum Ohm Dalam Fisika Hukum Ohm memiliki lambang "Ω", ada tiga hal yang berkaitan dengan hukum ohm yaitu hambatan listrik, tegangan listrik dan kuat arus listrik. Hambatan Listrik (R) adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik dengan arus listrik yang melewatinya, Tegangan Listrik (V) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik dan terakhir Kuat Arus Listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar setiap satu satuan waktu Bunyi Hukum Ohm : Kuat arus dalam suatu rangkaian sebanding dengan tegangan pada ujung - ujung rangkaian dan berbanding terbalik dengan hambatan rangkaian Rumus Hukum Ohm : dengan : R = Hambatan Listrik (Ω)

10 V = Tegangan Listrik (V) I = Kuat Arus Listrik (A) D. Aplikasi Hukum Ophm Dalam Geologi Dan Pertambngan Metode Geolistrik Metode geolistrik merupakan metode yang menggunakan prinsip aliran arus listrik dalam menyelidiki struktur bawah permukaan bumi. Aliran arus listrik dalam mengalir didalam tanah melalui batuan-batuan dan sangat dipengaruhi oleh adanya air tanah dan garam yang terkandung didalam batuan serta hadirnya mineral logam maupun panas yang tinggi. Oleh karena itu, metode geolistrik dapat digunakan pada penyelidikan hidrogeologi seperti penentuan aquifer dan adanya kontaminasi, penyelidikan mineral, survei arkeologi dan deteksi hotrocks pada penyelidikan panas bumi. Berdasarkan asal sumber arus listrik yang digunakan, metode resistivitas dapat dikelompokan kedalam dua kelompok yaitu (Prasetiawati, 2004): 1. Metode pasif

11 Metode ini menggunakan arus listrik alami yang terjadi di dalam tanah (batuan) yang timbul akibat adanya aktivitas elektrokimia dan elektromekanik dalam materi-materi penyusun batuan. Metode yang termasuk dalam kelompok ini diantaranya Potensial Diri/Self Potensial (SP) dan Magneto Teluric (MT). 2. Metode aktif Yaitu bila arus listrik yang diinjeksikan (dialirkan) didalam batuan, kemudian efek potensial yang ditimbulkan arus buatan tersebut diukur di permukaan. Metode yang termasuk kedalam kelompok ini diantaranya metode resistivity dan Induced Polarization (IP). Metoda Geolistrik Tahanan Jenis Metode resistivitas pada dasarnya adalah pengukuran harga resistifitas (tahanan jenis) batuan. Prinsip kerja metode ini adalah dengan menginjeksikan arus ke bawah permukaan bumi sehingga diperoleh beda potensial, yang kemudian akan didapat informasi mengenai tahanan jenis batuan. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan keempat elektroda yang disusun sebaris, salah satu dari dua buah elektroda yang berbeda muatan digunakan untuk mengalirkan arus ke dalam tanah, dan dua elektroda lainnya digunakan untuk mengukur tegangan yang ditimbulkan oleh aliran arus tadi, sehingga resistivitas bawah permukaan dapat diketahui. Resistivitas batuan adalah fungsi dari konfigurasi elektroda dan parameterparameter listrik batuan. Arus yang dialirkan di dalam tanah dapat berupa arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC) berfrekuensi rendah. Untuk menghindari potensial spontan, efek polarisasi dan menghindarkan pengaruh kapasitansi tanah yaitu kecenderungan tanah untuk menyimpan muatan maka biasanya digunakan arus bolak balik yang berfrekuensi rendah (Bhattacharya & Patra, 1968). Gambar 1 Prinsip kerja Metode Resistivitas

12 Resistivitas Semu Pengukuran resistivitas dilakukan terhadap permukaan bumi yang di anggap sebagai suatu medium yang homogen isotropis. Pada kenyataannya, bumi tersusun atas komposisi batuan yang bersifat heterogen baik ke arah vertikal maupun horisontal. Akibatnya objek batuan yang tidak homogen dan beragam akan memberikan harga resistivitas yang beragam pula. Sehingga resistivitas yang diukur adalah resistivitas semu. Harga tahanan jenis semu ini tergantung pada tahanan jenis lapisan lapisan pembentuk formasi dan konfigurasi elektroda yang digunakan. Tahanan jenis semu dirumuskan sebagai: IVKaD=r ; IVRD= (1) dengan K adalah faktor geometri susunan elektroda yang berdimensi panjang. Beberapa hal yang mempengaruhi nilai resistivitas semu adalah sebagai berikut (Prasetiawati, 2004): 1. Ukuran butir penyusun batuan, semakin kecil besar butir maka kelolosan arus akan semakin baik, sehingga mereduksi nilai tahanan jenis. 2. Komposisi mineral dari batuan, semakin meningkat kandungan mineral clay akan mengakibatkan menurunnya nilai resisivitas. 3. Kandungan air, air tanah atau air permukaan merupakan media yang mereduksi nilai tahanan jenis. 4. Kelarutan garam dalam air di dalam batuan akan mengakibatkan meningkatnya kandungan ion dalam air sehingga berfungsi sebagai konduktor. 5. Kepadatan, semakin padat batuan akan meningkatkan nilai resistivitas. Konfigurasi Elektroda Metode Tahanan Jenis Ada beberapa cara pengaturan elektroda ini yaitu metoda Wenner, metoda Pole-pole, metoda Pole-dipole, metoda Dipole-dipole dan metoda Schlumberger.

13 Gambar 2 Beberapa konfigurasi elektroda yang digunakan dalam survey metoda geolistrik tahanan jenis Dengan C1 dan C2 adalah elektroda-elektroda arus, P1 dan P2 adalah elektroda-elektroda potensial, a adalah spasi elektroda, n adalah perbandingan jarak antara elektroda C1 dan P1 dengan spasi a. Konfigurasi Pole-Pole Konfigurasi yang dipakai dalam penelitian ini adalah konfigurasi Pole-Pole. Konfigurasi Pole-Pole memiliki keunggulan untuk mendeteksi adanya besarnya tahanan jenis (resistivitas) bawah permukaan tanah. Konfigurasi Pole-Pole jarang digunakan dalam survei geolistrik untuk prosedur sounding. Konfigurasi ini bertujuan mencatat gradien potensial atau intensitas medan listrik dengan menggunakan pasangan elektroda detektor (potensial) yang berjarak relatif dekat dibanding dengan jarak elektroda arus. Elektroda detektor diletakkan pada bagian tengah dari susunan tersebut (Marino, 1984).

14 BAB III PENUTUP KESIMPULAN 1. Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya 2. Dalam kehidupan sehari-hari, pengetahuan tentang Hukum Ohm sangat bermanfaat dalam pemilihan komponen-komponen listrik yang baik serta sesuai dengan besarnya tegangan yang tersedia. Misalnya, jika kamu menggunakan lampu baterai. Lampu baterai mempunyai tahanan yang dibuat sesuai dengan nilai tegangan yang besarnya tertentu. Jika lampu baterai tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu besar, aka lampu tersebut akan rusak. Sebaliknya jika lampu tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu kecil, lampu tersebut tidak akan menyala secara maksimal atau lampu tersebut akan terlihat redup. 3. Aplikasi hukum Ohm m Fisika adalahg untuk menghitung Hambatan Listrik (Ω),Tegangan Listrik (V)Kuat Arus Listrik (A). 4. Aplikasi hukum Ohm dalam Geologi dan Pertambangan adalah penerapan metode Geolistrik dalam eksplorasi