HUKUM OHM DAN HAMBATAN JENIS KAWAT Nurfaida*), Aprilia Manta Patimang, Arsyam Basri Laboratorium Fisika Dasar Program Studi Pendidikan fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar Abstrak Telah dilakukan praktikum berjudul Hukum Ohm dan Hambatan Jenis Kawat dengan tujuan terampil melakukan pengukuran kuat arus istrik dan beda potensial dengan menggunakan alat ukur yang sesuai; memahami pengaruh luas penampang, panjang kawat, dan hambatan jenis kawat terhadap kuat arus listrik dan beda potensial; menentukan besar hambatan jenis dan hambatan berbagai jenis kawat penghantar; dan memahami hukum ohm. Pada praktikum ini dilakukan empat kegiatan. Kegiatan 1,2,3 berturut-turut adalah menyelidiki pengaruh luas penampang, pengaruh panjang kawat, pengaruh jenis kawat (hambatan jenis) terhadap beda potensial dan kuat arus listrik dengan cara yang diselidiki pengaruhnya diubah-diubah sedangkan variabel lain dibiarkan tetap.Kegiatan 4 menyelidiki hubungan tegangan dan kuat arus listrik dilakukan dengan menggeser-geser rheostat. Untuk kegiatan pertama diperoleh nilai hambatan |0,6344±0,0006|Ω,|1,259±0,001|Ω,|2,483±0,004|Ω, dan | 5,009±0,024|Ω. Pada kegiatan kedua diperoleh nilai hambatan, | 1,259±0,004|Ω dan |2,733±0,004 |Ω. Pada kegiatan ketiga untuk kawat konstantan diperoleh R=|2,388±0,004 |Ω dan ρ=| 0,4776 ± 0,0022 |×10 -6 Ωm, kawat messing R=|0,3528±0,0001|Ω dan ρ=| 0,07056 ± 0,00002 |× 10 -6 Ω m. Pada kegiatan keempat diperoleh R=|71,04 ± 0,19|Ω dengan %perbedaan dengan teori adalah 33,86%. Luas penampang berbanding terbalik dengan beda potensial, dan berbanding lurus dengan kuat arus listrik R~1/A sedangkan R=V/I. Panjang kawat dan hambatan jenis kawat berbanding lurus dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan kuat arus listrik R~l dan R~ ρ sedangkan R=V/I. Kata kunci: hambatan jenis, hukum ohm, luas penampang, panjang kawat
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
HUKUM OHM DAN HAMBATAN JENIS KAWAT
Nurfaida*), Aprilia Manta Patimang, Arsyam Basri
Laboratorium Fisika Dasar Program Studi Pendidikan fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar
Abstrak
Telah dilakukan praktikum berjudul Hukum Ohm dan Hambatan Jenis Kawat dengan tujuan terampil melakukan pengukuran kuat arus istrik dan beda potensial dengan menggunakan alat ukur yang sesuai; memahami pengaruh luas penampang, panjang kawat, dan hambatan jenis kawat terhadap kuat arus listrik dan beda potensial; menentukan besar hambatan jenis dan hambatan berbagai jenis kawat penghantar; dan memahami hukum ohm. Pada praktikum ini dilakukan empat kegiatan. Kegiatan 1,2,3 berturut-turut adalah menyelidiki pengaruh luas penampang, pengaruh panjang kawat, pengaruh jenis kawat (hambatan jenis) terhadap beda potensial dan kuat arus listrik dengan cara yang diselidiki pengaruhnya diubah-diubah sedangkan variabel lain dibiarkan tetap.Kegiatan 4 menyelidiki hubungan tegangan dan kuat arus listrik dilakukan dengan menggeser-geser rheostat. Untuk kegiatan pertama diperoleh nilai hambatan |0,6344±0,0006|Ω,|1,259±0,001|Ω,|2,483±0,004|Ω, dan |5,009±0,024|Ω. Pada kegiatan kedua diperoleh nilai hambatan, |1,259±0,004|Ω dan |2,733±0,004 |Ω. Pada kegiatan ketiga untuk kawat konstantan diperoleh R=|2,388±0,004 |Ω dan ρ=|0,4776 ± 0,0022|×10 -6Ωm, kawat messing R=|0,3528±0,0001|Ω dan ρ=|0,07056 ± 0,00002|×10 -6Ω m . Pada kegiatan keempat diperoleh R=|71,04 ± 0,19|Ω dengan %perbedaan dengan teori adalah 33,86%. Luas penampang berbanding terbalik dengan beda potensial, dan berbanding lurus dengan kuat arus listrik R~1/A sedangkan R=V/I. Panjang kawat dan hambatan jenis kawat berbanding lurus dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan kuat arus listrik R~l dan R~ρ sedangkan R=V/I.
