HUKUM OHM. PHYSICS ELECTRICITY

Transkripsi

1 HUKUM OHM. PHYSICS ELECTRICITY

2

3 2 HUKUM OHM Physics Electricity A. TUJUAN PERCOBAAN Menguji Hukum Ohm dengan elektronik. menggunakan hambatan beberapa komponen B. ALAT-ALAT 1) 2) 3) 4) 5) Amperemeter DC Voltmeter DC Sumber tegangan DC (0 15 V, 3A) Set komponen elektronik (Resistor, NTC, Diode dan Lampu) Kabel-kabel C. TEORI DASAR Untuk menghasilkan arus listrik dalam satu rangkaian diperlukan suatu beda potensial. Adalah George Simon Ohm ( ) yang pertama kali secara eksperimen menunjukkan bahwa arus listrik dalam kawat logam (I) sebanding dengan beda potensiall atau tegangan (V) yang diberikan pada kedua ujungnya. I V (1) Secara tepat berapa besarnya arus yang mengalir dalam kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan oleh kawat terhadap aliran elektron. Mengambil analogi dengan aliran air, dinding pipa, pinggir sungai dan batu di tengahnya memberikan hambatan terhadap aliran air. Hal yang serupa, elektron diperlambat oleh interaksi dengan atom dalam kawat. Hambatan yang lebih tinggi akan mengurangi arus listrik untuk suatu tegangan tertentu. Sehingga hambatan dapat didefinisikan sebagai suatu besaran yang berbanding terbalik dengan arus. (2) Di mana R adalah hambatan dari kawat atau komponen elektronik lainnya, V adalah beda potensial yang melewati komponen dan I adalah arus yang mengalir melalui komponen tersebut. Persamaan (2) dapat ditulis sebagai berikut : V = IR (3) Persamaan (3) dikenal sebagai Hukum Ohm. Banyak Fisikawan mengatakan bahwa persamaan (3) bukanlah suatu hukum melainkan hanya definisi untuk hambatan. Jika kita menyatakan Hukum Ohm, cukup dengan mengatakan bahwa arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan. Karenanya hambatan (R) dari suatu bahan atau komponen adalah konstan, tidak tergantung pada tegangan. Tetapi persamaan (3) tidak berlaku umum untuk bahan dan komponen lain seperti diode, tabung vakum, transistor, dan lain-lain. Karenanya Hukum Ohm bukanlah hukum fundamental, tetapi merupakan deskripsi dari suatu kelompok material tertentu (konduktor logam). 3 D. PERCOBAAN Susunlah rangkaian seperti yang terlihat pada Gambar 1. Gambar 1. Susunan alat percobaan E = Catu daya dc variable S = Saklar A = Amperemeter DC V = Voltmeter DC Kx = Komponen yang akan ditentukan hambatannya (ada dalam box set komponen elektronik) Aturlah posisi output, set komponen elektronik sehingga Kx = Resistor Atur posisi saklar pada catu daya DC sehingga keluarannya adalah 0 Volt. Tutup switch S, kemudian atur keluaran catu daya sehingga lebih besar dari 0 Volt. Catat kedudukan amperemeter (I) dan kedudukan voltmeter (V)

4 yang ditentukan oleh asisten. Ulangi percobaan ini beberapa kali (minimum 5 kali) untuk hargaharga I dan tegangan V yang berbeda. Ulangi langkah 1 sampai 5 untuk Kx = NTC Ulangi langkah 1 sampai 5 untuk Kx = Diode Ulangi langkah 1 sampai 5 untuk Kx = Lampu E. PERTANYAAN 1. Apa yang dimaksud dengan komponen Ohmik dan komponen Non-Ohmik? Jelaskan! 2. Tentukan mana komponen yang termasuk ohmik komponen dan mana yang tergolong non-ohmik komponen pada percobaan tersebut! 3. Buatlah grafik V terhadap I dari data yang anda peroleh untuk masing-masing komponen yang anda ukur! 4. Tentukan hambatan masing-masing komponen dalam grafik tersebut! 5. Berilah ulasan terhadap hasil yang anda peroleh! 6. Apa fungsi dari : a) NTC b) Diode c) Lamp d) Resistor 7. Apakah harga R bergantung pada I (arus)? Jelaskan! 8. faktor apa saja yang mempengaruhi nilai hambatan? 9. Apakah dalam percobaan yang saudara lakukan terdapat penyimpangan? Jika ada, faktor apa saja yang menyebabkan penyimpangan tersebut? (tanpa menyalahkan alat dan kesalahan pengamatan) Laboratorium Fisika Dasar FT. UNTIRTA 4 RESONANSI LISTRIK Physics Electricity A. TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan frekuensi sumber tegangan arus bolak-balik (AC). 2. Mengamati gejala resonansi listrik seri. 3. Menentukan nilai induktansi sebuah kumparan pemadam (induktor). B. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Catu daya AC ( 0 15 V, 1 A). 2. Bangku kapasitor. 3. Kumparan pemadam (induktor). 4. Bangku hambatan. 5. Multitester. 6. Kabel-kabel penghubung. 7. Voltmeter AC. 8. Amperemeter AC. C. TEORI DASAR Perhatikan rangkaian resistor dan kapasitor seri yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC seperti pada Gambar 1. C R Gambar 1. Rangkaian R-C seri yang diberi sumber tegangan AC Impedansi rangkaian tersebut adalah ( (1) ) Dengan ω menyatakan frekuensi sudut sumber tegangan (catu daya) AC tersebut. Persamaan (1) dapat dituliskan kembalii menjadi : ( ) (2) Karena impedansi diberikan oleh Z = V/I, maka 2

