Sifat meter Listrik

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sebuah ohm-meter digunakan untuk mengukur sebuah tahanan didalam rangkaian listrik atau tahanan yang merupakan komponen dalam rangkaian tersebut. Pada ohm-meter ini tersedia sejumlah tegangan tegangan dan tahanan yang nilainya telah diketahui. Komponen tahanan atau rangkaian yang sedang dalam pengukuran, dapat diukur dengan cara dibandingkan.pada rangkain yang akn diuji, perlu dilengkapi sunber tegangan yang tetap, walaupun pada ohm-meternya sendiri sudah dilengkapi dengan sumber tegangan. Pada umumnya, ohm-meter dapat dihubungkan dalam dua bentuk sanbungan yaitu ohm-meter dengan sambungan seri dan yang kedua ohm-meter dengan sambungan paralel.Pada umumnya sebuah ohm-meter mempunyai lebih dari satu batas ukur. Oleh karena itu, meter tersebut dibbuat dengan skala dari 0 sampai tidak terhingga. Sedangkan tahanan R_s dinamakan tahanan pengatur harga nol ohm.

Papan skala yang digunakan dalam ohm-meter inijauh lebih berbeda dengan papan skala yang digunakan pada am-meter dan volt-meter. Pada ohm-meter papan skalanya mempunyai skala yang tidak linier. Oleh karena itu, pembagian skala ini menggambarkan kenaikan harga tahanan dari harga yang kecil sampai dengan harga yang besar atau harga tak terhingga pada akhir skala. Setiap pembagian 5 garis skala antara angka 0 dan 5 menggambarkan 1 ohm. Pembagian 5 garis skala antara 100 dan 150 adalah saling berdekatan, tetapi tidak setiap garis skala mengggambarkan 10 ohm. Untuk mendapatkan pembacaan yang lebih teliti, melalui sakelar pemilih ini kita atur, sehingga jarum menunjukkan pada daerah tengah dari pelat skala.

1.2 Tujuan

1. Untuk mengetahui hukum Ohm.

2. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan kuat arus yng mengalir dalam sebuah rangkaian.

Untuk mengetahui perbandingan antara rangkaian paralel dan rangkaian seri.

BAB II

DASAR TEORI

Elektronika adalah cabang ilmu pengetahuan dan teknologi yang mempelajari teori dan penggunaan kelas peralatan dimana penyaluran elektron terjadi lewat hampa, gas atau semi konduktor. Tabung-tabung hampa dan tabung berisi gas, transistor dan sebagainya merupakan contoh dari alat-alat tersebut, dan dikenal sebagai peralatan elektronika. Gerakan elektron dari alat-alat ini biasanya dikendalikan oleh penggunaan medan listrik.

Selama beberapa dekade terakhir kemajuan elektronika telah berkembang dengan pesat, dan pada saat ini dapat dikelompokkan dalam dua cabang yang luas. Cabang elektronika yang berhubungan dengan alran elektron dalam hampa, gas atau benda padat dinamakan elektronika fisika. Sebaliknya cabang yang berkaitan dengan perencanaan pengembangan dan penggunaan alat elektron dinamakan teknik elektronika.

Dalam tahun-tahun terakhir, elektronika telah digunakan secara luas dalam banyak bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, dan tidak dapat dipisahkan dari kehidupan modern. Elektron merupakan salah satu partikel dasr yang membentuk atom. Muatan elektron negatip mempunyai harga yang paling kecil. Semua muatan yang ada merupakan kelipatan dari muatan elektron biasanya diberi tanda e; harga numeriknya. Massa elektron tergantung kepada kecepatannya. Kalau kecepatannya jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya massa elektron dinamakan massa diam (rest mass)

( D. Chattopadhyay,1984)