Kata kunci: hambatan jenis, hukum ohm, luas penampang, panjang kawat
RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana pengaruh luas penampang, panjang kawat, dan hambatan jenis
kawat terhadap kuat arus listrik dan beda potensial?
2. Berapa nilai hambatan jenis berbagai jenis kawat yang digunakan dalam
praktikum?
3. Apa makna hukum ohm?
TUJUAN
1. Mahasiswa terampil melakukan pengukuran kuat arus
listrik dan beda potensial dengan menggunakan alat ukur yang sesuai.
2. Mahasiswa dapat memahami pengaruh luas penampang, panjang kawat,
dan hambatan jenis kawat terhadap kuat arus listrik dan beda potensial
3. Mahasiswa dapat menentukan besar hambatan jenis dan hambatan
berbagai jenis kawat penghantar
4. Mahasiswa dapat memahami hukum ohm.
METODOLOGI EKSPERIMEN
Teori singkat
Untuk kebanyakan material,
Arus dalam suatu segmen kawat sebanding dengan beda potensial yang melintasi segmen. Hasil eksperimen ini dikenal sebagai Hukum Ohm. Konstanta kesebandingan di tulis 1/R, di mana R disebut resistansi.:
Persamaan 2 memberikan suatu definisi umum dari resistansi antara dua titik ditinjau dari penurunan v antara dua titik. Satuan SI untuk resistansi, volt per ampere, disebut Ohm (Ω):
1 = 1 V/A
Resistansi suatu material bergantung pada panjang, luas penampang melintang, tipe material, dan temperatur. Untuk material-material yang memenui hukum Ohm resistansi tidak bergantung pada aus; yaitu, perbandingan V/I tidak bergantung pada I. Material seperti ini, seperti pada kebanyakan logam, disebut material ohmik. Untuk material ohmik, tegangan jatuh pada sebuah segmen sebanding dengan arus:
Hukum ohm V=IR R konstan..................(3)
Persamaan 3, dengan kualifikasi bahwa R konstan, memberikan pernyataan matematik hukum ohm.
Untuk material nonohmik, perbandingan V/I bergantung pada arus, sehingga arus tidak sebanding dengan beda potensial. Untuk nonohmik, resistansi R, seperti didefinisikan oleh persamaan 2 bergantung ada arus I.
(Tipler, 2001: 142).
Resitivitas (Hambatan Jenis)
Kerapatan arus j dalam sebuah konduktor bergantung pada medan listrik E dan pada sifat-sifat materi itu. Untuk beberapa material, khususnya logam, pada sebuah suhu yang diberikan, J hampir berbanding langsung dengan E, dan rasio besarnya E dan besarnya J adalah konstan. Hubungan ini dinamakan hukum ohm yang ditemukan pada tahun 1826 oleh fisikawan Jerman Georg Simon Ohm, (1787-1854). Hukum ohm adalah sebuah model yang diidealkan yang menjelaskan perilaku dari beberapa material cukup baik tetapi bukan merupakandeskripsi umum dari semua materi.
Resistivitas (resistivity) p sebuah material didefinisikan sebagai rasio dari besarnya medan listrik dan kerapatan arus:
Semakin besar resistivitas, semakin besar pula medan yang diperlukan untuk menyebabkan sebuah kerapatan arus yang diberikan, atau semakin kecil pula kerapatan arus yang disebabkan oleh sebuah medan yang diberikan. Dari persamaan 1 satuan p adalah (V/m)(A/m2)= V. M.A. 1V/A dinamakan satu ohm (1;kita menggunakan huruf Yunani, atau “omega”, yang sama bunyinya dengan”ohm” ). Maka satuan SI untuk p adalah Ω.m(ohm=meter).
(Young, dkk., 2003: 226)
Jika pada suatu kawat diberi beda potensial (V) pada ujung-ujungnya dan
diukur kuat arus listrik (I) yang melewati kawat, maka berdasarkan hukum Ohm,
nilai pengukuran yang diperoleh akan memenuhi persamaan:
V = I . R....................(5)
Dengan R adalah hambatan kawat. Jika beda potensial diperbesar,maka
penunjukan kuat arus listrik juga akan semakin besar sebanding dengan kenaikan
beda potensial. Kawat dengan panjang L dan luas penampang A, akan memiliki
hambatan R sebesar,
R = ρ LA
......................(6)
Dimana ρadalah hambatan jenis kawat (Herman,2015:14)
Alat danBahan
1. Alat
Perangkat pengukuran resistansi kawat 1 buah
Power supply AC/DC 0-12 V 1 buah
Basicmeter 2 buah
Kabel penghubung 7 buah
Resistor 1 buah
Rheostat 1 buah
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1. Pengaruh luas penampang kawat logam terhadap beda potensial dan
kuat arus listrik.
1. Variabel manipulasi : luas penampang A(mm2), diameter kawat, d
(mm), beda potensial V (Volt).
