Nama : ……….…….…………….….. NIM : …………………….………....
PETUNJUK PRAKTIKUM
FISIKA LISTRIK DAN MAGNET JURUSAN D3 TEKNIK MESIN
LABORATORIUM FISIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK-PLN JAKARTA KAMPUS : Menara PLN, Jl. Lingkar Luar Barat, Duri Kosambi, Cengkareng Jakarta Barat 11750 Telp. 021-5440342 - 44. ext 1306
PETUNJUK PRAKTIKUM
FISIKA LISTRIK DAN MAGNET
Oleh : 1. Aas Wasri Hasanah, S.Si., MT 2. Tony Koerniawan, ST, MT 3. Oktaria Handayani, ST, MT 4. Septianissa Azzahra, ST
LABORATORIUM FISIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK-PLN JAKARTA
Tata Tertib Praktikum Fisika STT-PLN 1. Datang 15 menit sebelum praktikum. 2. Pada saat praktikum memakai pakaian rapih (pakaian berkerah, bersepatu dan menggunakan jas laboratorium). 3. Cover tugas rumah & laporan diketik komputer (berwarna). 4. Membawa kartu praktikum. 5. Mengerjakan tugas rumah. 6. Kartu praktikum hilang, lapor ke koordinator asisten (koordas) masing-masing. 7. Membawa alat tulis, milimeterblock, penggaris dan steples. 8. Nilai tes awal < 40 tidak dapat mengikuti praktikum. 9. Apabila ada alat praktikum yang rusak selama praktikum berlangsung tanggung jawab praktikan. 10. Selama praktikum tidak boleh keluar ruangan. 11. HP di silent. 12. Menjaga kebersihan dan ketertiban.
Apabila praktikan melanggar salah satu peraturan di atas maka asisten, koordinator asisten (koordas) dan instruktur Laboratorium Fisika berhak mengeluarkan praktikan.
Kepala Laboratorium Fisika
Aas Wasri Hasanah, S.Si., MT
Contoh cover tugas rumah & laporan diketik komputer (berwarna) di kertas A4 :
Laporan Praktikum Modul 1 Listrik Magnet Amperemeter & Voltmeter
Tugas Rumah Modul 1 Listrik Magnet Amperemeter & Voltmeter
Nama NIM Kelas Kelompok Jurusan Tgl Praktikum
: : : : : :
Berawarna
Laboratorium Fisika STT-PLN Jakarta 2014
Nama NIM Kelas Kelompok Jurusan Tgl Praktikum Asisten
: : : : : : :
Laboratorium Fisika STT-PLN Jakarta 2014
Contoh Lembar Tugas Rumah dan Laporan : 2 cm
Marjianto 2013-11-039
1,5 cm
2 cm
2 cm
Laboratorium Fisika STT-PLN
Format Laporan : 1. Judul 2. Tujuan 3. Alat-alat dan Perlengkapan 4. Teori 5. Cara Kerja 6. Data Pengamatan 7. Tugas Akhir 8. Analisa 9. Kesimpulan
PETUNJUK PRAKTIKUM
FISIKA LISTRIK MAGNET
LABORATORIUM FISIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK-PLN JAKARTA
MODUL I VOLTMETER DAN AMPEREMETER
I.
TUJUAN 1. Mengukur kuat arus dan beda tegangan ( pada rangkaian arus searah ). 2. Mengukur tahanan dalam voltmeter ( RV ) dan amperemeter ( RA ). 3. Mengenal daerah pengukuran voltmeter dan amperemeter.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN 1. Voltmeter. 2. Amperemeter. 3. Sumber tegangan ( DC ). 4. Bangku hambatan. 5. Kabel-kabel penghubung. 6. Variabel resistor.
III.
