Watak Lampu Pijar Ulvin Afkarina1), Illa Aminatul Azizah2), Hilwa Maβatus Shalihah 2), M. Azis Tholib 2), Nassiudin, S.Pd.M.Sc 3), Sunaryono, S.Pd. M.Si3) 1)
Ketua kelompok
2)
Anggota Kelompok
3)
Dosen Pendamping
Abstrak: Dari praktikum watak lampu pijar ini, dapat dihasilkan suatu besaran melalui suatu rangkaian yang dipasang. Besaran yang dihasilkan yaitu arus, dari arus inilah akan didapat suatu nilai dari hambatan menggunakan persamaan hokum ohm V = IR, yang artinya hambatan diperoleh dari pembagian antara tegangan (V) dengan arus (I). Selanjutnya dari hambatan tersebut akan dihasilkan daya yang mana daya merupakan perkalian antara arus (I) dan tegangan (V). Kata kunci: Tegangan, arus, Hukum ohm, hambatan.
A. Pendahuluan a. Motivasi Seperti yang diketahui bahwa dalam suatu rangkaian akan berfungsi apabila memiliki suatu tegangan. Selain itu, pada suatu persamaan Hukum Ohm yaitu V = I R dapat diketahui bahwa tegangan (V) berbanding lurus dengan kuat arus (I). Dalam praktikum ini teori yang dikemukan dalam Hukum Ohm berbeda, maka dari itu dalam praktikum ini diminta untuk dapat mencari penyelesaiannya. b. Ringkasan percobaan Dalam praktikum ini, langkah awal perlu memahami tujuan, alat dan prosedur praktikum yang akan dilaksanakan. Kemudian membuat rangkaian dengan menghubungkan alat satu sama lain, dimana pada rangkaiannya voltmeter dirangkai paralel dan ampheremeter dirangkai seri. Pertama hubungkan output sumber tegangan ke input amperemeter, dari output ampheremeter dihubungkan pada input voltmeter dan pada lampu, kemudian output voltmeter dan ouput sumber dihubungkan pada lampu. Setelah rangkaian tersusun dengan benar, hubungkan sumber pada aliran listrik dan mulai menaikkan tegangan di sumber sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan. Dari tegangan tersebut akan diketahui nilai arusnya. B. Latar Belakang Teoritis
Pada suatu rangkaian listrik, terdapat kuat arus, beda potensial, dan tahanan atau hambatan. Kuat arus yang melewati suatu hambatan berbanding lurus dengan beda potensial, yang dapat dinyatakan dalam suatu persamaan Hukum Ohm V=IR
atau
π
I=π
Hambatan itu sendiri memiiki sifat tertentu, seperti halnya ada yang disebut dengan hambatan linier jika hambatan tersebut menerapkan hukum ohm. Umumnya hukum yang terbukti adanya atau telah dilakukan sebuah percobaan akan memiliki hubungan dengan hukum lainnya. Hambatan yang mendapat aliran listrik akan mengalami kenaikan suhu dan menyebabkan bertambah besarnya nilai hambatan. Kenaika suhu pada hambatan ini disebabkan adanya suatu tenaga listrik yang bergerak tiap detik dan disebut sebagai daya P = I V dalam satuan joule/detik. Dengan adanya tenaga listrik atau aliran listrik ini, dapat dijelaskan hambatan akan berubah dengan berubahnya suatu tegangan.
C. Desain dan Prosedur Percobaan a. Deskripsi peralatan Pada percobaan ini terdapat berbagai alat yang digunakan. Alat yang pertama yaitu variak (transformator variabel), variak ini digunakan untuk menentukan besar tegangan yang akan mengalir pada rankaian. Kedua amperemeter, alat ini digunakan dalam menentukan besar kuat arus dalam rangkaian dan nilai yang ditunjuk oleh amperemeter ini yang menjadi variabel terikat serta merupakan besaran yang dicari dalam praktikum ini. Ketiga voltmeter yang digunakan untuk mengukur tegangan yang mengalir, selanjutnya yaitu kabel penghubung, yang mana kabel ini digungakan untuk menghubungkan semua alat sehingga menjadi rangkaian seperti gambar yang telah diberikan.