5 1 1 V 2 R 2 2 C I (3) 5 Dari persamaan (3) terlihat jika nilai kapasitansi C diubah, tegangan dan arus pada rangkaian dicatat, maka frekuensi sumber tegangan AC dapat ditentukan. Sekarang perhatikan rangkaian R-L- C seri seperti diperlihatkan pada Gambar 2. Gambar 2. Rangkaian R-L-C seri yang dihubungkan dengan sumber teganganac Impedansi rangkaian tersebut adalah : ( (4) ) atau Jika nilai kapasitansi C 1 ( ) (5), maka besar impedansi Z sama dengan R. Keadaan ini 2L disebut sebagai keadaan resonansi listrik seri. Dari persamaan (5) terlihat bahwa jika nilai kapasitansi C diubah dan tegangan serta arus dicatat, maka nilai induktansi dapat ditentukan. D. PERCOBAAN 1. Menentukan frekuensi sumber tegangan (catu daya) AC. a) Susunlah rangkaian seperti Gambar 3. Saklar dalam keadaan terbuka (OFF). Gambar 3. Rangkaian listrik AC untuk percobaan A b) Sambungkan catu daya AC ke jala-jala listrik PLN dan nyalakan. c) Pilih harga tegangan AC dengan cara memutar pemilih tegangan pada catu daya AC tersebut. d) Pilih harga R tertentu. Catat harga R tersebut. e) Pilih harga C dengan cara mengubah posisi saklar dibangku kapasitor. Catat harga C tersebut. f) Tutup saklar (ON). g) Catat harga V dan I yang terbaca pada voltmeter AC dan amperemeter AC tersebut. h) Buka saklar (OFF).

6 6 i) Ulangi langkah no. 5-8 untuk berbagai nilai C. j) Ulangi langkah no. 4-9 untuk berbagai nilai R. 2. Menentukan nilai induktansi dari induktor L. a) Susunlah rangkaian seperti Gambar 4. Saklar dalam keadaan terbuka (OFF). Gambar 4. Rangkaian listrik AC untuk percobaan B b) Sambungkan catu daya AC ke jala-jala listrik PLN dan nyalakan. c) Pilih harga tegangan AC dengan cara memutar pemilih tegangan pada catu daya AC tersebut. d) Pilih harga R tertentu. Catat harga R tersebut. e) Pilih harga C dengan cara mengubah posisi saklar di bangku kapasitor. Catat harga C tersebut. f) Tutup saklar (ON). g) Catat harga V dan I yang terbaca pada voltmeter AC dan amperemeter AC tersebut. h) Buka saklar (OFF). i) Ulangi langkah no. 5-8 untuk berbagai nilai C. j) Ulangi langkah no. 4-9 untuk berbagai nilai R. E. PERTANYAAN A. Menentukan frekuensi sumber tegangan (catu daya) AC. 1. Lengkapi tabel berikut dari hasil percobaan yang telah dilakukan. R =. Ohm No C (farad) V (Volt) I ( Ampere) I / C2 ( V/I)2 2. Buatlah grafik (V/I)2 sebagai sumbu y terhadap I/C2 sebagai sumbu x dari data pada tabel diatas untuk berbagai nilai R. 3. Bagaimana menentukan ω dari grafik tersebut? 4. Tentukan frekuensi (f) sumber tegangan yang dipergunakan dari grafik tersebut! 5. Bandingkan hasil yang diperoleh dari pertanyaan No. 4 dengan frekuensi PLN sebesar 50 Hz. Berikan ulasan dan pembahasannya! 6. Tentukan impedansi dengan data di dapat dari percobaaaan, untuk masing-masing hambatan! 7 7. Pada frekuensi yang di dapat dari soal No.4, reaktansi kapasitor didapat dari data pada tabel dari masing-masing hambatan untuk 1000Ω, 2000Ω, 3000Ω dan reaktansi dari pada sebuah Induktor di asumsikan 50 Ω. Jika Kapasitor dan Induktansi tersebut dipasang pada sebuah rangkaian, maka akan terjadi resonansi pada frekuensi berapa Hz? B. Menentukan nilai induktansi dari sebuah inductor L. 1. Lengkapi tabel berikut dari hasil percobaan yang dilakukan. R= Ohm No C (farad) V (Volt) I (Ampere) ( V/I ) (Ohm) 2. Buatlah grafik (V/I) sebagai sumbu y terhadap C sebagai sumbu x dari data pada tabel diatas untuk berbagai nilai R. 3. Bagaimana menentukan nilai induktansi dari grafik diatas jika frekuensi sumber tegangan (catu daya) AC adalah 50 Hz? 4. Tentukan nilai induktansi dari induktor L yang dipergunakan dari grafik tersebut! 5. Gambarkan Diagram Fasor untuk rangkaian RLC! 6. Tentukan impedansi dengan data di dapat dari percobaaaan, untuk masing-masing hambatan! 7. Pada frekuensi yang di dapat dari soal No.4, reaktansi kapasitor di asumsikan 50 H, dan reaktansi dari pada sebuah Induktor didapat dari data pada tabel dari masing-masing hambatan untuk 1000Ω, 2000Ω, 3000Ω. Jika Kapasitor dan Induktansi tersebut dipasang pada sebuah rangkaian, maka akan terjadi resonansi pada frekuensi berapa Hz?

