SUSUNAN HAMBATAN LISTRIK

JUDUL PERCOBAAN                   : SUSUNAN HAMBATAN LISTRIK

TANGGAL PERCOBAAN                        : 24 MARET 2012

TUJUAN PERCOBAAN                 :1. Mempelajari mengapa pemasangan lampu listrik PLN merupakan susunan hambatan secara paralel dan bukan susunan hambatan secara seri.

 2. Mempelajari hukum Kirchoff I

         3.  Membuktikan rumus hambatan total untuk susunan hambatan   seri dan susunan hambatan paralel.

I. ALAT DAN BAHAN      

1.1  Papan rangkaian                     1 buah

1.2  Bola lampu senter                  4 buah

1.3  Baterai senter                         3 buah

1.4  Multimeter digital                  1 buah

1.5  Kabel penghubung                 6 buah

1.6  Jembatan penghubung           4 buah

II. LANDASAN TEORI

            “Hukum Kirchoff digunakan untuk menganalisis suatu rangkaian yang kompleks. Hukum Kirchoff pertama disebut hukum titik cabang dan hukum kirchoff dua disebut hukumi loop. Hukum Kirchoof pertama berbunyi: “Jumlah aljabar arus yang masuk ke dalam suatu titik cabang suatu rangkaian adalah nol”. Jika hukum ini diterapkan pada titik cabang”. (FISIKA DASAR II, Yusrizal, 94: 2008).

            “Ada dua hukum yang berlaku bagi rangkaian yang memiliki arus tetap (tanak). Kedua hukum ini dinamakan hukum Kirchoff, yaitu: 1. Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah aljabar dari beda potensialnya harus sama dengan nol;      2. Pada setiap titik percabangan jumlah arus yang masuk melalui titik sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut”. (FISIKA untuk sains dan teknik, Paul A. Tipler, 174: 2001).

            “Cara sederhana menghubungkan resistor adalah paralel, sehingga arus dari sumber terbagi menjadi cabang-cabang yang terpisah pengkabelan pada rumah-rumah dan gedung-gedung diatur sehingga semua peralatan listrik tersusun paralel. Dengan pengkabelan paralel, jika anda memutuskan hubungan dengan satu alat, arus ke yang lainnya tidak terganggung. Tetapi pada rangkaian seri, jika satu alat dilepaskan, arus ke yang lainnya terhenti. Ketika resistor-resistor terhubung paralel, masing-masing mengalami tegangan yang sama. Selain itu juga memberikan jalur tambahan bagi arus. Dengan demikian hambatan total akan lebih kecil”. (FISIKA, Giancoli, 96-97 : 2001).

            “Hambatan ekuivalen dari sebarang banyaknya ekuivalen seri sama dengan jumlah hambatan-hambatan. Hambatan ekuivalen itu lebih besar daripada setiap hambatan individu. R_ek = R₁ + R₂ + R₃ + ..... (resistor seri). Untuk banyaknya sebarang resistor paralel, kebalikan hambatan ekuivalen sama dengan jumlah kebalikan-kebalikan dari hambatan-hambatan individunya. Hambatan ekuivalen itu selalu lebih kecil daripada hambatan individu”. (Fisika Universitas, Young & Freedman, 258 – 259 : 2003).

            “Rangkaian listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, dimana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang menyebabkan susunan satu sama lain tersusun dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel penghubung diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan paralel memiliki kelebihan tertentu di bandingkan susunan seri. Adapun kelebihannya adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi sebagaimana mestinya”. (www.mediabali.net/listrik-dinamis/rangkaian-listrik-paralel.html).

III. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

3.1     Dirangkaikan alat-alat seperti pada gambar 2.1 pada papan rangkaian.

                   

Gambar 2.1 (a) merupakan                                    Gambar 2.1 (b) merupakan

Susunan hambatan seri                              susunan hambatan paralel

3.2    Diamati dan dicatat lampu-lampu dalam susunan hambatan apakah yang menyalakan paling terang.

3.3    Diukur masing-masing kuat arus listrik (I) dan beda potensial (V) yang melalui setiap lampu, kemudian dicatat hasilnya ke dalam tabel 2.1 dan tabel 2.2.

