optik

BAB I

 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kita sering melihat contoh rangkian listrik yang disusun secara seri. Misalnya adalah lampu gedung yang hidup bersamaan atau mungkin rangkain listrik pada lampu ruangan. Dari hal tersebut memang sudah kita ketahui bahwa itu merupakan rangkian seri, tetapi bagaimana nilai kuat arusnya. Apakah sama dengan rangkian parallel. Oleh karena itu kita harus mengetahui cirri dari rangkian seri ini terutama dari kuat arus yang mengalir, kemudian tegangan dan hambatan yang dihasilkan. Dan selanjutnya bahaimana hubungan antara ketiganya. Kuat arus, tegangan, dan hambatan merupakan hal yang sangat berkaitan dalam suatu rangkaian listrik. oleh karena itu pada percobaan kali ini kami melakukan percobaan mengenai hubungan kuat arus(A), tegangan(v), dan hambatan(ohm) pada rangkaian yang disusun secara seri.

1.1  Rumusan Masalah

 Bagaimana  hubungan kuat arus, tegangan, dan hambatan pada rangkaian hambatan yang tersusun secara seri ?

1.2  Tujuan

Mempelajari hubungan kuat arus, tegangan maupun hambatan total pada rangkaian hambatan yang tersusun secara seri.

1.3  Definisi Istilah

·         Ampeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur arus.

·         Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial antara dua titik.

·         kuat arus litrik adalah jumlah muatan listrik yang melewati suatu kawat penghantar (konduktor), setiap waktu

·         Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya.

·         Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt.

·         Intensitas arus listrik adalah muatan listrik yang lewat persatuan waktu melalui suatu penampang daerah di mana muatan mengalir.

·         Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur arus.

·         Rangkaian seri adalah suatu penyusunan komponen-komponen di mana semua arus mengalir melewati komponen-komponen tersebut secara berurutan.

·         Voltmeter adalah alat yang dignakan untuk mengukur beda potensial antara dua titik.

·         Hambatan total adalah jumlah dari keseluruhan hambatan.

1.4  Hipotesis

Kuat arus, tegangan, dan hambatan total pada rangkaian seri saling berhubungan dalam menentukan nilainya.

1.6 Tinjauan pustaka

Ketika dua atau lebih resistor dihubungkan dari ujung ke ujung seperti pada gambar berikut dikatakan mereka dihubungkan secara seri.

            Gambar a.

Resistor-resistor tersebut bisa merupakan resistor biasa, atau dapat berupa bola lampu, elemen pemanas, atau alat penghambat lainnya. Muatan yang melalui R₁ pada gambar diatas juga akan melewati R₂ dan kemudian R₃. Dengan demikian arus I  yang sama melewati resistor (Jika tidak, hal ini berarti bahwa muatan terakumulasi pada beberapa titik rangkaian, yang tidak terjadi dalam keadaan stabil).

Yang dimaksud  rangkaian seri adalah suatu penyusunan komponen-komponen  di mana  semua  arus mengalir melewati  komponen-komponen tersebut  secara  berurutan.  Rangkaian  paralel  adalah  suatu  penyusunan komponen-komponen  di  mana  arus  terbagi  untuk  melewati  komponen-komponen secara serentak. Sakeler adalah peranti, biasanya mekanis, yang digunakan untuk menyambung atau memutus rangkaian.

(Stockley,2007: 64)

Ketika dua atau lebih resisitor dihubungkan dari ujung ke ujung seperti pada gambar berikut

Dikatakan mereka dihubungkan secara seri. Resistor-resistor tersebut bisa merupakan resistor biasa, atau dapat berupa bola lampu, elemen pemanas, atau alat penghambat lainnya. Muatan yang melalui R₁ pada gambar diatas juga akan melewati R₂ dan kemudian R₃. Dengan demikian arus I  yang sama melewati resistor (Jika tidak, hal ini berarti bahwa muatan terakumulasi pada beberapa titik rangkaian, yang tidak terjadi dalam keadaan stabil).

Hambatan pengganti untuk rangkaian seri adalah :

R_ek = R₁ + R₂ + R₃

(Giancoli, 2001 : 95-97)

Hambatan adalah kemampuan benda untuk menahan aliran arus. Nilainya bergantung pada hambat jenis bahan penyusun benda, bentuk dan ukuran benda. Satuan hambatan adalah ohm (Ω).

            Resistor adalah alat yang mempunyai nilai hambatan tertentu. Tahanan dapat mempunyai nilai kurang dari 1 ohm sampai jutaan ohm. Jenis yang paling umum adalah tahanan karbon.

