I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sekitar tahun 1825, George Simon ohm yang berasal dari Jerman, melakukan serangkaian percobaan. Percobaan itu menunjukan bahwa tidak ada penghantar listrik yang sempurna, Artinya setiap jenis zat mempunyai sifat penghambat arus listrik. Ohm menunjukan bahwa untuk bahan yang sama, kawat panjang memiliki hambatan lebih besar dari pada kawat pendek. Selain itu, dalam suatu rangkaian, makin besar
hambatan makin besar pula potensial yang diperlukan untuk mengalirkan aliran listrik.
Hukum Ohm yang berbunyi “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. Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan : V = I . R
Dimana V = Beda potensial (tegangan ) kedua ujung penghantar ( volt )
R = Tahanan atau hambatan ( Ohm )
I = Kuat arus yang mengalir dalam penghantar ( Ampere )
Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.
B. Tujuan percobaan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut :
- memahami dan membuktikan hukum Ohm
- menginterpertasikan grafik tegangan dan Arus
- menentukan besar arus dan hambatan suatu penghantar
II. TINJAUAN PUSTAKA
Hukum ohm yang selama ini kita kenal 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.
Kita menekankan bahwa hubungan V = I.R bukanlah merupakan sebuah pernyataan hukum Ohm. Sebuah penghantar menuruti hukum ini hanya jika pada beda potensial dan kuat arusnya sebanding. Hukum ohm adalah sebuah sifat spesifik dari bahan-bahan tertentu dan bukan merupakan suatu hukum umum mengenai keelektromagnetan.
A. Arus
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.
Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).
B. Hambatan
Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan V = I.R. Dimana V adalah tegangan dan I adalah arus. Dan R adalah hambatan yang dalam satuan SI adalah ohm.
C. Tegangan
Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.
Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya.
Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.
Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan ,dan hambatan.
Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german George Simon ohm.
Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.
Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).
Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada sebuah rangkian.
Satuan dan simbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
III. PROSEDUR PERCOBAAN
A. Alat dan bahan
Alat dan bahan dari percobaan ini adalah sebagai berikut :
1. Catu daya
2. Volt meter
3. Amperemeter
4. Resistor
5. Lampu
6. Kabel penghubung
7. Papan rangkaian
8. Jembatan penghubung
9. Potensiometer
B. Prosedur Percobaan
Kuat arus tetap
1. Pasanglah rangkaian listrik seperti gambar diatas dan beritahukan kepada Assisten lebih dahulu untuk diperiksa sebelum rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber teganagan
2. Setelah diperiksa, aturlah saklar dalm posisi terhubung (ON )
3. Aturlah potensio pada catu daya sehingga amperemeter menunjukan pada angka tertentu ( I1) catatlah penujukan pada Amperemeter dan voltmeter serta besarnya resistor yang digunakan
4. Ulagi langkah 2-3 dengan mengganti resistor
5. Dengan mengubah nilai arus menjadi (I2) lakukan langkah 2-4
6. Ulangi hingga 3 variasi arus
Hambatan tetap
1. Pasanglah rangkaian listrik seperti gambar diatas dan beritahukan kepada Assisten lebih dahulu untuk diperiksa sebelum rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber teganagan
2. Setelah diperiksa, aturlah saklar dalam posisi terhubung (ON )
3. Atur ujung Voltmeter pada hambatan dengan nilai tertentu (R1) dan catatlah besarnya arus dan tegangan
4. Pada resistor yang sama anda ulangi untuk Voltase yang berbeda-beda
5. Ulangi langkah 2-4 dengan mengganti resistor (R2)
6. Ulangi Ulangi hingga 5 variasi hambata
IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. Data pengamatan
1.Kuat Arus Tetap
NO
|
I1 = 5 A
|
I2 = 10 A
|
I3 = 15 A
| |||
R
|
V
|
R
|
V
|
R
|
V
| |
1
|
47
|
0,075
|
47
|
0,075
|
47
|
0,3
|
2
|
56
|
0,3
|
56
|
0,45
|
56
|
0,75
|
3
|
100
|
0,45
|
100
|
0,675
|
100
|
1,05
|
2.Hambatan Tetap
NO
|
R1= 47 Ω
|
R2= 56 Ω
|
R3= 100 Ω
| |||
I
|
V
|
I
|
V
|
I
|
V
| |
1
|
12
|
1,2
|
5
|
1,2
|
90
|
1,9
|
2
|
9
|
0,9
|
7
|
0,8
|
79
|
1,6
|
3
|
7
|
0,6
|
8
|
0,6
|
68
|
1,4
|
A. Pembahasan
1. Kuat arus tetap
Dari data pengamatan diperoleh bahwa dalam percobaan kuat arus tetap dimana I1 bernilai 5 Amper dan hambatan ( R ) bernilai 47, menghasilkan beda potensial atau tegangan (V) 0,075 Volt. Ketika dalam jumlah I1 yang sama yaitu 5 Amper dan hambatan ( R) diganti dengan 56 Ohm, mendapatkan tegangan (V) sebesar 0,3 Volt. Dan ketika pada nilai I1 yang sama bernilai 5 Amper, tetapi hambatan (R) diganti dengan 100 Ohm, ternyata mendapatkan beda potensial atau tegangan (V) sebesar 0,45 Volt.