3.4     Dirangkaikan alat-alat seperti gambar 2.2 pada papan rangkaian

Gambar 2.2 Susunan hambatan campuran

3.5     Diamati dan dicatat lampu-lampu manakah yang menyala paling terang.

3.6    Diukur masing-masing kuat listrik (I) dan beda potensial (V) yang melalui setiap lampu, kemudian di catat hasilnya ke dalam tabel 2.3.

IV. DATA PENGAMATAN

TABEL 4.1 (SUSUNAN HAMBATAN SERI)

No	Lampu Ke	V (volt)	I (A)	v x i (watt)	Keadaan terang
1.	I	1,3	0,22	0,286	terang
2.	II	1,1	0,21	0,231	terang
3.	I dan II	2,7	0,22	0,594	terang

TABEL 4.2 (SUSUNAN HAMBATAN PARALEL)

No	Lampu Ke	V (volt)	I (A)	v x i (watt)	Keadaan lampu
1.	III	1,3	0,44	0,572	terang
2.	IV	1,2	0,22	0,264	terang
3.	III dan IV	1,2	0,44	0,528	terang

TABEL 4.3 (SUSUNAN HAMBATAN CAMPURAN)

No	Lampu Ke	V (volt)	I (A)	v x i (watt)	Keadaan terang
1.	I	0,11	0,25	0,028	mati
2.	II	0,10	0,08	0,008	mati
3.	III	1,95	0,24	0,468	hidup
4.	I + II	0,10	0,08	0,625	mati, mati
5.	I + II + III	2,5	0,25	0,625	mati, mati hidup

Keterangan:

V         : tegangan/beda potensial (volt)

I           : kuat arus (A)

v x i     : daya (watt)

V. PENGOLAHAN DATA

Tabel 4.1

1.      Dik : v = 1,3 volt                                       2. Dik : v = 1,1 volt

    i  = 0,22 A                                                     i  = 0,21 A

      Dit : v x i = ........ ?                                        Dit : v x i = .........?                

      Jawab : v x i = 1,3 volt x 0,22 A                   Jawab : v x i = 1,1 watt x 0,21 volt

                            =  0,286 watt                                            = 0,231 watt

3.      Dik : v = 2,7 volt

    i = 0,22 A

      Dit : v x i = ..........?

      Jawab : v x i = 2,7 volt x 0,22 A

                             = 0,594 watt

Tabel 4.2

1.      Dik : v = 1,3 volt                                       2. Dik : v = 1,2 volt

   i  = 0,44 A                                                      i  = 0,22 A

      Dit : v x i = ........ ?                                        Dit : v x i = .........?                

      Jawab : v x i = 1,3 volt x 0,44 A                   Jawab : v x i = 1,2 watt x 0,22 volt

                            =  0,572 watt                                            = 0,264 watt

3.   Dik : v = 1,2 volt

    i = 0,44 A

      Dit : v x i = ..........?

      Jawab : v x i = 1,2 volt x 0,44 A

                             = 0,528 watt

Tabel 4.3

2.      Dik : v = 0,11 volt                                     2. Dik : v = 0,10 volt

   i  = 0,25 A                                                      i  = 0,08 A

      Dit : v x i = ........ ?                                        Dit : v x i = .........?                

      Jawab : v x i = 0,11 volt x 0,25 A                 Jawab : v x i = 0,10 watt x 0,08 volt

                            =  0,028 watt                                            = 0,008 watt

3.   Dik : v = 0,95 volt                                     4. Dik : v = 0,10 volt

    i = 0,24 A                                                     i = 0,08 A

      Dit : v x i = ..........?                                       Dit : v x i = .........? 

      Jawab : v x i = 0,95 volt x 0,24 A                 Jawab : v x i = 0,10 volt x 0,08 A  

                             = 0,468 watt                                                 = 0,008 watt

5. Dik : v = 2,5 volt

           i = 0,25 A

                                                         Dit : v x i = ...... ?

