LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II FREKWENSI LISRIK DISUSUN OLEH: NAMA : SOIMAH NIM : 12 310 595 Kelas : A (semester 2) Kelompok Jurusan/Prodi : I B : Fisika/pendidikan Fisika UNIVERSITAS NEGERI MANADO FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA 2013
I. TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu: 1. Mampu melakukan percobaan ini dengan benar dan aman. 2. Mampu memperlihatkan proses terjadinya gaya Lorentz. 3. Mampu menentukan dengan benar frekwensi listrik. II. ALAT DAN BAHAN YANG DI GUNAKAN 1. Neraca Duduk 1 buah 2. Kotak Sanometer 1buah 3. Multimeter 1 buah 4. Power Suply 1 buah 5. Magnet Ladam 1buah 6. Meter Roll 1buah 7. Beban Gantung 1set 8. Kawat baja 150 cm 9. Saklar 1 buah 10. Kabel 4 ujung. III. JALANNYA PERCOBAAN 1. Menimbang beban gantung yang akan digunakan M 2. Mengukur panjang kawat untuk menghitungan µ, kemudian menimbang massa (m) kawat tersebut. 3. Membuat rangkaian alat seperti pada gambar di bawah ini:
Magnet jembatan Power suply A B 4. Menghidupkan Power Suply dan tutup saklat sehingga arus listrik bolak-balik mengalir pada kawat baja. 5. Menggeser-geser Jembatan sehingga pada jarak tertentu segmen kawat AB bergetar dengan bentuk setengah gelombang,dengan simpangan getar terbesar mengukur jarak AB 6. Mengulangi langkah 5 dengan mengganti beban penggantung 7. Frekwensi arus listrik dapat di hitung dengan menggunakan rumus Melde: Dimana: f = frekwei arus bolak-balik L = panjang segmen getar (=AB) µ = massa persatuan panjang kawat T = Gaya tegangan kawat
IV. TEORI SINGKAT Hukum Melde Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi cepat rambat gelombang transversal pada tali. Melalui percobaannya, Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai. dengan menyelidiki kecepatan merambatnya gelombang transversal pada kawat atau Dawai ternyata ditemukan bahwa kecepatan tersebut sangat bergantung pada: 1. Luas penampang dawai 2. Tegangan talinya 3. Akar massa tali 4. Panjang talinya 5. Panjang bagian kawat yang bergetar Gaya Lorentz setiap kawat berarus yang diletakkan tegak lurus dalam medan magnet (dengan arah tertentu) mengalami Gaya Lorentz. Dengan catatan kawat berarus tidak mengalami Gaya Lorentz,bila arus melalui kawat sejajar dengan arah medan magnet. Hal ini timbulnya Gaya Lorentz hanya memenuhi ketentuan atau kaidah tertentu yaitu: F=i. l. B (1)
Dimana; F i B (ini syarat kaidah tangan kanan) B Prinsip Resonansi Syarat Resonansi terjadi bila frekuensi sumber getar 1 sama dengan frekuensi sumber getar 2 (2) Bunyi yang dihasilkan oleh dawai bergetar menyerupai superposisi dari gelombang-gelombang sinusoidal berjalan. Gelombang berdiri pada dawai dan gelombang bunyi yang merambat di udara mempunyai kandungan harmonic (tingkatan di mana terdapat frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi dasar) yang serupa. Laju gelombang pada dawai yang bergetar yaitu. Dengan mensubtitusi persamaan itu ke persamaan maka diperoleh Persamaan di atas menunjukan bahwa frekuensi f berbanding terbelik dengan panjang dawai L. Gaya magnetic p ada kawat berarus listrik dengan mewnggunakan gahya megnetik F = qvb yang beraksi pada muatan tunggakl yang bergerak.