Sebuah elemen rangkaian dengan selisih potensial V_a – V_b = V_ab di antara terminal-terminal arus I yang melalui rangkaian itu dalam arah dari a menuju b. Elelmen ini dapat berupa sebuah resistor, sebuah aki, dan atau apa saja; rinciannya tidak penting. Sewaktu muatan lewat melalui elemen rangkaian itu, medan listrik melakukan kerja pada pada muatan tersebut. Dalam sebuah sumber tge, kerja tambahan yang dilakukan oleh gaya F_n. Kerja total yang dilakukan pada sebuah muatan q yang lewat melalui elelmen rangkaian itu sama dengan hasil kali q dengan selisih beda potensial V_ab (kerja per satuan muatan). Bila V_ab adalah positif, gaya listrik (dan mungkin sebuah gaya nonlistrik) melakukan sejumlah kerja positif qV_ab pada muatan itu sewaktu muatan itu “ jatuh” dari potensial V_a ke potensi V_b yang lebih rendah. Jika arus itu adalah I maka dalam selang waktu dt, sejumlah muatan dQ = I dt lewat. Kerja dW yang dilakukan pada muatan ini adalah

dW = V_abdQ = V_ab I dt ..........................................................................................(2.1)

Kerja ini menyatakan energi listrik yang dipindahkan ke dalam elemen rangkaian ini.Laju perpindahan energy terhadap waktu adalah daya, yang dinyatakan dengan P. dengan membagi persamaan diatas ( persamaan 2.4) denagn dt , kita mendapatkan laju pada bagian selebihnya dari rangkaian itu menghantar energi listrik ke elemen rangkaian ini;

dW / dt = P = V_abI…………………………………. (2.2)

Mungkin terjadi bahwa potensial di b lebih tinggi daripada potensial di a , maka V_ab adalah negatif, dan ada sebuah perpindahan energy netto keluardari elemen rangkaian. Elemen ini kemudian bertindak sebagai sebuah sumber yang menghantarkan energi listrik kedalam rangkaian tempat sumber itu disambungkan. Ini situasi yang biasa untuk sebuah aki, yang mengkonversi energy kimia menjadi energy listrik dan menghantarkan ke rangkaian luar. Demikian juga sebuah generator mengkonversi energy mekanika menjadi energi listrik dan menghantarkannya ke rangkaian luar. Jadi, persamaan 2.5 dapat menyatakan baik laju pengantaran energi ke sebuah elemen rangkaian atau laju penarikan energi dari elemen tersebut.Satuan V_ab adalah satu volt , atau satu joule per coulomb dan satuan I adalah satu ampere , atau satu coulomb per detik. Maka satuan V_abI adalah satu watt, seperti yang seharusnya; ( 1 J/C ) (1 C/s) = 1 J/s = 1 W. Jika elemen rangkaian adalah sebuah resistor maka selisih potensial itu adalah V_ab = IR , dan daya listrik yang diantar ke resistor oleh rangkaian itu dapat dibuat dalam bentuk persamaan matematis yaitu;

P = V_ab I = I² R = V_ab / R ( daya yang diantar kesebuah resistor) ............................................ (2.3)

Dalam kasus ini potensial di a (dimana arus memasuki resistor itu) selalu lebih tinggi daripada di b (dimana arus itu ke luar). Arus memasuki terminal berpotensi lebih tinngi dari alat itu. Persamaan 2.6 menyatakan laju perpindahan energi potensial listrik ke dalam elemen rangkaian itu. Menjadi apakah energy ini ? Muatan yang bergerak bertumbukan dengan atom-atom dalam resistor dan memindahkan sebagian energinya ke atom-atom tersebut, yang menambah energy internal material tersebut. Suhu resistor itu mungkin akan bertambah atau mungkin aka nada aliran kalor dari resistor atau keduanya.