                                                         Jawab : v x i = 2,5 volt x 0,25 A

                                                                              = 0,625 watt

VI. TUGAS DAN PERTANYAAN

1.    Berdasarkan data tabel 2.1 dan 2.2 lampu dalam susunan hambatan apakah yang nyala lebih terang? Jelaskan mengapa demikian! Lampu-lampu yang nyalanya lebih terang terdapat dalam susunan hambatan seri, karena pada susunan ini arus yang mengalir pada tiap-tiap lampu adalah sama, sehingga tidak terjadi pembagian arus.

2.    Tuliskan rumus beda potensial dan kuat arus listrik yang berlaku untuk susunan hambatan seri.

Beda potensial :

Kuat arus                     :

3.    Tuliskan rumus beda potensial dan kuat arus listrik yang berlaku untuk susunan hambatan paralel.

Beda potensial :

Kuat arus                     :

4.    Tuliskan rumus hukum Kirchoff untuk titik cabang arus listrik.

5.    Buktikan rumus hambatan total untuk susunan hambatan seri. Pada susunan hambatan seri,

V = I . R

6.    Buktikan rumus hambatan total untuk susunan hambatan paralel. Pada susunan hambatan paralel,

V = I . R

7.    Jelaskan mengapa pasangan lampu listrik merupakan susunan hambatan listrik secara paralel?

Karena, jika salah satu peralatan listrik (komponen) dicabut atau rusak, maka peralatan listrik lainnya tetap berfungsi sebagaimana mestinya.

8.    Pada gambar 2.2 mengapa 3 yang paling terang sedangkan lampu 1 dan 2 arusnya sudah terbagi dan menyatu lagi pada lampu 3 sehingga lampu 3 menyala paling terang.

9.    Tulislah rumus beda potensial dan kuat arus listrik pada rangkaian dalam gambar 2.2 !

Pada I₁ dan I₃ adalah sama (seri)

I₁  =  I₃

I₁  ≠  I₂

I₂  =  I₃

      Pada V₁ dan V₃ adalah sama (paralel)

V₁  ≠  V₃

V₁  =  V₂

V₂  ≠  V₃

VII. PEMBAHASAN

            Rangkaian seri adalah susunan hambatan listrik dimana komponen-komponen listrik disusun secara berderet sehingga arus yang mengalir pada setiap komponen adalah sama. Rangkaian paralel adalah susunan hambatan listrik dimana komponen-komponen listrik di susun secara sejajar sehingga tegangan pada setiap komponen adalah sama. Rangkaian gabungan adalah susunan hambatan listrik antara susunan hambatan seri dan susunan hambatan paralel.

            Dalam praktikum ini dilakukan percobaan untuk mengamati kuat arus dan beda potensial listrik pada susunan hambatan seri, susunan hambatan paralel dan susunan hambatan campuran. Adapun ala yang digunakan untuk mengukur kuat arus dan beda potensial listrik adalah multimeter digital. Pada percobaan mengukur kuat arus dan beda potensial listrik pada susunan seri, di dapatkan bahwa arus yang mengalir pada lampu I, II dan I dan II adalah 0,22; 0,21; 0,22. Seharusnya kuat arus yang mengalir pada susunan hambatan seri adalah sama. Namun, pada percobaan ini, kami mendapatkannya berbeda. Hal ini disebabkan oleh kurang akuratnya lampu dan papan rangkaian (komponen dalam). Selain itu juga karena ketidaktelitian praktikan dalam melihat nilai arus yang tertera pada multimeter ataupun karena disebabkan oleh kerusakan pada multimeter tersebut. Adapun beda potensial listrik pada lampu I, II dan I dan II adalah 1,3 volt, 1,1 volt dan 2,7 volt. Pada susunan hambatan seri, beda potensial I dan II (2,7 volt) merupakan jumlah dari beda potensial lampu I (1,3 volt) dan lampu II (1,1 volt). Seharusnya jumlah beda potensial yang di dapat oleh lampu I dan II adalah 2,4 volt. Hal ini disebabkan oleh komponen pada papan rangkaian yang sudah rusak serta ketidaktelitian praktikan dalam melihat angka yang tertera pada multimeter. Selanjutnya diperhatikan keadaan lampu. Adapun keadaan lampu I lebih terang daripada lampu II, karena semakin dekat bola lampu dengan kutub positif rangkaian, maka semakin terang lampu tersebut. Namun pada umumnya keadaan lampu I, lampu II dan lampu I dan II adalah semua terang.