2. Variabel respon : kuat arus listrik I (A), hambatan R (Ω).
3. Variabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat L (m).
Kegiatan 2. Pengaruh panjang kawat logam terhadap beda potensial dan kuat arus
listrik.
1. Variabel manupulasi : panjang kawat L (mm), beda potensial V (Volt)
2. Variabel respon : kuat arus listrik I (A), hambatan R (Ω)
3. Variabel kontrol : jenis kawat, diameter kawat d (mm), luas
penampang A (mm2)
Kegiatan 3. Pengaruh jenis kawat (hambatan jenis) terhadap beda potensial dan
kuat arus listrik.
1. Variabel manupulasi : jenis kawat, beda potensial V (Volt), hambatan R
(Ω)
2. Variabel respon : kuat arus listrik I (A),
3. Variabel kontrol : diameter kawat d (mm), luas penampang A (mm2),
panjang kawat L (mm)
Kegiatan 4. Menyelidiki hubungan tegangan dan kuat arus listrik.
1. Variabel manipulasi : pergeseran panjang rheostat
2. Variabel respon : kuat arus listrik I (A), beda potensial V (Volt)
3. Variabel kontrol : resistor R (Ω)
Definisi Operasional Variabel
1. Luas penampang adalah luas penampang kawat yang digunakan untuk
menyelidiki pengaruh luas penampang terhadap kuat arus dan beda potensial,
tercantum pada dudukan kawat.
2. Kuat arus listrik adalah nilai kuat arus listrik yang mengalir melalui rangkaian,
diukur menggunakan amperemeter.
3. Diameter kawat adalah garis tengah yang melewati titik pusat kawat, besar
diameter digunakan untuk menghitung luas penampang kawat, nilai diameter
kawat tercantum pada dudukan kawat.
4. Beda potensial adalah nilai tegangan yang diberikan kepada rangkaian oleh
power supply, diukur menggunakan voltmeter.
5. Hambatan adalah nilai yang diperoleh dari gradien garis melalui analisis grafik
dan menggunakan hukum ohm.
6. Jenis kawat adalah jenis bahan kawat yang digunakan dalam percobaan. Pada
praktikum ini digunakan dua jenis kawat yaitu konstantan dan messing.
7. Panjang kawat adalah panjang antara ujung kawat satu dan ujung kawat yang
lainnya pada satu kawat. Panjang setiap kawat pada praktikum ini telah
diketahui yaitu 1m.
8. Pergeseran panjang rheostat adalah pergeseran rheostat dari posisi minimum,
maksimum, dan antara keduanya.
9. Resistor (Hambatan) adalah penghambat/pembagi kuat arus pada rangkaian
seri atau penghambat/pembagi beda potensial pada rangkaian pararel dimana
besar nilai hambatan/ resistor yang digunakan ialah 100 Ω.
Prosedur Kerja
Kegiatan 1. Pengaruh luas penampang kawat logam terhadap beda potensial dan
kuat arus listrik.
1. Menyediakan perangkat percobaan, merangkai setiap perangkat dan melakukan
pengukuran tegangan dan kuat arus listrik untuk beberapa luas penampang
yang berbeda dengan panjang dan jenis kawat yang sama, kemudian mencatat
hasilnya pada tabel pengamatan.
Kegiatan 2. Pengaruh panjang kawat logam terhadap beda potensial dan kuat arus
listrik.
1. Menyediakan perangkat percobaan, merangkai setiap perangkat dan melakukan
pengukuran tegangan dan kuat arus listrik untuk panjang yang berbeda dengan
jenis dan luas penampang kawat yang sama, kemudian mencatat hasilnya pada
tabel pengamatan.
Kegiatan 3. Pengaruh jenis kawat (hambatan jenis) terhadap beda potensial dan
kuat arus listrik.
1. Menyediakan perangkat percobaan, merangkai setiap perangkat dan melakukan
pengukuran tegangan dan kuat arus listrik untuk jenis kawat yang berbeda
dengan panjang dan panjang luas penampang yang sama, kemudian mencatat
hasilnya pada tabel pengamatan.
Kegiatan 4. Menyelidiki hubungan tegangan dan kuat arus listrik.
1. Merangkailah sebuah resistor dan sebuah rheostat dengan sebuah sumber
tegangan DC. Melakukan pengukuran tegangan pada resistor dan kuat arus
listrk yang melalui resistor. Untuk memperoleh data yang bervariasi anda dapat
mengatur dengan menggunakan Rheostat.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Hasil Pengamatan
Kegiatan 1. Pengaruh luas penampang kawat logam terhadap beda potensial dan
kuat arus listrik.
Jenis kawat = konstantan
Panjang kawat = 1 m
NST Voltmeter = I V50
=¿0,02 V
NST Ammeter = IA50
=¿0,02 A
Tabel 1. Pengaruh luas penampang kawat logam terhadap beda potensial dan kuat