Dalam setiap kasus ini kita akan menyatakan bahwa energi didisipasi ( dissipated)dalam resistor dengan laju I²R. tipa-tiap resistor mempunyai nilai daya ( power rating) yakni daya maksimum yang dapat didisipasi oleh alat itu tanpa panas berlebih dan rusak . dalam aplikasinya, nilai daya sebuah resistor seringkali merupakan karakteristik yang sama pentingnya seperti nilai hambatanny. Sudah tentu , beberapa alat , seperti pemanas listrik, dirancang untuk menjadi panas dan memindahkan kalor ke sekitarnya. Tetapi jika nilai daya itu dilebihi , sebuah alat semacam itu pun dapat melebur atau dapat meledak. Andaikan segi empat siku-siku sebelah bawah itu sendiri, adalah sebuah sumber dengan tegangan yang lebih besar dibandingkan pada tegangan sumber sebelah atas. Sebuah contoh praktis yaitu sebuah aki mobil (element rangkaian sebelah atas) sedang diberi muatan oleh alternator mobil itu (element sebelah bawah). Arus Idalam rangkaian itu berlawanan arah dengan arus yang lainnya dimana sumber yang sebelah bawah akan mendorong arus mundur melalui sumber sebelah atas.

Kerja yang sedang dilakukan pada benda dan bukan oleh agen yang menyebabkan gaya non elektrostatik dalam sumber sebelah atas. Ada konversi energi listrik menjadi energi non listrk dalam sumber sebelah atas.masukan daya listrik total terhadap sumbersebelah atas inilah yang terjadi jika sebuah aki yang dapat diberi muatan kembali yang disambungkan pada energi muatan.

Pengisi muatan itu menyuplai energi listrik ke aki sebagian energi dikonversi menjadi energi kimia yang akan dikonversi kembali kelak dan slebihnya energi itu dibuang berupa hambatan dalam aki, yang menghangatkan aki dan yang menyebabkan aliran kalor keluar dari aki itu. Jika anda memilki perkakas seperti komputer dan laptop yang dapat diberi muatan kembali maka anda mungkin telah memperhatikan bahwa alat itu menjadi hangat ketika sedang diberi muatan. Perubahan hambatan R juga dapat mengubah arus dalam suatu rangkaian (suatu sumber tegangan tidak menghasilkan arus yang sama dalam semua situasi). Selisih beda votensial yang melewati sebuah resistor itu akan berubah jika arus yang mengalir di dalamnya juga ikut berubah, hambatan besar akan menyebabkan arus kurang selisih potensial sepanjang resistor. (Hugh.Young,2001)

Hukum Coulomb menyatakan bahwa jika terdapat dua muatan lisrik atau lebih maka muatan listrik tersebut akan mengalami gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak. Menurut Coloumb, besar gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua partikel bermuatan sebanding dengan besar masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara muatan. Secara matematis dapat kita tuliskan :

F = k …………………………………………………….(2.4)

Jika muatan listrik tersebut tidak berada didalam vakum atu udara, maka besar gaya coloumbnya dipengaruhi oleh permivitas tempat muatan itu berada. Medan listrik adalah daerah atau ruang disekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Kuat medan listrik disekitar muatan listrik secara matematis dapat dituliskan sebagi persamaan berikut :

E = …………………………………………………(2.5)

Listrik dinamis mempelajari tentang muatan listrik yang dapat megalir pada suatu kawat konduktor, kuat arus listrik diartikan sebagai banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu enampang konduktor persatuan waktu. Liarik dinamis dapat membant kita dalam meganalisis data Dapat dirumuskan:

I = …….……………………………(2.6)

(Puji Dwiyantoro,2011)

Jika terminal-terminal baterai dihubungkan dengan jalur penghantar yang kontiniu maka kita akan mendapatkan rangkaian arus listrik. Gaya yang lebih panjang pada simbol baterai menyatakan terminal positif, dan yang lebih pendek menyatakan terminal negatif. Alat yang diberi daya oleh baterai bisa berupa bola lampu, pemanas, atau apapun. Ketika rangkaian seperti ini terbentuk muatan dapat mengalir melalui rangkaian dari suatu terminal baterai ke yang lainnya, aliran muatan seperti nilah yang disebut dengan aliran muatan arus listrik.

