Percobaan I Hambatan Dan Hukum Ohm,Hukum Kirchoff, Resistor Seri Dan Pararel, Teorema Super Posisi

1.      Pendahuluan

1.1    Hambatan dan hukum ohm

Setiap penghantar mempunyai hambatan. Beberapa penghantar seperti kabel, harus dipilih agar mempunyai nilai hambatan paling rendah. Komponen yang mempunyai kegunaan karena nilai hambatan     (resistansi) disebut resistor. Resistor banyak dipakai dalam rangkaian listrik dan elektronika untuk mengatur besar arus yang mengalir. Dalam resistor energi listrik diubah menjadi energi panas.

Hubungan antara tegangan, arus dan hambatan dalam rangkaian dinyatakan oleh persamaan di bawah ini atau Hukum Ohm :

              

V = I * R

1.2  Hukum Kirchoff        

Hubungan antara jumlah dari tegangan yang melintasi suatu loop tertutup dan jumlah arus pada suatu node dapat dijelaskan dengan Hukum Kirchoff. Hukum Kirchoff ditemukan oleh Gustav Robert Kirchoff pada 1840. Hukum Kirchoff I disebut Hukum Kirchoff Tegangan ( KVL),. Menyatakan bahwa pada loop tertutup jumlah dari semua tegangan adalah nol. Sedangkan Hukum Kirchoff kedua, Hukum Kirchoff Arus ( KCL ). Menyatakan bahwa jumlah aljabar arus pada suatu node adalah nol.

1.3    Teorema Superposisi

Teorema superposisi menyatakan bahwa dalam suatu rangkaian yang memiliki lebih dari suatu sumber tegangan maka jumlah arus yang mengalir pada sutu cabang adalah sama dengan jumlah arus yang mengalir pada cabang tersebut apabila sumber tegangan yang aktif hanya satu.  Teorema superposisi sering digunakan pada analisis dari rangkaian listrik dan elektronika. Dengan menggunakan teorema superposisi maka perhitungan akan menjadi lebih mudah.

2.      Tujuan

• Untuk mempelajari konsep hambatan dan Hukum Ohm.
• Untuk mempelajari hubungan resistor dalam rangkaian.
• Untuk mempelajari hubungan resisitor seri dan pararel dalam rangkaian.
• Untuk mempelajari efek dari penggunaan lebih dari satu sumber tegangan dalam rangkaian.

3.      Tugas Pendahuluan

·         Sebut dan jelaskan tentang hokum KVL dan KCL disertai dengan gambar rangkaian!

·         Secara Teori dan rumus, sebutkan teorema superposisi, disertai dengan contoh soal dan jawaban!

4.      Peralatan yang dibutuhkan

·         Circuit construction deck

·         Multimeter 2 buah

  

5.      Prosedur / Langkah-langkah percobaan

A.  Hambatan dan hukum ohm

·         Buat rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 1.1

Beri nilai hambatan pada rangkaian di atas sebesar 100 ohm.Ubahlah tegangan DC variable pada nol dan nyalakan power supply . Naikkan nilai tegangan sampai voltmeter membaca nilai 12V dan perhatikan tingkat keterangan lampu.

·         Ulangi langkah kedua dengan nilai hambatan diubah menjadi 1 KOhm. Periksalah kondisi lampu.

·         Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 1.2

Set nilai tegangan pada 0V. Secara bertahap naikkan nilai tegangan sebesar 1 V secara bertahap sampai mencapai 10V. Dan catatlah nilai arus yang mengalir setiap perubahan nilai tegangan.

·         Catatlah dalam table 1.1 .

·         Gantilah hambatan dengan 1 kOhm dan ulangi langkah 4-5.

Tugas analisa

·         Bandingkan tingkat keterangan lampu pada percobaan pertama, jelaskan mengapa tingkat keterangan lampu berbeda.

·         Buatlah grafik yang menggambarkan hubungan antara tegangan ( V ) dan arus (I) dengan data dari eksperimen kedua. Bandingkan antara kedua grafik.

B.     Hukum Kirchoff

·         Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah

Gambar 1.3

Setelah nilai tegangan supply pada 20V.

·         Dengan menggunakan voltmeter ukurlah nilai tegangan pada R1. Perhatikan polaritas dari tegangan. Ukurlah nilai tegangan pada resistor yang lain.

