2015

LAPORAN R-LAB

Karakteristik V I Logam

Nama

NPM

: Siti Ambar Khalis

: 1406533434

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Kimia

Kode Praktikum : LR02

Tanggal Praktikum : 25 Oktober 2015

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

Karakteristik V I Logam

2015

I. TUJUAN PRAKTIKUM

Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu logam

II. ALAT

1. Hambatan terbuat dari logam

2. Amperemeter

3. Voltmeter

4. Variable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC

7. DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. TEORI DASAR

Sebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan menimbulkan disipasi

panas. Besarnya disipasi panas adalah I2R. Panas yang dihasilkan oleh material ini akan

mengakibatkan perubahan hambatan material tersebut. Jika pada material logam,

pertambahan kalor / panas akan menambah nilai hambatan material tersebut. Peristiwa

dispasi panas dan perubahan resistansi bahan logam ini saling berkaitan.

Gambar 1. Rangkaian tertutup semikoduktor

2015

Tegangan listrik atau yang lebih dikenal sebagai beda potensial listrik adalah

perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Tegangan listrik

merupakan ukuran beda potensial yang mampu membangkitkan medan listrik

sehingga menyebabkan timbulnya arus listrik dalam sebuah konduktor listrik.

Gambar 2. Dua tempat berbeda potensial

Pada Gambar di atas, A dikatakan lebih positif atau berpotensial lebih tinggi

daripada B. Arus listrik yang terjadi berasal dari A menuju B Arus listrik terjadi karena

adanya usaha penyeimbangan potensial antara A dan B. Dengan demikian dapat

dikatakan, arus listrik seakan-akan berupa arus muatan positif. Arah arus listrik berasal

dari tempat berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial lebih rendah. Pada

kenyataannya muatan listrik yang dapat berpindah bukan muatan positif, melainkan

muatan negatif atau elektron. Berdasarkan uraian tersebut, arus listrik terjadi jika ada

perpindahan elektron. Kedua benda bermuatan , jika dihubungkan melalui kabel akan

menghasilkan arus listrik yang besarnya dapat ditulis dalam rumus

𝑰 =𝑸

𝒕

Pada Hukum Ohm, jika nilai hambatan diperbesar maka kuat arus akan menurun

untuk beda potensial yang tetap, sehingga dapat ditulis :

Persaman di atas menunjukkan bahwa hambatan berbanding terbalik dengan

kuat arus. Jika nilai hambatan konstan maka hubungan antara kuat arus dan beda

potesial adalah berbanding lurus, dengan kata lain semakin besar beda potensial makin

besar kuat arusnya. Secara matematika dapat ditulis:

2015

Penggabungan ke dua persamaan dapat ditulis:

Persamaan di atas disebut hukum Ohm, dengan R adalah hambatan yang

dinyatakan dalam satuan ohm ditulis dalam simbol Ω (omega). Berdasarkan hukum

Ohm, 1 ohm didefinisikan sebagai hambatan yang digunakan dalam suatu rangkaian

yang dilewati kuat arus sebesar 1 ampere dengan beda potensial 1 volt. Oleh karena itu,

kita dapat mendefinisikan pengertian hambatan yaitu perbandingan antara beda

potensial dan kuat arus.

Gambar 3. Grafik V (beda potensial) terhadap I (kuat arus)

Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam sirkuit

listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik

yang mengalir persatuan waktu (joule/detik). Arus listrik I yang mengalir melalui

resistor R akan menyebabkan daya yang dikirim baterai hilang dalam bentuk panas ini

di sebut daya disipasi, dan dirumuskan oleh :

𝑷 = 𝑽 . 𝑰

Energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha

listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik

yang lain ) . Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan

listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup. Energi listrik yang diberikan oleh suatu

sumber dc bertegangan V (Volt) yang mencatu arus I (ampere) selama selang waktu t

(sekon) .

2015

Pada rangkaian tertutup seperti gambar di atas, arus listrik I mengalir melalui

hambatan R. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah.

Arus listrik tersebut tidak lain adalah gerakn muatan listrik yang melalui rangkaian

tersebut. Besarnya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian adalah Q = I . t , rumus

dapat dinyatakan seperti ini :

𝑾 = 𝑽 𝒍 𝒕

Karena V = I R

maka energi listrik W dapat juga dinyatakan oleh :

𝑾 = 𝑰𝟐 𝑹 𝒕

Dengan W adalah energi listrik dalam Joule (J). Energi listrik W dapat dirubah menjadi

energi kalor Q dari sebuah pemanas air listrik.