TEORI A. Mengukur Kuat Arus Dan Beda Potensial Untuk pengukuran kuat arus digunakan amperemeter yang dipasang seri ( gambar 1a ), sedangkan pengukuran beda tegangan digunakan voltmeter yang dipasang secara paralel ( gambar 1b ). E
E
_ R (Variabel Resistor)
R (Variabel Resistor)
A +
+
RB
Gambar 1a
_
+
+
_ V
RB
_
Gambar 1b
Bila digunakan pengukuran secara serempak, dilakukan seperti gambar 2a atau gambar 2b. E
E
_
RB
+
V
+ +
_
RB
_ A
_
+
_
+
A
+
R (Variabel Resistor)
R (Variabel Resistor)
_ V
Gambar 2b
Gambar 2a
Dalam pengukuran ini salah satu alat menunjukkan hasil yang sebenarnya yaitu voltmeter pada gambar 2a dan amperemeter pada gambar 2b. Kesalahan ini dapat dikoreksi bila diketahui tahanan dalam dari alat.
B. Mengukur Tahanan Dalam 1. Amperemeter Cara pertama ( gambar 3a ). Dengan mengukur harga yang terbaca pada voltmeter ( V ) dan amperemeter ( I ), maka harga tahanan dalam amperemeter ( RA ) adalah : RA
V I
……………………..………………………………..............( 1 )
E
E
_
_ A
_ V
R (Variabel Resistor)
A
RB
R (Variabel Resistor) +
+
+
Gambar 3a
_
+
Gambar 3b
Cara kedua ( gambar 3b ). Pengukuran dilakukan dua kali yaitu pada saat sebelum RB dipasang dan sesudah RB dipasang. Bila arus yang terbaca pada amperemeter sebelum dan sesudah RB dipasang masing-masing adalah I1 dan I2, maka :
RA
I1 I2 RB ……………………………………………..……….( 2 ) I2
2. Voltmeter Cara pertama ( gambar 4a ). Dengan mengukur harga yang terbaca pada voltmeter ( V ) dan amperemeter ( I ), maka harga tahanan dalam voltmeter ( RV ) tersebut adalah :
RV
V I
……...………………………………………………............( 3 )
Cara kedua ( gambar 4b ). Pengukuran dilakukan dua kali yaitu sebelum RB dipasang dan sesudah RB dipasang. Bila tegangan yang terbaca pada voltmeter saat sebelum dan sesudah R B dipasang masingmasing adalah V1 dan V2, maka :
RV
V1 V2 RB …………...…………………………………………( 4 ) V2
E
E
_ _ V
R (Variabel Resistor)
R (Variabel Resistor)
A +
RB
V +
+
_
+
_
Gambar 4a
Gambar 4b
B. Mengubah Batas Ukur Amperemeter / Voltmeter Amperemeter / voltmeter mempunyai batas ukur yang tertentu. Simpangan maksimum dari alat ini menunjukkan harga sesuai batas ukur. Bila ingin merubah batas ukur alat tersebut harus ditambahkan sebuah tahanan, yang dipasang secara pada amperemeter ( gambar 5b ) dan dipasang secara seri dengan voltmeter
( gambar 5a ).
A
R1
V
Gambar 5a
_
+
_
+
+
+
_
R2
_
Gambar 5b
Untuk merubah batas ukur amperemeter dari I ampere menjadi n x I ampere, harus dipasang tahanan ( shunt ) sebesar :
R1
RA n 1
……………………………………………………….………..( 5 )
Sedangkan untuk merubah batas ukur voltmeter dari V volt menjadi n x V volt, harus dipasang tahanan sebesar : R2 ( n 1 ) RV …………...……………………………………………..( 6 )
IV.
DAFTAR PUSTAKA Tyler F, A Laboratory Manual of Physics, 1967
V.
TUGAS RUMAH 1. Dengan melihat cara ( letak ) pengukuran ( gambar 1a dan 1b ), bagaimana seharusnya tahanan dalam sebuah amperemeter dan voltmeter yang baik
( mendekati kebenaran pengukuran )
? Jelaskan ! 2. Dapatkah sebuah amperemeter dijadikan sebuah voltmeter ? Apakah syaratnya dan bagaimana rangkaiannya ! 3. Turunkan persamaan ( 2 ) dan ( 4 ) ? 4. Sebenarnya persamaan ( 2 ) dan ( 4 ) kurang tepat. Apakah syaratnya dan bagaimana koreksinya ? Jelaskan !
VI.