b. Deskripsi prosedur percobaan Pada praktikum watak lampu pijar ini, langkah awal yang perlu dilakukan yaitu memahami macam β macam alat yang akan digunakan untuk praktikum ini, tidak hanya memahai prosedur praktikum. Untuk memulai praktikum perlu merangkaian suatu rangkaian listrik seperti pada gambar yang telah disediakan. Raikaian tersebut dimulai dari mengghubungkan output transformator menggunakan kabel menuju input amperemeter, kemudian dari output amperemeter dihubungkan paralel pada input voltmeter dan lampu. Selanjutnya mengghubungkan output voltmeter ke lampu, dan dari lampu dihubungkan pula dengan output transformator. Setelah semua rangkaian terpasang dengan rapi dan benar juga pastikan semua alat berada pada posisi nol, hubungkan transformator dengan sumber tegangan. Dilanjutkan dengan pengambilan data, data pertama menggunaka lampu dengan daya 5 watt. Tegangan di transformator diputar pada angka yang diminta dalam percobaan yaitu 25 V, 50 V, dan 75V. dikarenakan keterbatasan alat ukur maka tengangan yang ditetapkan hanya dua yaitu 60 V dan 130 V. Setelah tuas ditransformator diputar pada angka yang ditetapkan, kemudian lihat angka yang ditunjuk amperemeter dan tuliskan hasilnya pada table pertama, dan dilanjutkan untuk tengangan yang lain. Untuk data kedua menggunakan lampu dengan daya 10 watt dan data ketiga menggunkan lampu dengan daya 15 watt. Setelah table data diperoleh semua, dilanjutkan dengan menggunakan mengghitung nilai R/rv dan ra/R dan hasilnya direrata agar dapat menentukan bagan yang akan digunakan untuk mengisi table data kedua.
D. Hasil dan Pembahasan (LENGKAP DENGAN TEORI RALAT) οΆ Hasil percobaan Tabel hasil percobaan I. V (Volt)
60 V
130V
40 mA
60 mA
60 V
130 V
20 mA
40 mA
60 V
130 V
80 mA
110 mA
R/rv
1
0.5
ra/R
0.5
0.55
I (mA) V' (Volt) I' (mA) V'' (Volt) I'' (mA)
R/rv rata
0.75
ra/R
0.525
kesimpulan
Menggunakan Bagan 2
Table hasil percobaan II 10 V
20 V
30 V
40 V
50 V
60 V
70 V
80 V
I (mA)
40 mA
40 mA
50 mA
60 mA
70 mA
80 mA
80 mA
90 mA
R (ohm)
250 β¦
500 β¦
600 β¦
666.67β¦ 714.29β¦
750 β¦
875 β¦
888.89β¦
P (watt)
0.4watt
0.8watt
1.5watt
2.4 watt
4.8watt
5.6watt
7.2 watt
V (Volt)
3.5 watt
Nst voltmeter yaitu 5 V
Nst amperemeter yaitu 2 A ο·
Perhitungan besar nilai R/rv untuk tegangan 60 V π
β = π ( πΌ β 1) ππ£ π β² πΌβ² 60 40 = ( β 1) = 1 60 20
ο·
Perhitungan besar nilai R/rv untuk tegangan 130 V π
β = π ( πΌ β 1) ππ£ π β² πΌβ² 130 60 = ( β 1) = 0.5 130 40
ο·
Rata β rata nilai R/rv π
β = 1 + 0.5 = 0.75 ππ£ 2
ο·
Perhitungan besar nilai ra/R untuk tegangan 60 V πβ²β²βπΌβ²β² ππ βπ
= (π/πΌ) β (π β π β² )/πΌβ² 60β80 ππ βπ
= (60 β 60) 60 (40) β 20 ππ βπ
= 0.5
ο·
Perhitungan besar nilai ra/R untuk tegangan 130 V πβ²β²βπΌβ²β² ππ βπ
= (π/πΌ) β (π β π β² )/πΌβ² 130/110 ππ βπ
= (130 β 130) 130 ( 60 ) β 40 ππ βπ
= 0.55
ο·
Rata βrata nilai ra/R 0.5 + 0.55 ππ βπ
= 2 ππ βπ
= 0.525 π Jadi (π
βππ£) > ( πβπ
) maka menggunakan bagan 2 untuk percobaan ke-2
Dari hasil percobaan watak lampu pijar diatas dianalisis menggunakan metode kuadrat terkecil, hasil dari perhitungannya sebagai berikut: 1. grafik hubungan kuat arus terhadap tegangan yang terpasang Nilai π = 0.0289 Β± 0.00271 A dengan ralat 9.377% Nilai π = 0.000774 Β± 0.000053 A dengan ralat 6.937% 2. grafik hubungan tahanan lampu terhadap tegangan terpasang Nilai π = 288.9 Β± 53.2 A β¦ dengan ralat 0.0289% Nilai π = 1.1 Β± 8.2 β¦ dengan ralat 12.929% 3. grafik hubungan daya yang diserap terhadap tegangan terpasang Nilai π = β1.2 Β± 0. 3 watt dengan ralat β25.998% Nilai π = 0.0983 Β± 0.0059 watt dengan ralat 6.0208%