IV. CARA KERJA

1. Masuk ke situs http://rlab.ui.ac.id/

2. Login username dan password yang diberikan

3. Klik link “Link” pada kolom manual untuk melihat manual praktikum OR(baca

terlebih dulu tujuan dan prinsip dasar).

4. Memerhatikan halaman web percobaan karakteristik VI logam

5. Memberikan beda potensial dengan member tegangan V1.

6. Mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di

sebelahnya.

7. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan!

8. Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8

V. TUGAS DAN EVALUASI

1. Perhatikan data yang saudara peroleh, apakah terjadi perubahan tegangan dan arus

untuk V1 , V2 , V3 , V4 dan V5? Bila terjadi perubahan Jelaskan secara singkat

mengapa hal tersebut terjadi (analisa dan bila tidak terjadi jelaskan pula mengapa

demikian !

2. Dapatkan nilai rata-rata beda potensial yang terukur dan arus yang terukur untuk

V1 , V2 , V3 hingga V8.

2015

3. Buatlah grafik yang memperlihatkan hubungan V vs I untuk rata rata V dan I yang

terukur (lihat tugas 2)!

4. Bagaimanakah bentuk kurva hubungan V vs I , jelaskan mengapa bentuknya seperti

itu !

5. Berdasarkan berbagai kurva grafik V vs I bolehkah kita menggunakan hukum Ohm

dalam peristiwa ini ?

6. Berikan kesimpulan terhadap percobaan ini

VI. Data Hasil Percobaan

Percobaan dengan menggunakan tegangan V1

V(volt) I(mA)

0.07 9.36

0.07 9.46

0.07 9.46

0.07 9.46

0.07 9.36

Percobaan dengan menggunakan tegangan V2

V(volt) I(mA)

0.16 19.03

0.16 19.03

0.16 19.13

0.16 19.03

0.16 19.03

Percobaan dengan menggunakan tegangan V3

V(volt) I(mA)

0.24 27.56

0.24 27.56

0.24 27.35

0.24 27.35

0.24 27.35

Percobaan dengan menggunakan tegangan V4

2015

V(volt) I(mA)

0.35 36.81

0.35 36.81

0.35 37.12

0.36 36.81

0.35 36.60

Percobaan dengan menggunakan tegangan V5

V(volt) I(mA)

0.47 45.03

0.47 45.24

0.47 45.44

0.48 45.24

0.48 45.44

Percobaan dengan menggunakan tegangan V6

V(volt) I(mA)

0.65 53.87

0.65 54.28

0.66 53.97

0.68 54.18

0.68 54.49

Percobaan dengan menggunakan tegangan V7

V(volt) I(mA)

0.79 60.73

0.82 59.48

0.83 59.17

0.84 59.79

0.86 58.76

Percobaan dengan menggunakan tegangan V8

2015

V(volt) I(mA)

1.10 65.20

1.12 64.79

1.13 64.68

1.14 64.37

1.15 64.27

VII. Pengolahan Data

1. Berdasarkan data hasil Pada V1-V3 terjadi perubahan arus tetapi tidak terjadi

perubahan tegangan. Namun pada V4 hinggal V8 selalu terjadi perubahan tegangan dan

arus. Hal ini dikarenakan logam apabilia dialiri arus listrik akan menghasilkan dispansi

panas. Dispansi panas akan memengaruhi besar hambatan pada logam tersebut.

Hambatan dan dispansi panas saling berbanding terbalik. Oleh karena itu semakin

besar hambatan maka dispansi panasnya semakin kecil. Hal tersebut menyebabkan

terjadinya perubahan tegangan dan arus pada V4 hingga V8. Hubungan dispansi panas

dan hambatan dapat dilihat dalam persamaan:

𝑷 = 𝑰𝟐𝑹

Dimana: P = daya disipasi panas (Watt)

I = arus listrik yang mengalir (Ampere)

R = hambatan (Ohm)

2. Rata-rata beda potensial dan arus

Pada V1 Pada V2 Pada V3

No V

(Volt)

I

(mA)

1 0.07 9.36

2 0.07 9.46

3 0.07 9.46

4 0.07 9.46

5 0.07 9.36

No V

(Volt)

I

(mA)