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN * Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 1. Susun rangkaian seperti gambar 3a. 2. Atur sumber tegangan sehingga didapatkan arus tertentu. 3. Catat penunjukkan voltmeter dan amperemeter. 4. Ulangi langkah percobaan 2 dan 3 untuk beberapa harga kuat arus yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ). 5. Susun rangkaian seperti gambar 3b, tetapi bangku hambatan ( RB ) belum dihubungkan. 6. Atur sumber tegangan sehingga didapat kuat arus tertentu. 7. Catat penunjukkan amperemeter. 8. Hubungkan RB, catat harga RB yang digunakan dan catat juga penunjukkan amperemeter. 9. Ulangi langkah percobaan 8 untuk beberapa harga RB yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ). 10. Susun rangkaian seperti gambar 4a. 11. Atur sumber tegangan untuk mendapatkan kuat arus tertentu. 12. Catat penunjukkan voltmeter dan amperemeter. 13. Ulangi langkah percobaan 11 dan 12 untuk beberapa harga kuat arus yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ). 14. Susun rangkaian seperti gambar 4b, tetapi bangku hambatan ( RB ) belum dihubungkan. 15. Atur sumber tegangan untuk mendapatkan kuat arus tertentu. 16. Catat penunjukkan voltmeter. 17. Hubungkan RB, catat harga RB yang digunakan dan catat juga penunjukkan voltmeter. 18. Ulangi langkah percobaan 17 untuk beberapa harga RB yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ). 19. Ukur tegangan sumber dengan alat presisi ( tanyakan asisten ). 20. Catat batas ukur dari amperemeter dan voltmeter.
VII.
DATA PENGAMATAN MODUL I (VOLTMETER DAN AMPEREMETER)
KELOMPOK:
P awal :
P akhir :
JURUSAN :
T awal :
T akhir :
1. Mengukur tahanan dalam amperemeter
GAMBAR 3A No.
V( )
I( )
R( )
RB ( )
I tanpa RB ( )
I dengan RB ( )
GAMBAR 3B No.
Vsumber :
Volt
2. Mengukur tahanan dalam voltmeter
GAMBAR 4A No.
V( )
I( )
R( )
GAMBAR 4B No.
Vsumber :
RB ( )
V tanpa RB ( )
V dengan RB ( )
Volt
V1 = V tanpa RB V2 = V dengan RB Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten
:
Tanda Tangan Asisten
:
VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Hitung tahanan dalam dari amperemeter yang diselidiki dengan : a. Hasil percobaan dengan gambar 3a ! b. Hasil percobaan dengan gambar 3b ! 2. Hitung tahanan dalam dari voltmeter yang diselidiki dengan : a. Hasil percobaan dengan gambar 4a ! b. Hasil percobaan dengan gambar 4b ! 3. Dari hasil perhitungan pertanyaan no. 2a berilah koreksi terhadap hasil perhitungan pertanyaan no. 2b ( dengan diketahui tegangan sumber E ) ! 4. Apakah besarnya harga koreksi tergantung pada harga RB ! Jelaskan ! 5. Apakah hasil perhitungan pertanyaan 1b perlu dikoreksi mengingat besarnya kesalahan-kesalahan yang timbul dalam pengukuran ! Jelaskan ! 6. Dari hasil perhitungan untuk RA yang didapat, berapakah harga tahanan shunt yang diperlukan untuk merubah amperemeter yang dipakai menjadi amperemeter masing-masing dengan skala maksimum 50 mA, 500 mA dan 5 mA ! 7. Hitung tahanan muka untuk voltmeter yang dipakai, bila batas ukur masing-masing dijadikan 10 volt, 50 volt dan 100 volt !
MODUL II JEMBATAN WHEATSTONE
I.
TUJUAN Menentukan harga suatu hambatan dengan mempergunakan metoda “Jembatan Wheatstone”.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN
1. Sumber arus atau tegangan ( DC ). 2. Bangku hambatan ( resistor box ). 3. Komutator. 4. Galvanometer. 5. Dawai hambatan geser dengan mistar. 6. 3 hambatan yang akan ditentukan besarnya. 7. Kabel-kabel penghubung.
III.
TEORI Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri atas empat buah hambatan seperti yang terlihat pada gambar 1.
