LAPORAN FISDAS 2 HUKUM OHM & HAMBATAN JENIS KAWAT

HUKUM OHM DAN HAMBATAN JENIS KAWAT

PENDAHULUAN

Fisika adalah ilmu pengetahuan yang paling mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda. Bidang Fisika biasanya dibagi menjadi  gerak, fluida, panas, suara, cahaya, listrik, magnet, dan topik-topik modern. Salah satu topik Fisika yang sangat penting adalah listrik terutama untuk pembahasan arus listrik. Karena contoh-contoh dari arus listrik sangat banyak melibatkan banyak profesi misalnya ahli meteorologi yang mengamati petir dan arus muatan lambat hingga ahli biologi yang bekerja dalam teknologi medis yang berkaitan dengan arus pada syaraf yang mengontrol otot dan khususnya mempelajari bagaimana arus tersebut dapat dibangkitkan kembali setelah terjadinya cedera tulang belakang.

Kami telah melakukan percobaan tentang Hukum Ohm yang berkaitan dengan arus listrik dan hambatan jenis kawat. Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu: (1) terampil melakukan pengukuran kuat arus listrik dan beda potensial pada kawat dengan menggunakan alat ukur, (2) memahami pengaruh luas penampang, panjang kawat, dan hambatan jenis kawat terhadap kuat arus listrik dan beda potensial, (3) Menentukan hambatan kawat dan hambatan jenis kawat penghantar, dan (4) memahami Hukum Ohm . Percobaan ini sangat penting bagi mahasiswa Fisika karena banyak peralatan yang menggunakan Hukum Ohm dalam pembuatannya maupun menggunakan hubungan panjang kawat, luas penampang dan hambatan jenis kawat dengan kuat arus dan beda potensial listrik.

Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Geoge Simon Ohm dengan bantuan peralatannya mengemukakan bahwa  kuat arus listrik yang mengalir melalui kawat sebanding dengan luas penampangnya dan berbanding terbalik dengan panjang kawat tersebut . Kami memanipulasi luas penampang kawat logam konduktor, panjang kawat, serta hambatan jenis kawat pada percobaan ini untuk melihat hubungannya dengan beda potensial listrik dan kauat arus listriknya.

LANDASAN TEORI

Hukum Ohm merupakan penegasan bahwa arus yang melalui suatu piranti selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan pada piranti tersebut. Suatu piranti konduksi mematuhi hukum Ohm ketika resitansi peranti ini tidak bergantung pada magnitudo dan polaritas beda potensial yang diterapkan. Sering diperdebatkan bahwa V = iR adalah pernyataan dari hukum Ohm. Itu tidaklah benar, karena persamaan ini adalah persamaan pendefenisian untuk resistansi dan itu berlaku untuk semua peranti konduksi. Namun, esensi hukum Ohm adalah plot i terhadap V adalah linear; artinya R tidak bergantung pada V. Sebuah material konduksi mematuhui hukum Ohm ketika resistivitas material tersebut tidak bergantung pada magnitudo dan arah medan listrik yang diterapkan .

Kita dapat merumuskan hukum Ohm dalam cara yang lebih umum jika kita berfokus kepada material konduksi dan bukan pada peranti konduksi. Hubungan yang relevan kemudian adalah  = ρ , yang bersesuaian dengan V = iR.

Jika pada suatu kawat diberi beda potensial (V) pada ujung-ujungnya dan diukur kuat arus listrik (I) yang melewati kawat, maka nilai pengukuran yang diperoleh akan memenuhi persamaan:

V = IR                  (1)

dengan R adalah hambatan kawat. Jika beda potensial diperbesar, maka penunjukan kuat arus listrik juga semakin besar sebanding dengan kenaikan beda potensial .