Lebih tepatlagi arus listrik pada kawat di defenisikan sebagai jumlah total muatan seperti ini yang melewatinya persatuan waktu yang melewatinya pada suatu titik. Dimana besar muatan adalah jumlah muatan yang melewati konduktor pada suatu lokasi selama jangka waktu tertentu. Arus listrik diukur dalam coulomb per detik.

Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial. Satu cara untuk menghasilkan beda potensial ialah dengan baterai. George Simon Ohm (1787-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung-ujungnya: I ∞ V. Sebagai contoh, jika kita menghubungkan kawat ke baterai 6 V, aliran arus akan dua kali lipat disbandingkan jika dihubungkan ke baterai 3 V. Akan sangat membantu jika kita bandingkan arus listrik dengan aliran air di sungai atau pipa yang dipenaruhi oleh gravitasi. Jika pipa (atau sungai) hampir rata, kecepatan alir akan kecil. Tetapi jika satu ujung lebih tinggi dari yang lainnya, kecepatan aliran-atau-arus-akan lebih besar. Makin besar perbedaan ketinggian, makin besar arus.Tepatnya berapa besar aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron. Dinding-dinding pipa, atau tepian sungai dan batu-batu di tengahnya, memberikan hambatan terhadap aliran arus.

Dengan cara yang sama, elektron-elektron diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin tinggi hambatan ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. kita kemudian mendefinisikan hambatan sehingga arus berbanding terbalik dengan hambatan. Ketika kita gabungkan hal ini dan kesebandingan di atas, kita dapatkan

I = ...........................................................................................................(2.7)

di mana R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda potensial yang melintasi alat tersebut, dan I adalah arus yang mengalir padanya. Hubungan ini (Persamaan 2.1) sering dituliskan

V = IR ....................................................................................................... (2.8)

dan dikenal sebagai hukum Ohm. Banyak fisikawan yang akan mengatakan bahwa ini bukan merupakan hukum, tetapi lebih berupa definisi hambatan. Jika kita ingin menyebut sesuatu sebagai hukum Ohm, hal tersebut akan berupa pernyataan bahwa arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan, I ∞ V. sehingga, R konstan, tidak bergantung pada V, untuk konduktor logam.

Tetapi hubungan ini tidak berlaku umum untuk bahan dan alat lain seperti diode, tabung hampa udara, transistor, dan sebagainya. Dengan demikian “hukum Ohm” bukan merupakan hukum dasar, tetapi lebih berupa deskripsi mengenai kelas bahan (konduktor logam) tertentu. Kebiasaan menyebut hukum Ohm demikian melekat sehingga kita tidak akan mempermasalahkan penggunaannya, selama kita tetap ingat batasannya. Bahan atau alat tidak mengikuti hukum Ohm dikatakan nonohmik. Definisi hambatan R = V/I

Persamaan (2.2), juga dapat diterapkan pada kasus nonohmik, tetapi dalam hal ini, R tidak akan konstan dan bergantung pada tegangan yang diberikan.Satuan untuk hambatan disebut Ohm dan disingkat W (huruf besar Yunani untuk omega). Karena R = V/I, kit lihat bahwa 1,0 W ekivalen dengan 1,0 V/A.

Kita mungkin menyangka bahwa hambatan kawat yang lebih tebal akan akan lebih kecil dibandingkan kawat yang lebih tipis dikarenakan kawat yang lebih tebal memiliki area yang lebih luas untuk lewatnta elektron. Dan mungkin anda berpikir bahwa hambatan akan lebih besar jika panjangnya lebih besar karena hanya akan ada lebih banyak penghalang untuk aliran elektron. Hambatan beberapa konduktor berubah dengan besarnya atau arahnya selisih potensial yang dipakaikan. Operasi dari banyak peralatan elektronik, seperti tabung vakum dan transistor, didasarkan pada ciri non ohmik nya. Hambatan sebuah konduktor bergantung pada ukurannya, bentuknya, dan komposisinya.

