Hukum Ohm

2

A. Perumusan Masalah Rumusan masalah praktikum ini adalah sebagai berikut: 1. Apakah hukum Ohm berlaku untuk suatu penghantar? 2. Bagaimana membuktikan hukum Ohm dalam rangkaian listrik?

B. Pembatasan Masalah Batasan masalah praktikum kali ini adalah pembuktian hukum Ohm untuk suatu penghantar dan dalam rangkaian listrik.

C. Tujuan Praktikum Tujuan praktikum kali ini adalah sebagai berikut: 1. Membuktikan berlakunya hukum Ohm untuk suatu penghantar 2. Membuktikan hukum Ohm dalam rangkaian listrik

D. Manfaat Praktikum Maanfaat praktikum ini yaitu dapat mengetahui berlakunya hukum Ohm untuk suatu penghantar dan dalam rangkaian listrik.

3

4

dengan R didefinisikan hambatan listrik antara dua titik. Satuan hambatan listrik adalah Ohm dan disingkat Ω . Mengapa R disebut hambatan listrik? Karena R berperan menghambat mengalirnya muatan listrik. Makin besar R maka arus listrik makin sulit mengalir yang ditandai dengan arus yang makin kecil. Persamaan (3.2) dinamakan hukum Ohm. Simbol untuk hambatan listrik tampak pada Gambar 3.1.

Gambar 2.1. Simbol hambatan listrik (Abdullah, 2017:208-209) Orang pertama yang menyelidiki hubungan antara kuat arus listrik dengan beda potensial pada suatu penghantar adalah Georg Simon Ohm, ahli fisika dari Jerman.Ohm berhasil menemukan hubungan secara matematis antara kuat arus listrik dan beda potensial, yang kemudian dikenal sebagai Hukum Ohm. Semakin besar beda potensial yang ditimbulkan, maka kuat arus yang mengalir makin besar pula. Besarnya perbandingan antara beda potensial dan kuat arus listrik selalu sama (konstan). Jadi, beda potensial sebanding dengan kuat arus (V ~ I). Secara matematis dapat Anda tuliskan V = m × I, m adalah konstanta perbandingan antara beda potensial dengan kuat arus.

Gambar 2.2. Grafik hubungan antara kuat arus dan beda potensial

5

Berdasarkan grafik di atas, nilai m dapat Anda peroleh dengan persamaan 𝑚 =

∆𝑉 ∆𝐼

.

Nilai m yang tetap ini kemudian didefinisikan sebagai besaran hambatan listrik yang dilambangkan R, dan diberi satuan ohm (Ω). untuk menghargai Georg Simon Ohm. Jadi, persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut. 𝑅=

𝑉 𝐼

atau V = I × R

Keterangan: V : beda potensial atau tegangan (V) I : kuat arus (A) R : hambatan listrik (Ω) Persamaan di atas dikenal sebagai Hukum Ohm, yang berbunyi “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu dengan syarat suhunya konstan/tetap.” (Nurachmandani, 2009:187-189) Salah satu hukum Fisika yang mungkin paling dikenal oleh para Mahasiswa adalah hukum Ohm. Hukum ini ditemukan pada tahun 1827 oleh George Ohm, seorang Fisikawan Jerman yang hidup pada tahun 1787 – 1854[9], yang menghubungkan antara beda potensial listrik, kuat arus listrik dan hambatan listrik. Hukum Ohm berbunyi: Untuk suatu konduktor logam pada temperature konstan, perbandingan antara perbedaan potensial antara dua titik dari konduktor dengan arus listrik adalah konstan. Konstanta ini disebut hambatan listrik. Secara matematik, hukum Ohm dapat ditulis: 𝐻𝑎𝑚𝑏𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 =

𝑏𝑒𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑎𝑙 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘

atau 𝑅=

𝑉 𝐼

6

Jika hubungan ini digrafikkan, maka akan terlihat seperti gambar (1) di bawah ini. Grafik yang sesuai dengan hukum Ohm ( persamaan 1) disebut grafik Ohmik, sedangkan yang tidak sesuai dengan hukum Ohm disebut non Ohmik.

Gambar 2.3. Kurva I-V untuk hambatan (Wahyudi, 2015) Hubungan antara beda potensial dalam elektrolit dan kekuatan arus listrik yang mengalir menurut Hukum Ohm yaitu 𝐼=

𝑉 𝑅

I = Kuat arus listrik (Ampere); V = Beda potensial (Volt); R = Tahanan listrik (ohm)

Besarnya listrik yang mengalir yang dinyatakan dengan Coulomb adalah sama dengan arus listrik dikalikan dengan waktu. Q = I.t Q = Muatan listrik (Coulomb); I = Kuat arus listrik (Ampere);

7

t = Waktu (detik) (Topayung, 2011) Hasil eksperimen George Simon Ohm pada tahun 1827 menunjukkan bahwa arus listrik I yang mengalir pada kawat penghantar sebanding dengan beda potensial V yang diberikan pada ujung-ujungnya. 𝐼∞𝑉 Jika beda potensial diperbesar maka arus yang mengalir juga semakin besar. Hasil eksperimen ini dikenal dengan hukum Ohm. Hubungan antara V dan I secara grafik adalah