C I4
I3 RB
A
RX
B
G R2
R1 I2
I1 D
Gambar 1. Skema Jembatan Wheatstone
Dalam prakteknya R1 dan R2 dapat merupakan sebuah kawat A-B seperti pada gambar 2.
Dimana ; ST C. K
: sumber tegangan dc : komutator
RB
: hambatan yang diketahui ( berupa bangku hambatan )
RX G
: hambatan yang harus dicari harganya : galvanometer
L = A-B : kawat hambatan lurus pada mistar
+ C
+
G
+ 3
RB -
+ RX
4
-
K -
-
I3
I4
D
A
ST
B
L1
L2
Mistar :
A
B L1
L2
Gambar 2. Rangkaian Jembatan Wheatstone Jika jarum galvanometer ( G ) menunjuk nol, berarti tidak ada arus yang melalui G. Jadi tidak ada beda potensial antara titik C dan D, sehingga :
VC VD …………………………………………….......……………............ ( 1 )
Maka akan didapat persamaan :
RX
R2 R1
RB ……………………….………………………………............… ( 2 )
Jika kawat A-B serba sama dengan hambatan tiap satuan panjang, maka persamaan
RX
( 2 ) menjadi :
L2 A RB L1 A
Atau
RX
L2 L1
RB …………………….…………………………………………… ( 3 )
Di sini terlihat bahwa harga-harga yang diperlukan hanyalah perbandingan antara L2 dan L1, atau panjang kawat antara BD dan AD.
Bila letak RB dan RX ditukar maka berlaku persamaan :
RX
IV.
L1 L2
RB …………………….…………………………………………… ( 4 )
DAFTAR PUSTAKA
Blocmen, A. F. P, H. dan Mesritz, A.D. Alat-alat ukur listrik dan rangkaiannya
V.
TUGAS RUMAH
1. Apa bunyi hukum Kirchoff ? 2. Apa bunyi hukum Ohm ? 3. Buktikan rumus ( 2 ) dan ( 4 ) dengan analisa hukum-hukum di atas ( sertakan juga gambar rangkaiannya ) ! 4. Buktikan bila kawat ukur serba sama, maka didapat persamaan seperti di bawah ini ! L2 L1
R2 R1
5. Apa guna galvanometer ? Jelaskan prinsip kerjanya ! 6. Apa yang dimaksud dengan rangkaian seri dan paralel ? Gambar rangkaiannya dan berilah tanda kutub-kutub negatif dan positif ! Bagaimana mencari hambatan penggantinya ! 7. Apa guna komutator ? Jelaskan cara kerjanya ! 8. Berikan definisi 1 ampere yang berhubungan dengan percobaan ini ?
VI.
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN
1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Susun rangkaian seperti pada gambar ( 2 ), komutator K tetap terbuka dan belum dihubungkan dengan sumber arus. 3. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, barulah komutator dihubungkan dengan sumber arus. 4. Tentukan besar hambatan resistor box. 5. Arus mula-mula dipasang minimum dengan cara mengatur hambatan pengatur yang ada di dalam sumber arus atau tegangan yang terkecil. 6. Buat arus menjadi lebih besar sedikit demi sedikit, atur kontak geser D sehingga galvanometer menunjukkan angka nol. 7. Catat panjang L1 dan L2. 8. Ganti arah arus dengan mengubah kedudukan komutator K. Ulangi langkah percobaan 4 s/d 6. 9. Tukar letak RB dan RX ( RB terletak pada tempat RX semula ). 10. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 6 untuk kedudukan ini. 11. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 8 untuk RX yang lain. 12. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 8 untuk tiga RX yang dihubung seri. 13. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 8 untuk tiga RX yang dihubung paralel.
DATA PENGAMATAN
VII.
MODUL II (JEMBATAN WHEATSTONE)
KELOMPOK :
P awal :
P akhir :
JURUSAN
T awal :
T akhir :
:
Sisi Tahanan
RX (Ω)
Kedudukan D
RB
Sebelum Komutasi Sesudah Komutasi
Sebelum
Sesudah
Sisi
Sisi
(Ω)
L1 (cm)
L2 (cm)
L1 (cm)
L2 (cm)
Komutasi
Komutasi
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
RB
RX1
RX1
RB
RB
RX2
RX2
RB
RB
RX3
RX3
RB
RB
RXseri
RXseri
RB
RB
RXparalel
RXparalel
RB
Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten
:
Tanda Tangan Asisten
:
VIII.
TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN
1. Gambarlah rangkaian Jembatan Wheatstone ! 2. Hitung harga masing-masing RX dengan persamaan ( 3 ) dan ( 4 ) ! 3. Hitung RX dalam keadaan seri menurut teori ( rumus rangkaian seri ) ! 4. Hitung RX dalam keadaan paralel menurut teori ( rumus rangkaian paralel ) ! 5. Hitung RX dalam keadaan seri menurut hasil percobaan dengan persamaan ( 3 ) dan ( 4 ) ! 6. Hitung RX dalam keadaan paralel menurut hasil percobaan dengan persamaan
( 3 ) dan ( 4 ) !
7. Bandingkan hasil pertanyaan no. 3 dengan pertanyaan no. 5 ! 8. Bandingkan hasil pertanyaan no. 4 dengan pertanyaan no. 6 ! 9. Jika sumber arus diperbesar, ketelitian akan menjadi besar. Mengapa demikian ? Jelaskan ! 10. Apa guna dawai hambatan geser di dalam percobaan ini ?
MODUL III KESETARAAN KALOR
I.
TUJUAN 1. Menentukan usaha listrik. 2. Menentukan kalor yang terjadi. 3. Menentukan kesetaraan kalor.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN 1. Kalorimeter lengkap. 2. Termometer. 3. Amperemeter. 4. Voltmeter. 5. Sumber tegangan yang dapat diatur. 6. Stopwatch. 7. Neraca Ohaus.
III.
TEORI Bila kumparan pemanas dialiri arus listrik maka panas yang ditimbulkan oleh kumparan akan diterima oleh air, termometer dan kalorimeter. Menurut hukum Joule, banyaknya kalor yang terjadi pada hambatan R setelah dialiri arus selama t adalah : QL = V I t = I2 R t ( joule ) = A I2 Rt ( kalori )……………….…............… ( 1 ) Sedangkan kalor yang terjadi pada kalorimeter : QK = H ( Ta – Tm ) kalori………………………………………..............…. ( 2 ) Dimana : H = Na + Ma C…………………………………………...……............……. ( 3 ) Sehingga : QK = ( Na + Ma C ) ( Ta – Tm )………………………………..................…. ( 4 )
Keterangan : Na : nilai air kalorimeter Ma : massa air C : kalor jenis air Ta : temperatur kondisi akhir Tm : temperatur kondisi mula-mula
IV.
DAFTAR PUSTAKA 1. Tyler F, A Laboratory Manual of Physics, Adward Arnold, 1967 2. Sears-Zemansky, College Physics, Add. Wesley
V.
TUGAS RUMAH 1. Apakah arti dari satuan-satuan dan huruf-huruf yang diberikan dalam persamaan
( 1 ) dan ( 2 )
dalam SI ? 2. Berikan penjelasan mengenai cara mendapatkan koreksi suhu akibat pengaruh sekitarnya ( buat grafik suhu terhadap waktu terlebih dahulu ) ? 3. Bagaimana seharusnya pemasangan amperemeter dan voltmeter terhadap kawat pemanas ? Gambar ( tunjukkan letak kutub positif dan negatif pada rangkaian tersebut ) dan jelaskan ! 4. Apa yang dimaksud dengan usaha listrik ? Apa rumus dan satuannya ! 5. Apa guna kalorimeter ? 6. Apa yang dimaksud dengan kalor ? 7. Apa yang dimaksud dengan kalor jenis ( C ) ? Apa satuannya ! 8. Apa yang dimaksud dengan kapasitas kalor ( H ) ? Apa satuannya ! 9. Apa yang dimaksud dengan tara kalor ? 10. Apa yang dimaksud dengan kesetaraan kalor ?
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN ST
+ A
-
VI.
