Laporan Praktikum Fisika Dasar 2. Rangkaian Hambatan Paralel. Dosen Pengasuh : Jumingin, S.Si

Transkripsi

1 Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Rangkaian Hambatan Paralel Dosen Pengasuh : Jumingin, S.Si Disusun Oleh : Asri Arum Sari Tadris Biologi Fakultas Tarbiyah Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang

2 DAFTAR ISI Daftar Isi... 1 Latar Belakang... 2 Tujuan Praktikum... 2 Tinjauan Pustaka... 3 Alat... 6 Prosedur Praktikum... 6 Hasil dan Pembahasan... 7 Kesimpulan Lampiran Daftar pustaka 2

3 1. Latar Belakang Listrik berasal dari kata elektron yang berarti batu ambar. Jika sebuah batu ambar digosok dengan kain sutra, maka batu akan dapat menarik benda-benda ringan seperti sobekan kertas. Dari hal tersebut maka dikatakan batu ambar tersebut bermuatan listrik. Listrik menyediakan sebagian besar daya yang kita gunakan di rumah dan di tempat kerja. Dalam sebuah rangkaian listrik biasanya terdapat istilah yang dikenal dengan arus listrik, tegangan dan hambatan. Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran inilah yang disebut dengan arus listrik, sedangkan tegangan adalah beda potensial yang ada diantara titik rangkaian listrik. Arus listrik yang searah merupakan arus listrik yang nilainya hanya postif atau hanya negatif saja tidak berubah-ubah.penerapan arus listrik searah dapat dilihat didalam rangkaian hambatan seri dan rangkaian hambatan paralel. Rangkaian hambatan seri terdiri dari 2 atau lebih hambatan yang disusun secara berurutan, hambatan yang satu berada di belakang hambatan yang lain. Pada rangkaian hambatan paralel 2 atau lebih hambatan disusun secara bertingkat Untuk mengetahui hubungan diantara istilah-istilah yang ada di dalam sebuah rangkaian listrik diperlukanlah sebuah praktikum agar kita mendapat pemahaman yang lebih mendalam mengenai rangkaian listrik terutama rangkaian hambatan seri. 2. Tujuan Praktikum Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum adalah : 1. Mahasiswa dapat menentukan kuat arus listrik dan beda potensial listrik pada masing-masing hambatan yang disusun paralel 2. Mahasiswa memahami pemasangan ampermeter dan voltmeter 3. Mahasiswa memahami konsep hukum Kirchoff 3

4 3. Tinjauan Pustaka 3.1 Hambatan (Resistor) Hambatan adalah komponen elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai pengatur arus listrik. Hambatan disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan Hambatan adalah Ohm, yang menemukan adalah George Simon Ohm ( ), seorang ahli fisika bangsa Jerman. Hambatan listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan (Endy,2010). Pada umumnya rangkaian dalam sebuah alat listrik terdiri dari banyak jenis komponen yang terangkai secara tidak sederhana, akan tetapi untuk mempermudah mempelajarinya biasanya jenis rangkaian itu biasa dikelompokkan dalam rangkaian seri dan rangkaian paralel (Yasmanrianto,2004) Rangkaian Seri adalah rangkaian di mana arus yang sama mengalir melalui seluruh komponen dalm rangkaian, dengan kata lain, seluruh electron yang bergerak mengelilingi rangkaian tersebut mengalir melalui setiap komponen dalam rangkaian (Jim Breithaupt, 2009) Rangkaian Paralel adalah rangkaian dimana arus dari baterai mengalir melalui setiap komponen paralel. Komponen yang tersusun secara paralel dalam rangkaian memiliki tegangan yang sama di antara kedua titik ke titik lainnya (Jim Breithaupt, 2009) rangkaian Paralel, arus dari sumber terbagi menjadi cabangcabang yang terpisah. Seperti pada pengkabelan pada rumah-rumah dan gedung-gedung diatur sehingga semua peralatan listrik tersusun paralel. Dengan pengkabelan paralel, jika anda memutuskan hubungan dengan satu alat, arus ke yang lainnya tidak terganggu. Pada rangkaian 4