7 8 LENSA & CACAT BAYANGAN Physics Electricity A. TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan jarak fokus lensa cembung. 2. Menentukan jarak fokus lensa cekung. 3. Mengenal berbagai cacat bayangan. B. ALAT ALAT Lensa konvergen kuat (tanda ++) Lensa konvergen (tanda +) Lensa divergen (tanda -) Benda yang berupa anak panah Lampu pijar untuk benda Layar untuk menangkap bayangan Diafragma Bangku optik C. TEORI DASAR 1. Lensa Lensa adalah sistem optik yang dibatasi oleh dua atau lebih permukaan pembias yang mempunyai sumber persekutuan. Bila dibatasi oleh dua permukaan pembias maka disebut lensa sederhana, sedangkan bila dibatasi oleh lebih dari dua permukaan pembias disebut lensa susun. Permukaan pembias dapat berupa permukaan cekung (lensa cekung/negatif/divergen), dapat juga berupa permukaan cembung (lensa cembung/positif/konvergen). Diagram penampang untuk bentuk standar dari lensa sederhana dapat digambarkan sebagai berikut : Persoalan umum pembiasan pada lensa dapat diselesaikan dengan menerapkan cara pembiasan pada setiap permukaan secara berurutan. Dalam sistem pembiasan permukaan sferis biasanya ada dua titik yang menjadi perhatian, yaitu titik fokus dan titik utama. Kedua titik tersebut dapat ditentukan dengan peninjauan dalam hal-hal khusus. Titik fokus permukaan pembias pertama F dapat 9 ditentukan dengan menganggap bahwa bayangan oleh permukaan pembias kedua terletak di tak terhingga ( s2 = ). Gambar 2. Titik Fokus 1 Bidang datar yang melalui F dan tegak lurus sumbu lensa disebut bidang fokus pertama. Titik fokus permukaan pembias kedua F dapat dicari dengan menganggap benda terletak jauh sekali ( s2 = ) dan bidang datar melalui F serta tegak lurus terhadap sumbu lensa disebut bidang fokus kedua. Gambar 3. Titik fokus 2 Berkas cahaya divergen dari titik fokus F mengalami deviasi pada kedua permukaan dan bila sinar-sinar datang serta sinar yang telah di defiasikan kita proyeksikan ke depan atau ke belakang, maka akan berpotongan pada suatu titik yang terletak pada suatu bidang. Bidang ini disebut bidang utama dengan sumbu lensa disebut titik utama H. Jarak antara titik fokus dengan bidang utama merupakan jarak fokus f. Untuk sinarsinar paraksial, maka bidang fokus dengan bidang utama merupakan bidang datar. Lensa tipis dapat dipandang sebagai lensa yang kedua bidang utamanya berhimpit pada satu bidang datar yang melalui pusat optik dan pusat optik ini berimpit dengan puncak-puncak lensa. Hubungan antara jarak benda s dan jarak bayangan s` adalah s s` f (1) Dengan f adalah jarak fokus, ini disebut sebagai persamaan Gaussian. Pembesaran lensa m didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi bayangan y` dengan tinggi benda sebenarnya y.