·         Catatlah pada tabel 1.2.

·         Dengan menggunakan amperemeter ukurlah nilai arus yang mengalir pada R1.

·         Dengan cara yang sama ukurlah nilai arus yang mengalir pada R2, R3, R4, dan R5.

·         Catatlah hasil yang didapat pada table 1.3.

Tugas analisa

Gunakanlah perhitungan teoritis dan bandingkanlah dengan data percobaan. Hitunglah nilai error.

C.    Resistor seri dan pararel

·         Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah.

Gambar 1.4

·         Hidupkan power supply dan set nilai tegangan pada 2 V. Ukurlah nilai arus yang mengalir.

·         Ubahlah  nilai tegangan dari 4 V, 6 V, 8 V, dan 10V kemudian ukurlah nilai arus yang mengalir.

·         Catatlah pada table 1.4.

·         Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah

Gambar 1.5

Hidupkan power supply dan ukurlah arus yang mengalir pada nilai tegangan 2 V, 4 V, 6 V, 8 V dan  10 V. Catatlah nilai pada table 1.5.

Tugas analisa

Gunakan perhitungan teoritis untuk menghitung hambatan dan arus yang mengalir. Bandingkan dengan hasil pengukuran dan hitunglah error yang terjadi.

 

D.  Teorema superposisi

·         Buatlah rangkaian seperti pada gambar.

Gambar 1.6

·         Hidupkan power supply dan set DC variable power supply pada nilai 20 V.

·         Ukur nilai arus pada masing-masing cabang dengan menggunakan amperemeter pada skala 0-10 mA.

·         Catatlah nilai arus yang mengalir pada I₁, I₂, I₃. Perhatikan besar dan arah arus.

·         Sekarang putuskan sumber tegangan +15 V (short circuit) dan sambungkan resistor R3 dan R5.

Catat arus pada I`<sub>1</sub>, I`₂, I`_3.

Gambar 1.7

·         Hubungkan kembali sumber tegangan +15 V, dan putuskan sumber tegangan 20V (short circuit), hubungkan R3 dan R3. Catatlah nilai arus I``<sub>1</sub> , I``₂ dan I``₃ pada table 1.6

Gambar 1.8

Tugas analisa

Gunakan hasil perhitungan secara teoritis dan bandingkanlah hasilnya dengan hasil pengukuran.

Tugas Pengembangan

1. Pada percobaan hukum ohm bandingkan antara nyala lampu pada eksperimen I dengan nilai hambatan yang berbeda-beda. Apakah sama atau berbeda, jelaskan alasannya.
2. Dari gambar 1.3 carilah hubungan tegangan dalam rangkaian percobaan,  pada loop I        ( kiri ) dan loop II ( kanan ). Apakah keduanya mempunyai persamaan, jelaskan.
3. Pada percobaan teorema super posisi, Carilah hubungan antara I₁, I`<sub>1</sub> dan I``<sub>1</sub>, juga pada I<sub>2</sub>, I`₂ , I``<sub>2</sub>, dan  I<sub>3</sub>, I`<sub>3</sub> dan I``_3.

LEMBAR DATA

PERCOBAAN P1

Hambatan dan Hukum Ohm

         R = 100 Ohm                          R = 1 Kohm

         Tabel 1.1

Besar Tegangan ( V )	Besar Arus ( A )	Besar Tegangan ( V )	Besar Arus (A )
1		1
2		2
3		3
4		4
5		5
6		6
7		7
8		8
9		9
10		10

Hukum Kirchhoff

      Table 1.2

Hambatan	Besar Tegangan ( V )
R1
R2
R3
R4
R5

         Tabel 1.3

Hambatan	Besar Arus ( A )
R1
R2
R3
R4
R5

 

 

 

Resistor Seri dan Paralel

         Table 1.4

Besar Tegangan ( V )	Besar Arus ( A )	R total ( V/I )
2
4
6
8
10

         Table 1.5

Besar Tegangan ( V )	Besar Arus ( A )	R total ( V/I )
2
4
6
8
10

Teorema Supersposisi

         Table 1.6

I 1 =	I` 1 =	I`` 1 =
I 2 =	I` 2 =	I`` 2 =
I 3 =	I` 3 =	I`` 3 =