οΆ Pembahasan Pada dasarnya suatu kuat arus dan tegangan yang mengalir pada sebuah rangkaian akan bernilai sebanding seperti yang dinyatakan dalam hukum ohm. Suatu hambatan dapat disebut hambatan linier karena dapat memenuhi hukum ohm. Dalam suatu rangkaian terdapat aliran listrik yang mengalir, hambatan yang mendapat aliran listrik akan menglami kenaikan suhu. Dari praktikum ini tidak lagi berlaku kesebandingan nilai kuat arus dan tegangan, dikarenakan hambatan yang digunakan yaitu lampu pijar. Dengan mengkaji suatu watak dari lampu pijar tersebut maka hubungan antara tegangan terhadap kuat arus, hambatan, serta daya akan menghasilkan nilai sebagai berikut, yang dianalisa menggunakan teori ralat kuardat terkecil. 1. grafik hubungan kuat arus terhadap tegangan memperoleh persamaan garis sebesar y = 0.0289 + 0.000774 x dengan kemiringan garis sebesar π = 0.0289 Β± 0.00271 dengan ralat 9.377% 2. grafik hubungan hambatan terhadap tegangan memperoleh persamaan garis sebesar y =288.9 + 1.1 x dengan kemiringan garis π = 288.9 Β± 53.2 dengan ralat 0.029% 3. grafik hubungan daya terhadap tegangan memperoleh nilai persamaan garis y = β1.2 + 1.05 x dengan kemiringan π = β1.2 Β± 0. 3 dengan ralat β25.998% Untuk hasil ralat yang besar ini dikarenakan kesalahan saat melihat alat angka yang ditunjuk pada alat ukur, sehingga hasil yang diperoleh kurang akurat maupun presisi.
οΆ Perhitungan ralat kuadrat terkecil 1. Grafik hubungan kuat arus terhadap tegangan I-V no
x=V
y=I (A)
X2
Y2
xy
1
10
0.04
100
0.0016
0.4
2
20
0.04
400
0.0016
0.8
3
30
0.05
900
0.0025
1.5
4
40
0.06
1600
0.0036
2.4
5
50
0.07
2500
0.0049
3.5
6
60
0.08
3600
0.0064
4.8
7
70
0.08
4900
0.0064
5.6
8
80
0.09
6400
0.0081
7.2
βπ
360
0.51
20400
0.0351
26.2
π
(β π) πΌ=
π π
129600
0.2601
4.16E+08 0.001232
686.44
; y = a + b x ; y = I , a = 0, b = 1/R, x = V πΜ
= πΜ
=
(β π¦)(β π₯ 2 ) β (β π₯)(β π₯π¦) π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2
(0.51)(20400) β (360)(26.2) 8(20400) β (129600) πΜ
=
9.432 33600
πΜ
= 0.0289
πΜ
= πΜ
=
π(β π₯π¦) β (β π₯)(β π¦) π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2
8(26.2) β (360)(0.51) 8(20400) β (129600) πΜ
=
26 33600
πΜ
= 0.000774
(β π₯ 2 )(β π¦)2 β 2(β π₯)(β π₯π¦)(β π¦) + π(β π₯π¦)2 1 π Μ
π¦ = β [β π¦ 2 β ] πβ2 π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 1 5306.04 β 9620.64 + 5491.52 π Μ
π¦ = β [0.051 β ] 6 33600 π Μ
π¦ = 0.0035
(β π₯ 2 ) π Μ
π = π Μ
π¦ β π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 π Μ
π = 0.0035 β0.6071 π Μ
π = 0.00271
π π Μ
π = π Μ
π¦ β 2 π(β π₯ ) β (β π₯)2 π Μ
π = 0.0035 β0.00023
π Μ
π = 5.37 Γ 10β5 π Μ
π πΜ
0.00271 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= Γ 100% 0.0289 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= 9.377% (3 π΄π) πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
=
π = 0.0289 Β± 0.00271
πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
=
π Μ
π πΜ
0.0000537 Γ 100% 0.000774
πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= 6.9373% (3 π΄π) π = 0.000774 Β± 0.000054