8 m y` y (2) 10 Dapat dibuktikan bahwa: m s` s (3) Dengan s` adalah jarak bayangan akhir terhadap pusat optik dan s adalah jarak benda terhadap pusat optik. Dari pers (1) dan (3) diperoleh : f atau f s` 1 m ss` s s` (4) (5) 2. Susunan Lensa Pada alat-alat optik banyak digunakan lensa bersusun (lensa susunan) dengan tujuan meminimkan cacat bayangan. Untuk lensa susunan yang terjadi dari dua lensa tipis dengan fokus masing-masing f dan dipisahkan dengan jarak t maka jarak fokus lensa susunan adalah : Gambar 4. Susunan dua lensa tipis f f1 f 2 f1 f 2 (6) Bila dua lensa diimpitkan (t=0) maka f f1 f 2 (7) 3. Cacat Bayangan Rumus lensa yang telah anda kenal sebenarnya hanya berlaku untuk sinar-sinar paraksial, yaitu sinar yang membentuk sudut kecil dengan sumbu optik lensa. Bila bukan

9 11 sinar paraksial maka bayangan yang terjadi pada umumnya tidak jelas. Ketidakpastian ini dapat berupa warna atau bentuk bayangan berbeda dengan bentuk benda aslinya. Gejala ini disebut cacat bayangan atau aberasi. Cacat bayangan ini antara lain aberasi khromatis, aberasi spheres, distorsi, dan astigmatisme. D. PERCOBAAN Lensa Konvergen 1. Ukur tinggi (panjang) anak panah yang dipakai sebagai benda. 2. Susunlah sistem optik berurutan sebagai berikut: i) Benda dengan lampu dibelakangnya ii) Lensa konvergen (tanda +) iii) Layar 3. Ambilah jarak benda ke layar lebih besar dari 1 (satu) meter. 4. Ukurlah dan catatlah jarak benda ke layar (L). 5. Geser-geserkan lensa hingga didapat bayangan yang jelas pada layer (kedudukan I). 6. Catat kedudukan lensa dan ukur tinggi bayangan pada layar. 7. Geserkan lagi kedudukan lensa (kedudukan II) sehingga didapat bayangan jelas yang lain (jarak benda ke layar L jangan diubah) dan ukur lagi jarak bayangan. 8. Ulangi percobaan no. 3 s/d 7 beberapa kali (ditentukan asisten) dengan harga L yang berlainan. 9. Ulangi percobaan 2 s/d 8 untuk lensa konvergen kuat (++). Lensa Divergen 1. Untuk menentukan jarak fokus lensa negatif buatlah bayangan yang jelas dari benda pada layar dengan bantuan lensa positif. 2. Letakkan lensa negatif antara lensa positif dan layar. Ukurlah jarak mula-mula lensa negatif ke layar. 3. Geserkan layar sehingga terbentuk bayangan yang jelas pada layar. Ukurlah jarak lensa negatif ke layar. 4. Ulangi percobaan 1 s/d 4 beberapa kali (ditentukan oleh asisten). Lensa Gabungan 1. Untuk menentukan jarak fokus susunan lensa, rapatkan lensa konvergen kuat (tanda ++) dan lensa konvergen (tanda +) serapat mungkin. Cacat Bayangan 1 Untuk mengamati aberasi khromatik gabungan lensa positif kuat (tanda ++) dan lampu pijar sebagai benda. Geser-geserkan layar, sedikit saja, amati dan catat keadaan bayangan dari tiap-tiap kedudukan layar. 2 Pasang diafragma di depan lampu pijar. Ulangi percobaan 1 dan catatlah apa yang terjadi pada bayangan dari lampu. 3 Ulangilah 2 dengan menggunakan diafragma yang berlainan. 12 E. PERTANYAAN 1. Tentukan jarak fokus lensa konvergen (+) dan lensa konvergen kuat (++) dengan menggunakan Pers. (1) dan (4). Perbesaran yang digunakan adalah perbesaran dari tinggi benda! 2) Tentukan jarak fokus lensa divergen (-) dengan menggunakan Pers. (5)! 3) Tentukan jarak fokus lensa gabungan dengan menggunakan Pers. (6)! 4) Menurut anda diantara jarak fokus yang dihitung dengan Pers. (1) dan (4) manakah yang mendekati nilai sebenarnya? Berikan alasannya! 5) Berdasarkan harga M yang dipakai, besaran manakah yang perlu diukur lebih teliti? 6) Terangkanterjadinya cacat bayangan pada percobaanini! 7) Catat bayangan apa saja yang anda amati dalam percobaan ini? Jelaskan berikut contohnya! 8) Jelaskan mengapa dengan dipergunakannya diafragma, cacat bayangan dapat dikurangi! 9) Adakah hasil lain untuk mengurangi cacat bayangan? 10) Gambarkan sketsa susunan lensa pada Telescope beserta arah sinarnya!

