Pengukuran Tegangan, Arus, dan Hambatan Listrik

Laporan Praktikum Fisika Dasar

Pengukuran Tegangan, Arus, dan Hambatan Listrik

Hari, Tanggal : Rabu, 15 April 2015

Nama Asisten :

1. Afiq H.Sulistya

2. Ria Mustika

Rekan Kerja :

1. Desiana P. S

2. Rizki Dewanto

Nama : Indra Hartono

NIM : 1400510033

LABORATORIUM FISIKA DASAR

PHYSICS-ENERGY ENGINEERING

SURYA UNIVERSITY

2015

Tujuan Praktikum

Mengukur tegangan dan arus

Dapat menggunakan multimeter dengan baik

Mengukur hambatan

Mengetahui cara kerja Dioda

Mengetahui pengaruh resistor

Mengetahui perbedaan arus AC/DC

Membandingkan arus dan tegangan antara AC/DC

Prinsip Praktikum

Alat dan Bahan

1. Catu daya

2. Resistor (50, 100, dan 500)

3. Kabel jumper

4. Lampu 12V

5. Dioda beserta konektor

6. Penjepit

7. Multimeter analog dan digital

Landasan Teori

Multimeter

Multimeter adalah alat pengukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm

meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun

arus (amper-meter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital

multi-meter), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik

AC, maupun listrik DC.

Arus

Arus listrik (electric current) dapat didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik yang

mengalir tiap satuan waktu. Biasanya arus memiliki satuan A (Ampere) atau dalam

rumus terkadang ditulis I. Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan

listrik dalam arah tertentu.

Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke

potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron). Satu ampere sama dengan 1

couloumb dari elektron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya

energi listrik yang bergerak melewati konduktor (penghantar).

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.

Hambatan

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen

elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan

dinyatakan dalam satuan ohm. 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 elektron, dan juga

jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus.

Tegangan

Tegangan listrik (Voltage) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam

rangkaian listrik. Tegangan dinyatakan dalam satuan V (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.

Tenaga (the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalir dalam sebuah

rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah nilai dari beda potensial energi antara

dua titik. Pada sebuah rangkaian, besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan

elektron pada titik satu dengan titik yang lainnya merupakan jumlah tegangan.

Hukum Ohm

Pada dasarnya, bunyi dari Hukum Ohm adalah :

“Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan

berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya

dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”.

Secara Matematis, Hukum Ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah

ini :

V = I x R

I = 𝑉

𝑅

R = 𝑉

𝐼

Dimana :

V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V))

I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A))

R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω))

Dalam aplikasinya, Kita dapat menggunakan Teori Hukum Ohm dalam Rangkaian

Elektronika untuk memperkecilkan Arus listrik, Memperkecil Tegangan dan juga dapat

memperoleh Nilai Hambatan (Resistansi) yang kita inginkan.

Hal yang perlu diingat dalam perhitungan rumus Hukum Ohm, satuan unit yang dipakai

adalah Volt, Ampere dan Ohm. Jika kita menggunakan unit lainnya seperti milivolt,

kilovolt, miliampere, megaohm ataupun kiloohm, maka kita perlu melakukan konversi

ke unit Volt, Ampere dan Ohm terlebih dahulu untuk mempermudahkan perhitungan

dan juga untuk mendapatkan hasil yang benar.

Langkah Kerja

Arus DC

Dengan fungsi voltmeter diset ke dc+, sentuhkan kontak probe ke "common" atau

"ground" dari meter dan sesuaikan meter ke nol menggunakan kontrol ZERO-ADJUST.

Percobaan 1: Pengukuran tegangan 1. Rangkailah seperti ini :

2. Kalibrasi multimeter ke angka 0

3. Ukur tegangan di resistor dengan multimeter dengan arus DC

4. Gunakan pengukuran terbesar, jika tidak terbaca turunkan 1 tingkat sampai terbaca

5. Ukur setiap skala arus (2V, 4V, 6V, 8V, 10V, dan 12V).

6. Setiap arus masing-masing menggunakan resistor berbeda, yaitu 50Ώ dan 500Ώ

7. Catat tegangan yang tertera di multimeter.

Percobaan 2: Pengukuran Arus

1. Rangkailah sirkuit seperti ini :


3. Ukur arus dengan tegangan 2V-12V, catat angka yang ditunjukkan oleh multimeter

4. Ulangi pengukuran dengan menggunakan 3 resistor berbeda (50Ώ, 100Ώ, dan 500Ώ)

Percobaan 3 : Pengukuran Hambatan

1. Ganti fungsi multimeter ke fungsi OHMS


3. Hubungkan resistor ke multimeter, dan gunakalah skala x1 x10 x100 pada multimeter

menggunakan resistor yang berbeda (50Ώ dan 500Ώ)