(Stockley,2007: 62)

            Dua atau lebih resistor yang dihubungkan sedemikian rupa sehingga muatan yang sama harus mengalir melalui keduanya dikatakan bahwa resistor itu terhubung secara seri. Karena muatan tidak terkumpul pada satu titik dalam kawat yang dialiri arus konstan, jika suatu muatan ∆Q mengalirke R₁ selama interval waktu tertentu, sejumlah muatan ∆Q harus mengalir keluar R₂ selama interval yang sama. Kedua resistor haruslah membawa arus I yang sama. Resistansi ekivalen untuk resistor yang tersusun seri adalah penjumlahan resistansi awal. Ketika terdapat lebih dari dua resistor yang disusun secara seri, resistansi ekivalennya adalah

 

  

                  

            (Tipler, 1998: 154-155)

            Dalam banyak pemakaian, kita jumpai sumber tegangan, dan beberapa buah resistor yang dihubungkan dengan cara tertentu. Rangkaian seperti ini dikatakan membentuk suatu jaringan. Jaringan paling sederhana, yaitu sumber tegangan dan sebuah resistor yang dihubungkan berturutan.

Kebanyakan rangkaian listrik tidaklah hanya terdiri dari beberapa sumber tegangan dan resistor yang dihubungkan seri. Dalam praktek, hubungan antara beberapa komponen listrik seringkali komplek.

Gambar (a)

 

 Dalam gambar diatas, ketiga hambatan membentuk rangkaian seri. Tiap muatan yang sampai di R₁, akan melalui R₂ dan R₃ juga, hingga arus yang melalui R₁, R₂, R₃ haruslah sama.

Hambatan adalah kemampuan benda untuk menahan aliran arus. Nilainya bergantung pada hambat jenis bahan penyusun benda, bentuk dan ukuran benda. Satuan hambatan adalah ohm (Ω).      

                  Resistor dengan daya maksimum ½ watt lebih kecil ukuran fisiknya dibanding dengan resistor 5 watt untuk harga hambatan yang sama. Sekarang jika kita ingin mengganti rangkaian seri pada gambar (a) dengan satu reistor tanpa merubah keadaan, yaitu dengan arus dan tegangan yang sama, berapakah harga hambatan resistor ini? Hambatan ini disebut hambatan ekivalen atau hambatan pengganti.

Arus yang melalui R₁, R₂, R₃  sama, yaitu i, sedang

Jadi    

Hambatan ekivalen R harus memenuhi

Sehingga hambatan ekivalen untuk rangkaian seri pada gambar (a) ialah

 (Sutrisno,1979:67-70)

                     Resistor terdapat dalam semua jenis rangkaian. Rangkaian tersebut serng kali memiliki beberapa resistor, sehingga wajar untuk meninjau gabungan resistor. Bila beberapa elemen rangkaian disambungkan dalam barisan dengan hanya sebuah lintasan arus tunggal diantara titik-tik itu, kita mengatakannya bahwa elemen-elemen rangkaian itu disambungkan seri. Untuk setiap resistor yang mneyediakan sebuah lintasan alternatif diantara-titik-titik itu elemen-elemen rangkaian itu disambung paralel, selisih potensial adalah sama melalui setiap elemen.

                     Untuk sembarang gabungan resistor kita selalu dapat mencari sebuah resistor tunggal yang dapat menggantikan gabungan itu dan menghasilkan arus total dan selisih potensial yang sama. Hambatan tunggal dari resistor ini dinamakan hambatan ekuivalen (equivalent resistance) dari gabungan itu.

               Hambatan ekuivalen dari sebarang banyaknya resistor seri sama dengan jumlah hambatan-hambatan individunya. Hambatan ekuivalen itu lebih besar daripada setiap hambatan individu. Jika resistor-resistor itu paralel, untuk sebarang banyaknya resistor paralel, kebalikan hambatan ekuivalen sama dengan jumlah kebalikan-kebalikan dari hambatan-hambatan individunya. Hambatan ekuivalen itu selalu lebih kecil daripada hambatan individu. Untuk kasus khusus dua resistor paralel,

                                         

      (Hugh D Young dan Roger A Freedman, 2004: 257-259).

              

              

         Resistor terdapat dalam semua jenis rangkaian. Rangkaian tersebut seringkali memiliki beberapa resistor. Sebuah contoh sederhana adalah serentetan bola lampu  yang digunakan untuk dekorasi liburan, dengan setiap bola bertindak sebagai resistor. Bila beberapa elemen rangkaian disambung dalam berisan dengan hanya sebuah sebuah lintasan arus tunggal diantara titik-titik itu, kita mengatakan bahwa elemen-elemen rangkaian itu disambung seri. Setiap resistor menyediakan sebuah lintasan alternatif diantara titik-titik untuk elemen-elemen rangkaian yang disambung paralel.