10 13 JEMBATAN WHEATSTONE Physics Electricity A. TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan besarnya hambatan listrik dengan menggunakan metode jembatan wheatstone. 2. Menguji kebenaran rumus untuk hubungan seri dan paralel dari hambatanhambatan listrik. B. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Catu daya DC. 2. Hambatan biasa. 3. Bangku hambatan. 4. Hambatan yang belum diketahui nilainya. 5. Zero detector. 6. Komutator. 7. Papan jembatan wheatstone. 8. Kabel-kabel penghubung. C. TEORI DASAR Salah Satu cara untuk megukur suatu hambatan yang belum diketahui nilainya adalah dengan menggunakan rangkaian jembatan wheatstone. Metode jembatan wheatstone pada dasarnya membandingkan besar hambatan yang belum diketahui dengan besar hambatan listrik yang sudah diketahui nilainya. Pada gambar 1 ditunjukan prinsip kerja dari rangkaian jembatan wheatstone. Gambar 1. Rangkaian jembatan Wheatstone E : Catu daya dc G :Zero detector (Galvanometer) Rx : Hambatan yang akan diukur Dengan mengatur nilai R1, R2, dan / atau Rb maka dapat dibuat agar arus yang melalui galvanometer sama dengan nol. Bila keadaan setimbang ini telah tercapai, diperoleh hubungan : 14 RX R2 Rb R1 (1) Untuk menyederhanakan rangkaian dan mempermudah pengukuran, hambatan R1 dan R2 diganti, dengan kawat lurus serba sama dengan panjang L seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. Hambatan R1 sebanding dengan panjang kawat L1 dan hambatan R2 sebanding dengan panjang kawat L2.Nilai L1 dan L2 ditentukan oleh posisi kotak geser C. Hambatan rheostat Rg digunakan untuk membatasi arus yang melalui rangkaian dan mengatur kepekaan galvanometer. Untuk meningkatkan ketelitian pengukuran, dipasang komutator yang berfungsi untuk membalikan arah arus di dalam rangkaian. Gambar 2 Rangkaian Alat Percobaan E : Catu daya dc G : Galvanometer S : Saklar Rb : Bangku hambatan K : Komutator Rx : Hambatan yang diukur Rs : Hambatan biasa AB : Kawat pada papan jembatan wheatstone Dengan menggeser geserkan kotak geser C pada kawat AB dan atau mengubah ubah nilai Rb dapat dicapai keadaan di mana galvanometer menunjukan nilai nol. Bila hal ini telah tercapai, maka Rx dapat dinyatakan dengan persamaan : RX L2 RB L1 (2) D. PERCOBAAN 1. Susunlah rangkaian untuk percobaan seperti pada gambar 2 dengan Rx1 sebagai hambatan yang belum diketahui nilainya. Perhatikan supaya saklar S awal dalam keadaan terbuka (off). 2. Aturlah hambatan geser Rs pada posisi maksimum. 3. Atur tegangan catu daya sebesar 12