4. Catat hambatan yang tertera di multimeter

Percobaan 4: Hambatan Filamen Tungsten

1. Susun sirkuit seperti ini :


3. Dengan skala tertentu, ukur V1 dan V2 menggunakan multimeter dari tegangan 2V-

12V, lalu catat angka yang ditunjukkan oleh multimeter

4. Ulangi pengukuran dengan menggunakan 2 resistor berbeda (50Ώ dan100Ώ)

Percobaan 5: Dioda


2. Dengan skala tertentu, ukur V1 dan V2 menggunakan multimeter dari tegangan 2V-

12V, lalu catat angka yang ditunjukkan oleh multimeter

3. Ulangi pengukuran dengan menggunakan 2 resistor berbeda (50Ώ dan100Ώ)

Arus AC

Percobaan 1: Pengukuran tegangan

1. Ubah output catu daya ke tegangan AC


3. Dengan menggunakan skala pada multimeter, ukurlah tegangan yang diberikan oleh

catu daya

4. Catat tegangan yang ditunjukkan multimeter

5. Ubah skala multimeter dua kali, dan catat masing-masing tegangan yang terbaca dari

skala berbeda

6. Ulangi langkah diatas 2 kali dengan mmengubah tegangan yang diberikan

Percobaan 2 : Kontrol Output



3. Dengan menggunakan multimeter, ukurlah tegangan yang diberikan oleh catu daya dari

2V-12V

4. Catat tegangan yang ditunjukkan multimeter

5. Plot tegangan yang terukur terhadap tegangan catu daya

Percobaan 3 : Karakteristik Resistor 1. Atur output catu daya ke tegangan DC


3. Gunakan hambatan 50Ώ pada rangkaian

4. Catat tegangan yang ditunjukkan oleh multimeter yang menggunakan tegangan 2V-

12V dari catu daya

5. Ulangi langkah diatas dengan menggunakan hambatan 500Ώ




9. Catat tegangan yang ditunjukkan oleh multimeter yang menggunakan tegangan 2V-

12V dari catu daya

Percobaann 4 : Impedansi




4. Dengan menggunakan multimeter digital, ukurlah arus yang diberikan oleh catu daya

dari 2V-12V

5. Hitung impedansi internal catu daya

Pengolahan Data

Percobaan arus DC

Pengukuran Tegangan DC

50 Ω

Nomor Volt (Catu Daya) Volt Terbaca (V) Selisih V

1 2 1,96 0,04

2 4 3,8 0,2

3 6 5,76 0,24

4 8 7,2 0,8

5 10 9,4 0,6

6 12 11,8 0,2

500 Ω

Nomor Volt (Catu Daya) Volt Terbaca (V) Selisih V

1 2 1,96 0,04

2 4 3,84 0,16

3 6 5,8 0,2

4 8 7,2 0,8

5 10 9,6 0,4

6 12 11,2 0,8

Maka Hambatan dari percobaan ini adalah R= 1

𝑚 R=

1

0,0183 = 54,64 Ω

Nomor Volt (Catu Daya) Arus Terbaca (A)

1 2 0,0375

2 4 0,075

3 6 0,1125

4 8 0,1465

5 10 0,185

6 12 0,2215


1 2 0,02

2 4 0,039

3 6 0,06

4 8 0,078

5 10 0,0965

6 12 0,1155


1 2 0,0041

2 4 0,008

3 6 0,012

4 8 0,0159

5 10 0,02

6 12 0,024

Pengukuran Arus untuk Mencari Hambatan

100 Ω

500 Ω

50 Ω


𝑚 R=

1

0,0095 = 105,26 Ω


𝑚 R=

1

0,002 = 500 Ω

Maka Hambatan lampu dari percobaan ini adalah R= 1

𝑚 R=

1

0,022 = 45,45 Ω

Skala Terbaca Hambatan Ω

1 500 500

10 49 495

100 5 500

Skala

1 49 49

10 5 50

100 0,5 50

Pengukuran Resistor dengan Skala Berbeda

500 Ω

50 Ω

Nomor Volt (Catu Daya) V1 (V) V2 (V) Selisih V (V) Arus (A)