Pada tegangan 1,8 – 4 volt kumparan konsisten terhadap hukum Ohm pada semua medium, namun pada tegangan 4 – 9 volt kumparan tidak konsisten terhadap hukum Ohm. Urut-urutan medium dari yang kurang konsisten sampai dengan yang paling tidak konsisten terhadap hukum Ohm adalah minyak tanah, air, kumparan kawat diberi angin, dan udara. Dengan keadaan ini maka jika kumparan tersebut akan digunakan sebagai komponen elektronik yang ikut memberikan andil pada timbulnya hambatan arus listrik, maka pada pasokan tegangan lebih besar dari 4 volt perlu dipertimbangkan penggunaan medium untuk mengurangi terjadinya simpangan terhadap hukum Ohm

Hambatan kawat (resistansi) merupakan karakteristik konduktor atau properti dari sebuah objek sedangkan hambatan jenis kawat (resistivitas) merupakan properti dari suatu material. Hambatan jenis kawat dipengaruhi oleh suhunya. Semakin tinggi suhu bahan tersebut maka hambatan jenisnya semakin besar. Jika kita mengetahui hambatan jenis kawat maka kita dapat menghitung resistansinya melalui persamaan berikut:

dengan A adalah luas penampang melintang kawat, L adalah panjangnya. Persamaan (2) di atas dapat diterapkan hanya untuk konduktor isotropik homogen berpenampang seragam dengan beda potensial diterapkan antara ujung-ujungnya.

Besar hambatan suatu pengantar tidak dipengaruhi oleh beda potensial antara ujung-ujung kawat. Beda potensial hanya mempengaruhi kuat arus yang melintas kawat penghantar. Jika kawat penghantar yang dilalui sangat panjang dan beda potensialnya kecil tentu kuat arusnya yang melewati kawat tersebut sangat kecil. Hal ini terjadi karena diperlukan energi yang besar untuk mengalirkan arus listrik pada kawat penghantar yang panjang .

Tabel 1. Resistivitas Beberapa Material pada Suhu Kamar (20 )

Material	Resistivitas (Ω m)
Perak
Tembaga
Emas
Aluminium
Mangan
Wolfram
Besi
Platinum

METODOLOGI PERCOBAAN

   Pada percobaan hukum Ohm dan hambatan jenis kawat, alat dan bahan yang digunakan yaitu 1 buah perangkat pengukuran resistansi kawat, 1 buah power supply AC/DC 0-12 V, 1 buah multimeter LD analog 20, 1 buah basicmeter dan kabel penghubung secukupnya. Percobaan ini terbagi menjadi tiga kegiatan yaitu pengaruh luas penampang kawat, pengaruh panjang kawat, serta pengaruh hambatan jenis kawat  terhadap beda potensial dan kuat arus listrik. Percobaan ini terbagi menjadi tiga kegiatan yaitu pengaruh luas penampang kawat, pengaruh panjang kawat, serta pengaruh hambatan jenis kawat terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

Pada kegiatan pertama merangkai perangkat yaitu dengan menghubungkan power supplay dengan perangkat resistansi kawat, kemudian memasang amperemeter dengan kabel penghubung bermuatan positif dari power supply. Selanjutnya, dengan kabel penghubung, menhubungkan amperemeter yang bermuatan negatif  ke voltmeter. Kemudian dari voltmeter ke perangkat resistansi kawat kostanta 1 mm (seperti gambar 1). Setelah semua perangkat terangkai dengan benar, menyalakan power supply dan mengamati amperemeter dengan menaikkan voltmeter setiap 3 skala. Mencatat hasilnya pada tabel hasil pengamatan. Melakukan pengukuran kembali dengan diameter kawat knstanta yang lain. Mnecatat hasilnya pada tabel yang telah ditentukan.

Pada kegiatan kedua merangkai ssetiap perangkat seperti kegiatan pertama. Setelah rangkaiannya dinyatakan benar, menyalakan power supply dan mnegamati amparemeter dengan menaikkan voltmeter setiap 3 skala. Mencatat hasilnya pada tabel hasil pengamatan. Melakukan pengukuran kembali dengan diameter kawat yang sama tapi panjang yang berbeda. Mencatat hasilnya pada tabel yang telah ditentukan.

Pada kegiatan ketiga merangkai setiap perangkat seperti kegiatan pertama. Setelah rangkaiannya dinyatakan benar, menyalakan power supply dan mengamati amparemeter dengan menaikkan voltmeter setiap 3 skala. Mencatat hasilnya pada tabel hasil pengamatan. Melakukan pengukuran kembali dengan diameter kawat yang sama tapi jenis kawat yang berbeda. Mencatat hasilnya pada tabel yang telah ditentukan.