11 volt,kemudian saklar S dipindah ke posisi On. 4. Atur hambatan bangku Rb atau geserkan kotak geser C pada kawat AB sampai galvanometer menunjukan nilai nol. 5. Anda dapat mengecilkan nilai hambatan seri Rs untuk meningkatkan sensitivitas galvanometer. Bila galvanometer telah menunjukan nilai nol balikan arah arus didalam rangkaian dengan membalikan saklar komutator untuk memastikan bahwa galvanometer tetap menunjukan nilai nol. Laboratorium Fisika Dasar FT. UNTIRTA Setelah setimbang,catat nilai Rb,L1 dan L2 lengkap dengan ketelitiannya. 7. Matikan catu daya atau pindahkan saklar ke posisi off. 8. Ganti hambatan Rx1 dengan Rx2 dan ulangi langkah 3 s/d 7 di atas. 9. Ganti Rx2 dengan rangkaian seri Rx1 dan Rx2, dan ulangi langkah 3 s/d 7 di atas. 10. Ganti rangkaian seri Rx1 dan Rx2 dengan rangkaian paralel Rx1dan Rx, dan ulangi langkah 3 s/d 7 di atas. E. TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Hitung nilai hambatan Rx1 dengan ketelitiannya! 2. Hitung nilai hambatan Rx2 dengan ketelitiannya! 3. Hitung nilai hambatan seri Rx1 dan Rx2 dengan ketelitiannya dan bandingkan dengan teori! 4. Hitung nilai hambatan paralel Rx1 dan Rx2 dengan ketelitiannya dan bandingkan dengan teori! 5. Sebutkan pengertian dari Galvanometer, Wattmeter, dan voltmeter? 6. Hitunglah nilai Rx dari rangkaian dibawah ini? Gambar 1. Rangkaian jembatan Wheatstone Diketahui Rb = 8 ohm; R1 = 4 ohm; R2 = 10 ohm 7. Sebutkan aplikasi Jembatan Wheatstone! 8. Berikan kesimpulan dan saran anda! 16 FOTOMETER A. TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan kuat cahaya dari sebuah lampu pijar dengan cara perbandingan. 2. Menentukan efisiensi pemancaran cahaya pada berbagai keadaan. B. ALAT- ALAT 1. Lampu pijar (standar dan sembarang) 2. Voltmeter 3. Amperemeter 4. Sumber tegangan 5. Perlengkapan fotometer diatas mistar 6. Luxmeter 7. Kawat penghubung 8. Tempat lampu C. TEORI DASAR Suatu titik cahaya (sumber cahaya) memancarkan radiasi sinar ke segala arah dengan sama rata. Intensitas penerangan (illuminance) yang diterima pada suatu bidang/suatu titik adalah: IQ dimana : IQ K P R = = = = KP R2 (1) intensitas penerangan pada titik Q konstanta pembanding kuat sumber cahaya (Candel Power) jarak antara sumber S dan Q Bila diambil harga-harga: I dalam lumen/m2 P dalam Candel (lumen / steradian) R dalam meter, maka didapat K = 1 Sehingga rumus (1) menjadi : IQ

12 P R2 (2) Dengan mengetahui intensitas cahaya pada berbagai titik (juga kekuatan sumber cahaya) maka dapat dihitung efisiensi terang f (Luminous Efficiency). f arus pancaran sinar cahaya arus pancaran energi 17 Arus pancaran cahaya dapat diketahui dari intensitas cahaya. Dan arus pancaran energi dapat dihitung dari energi listrik yang diberikan. Hilangnya energi disini akan dipancarkan sebagai energi panas, sinar infra merah dan sebagainya yang tidak memberi penerangan. Disini untuk mengukur intensitas cahaya dipakai fotometer sederhana, secara subjektif dan perbandingan (lihat gambar. 1) P A Lampu Standar B Lampu X ST1 V RS ST2 RX A mata Gambar 1. Rangkaian Alat Percobaan Letak fotometer P dapat dipindah-pindah sehingga pada cermin A dan B didapat bayangan yang sama terang/kuat (sama gelap atau sama terang). Kalau S adalah lampu standar dan X lampu yang diselidiki maka untuk fotometer sama terang: Is Ix (3) Px Ps 2 (R = dapat diukur dan Ps = diketahui) 2 R x Rs Px R2 x Ps R2s (4) D. PERCOBAAN 1. Buktikan rangkaian seperti pada gambar. 1. Hati-hatilah terhadap pemakaian sumber tegangan (ada dua macam sumber tegangan) 2. Ukurlah intensitas cahaya lampu standar S