            Pada percobaan selanjutnya, yaitu mengukur kuat arus dan beda potensial pada susunan hambatan paralel. Pada susunan hambatan paralel, tegangan yang melalui tiap lampu adalah sama.  Namun pada percobaan ini kami mendapatinya berbeda, yaitu 1,3 v; 1,2 v; dan 1,2 v. Namun sama halnya dengan susunan hambatan seri, hal ini disebabkan oleh ketidaktelitian dalam percobaan. Adapun besar kuat arus yang diperoleh pada lampu III, lampu IV dan lampu III dan IV adalah 0,44 A, 0,22 A dan 0,44 A. Hal ini sesuai dengan bunyi hukum Kirchoff I yaitu jumlah kuat arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar. Adapun keadaan lampu III, lampu IV dan lampu III dan IV adalah semua terang. Selain dekat dengan kutub positif rangkaian, gelap terangnya sebuah lampu juga dipengaruhi oleh daya yang merupakan hasil perkalian dari beda potensial dengan kuat arus listrik. Semakin besar daya yang dihasilkan, maka semakin terang lampu yang diperoleh.

            Selanjutnya mengukur kuat arus dan beda potensial pada susunan hambatan campuran. Kuat arus yang di dapat pada lampu I, lampu II, lampu III, lampu I + II, dan lampu I + II + III adalah 0,25 A; 0,08 A; 0,24 A; 0,008 A; dan 0,25 A. Berdasarkan nilai tersebut, lampu I, lampu III dan lampu I + II + III merupakan susunan hambatan seri dan lampu II dan lampu I + II merupakan susunan hambatan paralel. Adapun nilai beda potensial yang diperoleh pada masing-masing lampu adalah 0,11 V; 0,10 V; 1,95 V; 0,10 V; dan 2,5 V. Selanjutnya keadaan lampu pada lampu-lampu tersebut adalah mati; mati; hidup; mati-mati; dan mati-mati-hidup. Mati-hidupnya lampu-lampu tersebut dipengaruhi oleh nilai daya (v x i).

I.     KESIMPULAN

            Dari hasil yang telah dipraktikumkan, dapat disimpulkan bahwa:

1.        Rangkaian seri merupakan susunan hambatan listrik disusun secara berderet dan mempunyai kuat arus yang mengalir pada setiap komponennya adalah sama.

2.        Rangkaian paralel merupakan susunan hambatan listrik yang disusun secara sejajar dan mempunyai beda potensial yang terdapat di dalamnya adalah sama.

3.        Rangkaian gabungan merupakan susunan hambatan listrik secara berderet (seri) dan sejajar (paralel).

4.         Hukum Kirchoff I berbunyi:

“Jumlah arus yang masuk melalui suatu titik percabangan sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut”.

5.        Yang mempengaruhi gelap-terangnya suatu lampu adalah daya dan letak lampu tersebut dapat dengan kutup positif rangkaian.

6.         a. Susunan hambatan seri                                            b. Susunan hambatan paralel

                                                    

7.         Pemasangan listrik PLN menggunakan rangkaian hambatan paralel.

8.        Rangkaian hambatan seri berfungsi membagi tegangan, sedangkan rangkaian hambatan paralel berfungsi membagi arus.

X. SARAN

1.        Dimohon agar jangan digantung lagi kelompoknya, karena kalau terlalu rame praktikan dalam suatu meja, praktikumnya tidak efektif.