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x x x x Pada gamabar di sebelah menunjukan segmen kawat penghantar berarus listrik denagn panjang L dan luas penampang A. Dlam segmen itu arus mengalir dari bawah ke atas. Kawat itu terletak dalam daerah medan magnetic homogen B yang arahnya masuk dalam bidang gambar. Diandaikan muatan q yang bergerak adalah positif. Muatan dalam kawat bergerak dengan kecepatan v d ke atas, tegak lurus terhadap B. Gaya bereaksi pada setiap muatan adalah F = qv d B dan arahnya ke kiri. Listrik statis (elektrostatic) adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah besar, yang statis (tidak mengalir), namun apabila terjadi pengosongan muatan tersebut waktunya sangat singkat. A. Cara Menimbulkan Benda Bermuatan Listrik bermuatan listrik adalah sebuah benda yang mengalami kelebihan atau kekurangan elektron. Beberapa cara sederhana untuk menimbulkan listrik statis adalah: 1. Penggaris plastik yang digosokkan pada rambut kering akan bermuatan listrik negatif.
2. Kaca yang telah digosok dengan bulu akan bermuatan listrik positif. B. Jenis-jenis Muatan Listrik Dalam atom terdiri dari inti atom dan elektron. Inti atom terdiri dari proton dan neutron, proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan (netral). Atom disebut netral jika jumlah proton di dalam inti atom sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti. Atom positif adalah atom yang memiliki muatan positif lebih banyak dari muatan negatifnya. C. Hukum Coulomb Charles Augustin de Coulomb adalah orang yang pertama kali meneliti hubungan gaya listrik dengan dua muatan dan jarak antara keduanya dengan menggunakan sebuah neraca puntir. Dalam penelitian tersebut akhirnya Coulumb menyimpulkan dalam sebuah hukum yang disebut hukum Coulumb: besar gaya tolak-menolak ataugaya tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda bermuatan. Secara matematis, Hukum Coulomb dapat dirumuskan:
Keterangan: F = gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak (Newton) k = konstanta = 9 109 N m2 C-2 q1, q2 = muatan masing-masing benda (Coulomb) r = jarak antara kedua benda (meter) D. Induksi Listrik Induksi listrik atau influensi imbas listrik adalah peristiwa pemisahan muatan listrik (perpindahan elektron) karena didekati oleh benda bermuatan listrik. E. Medan Listrik Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik. Besarnya kuat medan listrik dapat ditentukan dengan rumus: Keterangan: E F q = Kuat medan listrik (N/C) = Gaya Coulomb (N) = Muatan listrik (C)
F. Potensial Listrik Potensial listrik adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari satu tempat ke tempat lain per jumlah muatannya. Potensial listrik dirumuskan: Keterangan: W = Usaha, satuan Joule (J) q = Muatan listrik, satuan Coulomb (C) V = Potensial listrik, satuan volt (V) G. Pemanfaatan Listrik Statis Pemanfaatan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari antara lain: 1. Penangkal Petir 2. Generator Van de Graaff 3. Alat penggumpal asap 4. Pengecatan mobil 5. Mesin fotokopy
V. HASIL PENGAMATAN Massa Beban gantung = 50 gram Massa beban 1 = 251 gram Massa beban 2 = 288 gram Kawat 1 Panjang kawat (l) = 142 cm = 1,42 m Massa kawat (M K ) = 2,3 gram = 0,0023 kg No. Beban Massa beban Percobaan 1 Percobaan 2 1. Beban gantung + beban 1 301 gram 42 cm 42 cm 2. Beban gantung+ beban 2 338 gram 41 cm 42 cm 3. Beban gantung+ beban 1 589 gram 54 cm 54 cm +beban 2 Kawat 2 Panjang kawat (l) = 177 cm = 1,77 m Massa kawat (M K ) = 2,9 gram = 0,0029 kg No. Beban Massa beban Percobaan 1 Percobaan 2 1. Beban gantung + beban 1 301 gram 39 cm 40 cm 2. Beban gantung+ beban 2 338 gram 40 cm 43 cm 3. Beban gantung+ beban 1 589 gram 53 cm 53 cm +beban 2