13 dengan Luxmeter pada beberapa jarak (ditentukan oleh asisten) 3. Nyalakan lampu X dan gesergeserlah fotometer sampai didapat intensitas sinar yang sama pada fotometer (lihat bayangan cermin A dan B). 4. Catat Rx dan Rs serta Amperemeter, dimana besarnya Voltmeter ditentukan oleh asisten. 5. Lakukan percobaan 4 dan 5 untuk beberapa harga kuat cahaya lampu X dari gelap sampai yang paling terang (ditentukan oleh asisten), dilakukan dengan mengubah sumber tegangan E. 18 E. PERTANYAAN 1. Periksalah kebenaran rumus (2) dengan pengamatan no. 3 (Buatlah grafik antara I dan R)! 2. Mengapa pada pengukuran no 2 diatas jarak tidak boleh terlalu dekat tetapi juga tidak boleh terlalu jauh? 3. Hal-hal apa saja yang dapat dilakukan agar cahaya dapat ditangkap dengan jelas oleh cermin pembanding? 4. Terangkan sebab-sebab penyimpangan pada grafik yang terdapat pada pertanyaan 1! 5. Untuk masing-masing besar tegangan E hitunglah: a) Intensitas sinar lampu X. b) Power (daya listrik) c) Efisiensi terang 6. Gambarlah grafik efisiensi terhadap daya listrik percobaan! 7. Tentukan f maksimum yang dicapai! 8. Tunjukkan semua sumber kesalahan yang mungkin terjadi! 19 VOLTAMETER TEMBAGA Physics Electricity A. TUJUAN PERCOBAAN Menera sebuah amperemeter dengan voltameter tembaga B. ALAT-ALAT 1. Voltameter yang terdiri dari : - Bejana - Keping tembaga sebagai anoda - Keping tembaga sebagai katoda 2. Larutan tembaga sulfat (CuSO4) 3. Sumber arus 4. Amperemeter 5. Tahanan standar pengatur arus 6. Kabel penghubung arus C. TEORI DASAR Zat cair dipandang dari sudut hantaran listrik, dapat dibagi dalam tiga golongan yaitu: Zat cair isolator seperti air murni dan minyak. Larutan yang mengandung ion-ion seperti larutan asam, basa dan garam-garam didalam air. Larutan ini dapat dilalui arus listrik dengan ionion sebagai penghantarnya dan disertai dengan perubahan-perubahan kimia. Air raksa, logamlogam cair dapat dilalui arus listrik, tanpa ada perubahan kimia didalamnya. Pada percobaan ini dipakai larutan garam CuSO4, dalam bejana seperti pada gambar 1 di samping ini. Bila pada arus listrik mengalir, maka akan terjadi endapan Cu pada katoda. Jumlah Cu yang mengendap sebanding dengan arus yang melewatinya, sehingga voltameter dipakai sebagai amperemeter. D. PERCOBAAN 1. Gosok katoda dengan kertas ampelas sehingga cukup bersih. 2. Buat rangkaian seperti pada gambar Tuangkan larutan tembaga sulfat ke dalam bejana 4. Jalankan arus dan aturlah Rg sehingga ampermeter menunjukkan kuat arus i ampere (ditentukan oleh asisten) 5. Periksalah sekali lagi apakah arah arus sudah benar (apakah terjadi endapan tembaga pada katoda) 6. Putus hubungan dengan sumber arus dan jangan mengubah rangkaian lagi. Laboratorium Fisika Dasar FT. UNTIRTA Timbang katoda secara teliti dengan menggunakan neraca teknis. 8. Pasang katoda pada rangkaian. 9. Jalankan arus selama n menit (ditentukan asisten). Usahakan agar kuat arus tetap i ampere dengan mengatur Rg. 10. Setelah n menit putuskan arus dan ambil katoda lalu keringkan. 11. Timbanglah lagi katoda hasil percobaan dengan teliti. 12. Ulangi percobaan point 1 s.d. 11 untuk beberapa kuat arus dan waktu yang berlainan (ditentukan oleh asisten)

14 Gambar. 2. E. PERTANYAAN 1. Hitunglah jumlah tembaga yang mengendap untuk setiap percobaan! 2. Berdasarkan jumlah endapan tembaga yang didapat, hitunglah jumlah muatan yang telah dipergunakan untuk menguraikan larutan. (untuk tiap percobaan)! 3. Buatlah grafik hasil peneraan, yaitu antara kuat arus hasil perhitungan no. 2 dengan kuat arus yang terbaca pada amperemeter! 4. Berdasarkan hasil percobaan, berilah perhitungan untuk setiap pengukuran dari setiap percobaan beserta kesalahannya! 5. Berikanlah komentar tentang hasil-hasil di atas! 6. Berdasarkan no. 3 dan no. 4 diatas, perlukah amperemeter yang diselidiki dikoreksi? Jelaskan! 7. Jika dipergunakan amperemeter yang telah ditera dengan suatu metoda lain, maka voltameter tembaga ini dapat dipergunakan untuk menghitung berat atom suatu zat kimia. Terangkan! 8. Hitunglah berat atom tembaga dari percobaan ini dengan memisalkan kuat arus yang dipakai benar. 9. Bandingkan hasil perhitungan dengan literatur! 10. Mengapa setelah percobaan, katoda harus dikeringkan sebelum ditimbang! 11. Dalam percobaan ini manakah yang mengalami oksidasi dan reduksi? Tuliskan persamaannya! 12. Apakah peranan proses reduksi dan oksidasi yang terjadi pada percobaan? Jelaskan! 21 OHM S LAW KOMPUTERISASI A. TEORI DAN TUJUAN TEORI Diagram standar dari suatu resistor sebagai berikut: TUJUAN DARI EKSPERIMEN Menggambarkan kurva karateristik U(I) dimana U adalah tegangan DC pada terminal dari dipole dan I intensitas arus melewatinya seperti ditunjukan gambar diatas. Untuk memproses kurva yang didapat dengan perincian : Model Persamaan yang didapat Caranya dengan menghubungkan suatu resisitor-resistor B. ALAT YANG DIGUNAKAN 1) VTT console 2) UME mounting plate 3) Two resistances R (rated values: 120 and 220 ): UME2 cabinet 4) An Evolution R15 power supply 5) VTT voltmeter: range 20V 6) VTT RMS ammeter 7) Electronic 2 power supply 8) Safety lead 9) Generis 5+ software Gambar Rangkaian Hukum Ohm 22 R Gambar Rangkaian VTT C. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Hubungkan VTT interface ke computer. Atur titik nol sensor (set the Zero of the sensor). Caranya : Instruksi Petunjuk Sensor Start, Programs, Science Studio, Generis Tempatkan adaptor adaptor sebagai ordinat kemudian beri nama pada besarannya Voltmeter pada chanel 1 Caranya: Drag dan tempatkan voltmeter drop ordinat dan beri nama tegangan U Ammeter pada chanel 1/: jangkar (range) 100 ma pada salah satu chanel pada Caranya: Drag dan tempatka ammeter pada absis namakan arus I 3. Memilih secara otomatis (select automatic) dengan suatu perbedaan 1% pada tabulasi validasi Caranya: klik pada validation tab marker.select automatic dengan beda (diference 1%) 4. Memulai Alusisi Caranya: Tekan lambang