         Untuk sembarang   Arus dapat dideteksi dengan menempatkan magnet yang digantung dekat kawat berarus dan mengamati penyimpangan kawat tersebut. Gagasan ini dapat dikembangkan untuk menghasilkan alat (meteran) yang dapat menunjukkan penyimpangan pada skala sesuai dengan kekuatan arusnya. Alat pengukur arus pada dapat diubah untuk mengukur beda potensial kemudian.

         Ammeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur arus. Termasuk dalam jenis galvanometer kumparan bergerak, yang dirancang sedemikian sehingga arus tertentu yang menghasilkan penyimpangan skala penuh, yaitu penunjuk skala bergerak ke posisi maksimum. Untuk mengukur arus yang lebih tinggi, sebuah shunt ditambahkan, arus yang lebih besar akan menghasilkan penyimpangan skala penuh pada skala yang baru.

   Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial antara dua titik. Merupakan sebuah galvanometer antara dua titik tersebut yang memiliki hambatan tinggi yang disusun seri. Beda potensial tertentu akan menghasilkan arus untuk penyimpangan skala penuh. Untuk mengukur beda potensial yang lebih tinggi, multiplier harus ditambahkan.

   (Stockley,2007: 77)

BAB II

METODOLOGI

2.1  Alat dan Bahan

·         Meter Dasar 90/Basicmeter (2)

·         Kabel Penghubung Merah (3)

·         Kabel Penghubung Hitam (3)

·         Jembatan Penghubung (7)

·         Papan Rangkaian (1)

·         Hambatan Tetap 47 Ω (1)

·         Hambatab Tetap 100 Ω (1)

·         Catu Daya (1)

·         Saklar Satu Kutub (1)

2.2  Langkah Kerja

a.       Catu daya dihidupkan dan salar satu kutub ditutup.

b.      Skala pada alat ukur voltmeter dan amperemeter dibaca, kemudian hasilnya (V₁ dan I₁) dicatat pada tabel hasil pengamatan.

c.       Saklar dibuka, kemudian voltmeter dipindahkan.

d.      Tempat jembatan penghubung ditukar dengan amperemeter, kemudian saklar ditutup.

e.       Skala pada alat ukur voltmeter dan amperemeter dibaca, kemudian hasilnya (V₂ dan I₂) dicatat pada tabel hasil pengamatan.

f.       Saklar dibuka, kemudian voltmeter dipindahkan lagi.

g.      Tempat jembatan penghubung ditukar didekat R₂ dengan amperemeter, kemudian saklar ditutup.

h.      Skala pada alat ukur voltmeter dan amperemeter dibaca, kemudian hasilnya (V_tot dan I_tot) dicatat pada tabel hasil pengamatan.

i.        Langkah a-h diulang dengan sumber tegangan yang berbeda, kemudian hasilnya dicatat pada tabel hasil pengamatan.

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1  Data

V sumber	V1	V2	Vtot	V1+V2	I1 (A)	i2 (A)	Itot	R1	R2	Rtot	R1+R2
3 V	0,4 v	0,8 v	1,2 v	1,2 V	10 m A	10 mA	10 mA	4x10-5   Ω	8x10-5 Ω	0,12x 10 -3  Ω	0,12x 10 -3  Ω

3.2  Perhitungan

Untuk tegangan sumber 3 V

v  V₁  =  =0,4 volt

v  V₂ = X10= 0,8 Volt

v  V₁ + V₂ = 0,4 V +  0,8 V

= 1,2 V

v  I₁ =

v  I₂ = =10mA

v  R₁= V₁ : I₁

= 0,4 V :  0,01 A

= 40 Ω

v  R₂= V₂ : I₂

= 0,8 V :  0,01 A

= 80 Ω

v  R_tot = V_tot : I_tot

= 1,2 V : 0,01 A

= 120 Ω

v  R₁ + R₂  = 40 Ω + 80 Ω

= 120 Ω

3.3 Pembahasan

Percobaan mengenai rangkaian yang disusun seri ini bertujuan untuk mempelajari hubungan kuat arus, tegangan maupun hambatan total pada rangkaian yang disusun secara seri tersebut. Hal ini dapat dibuktikan dengan percobaan kali ini.