Kita dapat memahami ketergantungan terhadap ukuran dan bentuknya dengan argumentasi berikut. Jika kita menaruh dua kawat yang identik saling berdampingan, maka arus menjadi dua kali lipat sehingga hambatannya menjadi setengahnya hambatan satu kawat. Jadi, R harus berubah secara terbalik dengan luas penampang A. Sekarang, jika kita membagi ℓ atas dua bagian yang sama panjangnya, maka perubahan potensial dan juga hambatannya akan menjadi setengahnya, sehingga R harus sebanding dengan ℓ.

Semua alat listrik, dari pemanasan sampai bola lampu hingga amplifier stereo, memberikan hambatan terhadap aliran arus. Filamen bola lampu dan pemasan listrik merupakan jenis kawat khusus yang hambatannya mengakibatkan alat tersebut menjadi sangat panas. Umumnya, kawat penghubung memiliki hambatan yang sangat kecil dibandingkan dengan hambatan filament atau kumparan kawat. Kebanyakan rangkaian, terutama pada alat-alat elektronik, resistor digunakan untuk mengendalikan besar arus. Resistor mempunyai hambatan mulai kurang dari satu Ohm sampai jutaan Ohm.

Energy listrik berguna untuk kita karena dapat dengan mudah diubah menjadi bentuk lain. Pada alat-alat seperti motor listrik, kompor, pemanggang, dan pengering rambut energi listrik diubah menjadi energi panas pada hambatan kawat yang dikenal dengan nama “elemen pemanas”. Dan pada banyak filament lampu biasa, filament kawat yang kecil menjadi sedemikian panas sehingga bersinar.

Energy listrik diubah menjadi energy panas atau cahaya pada alat-alat seperti itu karena arus biasanya agak besar, dan ada banyak tumbukan antara elektron yang bergerak pada kawat. Pada setiap tumbukan akibatnya sebagian energy elektron ditransfer ke atom yang ditumbuknya. Sebagai akibatnya energy kinetik atom bertambah dan dengan demikian temperatur element kawat pun bertambah. Energy panas yang bertambah ini (energy dalam) dapat ditransfer sebagai kalor dengan konduksi dan konveksi udara pada pemanas atau kemakanan pada wajan, dengan radiasi keroti pada pemanggang atau dapat juga diradiasikan sebagai cahaya. Untuk mencari daya yang diubah oleh peralatan listrik mengingatkan kita bahwa P = IV. W₁ dan W₂ adalah kacang-lampu kecil, Dalam seri dengan satu adalah induktansi tinggi kumparan L dan seri dengan yang lain adalah rheostat untuk R; ac amperemeter A₁ dan A₂ catatan arus terpisah melalui setiap lampu. (alasan untuk menggunakan amperemeter ac karena sirkuit ini juga digunakan dengan alternating current).

(Douglas C. G, 2001)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan dan Fungsi

1. Resistor Box

Fungsi : sebagai hambatan yang dapat divariasikan

2.Multimeter digital

Fungsi : untuk mengukur besar arus dan tegangan.

3.Kabel Penghubung

Fungsi : untuk menghubungi (kutub positif dan negatif) dan penghantar arus listrik dari rangkaian 1 ke rangkaian lain.

4.Protoboard

Fungsi : untuk papan rangkaian yang digunakan untuk merangkai suatu rangkaian listrik sementara

3.2 Bahan

1. Resistor 100 Ω

Fungsi : sebagai tahanan atau hambatan didalam rangkaian.

2. Batrai 9 Volt.

Fungsi : untuk sumber arus DC.