Gambar 1. Rangkaian percobaan hukum Ohm dan hambatan jenis kawat

Identifikasi variabel

Kegiatan 1: Pengaruh luas penampang kawat, terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

·      Variabel manipulasi : luas penampang kawat (m²)

·      Variabel kontrol : jenis kawat dan panjang kawat (m)

·      Variabel Respon : beda potensial (V) dan kuat arus listrik (A)

Kegiatan 2: Pengaruh panjang kawat, terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

·      Variabel manipulasi : panjang kawat (m)

·      Variabel kontrol : jenis kawat dan luas penampang kawat (m² )

·      Variabel Respon : beda potensial (V) dan kuat arus listrik (A)

Kegiatan 3: Pengaruh hambatan jenis kawat, terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

·      Variabel manipulasi : jenis kawat

·      Variabel kontrol : luas penampang kawat (m) dan panjang kawat (m)

·      Variabel Respon : beda potensial (V) dan kuat arus listrik (A)

Definisi Operasional Variabel

Kegiatan 1: Pengaruh luas penampang kawat, terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

·      Luas penampang adalah luas penampang kawat konduktor yang dihitung berdasarkan rumus matematis.

·      Jenis kawat adalah jenis kawat konduktor yang digunakan yang disebut konstantan dan panjang kawat adalah panjang kawat dihitung dari ujungnya.

·      Beda potensial besarnya pembacaan tegangan pada basicmeter, dan kuat arus listrik pembacaan kuat arus listrik yang dilihat dari multimeter analog.

Kegiatan 2: Pengaruh panjang kawat, terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

·      Panjang kawat panjang kawat dihitung dari ujungnya.

·      Jenis kawat jenis kawat konduktor yang digunakan yang disebut konstantan, dan luas penampang kawat luas penampang kawat konduktor yang dihitung berdasarkan rumus matematis.

·      Beda potensial besarnya pembacaan tegangan pada basicmeter, dan kuat arus listrik pembacaan kuat arus listrik yang dilihat dari multimeter analog.

Kegiatan 3: Pengaruh hambatan jenis kawat, terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

·      Jenis kawat adalah kawat yang diukur tegangannya.

·      Luas penampang adalah luas penampang kawat konduktor yang dihitung berdasarkan rumus matematis, dan  Panjang kawat panjang kawat dihitung dari ujungnya.

·      Beda potensial besarnya pembacaan tegangan pada basicmeter, dan kuat arus listrik pembacaan kuat arus listrik yang dilihat dari multimeter analog.

HASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

a.       Kegiatan 1

NST BASIC METER = 0,01

NST MULTIMETER = 0,1

         Tabel 1. Beda potensial dan kuat arus listrik pada kawat dengan diameter berbeda beda

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

b.      Kegiatan 2

Tabel 2. Beda potensial dan kuat arus listrik dengan panjang berbeda

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

c.       Kegiatan 3

Tabel 3. Beda potensial dan kuat arus listrik pada jenis kawat berbeda

No.
1
2
3
4
5

Analisis Grafik

a.       Kegiatan 1

b.      Kegiatan 2

1)        Untuk

0.9982

2)        Untuk

0.9757

c.       Kegiatan 3

ANALILSIS PERHITUNGAN

a)    Kegiatan 1

b)   Kegiatan 2

1)   Untuk

2)   Untuk 

c)    Kegiatan 3

ANALISIS KETIDAKPASTIAN

a)    Kegiatan 1

b)   Kegiatan 2

1)   Untuk

2)   Untuk 

c)    Kegiatan 3

PEMBAHASAN

SIMPULAN

.

REFERENSI

 Tim Penyusun. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Makassar: Jurusan Fisika FMIPA UNM.

 Tim Penyusun. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Makassar: Jurusan Fisika FMIPA UNM.

 Somantri Sandi, Moh. Toifur, dan Sujadi. 2010. Konsistensi Hambatan Kawat Kumparan Terhadap Hukum Ohm pada Berbagai Medium. Jurnal: Program Magister Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta.

 Haritiarto, Eko. 2012. “Hambatan pada Suatu Kawat Penghantar”. http://ekoharitiarto.blogspot.com/. Online. Diakses tanggal 10 Maret 2013.