15 Variasi jangkar tegangan dari -10V sampai +10V amati titik yang ditampilkan dilayar 5. Menghentikan Alusisi Caranya : klik stopping the acquisition 6. Simpan file yang menghubungkan grafik U = f (I) dibawah nama ohm. lab Caranya : klik file, save as.., pilih file directory kemudian beri nama Ohm. 7. Ganti Resistor 120 dengan resistor 220 dan ulangi alusisi. Laboratorium Fisika Dasar FT. UNTIRTA 23 Caranya : klik kemudian pilih add a new acquisition 8. Simpan hasil percobaan yang telah lengkap. Caranya : klik icon atau menu File save D. HASIL YANG DIPEROLEH: 10 U, U1 (V) I (ma)

16 E. HAL-HAL YANG HARUS DILAKUKAN 1. Perluas kurva yang didapat : Gunakan skala automatic. Caranya : klik pada icon 2. Pelajari segmen garis tahanan yang diberikan : Model kurva yang didapat. Caranya: klik pada modeling icon Kurva dibuat : U (I) Besaran baru Um ( memugkinkan untuk mengubah nama ini). Dalam kotak yang berlawanan gengan Um, masukan model yang akan diselidiki R*I. Cek (periksa) kotak dari parameter R yang diselidiki (dicari) menuju default parameter, program akan menghitung harga yang sebenarnya. 24 Caranya : klik pada icon untuk menemukan persamaan model. Tempatkan mouse pointer pada garis lurus yang didapat atau klik kanan pada besaran Um (sebagai ordinat) dan pilih Properties. 3. Simpan pekerjaan yang sudah lengkap. Caranya : Klik pada Icon atau menu File, Save 4. Restart Modeling untuk kurva kedua. Caranya : kurva menjadi model U1(I) 5. Simpan pekerjaan yang sudah lengkap. Caranya : Klik pada Icon atau menu File, Save F. INTERPRESTASI HASIL 1) Proses hasil yang didapat 2) Kurva mcam apa yang didapat 3) Apakah tegangan U dalam volts dan arus dalam ampere sebanding? Periksa jawaban anda. 4) Berikan persamaan persamaan yang didapat. 5) Berapa harga slop 6) Hasil dari petanyaan no 1 mengarahkan pada suatu hokum yang umum. Nyatakan hokum ini dan barikan formula yang sesuai. 7) Kurva dibuat 2 bagian simetris. Buktikan eksistensi dari 2 bagian ini. 8) Apakah kesimpulan dapat ditarik dari hubungan suatu resistansi. G. MENDRAFT LAPORAN 1. Klik report tab Marker Caranya : klik 2. Tulis judul Caranya : klik icon, klik kotak dialog disisipkan. definisikan kotak berisi kurva. dan klik kurva yang 3. Jawab pertanyaan yang diminta. Caranya : Klik pada icon dan definisikan kotak untuk jawaban-jawaban 4. Ke preview sebelum mencetak dan modifikasi item-item laporan jika perlu. Caranya : klik pada icon 25 H. HASIL YANG DIPEROLEH. Gambar kurva hasil eksperimen 1. Proses kurva yang didapat. Kurva yang didapat dapat digambarkan sebagai suatu persamaan lineardengan tipe y = a*x Arus dan tegangan sebanding Um= 115* I dan U1m = 209* I Harga slop R = 115 and R1 = Tegangan Upada terminal dari dipole yang dipelajari,jika intensitas arus I melewatinya,sebanding dengan arus ini. Hukum ohm U = R * I. Dipole adalah linear. 3. Resistor yang dilewati arus dalam dua arah yang identitas.

17 Sebagai suatu hasil. Resistansi dapat dihubungkan dalam sembarang arah. 26

18