5 paralel, arus total I yang meninggalkan baterai terbagi menjadi tiga cabang. Kita tentukan I 1, I 2, dan I 3 berturutturut sebagai arus melalui setiap resistor, R 1, R 2, dan R 3. Karena muatan listrik kekal, arus yang masuk kedalam titik cabang harus sama dengan arus yang keluar dari titik cabang. Ketika resistor-resistor terhubung paralel, masingmasing mengalami tegangan yang sama. (dan memang, dua titik mana pun pada rangkaian yang dihubungkan oleh kawat dengan hambatan yang dapat diabaikan berada pada potensial yang sama). Berarti tegangan penuh baterai diberikan pada setiap resistor. Sebuah analogi dalam paralel. Bayangkan dua pipa yang menerima air didekat puncak bendungan dan mengeluarkannya di dasar. Beda potensial gravitasi sebanding dengan ketinggian h,sama untuk kedua pipa, seperti pada kasus listrik resistor paralel. Jika kedua pipa terbuka, bukan hanya satu saja, arus yang mengalir akan dua kali lipat. Maka, dengan dua pipa yang sama terbuka, hambatan total terhadap aliran air akan diperkecil, setengahnya. Perhatikan jika kedua pipa ditutup, bendungan memberikan hambatan tak hingga terhadap aliran air. Hal ini berhubungan dengan kasus listrik dengan rangkaian terbuka ketika tidak ada arus yang mengalirsehingga hambatan listrik tak hingga. ( Giancoli, 2001 ) Hukum Kirchhoff Untuk menangani rangkaian rumit seperti ini, kita gunakan hukum kirchhoff, yang dibuat oleh G.R Kirchhoff ( ) dipertengahan abad sembilan belas. Hukum ini ada dua dan sebenarnya merupakan penerapan yang berguna dari hukum kekekalan muatan, dan kita telah 5

6 menggunakannya untuk menurunkan hukum untuk resistor paralel. Hukum ini menyatakan bahwa: Pada setiap titik cabang, jumlah semua arus yang memasuki cabang harus yang meninggalkan cabang tersebut. (Artinya apa yang masuk harus keluar). Dengan demikian hukum titik cabang Kirchhoff menyatakan bahwa I 3 = I 1 + I 2. Hukum titik cabang Kirchhoff didasarkan pada kekekalan muatan. Muatan yang memasuki sebuah titik cabang harus keluar tidak ada yang hilang atau diambil. Hukum kedua Kirchhoff atau hukum loop didasarkan kekalan energi. Hukum ini menyatakan bahwa: jumlah perubahan potensial mengelilingi lintasan tertutup pada suatu rangkaian harus nol. Untuk memahami mengapa hukum ini berlaku, pertimbangan analogi roller coaster dilitasannya. Ketika mulai dari stasiun, roller coaster memiliki energi potensial tertentu. Saat ia mendaki bukit pertama, energi potensialnya bertambah dan mencapai maksimum dipuncak bukit tersebut. Kemudian menuruni sisi seberangnya, energi potensialnya berkurang dan mencapai minimum lokal didasar bukit tersebut. Sementara roller coaster terus melaju pada lintasannya, energi potensialnya mengalami lebih banyak perubahan. Tetapi ketika sampai kembali di titik awalnya, energi potensialnya tetap sama seperti pada waktu mulai dari titik tersebut. Cara lain untuk menyatakan ini adalah pendakian dan penurunan yang sama banyaknya. (Giancoli, 2001). 6

7 4. Alat Alat-alat yang dipergunakan dalam praktikum ini adalah: 1. Papan rangkaian 1 buah berfungsi untuk memudahkan kita menempatkan, merubah dan melakukan perbaikan suatu rangkaian yang dikira belum sempurna atau mengalami salah sambung sehingga kesalahan-kesalahan fatal yang tidak dikehendaki dapat dihindari 2. Basicmeter 1 buah berfungsi untuk mengukur arus atau tegangan yang sangat kecil. Dilengkapi dengan tutup geser unutk mengubah fungsi sebagai ampermeter dan voltmeter 3. Catu daya 1 buah berfungsi sebagai pengontrol kestabilan tegangan output dengan mengubah lebar pulsa untuk menyaklarkan transistor penyaklar. 4. Resistor 3 buah ( 100, 56 berfungsi sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. 5. Kabel penghubung merah dan kuning 4 buah berfungsi untuk menghubungkan komponen-komponen. 6. Sakelar 1 buah berfungsi untuk memutuskan atau menyambungkan suatu rangkaian, bisa itu rangkaian listrik, rangkaian elektronika, 7. Jembatan penghubung 5 buah berfungsi untuk menghubungkan antar satu resistor denngn resistor lain pada papan rangkaian 5. Prosedur Praktikum 1. Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan (konsutasikan dengan dosen pengasuh atau asisten) 2. Susun rangkaian seperti pada gambar dibawah ini : 7

8 V I 1 I 2 I I 3 S 3. Berikan tegagan masukan 3 volt DC pada catu daya (konsultasika dengan dosen pengasuh atau asisten) 4. Hidupkan sakelar (S) 5. Ukur kuat arus yang mengali dalam rangkaian (I) dan pada masingmasing hambatan ( I 1, I 2, dan I 3 ) 6. Ukur beda potensial pada masing-masing hambatan (V 1, V 2, dan V 3) 7. Ulangi langkah 3, 4, 5 dan 6 untuk tegangan masukkan 6 volt, 9 volt dan 12 volt DC 6. Hasil dan Pembahasan R 1 = 47 R 2 = 56 R 3 = 100 8