Gambar 2.4. Grafik hubungan antara V dan I

Dari gambar tampak bahwa kuat arus listrik sebanding dengan tegangan yaitu 𝐼∞𝑉 Sehingga 𝐼 = 𝐶𝑉 → 𝐶 Konduktansi dari konduktor yang merupakan kebalikan dari Resistansi, maka 𝐶=

1 1 →𝐼= 𝑉 𝑅 𝑅

𝐼=

𝑉 → 𝐻𝐾 𝑂ℎ𝑚 𝑅

Sehingga

8

Dengan: R = hambatan listrik (ohm, Ω) V = beda potensial atau tegangan (volt, V) I = kuat arus listrik (ampere, A)

Perumusan di atas untuk kasus R konstan dikenal sebagai Hukum Ohm yang berbunyi: kuat arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar listrik sebanding dengan tegangan (beda potensial) antara dua titik pada penghantar tersebut, asalkan R konstan. Melihat grafik hubungan I-V, maka semakin miring (curam) grafik I-V maka hambatannya makin besar dan begitu juga sebaliknya. (Ramadhan, 2013)

9

10

5

Kebel penghubung

6

Kawat nikrom

7

Kawat Konstantan

8

Papan Rangkaian

9

Resistor

B. Langkah Percobaan Langkah kerja praktikum kali ini adalah: Kegiatan pertama yaitu mengukur tegangan dan besar arus yang mengalir 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan 2. Hubungan catu daya dengan papan rangkaian dengan kabel penghubung 3. Rangkai alat pada papan rangkaian dan hubungkan dengan voltmeter secara paralel dan ampere meter secara seri.

11

4. Jika telah terangkai, ukur tegangan dan arus dengan mengubah besar sumber tegangan pada catu daya.

Gambar 3.1. rangkaian seri dan parallel

Kegiatan kedua yaitu mengukur tegangan dan arus yang mengalir pada kawat nikrom dan kawat konstantan. 1. Memotong kawat nikrom sepanjang 3l lalu sambungkan kawat dengan papan rangkaian menggunakan penjepit steker. 2. Hubungkan papan rangkaian dengan catu daya menggunakan kabel penghubung 3. Rangkai alat pada papan rangkaian dan hubungkan dengan amperemeter dan voltmeter. 4. Ukur tegangan dan arus yang mengalir sebanyak 3 kali dengan mengubah panjang kawat sepanjang l, 2l, dan 3l. 5. Catat hasil percobaan pada table 6. Lakukan hal yang sama dengan mengubah kawat menjadi kawat konstantan.

Gambar 3.2. Rangkaian alat dengan kawat nikrom /kawat konstantan

12

13

B. Pembahasan

Dalam praktikum kegiatan pertama kali ini hal yang harus dilakukan yaitu menyiapkan alat dan bahan seperti catu daya, amperemeter, voltmeter, jepit steker, kabel penghubung, kawat nikrom, kawat konstantan,papan rangkaian, dan resistor. Setelah itu rangkai alat dan bahan untuk membuktikan hokum Ohm pada rangkaian listrik. Hubungkan rangkaian dengan listrik melalui catu daya. Ukur tegangan dan arus yang mengalir pada rangkaian dengan membaca nilai pada amperemeter dan voltmeter. Lakukan percobaan sebanyak 3 kali dengan mengubah besarnya arus pada catu daya. Lalu catat hasil percobaan pada table hasil percobaan. Setelah selesai hitung hambatan dengan menggunakan rumus R = V/I.

Hasil percobaan pada kegiatan pertama dengan sumber tegangan pada catu daya berturut-turut 3 volt, 6 volt, dan 9 volt diperoleh tegangan sebesar 0,002 volt, 0,006 volt dan 0,011 volt. Arus yang mengalir yaitu 0,032 A, 0,114 A, dan 0,172 A. kemudian diperoleh hambatan sebesar 0,063 ohm, 0,053 ohm, dan0,064 ohm.

Hasil percobaan kali ini diperoleh hasil tegangan (V) pada percobaan pertama yaitu 0,002 volt, percobaan kedua 0,006 volt, dan percobaan ketiga 0,011 volt dengan sumber tegangan pada catu daya yang semakin besar. Dan diperoleh arus (I) sebesar 0,032 A pada percobaan pertama, 0,114 A pada percobaan kedua, dan 0,172 A pada percobaan ketiga. Sehingga hubungan tegangan dan arus yang mengalir berbanding lurus. Semakin besar arus yang mengalir maka hambatanya juga semakin besar.