1 0.16 19.03

2 0.16 19.03

3 0.16 19.13

4 0.16 19.03

5 0.16 19.03

No V

(Volt)

I (mA)

1 0.24 27.56

2 0.24 27.56

3 0.24 27.35

4 0.24 27.35

5 0.24 27.35

2015

Pada V4 Pada V5 Pada V6

Pada V7 Pada V8

3. Hubungan antara V dan I

Rata-

rata

0.07 9.42 Rata-

rata

0.16 19.05 Rata-

rata

0.24 27.434

No V

(Volt)

I

(mA)

1 0.35 36.81

2 0.35 36.81

3 0.35 37.12

4 0.36 36.81

5 0.35 36.60

Rata-

rata

0.352 36.77

No V

(Volt)

I (mA)

1 0.47 45.03

2 0.47 45.24

3 0.47 45.44

4 0.48 45.24

5 0.48 45.44

Rata-

rata

0.474 45.332

No V

(Volt)

I (mA)

1 0.65 53.87

2 0.65 54.28

3 0.66 53.97

4 0.68 54.18

5 0.68 54.49

Rata-

rata

0.664 54.158

No V

(Volt)

I (mA)

1 0.79 60.73

2 0.82 59.48

3 0.83 59.17

4 0.84 59.79

5 0.86 58.76

Rata-

rata

0.828 59.586

No V

(Volt)

I (mA)

1 1.10 65.20

2 1.12 64.79

3 1.13 64.68

4 1.14 64.37

5 1.15 64.27

Rata-

rata

1.128 64.662

2015

Vavg Iavg

0.07 9.42

0.16 19.05

0.24 27.434

0.352 36.77

0.474 45.332

0.664 54.158

0.828 59.586

1.128 64.662

4. Dari grafik linier yang menggambarkan hubungan antara tegangan rata-rata dengan kuat

arus rata-rata praktikan mendapatkan persamaan garis:

y = 8,0727x + 3,2243

Dari grafik hubungan antara V dan I di atas dapat dilihat bahwa saat V1 besar

tegangannya 0.07V dan arusnya 9.42A, saat V2 tegangan dan arusnya pun bertambah

dan berlanjut hingga V8. Maka dapat disimpulkan bahwa besarnya arus yang dihasilkan

bergantung pada besarnya tegangan yang diberikan, dimana semakin besar tegangan

yang diberikan maka semakin besar pula arus listrik yang dihasilkan begitu pula

sebaliknya. Gradien (kemiringan) yang didapat bernilai 1

𝑅. Sifat tersebut berlaku untuk

9,42

19,05

27,434

36,77

45,332

54,15859,586

64,662

y = 8,0727x + 3,2243

R² = 0,9912

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,07 0,16 0,24 0,352 0,474 0,664 0,828 1,128

Ku

at A

rus

Rat

a-ra

ta (

MA

)

Tegangan Rata-rata (V)

GRAFIK HUBUNGAN TEGANGAN RATA-RATA DAN KUAT ARUS RATA-RATA

2015

konduktor. Logam mempunyai sifat konduktor, sehingga prinsip 𝑉 = 𝐼. 𝑅 dapat

berlaku.

5. Hukum Ohm dapat didefinisikan sebagai

V = I R

Dari persamaan tersebut kita dapat mengetahui hubungan antara tegangan dan I adalah

sebanding

Hal ini sesuai dengan grafik dari hasil percobaan yang diperoleh praktikan. Oleh karena

itu hukum Ohm dapat digunakan dalam praktikum ini. Dari hukum ohm, praktikan dapat

memperoleh besarnya hambatan pada masing masing tegangan pada tabel berikut :

Vavg (V) Iavg (A) Ravg (ohm)

0.07 0.00942 7.430998

0.16 0.01905 8.39895

0.24 0.027434 8.748269

0.352 0.03677 9.573021

0.474 0.045332 10.45619

0.664 0.054158 12.26042

0.828 0.059586 13.89588

1.128 0.064662 17.44456

Berdasarkan hukum Ohm besar kerapatan arus dapat didefinisikan sebagai:

𝑱 = 𝝈. 𝑬 = 𝝈.∆𝑽

𝒍

Karena 𝐽 = 𝐼

𝐴, kita dapat menuliskan beda potensial sebagai berikut:

∆𝑽 = 𝒍

𝝈 . 𝑱 = (

𝒍

𝝈. 𝑨) . 𝑰

2015

Besarnya 𝑙

𝜎.𝐴 disebut resistansi (R) sebuah konduktor. Kita bisa menyebutkan bahwa

ratio dari beda potensial sepanjang konduktor terhadap arus yang melewati konduktor:

𝑹 = 𝒍

𝝈. 𝑨=

∆𝑽

𝑰

Dimana resistivitas (𝜌) merupakan kebalikan dari konduktivitas (𝜎)

Berdasarkan prinsip yang telah dijabarkan di atas, kita dapat mengambil kesimpulan

bahwa hukum Ohm dapat diterapkan pada semikonduktor, terlihat dari grafik antara I

rata-rata terhadap V rata; dimana grafik tersebut linier, sehingga gradien yang

dihasilkan sebanding dengan besarnya resistansi.

VIII. Analisis dan Kesimpulan

a. Analisis Percobaan

Dalam praktikum ini terdapat 40 data yang didapatkan dari 8 jenis

tegangan. Setiap perbedaan tegangan menghasilkan perbedaan arus yang

mengalir. Secara sekilas dapat dilihat pula bahwa semakin besar tegangan yang

diberikan, semakin tinggi arus yang dihasilkan. Dapat dipastikan hubungan

tegangan dan arus adalah demikian.

Dalam percobaan seperti ini, ada tiga variabel yang bekerja, tegangan,

arus, dan hambatan. Hambatan adalah variabel yang tetap, karena tidak diganti.

Perlu diperhatikan bahwa hambatan dapat berubah seiring waktu karena disipasi

panas. Variabel kontrolnya adalah tegangan dari power supply

yang hanya bisa dibaca oleh voltmeter sebagai besar tegangan pada

hambatan. Arus adalah variabel hasil dari percobaan.

Sesuai dengan evaluasi nomor 1, perlu dijelaskan secara singkat mengapa

terjadi perubahan pada arus untuk setiap tegangan yang berbeda. Dengan analisis

variabel yang disebutkan sebelumnya, dapat disimpulkan perubahan dari

tegangan menyebabkan perubahan pada arus. Dengan mengetahui hukum Ohm

dapat pula diketahui bahwa jika R tetap, perubahan V akan berbanding linear

terhadap perubahan I. Sehingga dapat disimpulkan bahwa I tergantung oleh V.

2015

Pada saat percobaan, koneksi terhadap videocam tidak dapat dijalankan

dengan baik, sehingga praktikan tidak dapat mengetahui nilai tegangan pada

Voltmeter. Hal ini menyebabkan praktikan tidak mengetahui kapan dan berapa

lama waktu untuk menunggu sehingga tegangan pada resistor mendekati 0 V.

Kesalahan ini dapat menyebabkan kesalahan dalam pengambilan data. Terdapat

ketidakstabilan tegangan semakin tingginya tegangan yang diberikan, dapat

disebabkan oleh hal tersebut.

Selain itu, karena praktikum ini bersifat digital dan data yang diambil

direkam secara digital, perlu dianalisis kemungkinan bahwa clock dari

pengambilan data dari arus dan tegangan berbeda atau asynchronous. Hal ini

dapat menyebabkan data yang didapat tidak konsisten yaitu saat tegangan

sedikit lebih tinggi tetapi arusnya lebih kecil. Jika ditinjau dalam perspektif lain,

dapat disimpulkan juga bahwa disipasi panas menyebabkan hambatan berubah

seiring waktu logam terkena arus sehingga perubahan tegangan lebih tinggi dapat

mendapatkan arus yang lebih rendah karena hambatan menurun.

b. Analisis Hasil

Perhitungan yang dilakukan dari data yang diperoleh adalah mencari nilai V rata-

rata dan I rata-rata untuk tiap nilai beda potensial yang dipasang. Rumus yang

digunakan :

Untuk menghitung V rata-rata adalah:

�̅� =∑𝑽

𝒏

Untuk menghitung I rata-rata adalah:

𝑰 =∑𝑰

𝒏

Dari hasil perhitungan V rata-rata dan I rata-rata terlihat hubungan antara nilai I

dan V. Nilai I berbanding lurus dengan nilai V. Semakin besar nilai V maka nilai I

akan bertambah besar pula. Hubungan antara V dan I inilah yang akan menjadi

besar hambatan (R).

c. Analisis Grafik

Dari grafik diperoleh persamaan garis:

Y = 8,0727x + 3,2243

Sesuai dengan hukum Ohm pada suatu konduktor, dimana:

2015

𝑉 = 𝐼. 𝑅 𝑅 = 𝑉

𝐼

Gradien dari grafik diperoleh 𝑚 = ∆𝑦

∆𝑥=

∆𝐼

∆𝑉

Grafik tersebut bersifat linier, sehingga nilai gradiennya sebanding dengan 1

𝑅.