3.3 Prosedur Percobaan

a. Rangkaian Seri

1. Disiapkan peralatan yang akan digunakan

2. Dipasang peralatan secara seri dengan baik dan benar.

3. Diatur R1, R2, 100 Ω.

4. Dihubungkan rangkaian dengan sumber tegangan 9V.

5. Diukur tegangan R1, R2, dengan menggunakan multimeter digital dan arus yang mengalir pada rangkaian.

6. Dicatat hasil yang diperoleh

7. .Diulang percobaan dengan menggunakan.

b. Rangkaian paralel

1. Disiapkan peralatan yang akan digunakan.

2. Dipasang peralatan secara paralel dengan baik dan benar.

3. Diatur R1, R2, dengan hambatan 100 Ω.

4. Dihubungkan rangkaian dengan sumber tegangan 9V.

5. Diukur tegangan dengan menggunakan multimeter digital dan arus yang mengalir pada rangkaian.

6. Dicatat hasil yang diperoleh.

3.4 Gambar Percobaan

3.4.1 Gambar Percobaan Rangkaian Secara Seri

3.4.2 Gambar Percobaan Rangkaian Secara Pararel

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

4.1 Data Percobaan

1. Rangkaian Seri

V_In = 14,08 V

V_In	R1	R2	V_Out praktek		V_outTeori
			R1	R2	R1	R2
14,08	10 Ω	20 Ω	4,14	8,62	4,224	9,386

2. Rangkaian Paralel

V_In = 14,08 V

V_In	R1	R2	V_Out praktek		V_outTeori
			R1	R2	R1	R2
14,08	50 Ω	100 Ω	14,90	14,46	14	14

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESILMPULAN

1. Berdasarkan praktikum yang sudah dilakukan , maka rumus dari hukum ohm yaitu R = V/I atau V=IR, dari rumus tersebut dapat disimpulkan bahwa :

a. Bila hambatan tetap, maka arus dalam rangkaian adalah berbanding langsung dengan tegangan. Bila tegangan bertambah, maka aruspun bertambah. Dan bila tegangan berkurang maka arus juga akan berkurang

b. Bila tegangan tetap maka arus dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik terhadap hambatan. Bila hambatan bertambah, maka arus akan berkurang.

2. Suatu perubahan arus dapat dilakukan dengan mengubah tegangan maupun resistansinya. Penambahan tegangan akan memperbesar arus , dimana tegangan berbanding lurus dengan kuat arus. Arus berubah secara langsung sesuai dengan tegangannya dan berubah secara terbalik sesuai dengan resistansinya.

3. Perbandingan antara rangkaian Seri dan Paralel

a. Rangakaian Seri arus yang masuk didalam rangkaian adalah sama tetapi tegangannya berbeda

b. Rangkaian parallel arus yang masuk dalam rangkaian berbeda namun tegangannya pada ujung – ujung resistornya sama.

5.2 Saran

1. Sebaiknya praktikan mengetahui cara merangkai rangkaia seri dan parallel

2. sebaikanya praktikan lebih teliti dalam membaca hasil dari alat ukur multimeter

3. Sebaiknya praktikan mempelajari materi dari refernsi yang berkaitan dengan sifat- sifat meter listrik

DAFTAR PUSTAKA

Armitage, MA.Bsc.1983.”PRACTICAL PHYSICS in SI”. Second Edition.British Library Cataloguing.London,

Pages 191-194

Chattopadhyay, D. 1984.”DASAR ELEKTRONIKA”. Edisi Pertama. UI-Press. Jakarta

Halaman: 1-2

Dwiyantoro, Puji.2011.” FISIKA ITU MUDAH DAN MENYENANGKAN”. Edisi Pertama.

Cerdas Interaktif. Jakarta

Giancoli, C.Douglas. 2001. “FISIKA”. Edisi Kelima. Erlangga. Jakarta.

Halaman: 65-74

Young, Hugh D. 2004.“FISIKA UNIVERSITAS”.Edisi Kesepuluh. Jilid 2. Erlangga. Jakarta.

Halaman:339-240

Unknown

Add Comment

Fisika Jurnal

Friday, July 08, 2016

LWYn

Lunafy

Sifat meter Listrik

Related Posts