9 No V S (volt) V (volt) I 1 (A) I 2 (A) I 3 (A) I total (A) 1 3 2,8 V 0,042 A 0,036 A 0,022 A 0,082 A V 0,1 A 0,08 A 0,04 A 0,22 A V 0,14 A 2,6 V 0,08 A 0,22 A ,8 V 0,16 A 0,12 A 0,08 A 0,26 A Keterangan : Tegangan ( V ) V 1 untuk V S = 3 V V 3 untuk V S = 9 V V 2 untuk V S = 6 V V 4 untuk V S = 12 V Kuat Arus ( I ) V S = 3 volt V S = 6 volt 9

10 V S = 12 volt V S = 9 volt Pengolahan data Untuk mencari hambatan sumber maka : = 20,4 V sumber = 3 10

11 = 0,14 A V sumber = 6 11

12 V sumber = 9 = 0,44 A V sumber = 12 = 0,58 A 12

13 Pembahasan Dengan menggunakan konsep hukum Ohm dapat diketahui bahwa semakin besar hambatan maka tegangan juga semakin besar jadi tegangan berbanding lurus dengan hambatan. Untuk kuat arus, semakin besar tegangan maka kuat arus juga semakin besar jadi, kuat arus berbanding lurus dengan tegangan. Dan hambatan paralel juga bisa dikaitkan dengan hukum pertama Kirchhoff. Maka Dari perhitungan dengan menggunakan konsep hukum pertama Kirchhoff dapat diketahui bahwa jumlah kuat arus yang memasuki cabang sama dengan jumlah semua kuat arus yang meninggalkan cabang Data yang diperoleh dari hasil praktikum dan perhitungan secara teoritik terdapat perbedaan sedikit pada tegangan sumber 3, 6, 9, 12 namun tidak menjauhi dari konsep hukum pertama Kirchhoff dan konsep hukum ohm. Misalnya pada hasil praktikum yang tegangan sumbernya 3, memiliki, maka dengan menggunakan konsep hukum pertama kirchoff dari penjelasan tersebut terdapat perbedaan dengan selisih 0,02. Hal ini disebabkan oleh beberapa hal yakni kesalahan dari praktikan itu sendiri pada saat menbaca skala yang ditunjuk jarum ampermeter maupun voltmeter, alasan lain yakni kabel penghubung yang berfungsi untuk menghubungkan komponen dalm keadaan yang berpindah posisi mungkin karena tersenggol oleh praktikan itu sendiri 13

14 7. Kesimpulan Dari Praktikum Fisika Dasar II yang telah dilakukan mengenai rangkaian hambatan paralel dapat disimpulkan bahwa kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar atau hambatan besarnya sebanding dengan beda potensial pada ujung-ujung penghantar tetapi berbanding terbalik dengan hambatan penghantar. Dan hambatan paralel juga bisa dikaitkan dengan hukum pertama Kirchhoff. Maka Dari perhitungan dengan menggunakan konsep hukum pertama Kirchhoff dapat diketahui bahwa jumlah kuat arus yang memasuki cabang sama dengan jumlah semua kuat arus yang meninggalkan cabang. Untuk mengukur kuat arus listrik digunakan ampermeter yang harus dipasang secara seri dengan hambatannya, sedangkan untuk mengukur beda potensial listrik digunakan voltmeter yang dipasang secara paralel. 14

15 lampiran Gambar Alat Praktikum 15

16 lampiran Evaluasi 1. Tiga buah hambatan masing-masing 100 ohm, 50 ohm, dan 40 ohm disusun paralel, kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 22 volt. Tentukan kuat arus listrik terbesar dan terkecil yang mengalir pada masing-masing hambatan? Dik : R 1 = 100 ohm R 2 = 50 ohm R 3 = 40 ohm V = 22 volt Dit : I Terbesar dan I terkecil? Jawab : I 1 = = = 0,22 A I 2 = = = 0,44 A I 3 = = = 0,5 I Terbesar = I 3 = I Terkecil = I 1 2. Perhatikan rangkaian hambatan berikut: Tentukan beda potesial pada ujung-ujung hambatan 10 ohm? Dik : R 1 = 60 ohm R 2 = 10 ohm R 3 = 30 ohm Dit : V 10 ohm? Jawab : V 10 = I.R = 2.10 = 20 Volt 16

17 DAFTAR PUSTAKA Breithaupt, Jim Swaddik Fisika. Pakar Raya,Bandung Endy,2010.Bab4Resistor. 272/bab4-1-resistor.pdf. Diakses pada Selasa, 30 Mei 2013 Pukul WIB Giancoli.D.C.2001.Fisika.Jilid 2.Edisi Kelima.Erlangga.Jakarta Surya,Yohanes.2010.Listrik Dan Magnet. PT.Kandel.Tanggerang.. Yasmanrianto.2004.ListrikDinamik1. ac.id/downloads/files/24264/04+listrik+dinamik+1.pdf.diakses pada Selasa, 30 Mei 2013 Pukul WIB 17