Y = I (A) 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 10 20
Grafik Hubungan I - V
Grafik Hubungan I V
30
40
50
60
70
80
X = V (volt)
Gambar grafik hubungan kuat arus terhadap tegangan
2. grafik hubungan tahanan lampu dengan tegangan R-V no
x=V
y=R
X2
Y2
xy
1
10
250
100
62500
2500
2
20
500
400
250000
10000
3
30
600
900
360000
18000
4
40
666.67
1600
444444.4
26666.67
5
50
714.29
2500
510204.1
35714.29
6
60
750
3600
562500
45000
7
70
875
4900
765625
61250
8
80
888.89
6400
790123.5
71111.11
βπ
360
5244.84
20400
3745397
270242.06
129600
27508360
π
(β π) π
=
π πΌ
7.3031E+10
; y = a + b x ; y = R, a = 0, b = 1/I, x = V (β π¦)(β π₯ 2 ) β (β π₯)(β π₯π¦) πΜ
= π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 πΜ
=
(5244.84)(20400) β (360)(270242.06) 8(20400) β (129600) πΜ
=
9707594.4 33600
πΜ
= 288.916
πΜ
= πΜ
=
π(β π₯π¦) β (β π₯)(β π¦) π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2
8(270242.06) β (360)(5244.84) 8(20400) β (129600) πΜ
=
273793.65 33600
πΜ
= 8.14862
(β π₯ 2 )(β π¦)2 β 2(β π₯)(β π₯π¦)(β π¦) + π(β π₯π¦)2 1 π Μ
π¦ = β [β π¦ 2 β ] πβ2 π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 1 5.61171 Γ 1011 β 1.0205 Γ 1012 + 5.8424 Γ 1011 π Μ
π¦ = β [3745397 β ] 6 33600 π Μ
π¦ = 68.2787
(β π₯ 2 ) β π Μ
π = π Μ
π¦ π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 π Μ
π = 68.2787 β0.6071
π Μ
π = 53.2023
π π Μ
π = π Μ
π¦ β 2 π(β π₯ ) β (β π₯)2 π Μ
π = 68.2787 β0.00023 π Μ
π = 1.0536 π Μ
π πΜ
53.2023 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= Γ 100% 3128.17 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= 0.0289% (4 π΄π) πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
=
π = 288.9 Β± 53.2 π Μ
π πΜ
8.1486 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= Γ 100% 1.0536 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= 12.929% (2 π΄π) πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
=
π = 1.1 Β± 8.2
Y = R (ohm)
Grafik Hubungan R - V 1000 950 900 850 800 750 700 650 600
Grafik Hubungan R-V
550 500 450 400
350 300 250 10
X = V (volt)
60
gambar grafik hambatan terhadap tegangan
3. . grafik hubungan daya dengan tegangan P-V no
x=v
y=p
x2
y2
xy
10
0.4
100
0.16
4
2
20
0.8
400
0.64
16
3
30
1.5
900
2.25
45
4
40
2.4
1600
5.76
96
5
50
3.5
2500
12.25
175
6
60
4.8
3600
23.04
288
7
70
5.6
4900
31.36
392
8
80
7.2
6400
51.84
576
βπ
360
26.2
20400
127.3
1592
129600
686.44
π
(β π)
16205.29 2534464
π = πΌ π ; y = a + b x ; y = P, a = 0, b = I, x = V
(β π¦)(β π₯ 2 ) β (β π₯)(β π₯π¦) πΜ
= π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 πΜ
=
(26.2)(20400) β (360)(1592) 8(20400) β (129600) πΜ
=
β38640 33600
πΜ
= β1.15
πΜ
= πΜ
=
π(β π₯π¦) β (β π₯)(β π¦) π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2
8(1592) β (360)(26.2) 8(20400) β (129600) πΜ
=
3304 33600
πΜ
= 0.0983
(β π₯ 2 )(β π¦)2 β 2(β π₯)(β π₯π¦)(β π¦) + π(β π₯π¦)2 1 2 β π Μ
π¦ = [β π¦ β ] πβ2 π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 1 14003376 β 30031488 + 20275712 π Μ
π¦ = β [127.3 β ] 6 33600 π Μ
π¦ = 0.3837
(β π₯ 2 ) π Μ
π = π Μ
π¦ β π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 π Μ
π = 0.3837 β0.6071 π Μ
π = 0.2989
π π Μ
π = π Μ
π¦ β π(β π₯ 2 ) β (β π₯)2 π Μ
π = 0.3837 β0.00023 π Μ
π = 0.0059
π Μ
π πΜ
0.2989 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= Γ 100% β1.15 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= β25.998% (2 π΄π) πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