1 2 2,16 0,1 2,06 0,0412

2 4 4,04 0,5 3,54 0,0708

3 6 6,02 1,2 4,82 0,0964

4 8 8,02 2,36 5,66 0,1132

5 10 10 3,5 6,5 0,13

6 12 12 4,5 7,5 0,15

Nomor Volt (Catu Daya) V1 V2 Selisih V Arus (A)

1 2 2,12 0,1 2,02 0,0202

2 4 4,1 0,2 3,9 0,039

3 6 6,12 0,38 5,74 0,0574

4 8 8 0,58 7,42 0,0742

5 10 10,1 1,1 9 0,09

6 12 12 1,8 10,2 0,102

Percobaan Keempat Hambatan Lampu

50 Ω

100 Ω

Maka Hambatan lampu dari percobaan ini adalah R= 1

𝑚 R=

1

0,0438 = 22,83 Ω

Nomor Volt (Catu Daya) V1 (V) V2 (V) Arus

1 2 2,2 0,6 0,032

2 4 4,12 0,7 0,0684

3 6 6,04 0,74 0,106

4 8 8 0,78 0,1444

5 10 10 0,8 0,184

6 12 12 0,84 0,2232

Nomor Volt (Catu Daya) V1 (V) V2 (V) Arus

1 2 2,12 0,58 0,0154

2 4 4,1 0,62 0,0348

3 6 6,04 0,68 0,0536

4 8 8,02 0,74 0,0728

5 10 10 0,78 0,0922

6 12 11,9 0,82 0,1108

Percobaan Kelima (Dioda)

50 Ω

100 Ω

Maka Hambatan Dioda dari percobaan ini adalah R= 1

𝑚 R=

1

0,809 = 1,23 Ω

Maka Hambatan Dioda dari percobaan ini adalah R= 1

𝑚 R=

1

0,3817 = 2,62 Ω

Percobaan arus AC

Nomor Skala Volt (Catu Daya) Volt Terbaca Volt (V) Selisih V

1 2 2,2 2,2 0,2

2 4 4,4 4,4 0,4

3 6 6,5 6,5 0,5

4 8 8,98 8,98 0,98

Nomor Skala Volt (Catu Daya) Volt Terbaca Volt (V) Selisih V

1 2 0,42 2,1 0,1

2 4 0,9 4,5 0,5

3 6 1,38 6,9 0,9

4 8 1,8 9 1

50

50 Ω

Pengukuran Tegangan AC

10

Nomor Volt (Catu Daya) Volt Terbaca Log V

1 2 1,96 0,292256

2 4 3,8 0,579784

3 6 5,76 0,760422

4 8 7,2 0,857332

Nomor Volt (Catu Daya) Volt Terbaca Log V

1 2 2,1 0,322219

2 4 4,5 0,653213

3 6 6,9 0,838849

4 8 9 0,954243

Perbandingan Pengukuran Tegangan AC & DC

Pengukuran Tegangan DC

50 Ω

50 Ω

Pengukuran Tegangan AC

Hambatan Internal Catu Daya

50 Ω

Nomor Skala Catu Daya (V) Vopen (V) Arus Terbaca (A) Rint ∂ Rint

1

20

2 2,1 0,038 5,263158 0,13178

2 4 4,4 0,081 4,320988 0,061819

3 6 6,5 0,12 4,166667 0,041728

4 8 8,98 0,1622 5,363748 0,030873

5 10 10,8 0,199 4,271357 0,025163

6 12 13 0,239 4,393305 0,020951

Rata" 4,62987 0,052052

Standar Deviasi 0,535554 0,041707

Analisa

Pada pengukuran tegangan DC, tegangan yang terbaca didapatkan lebih rendah dari pada

tegangan yang tertera di catudaya, sedangkan pada pengukuran tegangan AC didapatkan

lebih besar dari tegangan pada catudaya. Hal ini membuktikan karakteristik arus AC dan DC,

pada arus DC, walaupun didapatkan lebih rendah dari catudaya, selisih tegangan antara DC

dan Catudaya relatif tetap dan tidak terlalu jauh, ini membuktikan bahwa Arus DC lebih

stabil dan hal ini sesuai dengan yang sudah diketahui, yaitu arus DC adalah arus searah.