14

Series 1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 Category 1

Category 2

Category 3

Series 1

Gambar 4.1. Grafik R

Berdasarkan grafik hambatan dengan sumber tegangan pada catu daya semakin besar diperoleh dari percobaan pertama ke percobaan kedua mengalami penurunan hambatan dan mengalami penaikan hambatan pada percobaan ketiga. Bunyi dari Hukum Ohm yaitu 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 hambatnya (R). Hasil praktikum kali initidak sesuai dengan teori yaitu arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan tetapi tidak berbanding terbalik dengan hambatan. Hal ini disebabkan karena kendala dalam praktikum yaitu kesalah paralaks dalam membaca nilai arus pada amperemeter dan tegangan pada voltmeter.

Kegiatan kedua yaitu membuktikan Hukum Ohm pada penghantar kawat nikrom dan kawat konstantan. Hal yang harus dilakukan yaitu memotong kawat nikrom sepanjang 3l, kemudian rangkai alat dengan panjang kawat l seperti pada gambar 4.1. Lalu ukur tegangan dan arus yang mengalir pada rangkaian dengan membaca nilai pada amperemeter dan voltmeter. Lakukan kembali langkah tersebut dengan menambah panjang kawat menjadi 2l dan 3l. Lakukan kembali langkah percobaan dengan mengganti kawat nikrom menjadi kawat konstantan. Lalu catat hasil percobaan pada table hasil percobaan.

15

Gambar 4.2. Rangkaian alat kegiatan 2

Hasil percobaan pada kawat nikrom dengan panjang kawat l diperoleh tegangan sebesar 2,600 volt dengan arus yang mengalir 0,030 Ampere dan hambatan sebesar 86,7 Ω. Dengan panjang kawat 2l diperoleh tegangan sebesar 3,400 volt dengan arus yang mengalir sebesar 0,020 Ampere dan hambatan sebesar 170 Ω. Pada panjang kawat 3l diperoleh tegangan sebesar 3,600 volt arus yang mengalir sebesar 0,016 Ampere dan hambatan sebesar 225 Ω. Pada kawat konstantan dengan panjang l diperoleh tegangan sebesar 2 volt, arus yang mengalir sebesar 0,050 Ampere dan hambatan sebesar 20 Ω. Panjang kawat 2l diperoleh tegangan sebesar 2,800 volt, arus yang mengalir sebesar 0,030 Ampere dan hambatan sebesar 93,3 Ω. Dan pada panjang kawat 3l diperoleh tegangan sebesar 3 volt, arus yang mengalir sebesar 0,024 Ampere dan hambatan sebesar 125 Ω. Semakin panjang kawat arus yang mengalir semakin kecil tetapi teganganya semakin besar. Hubungan antar kawat penghantar pada tegangan kawat nikrom lebih besar dari kawat konstantan, tetapi arus yang mengalir pada kawat nikrom lebih besar dari arus yang mengalir pada kawat konstantan, dan hambatan pada kawan nikrom lebih besar dari kawat konstantan.

16

Grafik V-R kawat nikrom Tegangan

4,000 3,000 2,000 1,000

V-R

0 86.7

170

225

Hambatan

Gambar 4.3. Grafik V-R kawat nikrom

Pada grafik hubungan tegangan dan hambatan pada kawat nikrom dapat disimpulkan berbanding lurus. Yaitu semakin besar nilai tegangan, semakin besar pula hambatanya.

Grafik V-R kawat konstantan Tegangan

4,000 3,000 2,000 1,000

V-R

0 20

93.3

125

Hambatan

Gambar 4.4. Grafik V-R kawat konstantan

Pada grafik hubungan tegangan dan hambatan pada kawat konstantan sama dengan hubungan tegangan dan hambatan pada kawat nikrom yaitu berbanding lurus, yaitu semakin besar nilai hambatan akan semakin besar pula teganganya. Hanya saja nilai hambatan dan tegangan pada kawat konstantan lebih kecil dari kawat nikrom.

17

Besar tegangan antara kawat nikrom dengan 𝜌 = 10 𝑥 10−7 Ωm yaitu 2,600 volt dan kawat konstantan 𝜌 = 5 𝑥 10−7 Ωm yaitu 2 volt, jadi hubungan tegangan antar kawat penghantar berbanding lurus yaitu semakin besar konstanta kawat maka hambatan yang dihasilkan semakin besar. Arus yang mengalir pada kawat nikrom dengan panjang l yaitu 0,030 A, dan arus yang mengalir pada kawat konstantan dengan panjang l yaitu 0,050 A jadi hubungan arus yang mengalir antar kawat penghantar berbanding terbalik yaitu semakin besar konstanta kawat arus yang mengalir semakin kecil. Hambatan pada kawat nikrom sepanjang l yaitu 86,7 Ω, dan hambatan pada kawat konstantan sepanjang l yaitu 20 Ω. Jadi hubungan hambatan pada kawat nikrom dan kostantan yaitu berbanding lurus, yitu semakin besar konstanta kawat hambatanya juga semakin besar. Kendala praktikum ini yaitu terjadi kesalahan paralaks pada pembacaan arus dan tegngan pada amperemeter dan voltmeter.