Dalam percobaan selanjutnya dimana kuat arus tetap I1 bernilai 10 Amper dan hambatan ( R ) bernilai 47, menghasilkan beda potensial atau tegangan (V) sebesar 0,075 Volt. Ketika dalam jumlah I1 yang sama yaitu 10 Amper dan hambatan ( R) diganti dengan 56 Ohm, mendapatkan tegangan (V) sebesar 0,45 Volt. Dan ketika pada nilai I1 yang sama yaitu 10 Amper, tetapi hambatan (R) diganti dengan 100 Ohm ternyata mendapatkan beda potensial atau tegangan (V) sebesar 0,675 Volt.
Dalam percobaan yang selanjutnya kami menggunakan I1 yang bernilai 15 Amper dan hambatan ( R ) bernilai 47, menghasilkan beda potensial atau tegangan (V) sebesar 0,3 Volt. Ketika dalam jumlah I1 yang sama yaitu 15 Amper dan hambatan ( R) diganti dengan 56 Ohm, mendapatkan tegangan (V) sebesar 0,75 Volt. Dan ketika pada nilai I1 yang sama yaitu 15 Amper, tetapi hambatan (R) diganti dengan 100 Ohm ternyata mendapatkan beda potensial atau tegangan (V) sebesar 1,05 Volt.
2. Hambatan tetap
Pada percobaan yang selanjutnya, kami menggunakan hambatan tetap, dimana R1 benilai 47 dan mendapatkan nilai I sebesar 12 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 1,2 Volt. Hasil diatas didapatkan ketika kami menggunakan batu baterai sebanyak 4 buah, dan ketika kami menguragi satu batu baterai itu, kami mendapatkan hasil yang berbeda, dimana I sebesar 9 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 0,9 Volt. Dan ketika kami mengurangi batu baterai hingga menjadi 2 buah ternyata mendapatkan hasil yang berbeda pula, dimana I sebesar 7 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 0,6 Volt. Dari data yang telah diperoleh dapat dilihat dahwa semakin besar arus maka semakin besar pula nilai I dan V yang didapat.
Kemudian ketika menggunakan nilai R2 sebesar 56 mendapatkan nilai I sebesar 5 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 1,2 Volt. Hasil diatas didapatkan ketika kami menggunakan batu baterai sebanyak 4 buah, dan ketika kami menguragi satu batu baterai itu, kami mendapatkan hasil yang berbeda, dimana I sebesar 7 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 0,8 Volt. Dan ketika kami mengurangi batu baterai hingga menjadi 2 buah ternyata mendapatkan hasil yang berbeda pula, dimana I sebesar 8 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 0,6 Volt. Dari data yang telah diperoleh dapat dilihat dahwa semakin besar arus maka semakin besar pula nilai I dan V yang didapat.
Ketika kami menggunakan R3 yang bernilai 100 Ω mendapatkan nilai I sebesar 90 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 1,9 Volt. Hasil diatas didapatkan ketika kami menggunakan batu baterai sebanyak 7 buah, dan ketika kami menguragi satu batu baterai itu, kami mendapatkan hasil yang berbeda, dimana I sebesar 79 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 1,6 Volt. Dan ketika kami mengurangi batu baterai hingga menjadi 5 buah ternyata mendapatkan hasil yang berbeda pula, dimana I sebesar 68 Amper, dan Tegangan ( V ) sebesar 1,4 Volt. Dari data yang telah diperoleh dapat dilihat dahwa semakin besar arus maka semakin besar pula nilai I dan V yang didapat.
Jika diperhatikan maka hasil dari percobaan diatas tidak 100 % benar jika mengacu pada hukum Ohm yang berbunyi besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya. Dari percobaan kami hanya mendekati pernyataan hukum Ohm. Sebab jika melihat hasinya, besar I yang mengalir pada penghantar dalam hasil percobaan tidak berbanding lurus dengan beda potensialnya.
V. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Hukum Ohm terbukti kebenarannya, namun tidak 100 %.
2. Semakin tinggi kuat arus, maka tegangan yang diperoleh semakin tinggi.
3. Jika hambatan semakin besar, maka tegangannya semakin besar pula.
4. Pada komponen peralatan listrik,tegangan dan kuat arus yang melalui komponen dapat berubah tetapi hambatan komponen listrik tetap.
5. Pada sebuah rangkaian listrik grafik antara tegangan dan arus adalah semakin besar tegangan maka, semakin besar juga arus yang mengalir.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2, (terjemahan). Jakarta : Erlangga
http://hukum ohm.org/wikipedia/hukum ohm.
Purwanto, budi, Dkk, 2009. Eksploitasi Ilmu Alam 3 Untuk Kelas XI SMP dan MTs. Solo: PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri
Tim Fisika Dasar IAIN Raden Intan Lampung. 2010. Penuntun praktikum fisika dasar II. Bandar lampung.
Komentar
Posting Komentar
Mohon tidak ada Spam