Percobaan ini tidak terlepas dari hukum ohm. Semakin besar tegangan semakin besar arus yang masuk. (sebanding). hukum ohm ini dapat ditulis secara matematis yaitu:

V = I R

 

langkah pertama yang dilakukan tentunya menyusun atau merangkai alat-alat. Alat-alat tesebut disusun secara seri sesuai tujuan percobaan. Selanjutnya adalah dengan menghidupkan catu daya. Tegangan sumber yang digunakan hanya sebatas 3 volt saja. Catu daya tersebut dihubungkan ke rangkaian tersebut melalui kabel penghubung kemudian dihidupkan dan saklar di tutup maka didapatkan nilai kuat arus dan tegangan pada hambatan R₁. Besarnya tegangan dan kuat arus dapat dilihat dari angka yang ditunjukkan oleh Voltmeter dan Amperemeter. untuk tegangan pertama yang diperoleh yaitu sebesar 0,4 volt dan untuk kuat arusnya adalah 10 mA. Perlu diingat bahwa besarnya arus yang mengalir di setiap rangkaian adalah sama. Jadi kuat arus yang dihasilkan ini sama dengan kuat arus sumber pada ampermeter. Sedangkan untuk hambatan R₂ tempat jembatan penghubung ditukarkan pada ampermeter maka didapatkan nilai kuat arus dan tegangan. Tegangan kedua yang diperoleh yaitu sebesar 0,8 volt. Untuk kuat arusnya sendiri adalah sama.

               Dari hasil percobaan yang dilakukandapat  dilihat bahwa pada rangkaian seri besar V_tot = V₁ + V_2.  Besarnya nilai tegangan total tersebut , besarnya sama dengan jumlah tegangan pertama dan kedua. Hal ini dapat dilihat pada data hasil percobaan. data yang tercantum dalam tebel Vtot sama dengan data yang tercantum dalam tabel V₁+V₂.

               Untuk kuat arusnya sendiri perlu diketahui bahwa kuat arus yang mengalir pada setiap rangkaian besarnya adalah sama. Pada rangkaian hambatan seri, besar kuat arus yang mengalir adalah I_tot = I₁ = I₂ . Hal ini disebabkan karena arus yang mengalir dalam rangkaian seri konstan. Dari percobaan terlihat bahwa pada saat amperemeter dipindahkan dari titik satu ke titik lain, besarnya arus yang terbaca nilainya adalah sama yaitu sebesar 10mA.

               Nilai hambatan yang dihasilkan dari percobaan diperoleh dari besarnya tegangan yang dihasilkan dibagi dengan nilai kuat arus. Karena ini terdiri dari dua hambatan (R) maka hambatan total yang bekerja dalam sauatu rangkaian hmbatan seri adalah sebesar: R_tot = R₁+R₂+....Rn. dari hasil percobaan, hambatan totalnya yaitu 0,12x 10 ^-3  Ω.

Untuk tegangan totalnya adalah umlah tegangan pertama dan kedua. Namun tegangan totalnya tersebut langsung bisa diperoleh dengan menghubugkan kabel dari voltmeter pada titik ujung pada rangkaian. Besarnya adalah sama dengan umlah kedua tegangan yaitu sebesar 1,2 volt. Sehingga dapat dirumuskan :

                                                               V_tot = V₁ + V₂ ...

                                                              

              

BAB IV

PENUTUP

4.1  Kesimpulan

Dari hasil percobaan tersebut dapat diketahui bahwa hubungan untuk kuat arus, tegangan dan hambatan secara umum digambarkan dengan persamaan Ohm  pada rangkaian seri dapat dirumuskan sebagai berikut:

1.  V_tot = V₁ + V₂  +......

2.  I_tot  = I₁ = I₂  = I_n

3.  R_tot = R₁ + R₂ +.......

Dari ketiganya dapat dirumuskan :

V = I R

4.2  Saran

·         Hendaknya praikan paham mengenai percobaan yang telah dilakukan ini.

·         Seharusnya pratikan diharapkan untuk lebih mempelajari materi dalam praktikum.

·         Pratikan diharapkan untuk lebih cekatan dalam bertindak atau tidak mudah bingung.

·         Sebaiknya alat pendukung  proses pratikum diharapkan dalam kondisi yang baik atau tidak rusak, sehingga pratikum dapat berjalan dengan lancar.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, douglas C. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga

         Stockley, Corinne dkk. 2007. Kamus Fisika bergambar. Jakarta : Erlangga

Sutrisno. 1979. Fisika dasar seri listrik magnet dan termofisika listrik. Bandung:      ITB

Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan teknik Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Young dan Freedman. 2004. Fisika Universitas Edisi 10 Jilid 2. Jakarta: Erlangga