Sebaliknya, saat pengukuran tegangan arus AC di dapatkan selisih yang jauh dari Tegangan

catu daya, hal ini berarti Arus AC tidak stabil yang menyebabkan tegangan yang diukur lebih

besar dan selisihnya jauh dengan tegangan pada catudaya.

Pengukuran hambatan dengan nilai arus yang diukur memiliki hasil yang lebih besar daripada

yang tertera pada resistor yang kita pakai dalam percobaan. Karena terjadi penyimpangan

garis yang disebabkan pengukuran arus dengan multimeter.

Pada percobaan pengukuran tegangan dengan Arus AC dan DC, ketika menggunakan resistor

tegangan AC lebih besar dari tegangan DC.

Pengukuran Resistor dengan perbedaan skala tidak ada masalah, yang terpenting ketepatan

dan ketelitian dalam mengukur dan membaca angka yang tertera pada multimeter, maka akan

didapatkan hasil yang sama dengan nominal angka resistor yang tertera.

Pada percobaan mengukur tegangan hambatan lampu, kami mendapatkan hambatan yang

berubah-ubah saat kita memakai resistor 50Ω dan 100Ω. Hambatan lampu yang didapat pada

saat menggunakan resistor 50Ω lebih besar daripada saat menggunakan resistor 100Ω. Pada

data yang didapat menunjukkan bahwa ketika menggunakan resistor 100Ω, arus yang

dihasilkan lebih kecil dari pada saat menggunakan resistor 50Ω. Tegangan lebih besar pada

saat menggunakan resistor 50Ω.

Pada percobaan dioda, sifat dioda tidak ideal dimana seharusnya tidak menghambat arus.

Dari data yang didapat dioda memiliki hambatan walaupun kecil. Ini yang membuat grafik

arus dan tegangan terjadi penyimpangan garis.

Perbandingan pengukuran tegangan arus AC dan DC didapatkan bahwa pengukuran

tegangan pada saat arus AC(menggunakan resistor) lebih besar dari pengukuran tegangan

pada saat arus DC(menggunakan resistor). Perbedaan hasil kedua pengukuran berbeda

dengan tegangan yang tertera pada catudaya. Kesamaan kedua arus ini, bisa dilihat dari

grafik yang membentuk garis linear, yang berarti semakin besar tegangan, semakin besar

juga kenaikan tegangan arus AC maupun DC.

Dari hasil percobaan mencari Rinternal, perubahan penghitungan Rinternal tidak bergantung

pada kenaikkan tegangan yang diberikan. Pada data arus dan tegangan yang diukur terdapat

ketidaktelitian pada alat ukur, sehingga menyebabkan terjadi perbedaan hasil penghitungan

Rinternal.

Kesimpulan

Arus DC atau Direct Current adalah arus yang stabil, sehingga bisa disebut juga Arus yang

Searah.

Arus AC atau Alternating Current adalah arus yang berubah – ubah, sehingga bisa disebut

juga Arus Bolak-Balik.

Pada penggunaan Resistor, tegangan yang dihasilkan dari Arus AC lebih besar dari Arus DC.

Kalibrasi setelah satu kali pengukuran saat meggunakan multimeter analog sangat penting

untuk mendapatkan hasil yang sebagaimana mestinya.

Dioda memiliki hambatan tersendiri dan fungsi dioda jika searah adalah menghantarkan arus

listrik.

Multimeter analog memiliki banyak celah untuk terjadinya kesalahan dalam melakukan

pengukuran.

Tegangan dan Arus berbanding lurus.

Orang yang membaca angka tertera dalam mengukur dengan meggunakan multimeter harus

sangat teliti dan tepat.

Saran

Penggunaan multimeter digital bisa meminimalkan kesalahan dalam membaca hasil

pengukuran dan data yang diperoleh bisa lebih akurat.

Referensi

Modul Praktikum Fisika Dasar II

http://en.wikipedia.org/wiki/Alternating_current

http://en.wikipedia.org/wiki/Direct_current

http://en.wikipedia.org/wiki/Alternating_current

http://en.wikipedia.org/wiki/Direct_current

Pengukuran Tegangan, Arus, dan Hambatan Listrik

Documents