VI. PENGOLAHAN DATA 1. Menghitung Frekuensi Arus Bolak Balik Yang Diberikan Power Suply Untuk Menggetarkan Kawat. KAWAT 1 Dik : l kawat = 142 cm = 1,42 m m k = 2,3 gram = 0,0023 kg Beban gantung + beban 1 Dik:m b = 301 gram = 0,301 kg g = 9,8 m/s 2 Dit: Peny :
Beban gantung + beban 2 Dik: m b = 338 gram = 0,338 kg g = 9,8 m/s 2 Dit: Peny : Beban gantung + beban 1 + beban 2 Dik: m b = 589 gram = 0,589 kg g = 9,8 m/s 2 Dit :
Peny : KAWAT 2 Dik : l kawat = 177 cm = 1,77 m m k = 2,9 gram = 0,0029 kg Beban gantung + beban 1 Dik: m b = 301 gram = 0,301 kg g = 9,8 m/s 2 Dit : Peny :
Beban gantung + beban 2 Dik: m b = 338 gram = 0,338 kg g = 9,8 m/s 2 Dit : Peny :
Beban gantung + beban 1 + beban 2 Dik: m b = 589 gram = 0,589 kg g = 9,8 m/s 2 Dit : Peny : 2. Hubungan antara penambahan beban gantung dengan panjang gelombang yang dibentuk pada kawat adalah apabila semakin besar beban gantung maka semakin besar pula panjang gelombang yang dibentuk. 3. Apabila diameter kawat lebih besar maka berpengaruh pada massa kawat (semakin besar) dan otomatis berpengaruh juga pada penentuan ( menjadi lebih besar). Jadi, Semakin besar diameter kawat, maka semakin besar frekwensi getar yang akan terbentuk.
VII. PEMBAHASAN Jika sebuah muatan bergerak dengan kecepatan dalam medan magnetik, muatan tersebut akan mengalami suatu gaya yang di namakan gaya Lorentz. Dari percobaan ini menunjukkan bahwa kawat berarus listrik dalam medan megnetik akan mendapat gaya lorentz. Telah kita ketahui bahwa arus lisrik terjadi karena gerakan muatan listrik. Oleh karena itu kawat yang di aliri arus listrik akan mendapatkan gaya lorentz jika berada dalam medan megnetik. Besar gaya lorentz dapat dirumuskan sebagai berikut: Kemudian, menurut data yang kami dapat bahwa kami dapat melakukan perhitungan dengan persamaan: Dan melalui persamaan tersebut bahwa hasil yang kami dapat yaitu: Kawat 1 1. Beban gantung + beban 1 2. Beban gantung + beban 2 3. Beban gantung + beban 1 + beban 2 Kawat 2 1. Beban gantung + beban 1 2. Beban gantung + beban 2 3. Beban gantung + beban 1 + beban 2
VIII. TEORI KESALAHAN = 8 Kesalahan relatif
IX. KESIMPULAN Menurut data yang kami dapat, kami dapat menyimpulkan bahwa: 1. Frekwensi pada kawat yang bergetar dan dialiri arus bolak-balik bergantung pada panjang segmen getar (L), gaya tegangan kawat (T), massa kawat (m), dan panjang kawat (l). 2. Frekwensi getar juga dipengaruhi oleh diameter kawat. Semakin besar diameternya maka semakin besar pula frekwensi getar yang dibentuk. 3. sebuah kawat berarus listrik berada dalam medan magnetik akan mendapat gaya lorentz. 4. sebuah kawat berarus listrik akan menimbulkan medan magnetik di sekitarnya. 5. Dari percobaan yang telah dilakukan, kita bisa menentukan frekuensi listrik. Serta di dapat bahwa di dalam kawat yang berarus di beri magnet akan terjadi simpangan atau amplitudo yang bergantung kepada panjang kawat dan massa beban. 6. Frekwensi yang biasa digunakan adalah 50 Hz 60 Hz.
X. DAFTAR PUSTAKA Penuntun praktikum Fisika Dasar II oleh Drs. J. B. Moningka. Msi FISIKA DASAR Teori dan Implementasinya Drs. Budi Purwanto. Msi Sukis Wariyono, Yani Muharomah. Mari belajar ilmu alam sekitar 3: Panduan Belajar IPA terpadu untuk kelas IX SMP/MTs. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.