=
π = β1.2 Β± 0.3 π Μ
π πΜ
0.0059 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= Γ 100% 0.0983 πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
= 6.0208% (3 π΄π) πππππ‘ πππππ‘ππ πΜ
=
Y = P (watt)
π = 0.0983 Β± 0.0059
Grafik Hubungan P -V 8 7.6 7.2 6.8 6.4 6 5.6 5.2 4.8 4.4 4 3.6 3.2 2.8 2.4 2 1.6 1.2 0.8 0.4 0
Grafik Hubungan P -V
10 20 30 40 50 60 70 80 X = V (volt)
Gambar grafik hubungan daya terhadap tegangan
E. Kesimpulan Pada praktikum ini dapat dihasilkan bahwa pada rangkaian ini menunjukkan nilai kuat arus yang mengalir sebanding dengan tegangannya, yang berarti sesuai dengan hal yang dikemukakan oleh hukum ohm. Alat ukur yang digunakan pada praktikum ini amperemeter dan voltmeter. Voltmeter dirangkai paralel, sedangkan amperemeter dirangkai seri. Hasil praktikum diperoleh dengan mengkaji watak lampu pijar dengan menentukan grafik hubungan antara kuat arus terhadap tegangan menghasilkan persamaan garis y = 0.0289 + 0.000774 x dan kemiringan π = 0.0289 Β± 0.0027 dengan ralat 9.377% , kemudian grafik hubungan hambatan terhadap tegangan menghasilkan persamaan garis y =288.9 + 1.1 x dan kemiringan π = 288.9 Β± 53.2 dengan ralat 0.029% , dan terakhir grafik hubungan daya terhadap tegangan menghasilkan persamaan garis y = β1.2 + 1.05 x dengan kemiringan π = β1.2 Β± 0. 3 dan ralat β25.998%.
F. Daftar Pustaka Tim Praktikum Fisika Dasar 2 .2019. Modul Praktikum Fisika Dasar 2. Universitas Negeri Malang.
G. Lampiran lembar pengamatan Watak Lampu Pijar Nama / NIM
: 1. Ulvin Akarina / 180322615085 2. Illa Aminatul A. / 180322615065 3. M. Azis Tholib / 180322615032 4. Hilwa Marβatus S. / 177322613055
Kelompok
:5
Hari/Tanggal : kamis/7 Februari 2019 Jurusan
: Fisika
PERCOBAAN I: PEMILIHAN BAGAN V (volt)
60
130
I (mA)
40
60
Vβ (volt)
60
130
Iβ (mA)
20
40
Vββ (volt)
60
130
Iββ (mA)
80
110
R/rv
1
0.5
ra/R
0.5
0.55
R/rv Rerata
0.75
ra/R Rerata
0.525
kesimpulan
Menggunakan Bagan 2
PERCOBAAN II: WATAK LAMPU PIJAR V (volt)
10
20
30
40
50
60
70
80
I (mA)
40
40
50
60
70
80
80
90
R (ohm)
250
500
600
666.67
714.28
750
875
888.89
P (watt)
0.4
0.8
1.5
2.4
3.5
4.8
5.6
7.2
Malang, 7 Februari 2019 Pembimbing (β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦)
p-01 : penghantar linier merupakan suatu sifat dari sebuah penghantar yang saat dialiri arus dan besar arus tersebut berbanding lurus dengan tegangannya (sesuai hokum ohm), maka penghantar itu disebut penghantar linier. Syarat agar penghantar memenuhi hokum ohm, maka nilai kuat arus harus sebanding dengan tegangan. P-02 : pada dasarnya hambatan akan berubah jika suhunya berubah karena adanya aliran listrik yang menyebabkan partikel dalam logam bergerak aktif sehingga dibutuhkan energi besar , dan yang membuat hambatannya bertambah besar. P-03 : hambatan shunt adalah suatu hambatan yang digunakan untuk mengukur arus yang besar pada amperemeter, sedangkan hambatan multiplier adalah hambatan yang digunakan pada voltmeter agar dapat mengukur dengan baik P-04 : tiap alat ukur memiliki hambatan dalam karena alat ukur yang digunakan dapat berfungsi dengan baik dalam mengukur. P-05 : a)
π
= ππ£
π πΌ
.
πΌβπΌ β² πβ² πβ²
Sehingga kelebihannya sebesar ππ£ = πΌβπΌβ²
b)
ππ π
=
πβ²β² πΌβ²β²
(πβπΌ) β
(πβπβ² ) πΌ