Karena semikonduktor memiliki sifat setengah konduktor, maka hukum Ohm ini

dapat diterapkan. Dari grafik juga dapat dilihat bahwa nilai R2 =0.9912; dimana

nilainya mendekati 1, dari nilai tersebut dapat kita interpretasikan bahwa grafik

tersebut hampir linier sempurna (kesalahan relatifnya kecil).

d. Analisis Kesalahan

Karena dilakukan secara otomatis, maka tidak dapat diketahui kondisi lingkungan

dilakukannya percobaan. Selain itu, tidak ada nilai literatur yang dapat digunakan

sebagai pembanding untuk menentukan besar kesalahan literatur yang diperoleh.

Namun, praktikan mencoba menganalisis faktor-faktor kesalahan yang dapat

terjadi pada saat dilakukan percobaan r-lab ini , yaitu :

a. Kesalahan pada alat-alat yang digunakan, yaitu web cam yang tidak dapat bekerja

dengan baik.

b. Kesalahan pada percobaan sehingga data yang didapat merupakan data yang tidak

valid yang tidak sesuai dengan literatur yang didapat.

c. Kesalahan dalam memasukkan data pada perhitungan persamaan grafik sehingga

data hasil perhitungan yang didapat tidaklah benar.

d. Pada V1-V3, tegangan yang diberikan tetap, maka seharusnya besar arus yang

dihasilkan pun tetap. Namun, pada V1-V3 besar arusnya berubah-ubah. Hal ini

mungkin terjadi karena perubahan suhu pada ruangan tempat peralatan percobaan

berada (perubahan yang terjadi relatif kecil).

IX. Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari percobaan Karakteristik V I Logam adalah :

Karakteristik tegangan dan arus pada suatu logam mengikuti sifat hukum Ohm

pada konduktor.

2015

Daya disipasi panas yang dihasilkan oleh suatu logam mengakibatkan perubahan

hambatan, karena nilai resistivitasnya menurun seiring peningkatan suhu.

Arus listrik berbanding lurus dengan tegangan dengan faktor pengali diantaranya

adalah hambatan (R)

Gradien yang dihasilkan pada grafik sebanding dengan nilai 1

𝑅.

Karakteristik V-I dari suatu logam akan selalu linear karena hanya mampu

menghambat aliran listrik yaitu berfungsi sebagai resistor.

Relasi karakteristik V-I yang linear adalah relasi yang memenuhi hukum Ohm.

Praktikum dijalankan dengan baik dan tujuan tercapai.

X. Referensi

Giancoli, D.C. 2000. Physics for Scientists & Engineers, Third Edition. New York:

Prentice Hall.

Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended

Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Serway, R.A. and Jewet, T. 2003. Physics for Scientist and Engineers, 6th edition.

USA: Brooks/Col Publisher Co.

Tipler, Paul A. 1996. Fisika untuk Sains dan Teknik, Jilid Dua. Jakarta: Erlangga.

XI. Lampiran

Tabel Data Eksperimen

No V(volt) I(mA)

1 0.07 9.36

2 0.07 9.46

3 0.07 9.36

4 0.07 9.46

5 0.07 9.46

6 0.16 19.03

7 0.16 19.03

8 0.16 19.24

9 0.16 19.03

10 0.16 19.24

11 0.24 27.04

12 0.23 27.14

13 0.24 27.04

14 0.24 26.93

15 0.24 27.04

16 0.35 37.33

17 0.35 36.81

18 0.35 36.81

19 0.35 36.81

20 0.36 36.60

21 0.47 45.44

22 0.48 45.34

23 0.47 45.34

24 0.48 45.44

25 0.49 45.03

26 0.67 55.74

27 0.66 54.39

28 0.69 53.87

29 0.69 54.18

30 0.69 53.76

31 0.79 61.15

2015

32 0.81 60.11

33 0.83 59.48

34 0.85 58.86

35 0.87 58.24

36 1.05 66.45

37 1.08 65.83

38 1.10 65.20

39 1.13 64.68

40 1.15 64.27