Kalorimeter lengkap
V
+
Gambar 1. Rangkaian percobaan
1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Timbang kalorimeter kosong MK ( lihat gambar 2 ). 3. Timbang pengaduk MP ( lihat gambar 2 ). 4. Isi kalorimeter dengan air sampai kawat pemanasnya terendam kemudian timbang. Usahakan agar temperatur air di bawah suhu ruang dengan memberi es. Massa air dan es ( Ma ) dapat dihitung. 5. Susun rangkaian ( seperti gambar 1 ). Jangan hubungkan sumber tegangan dengan tegangan jaringan dahulu, minta asisten untuk memeriksanya. 6. Stopwatch jangan dimatikan, alirkan arus 1-2 Ampere ( tergantung asisten ) catat tegangan yang ditunjukkan oleh voltmeter dan catat temperatur kalorimeter setiap 0,5 menit ( 30 detik ) ( usahakan kuat arus selalu tetap ), sampai temperatur kalorimeter naik sampai 5 C di atas suhu ruang ( percobaan sebenarnya ). Ingat stopwatch jalan terus jangan dimatikan. Aduk perlahan-lahan.
Bejana Luar
Kalorimeter kosong
Pengaduk
Kawat pemanas
Termometer
Gambar 2. Bagian-bagian Kalorimeter
7. Untuk percobaan akhir, matikan arus. Catat temperatur kalorimeter setiap 0,5 menit ( 30 detik ) selama 5 menit. Aduk perlahan-lahan. 8. Ulangi langkah percobaan 3 s/d 7 untuk kuat arus 0,6 ampere dan 1,5 ampere ).
( tanyakan asisten
VII.
DATA PENGAMATAN
MODUL III (KESETARAAN KALOR) KELOMPOK : JURUSAN :
P awal : T awal :
T0 =
MK =
TK = I (Ampere)
Mp = t (second)
0
1,2
0
T (°C)
P akhir : T akhir :
Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten : Tanda Tangan Asisten :
VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Hitung kalor yang dihasilkan oleh arus ( QL ) untuk masing-masing kuat arus yang digunakan ( semua satuan dalam SI ) ! 2. Gambarkan grafik perubahan suhu terhadap waktu pada percobaan pendahuluan, percobaan sesungguhnya dan percobaan akhir ( dalam satu grafik yang saling berhubungan ) ! 3. Setelah temperatur kalorimeter dikoreksi, hitung QK untuk masing-masing kuat arus yang digunakan ( semua satuan dalam SI ) ! 4. Hitung kesetaraan kalor listrik A untuk masing-masing kuat arus yang digunakan
( beserta
satuannya dalam SI ) ! 5. Gambar rangkaian pemasangan sumber tegangan, amperemeter, voltmeter dan kawat pemanas lengkap dengan kutub positif dan kutub negatif beserta arah arusnya ! 6. Usaha apa yang dapat dilakukan untuk mengurangi pengaruh pertukaran kalor dengan sekitarnya ! Jelaskan ! 7. Apa maksud / guna mengukur tegangan antara ujung kawat pemanas selama percobaan berlangsung ! 8. Apa guna dilakukan percobaan pendahuluan dan percobaan akhir ( masing-masing selama 5 menit tanpa menggunakan arus ) ! Jelaskan !
MODUL IV RESONANSI LISTRIK
I.
TUJUAN 1. Mengamati adanya gejala resonansi dalam rangkaian arus bolak-balik. 2. Menentukan besar tahanan dan induksi diri dari pada induktor.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN 1. Sumber tegangan ( AC ). 2. Induktor ( kumparan pemadam ). 3. Bangku kapasitor. 4. Multitester. 5. Amperemeter AC. 6. Kabel-kabel penghubung.
III.
TEORI A. Arus dan Tegangan Sinusoida Arus bolak-balik adalah arus yang bergantung pada waktu, bentuk umumnya merupakan fungsi sinusoida sehingga disebut arus sinusoida. Arus sinusoida sebagai : I = Im sin ( t + o )
Dimana : I Im
: arus sesaat : arus maksimum
( t + o ) : fasa
: frekuensi sudut
Sedangkan untuk tegangan dapat dituliskan sebagai : V = Vm sin ( t + o )
Dimana : V : tegangan sesaat Vm : tegangan maksimum
( fungsi cos / sin ) dapat dituliskan
B. Fasor Keluaran R, L dan C Dalam analisa rangkaian umumnya digunakan diagram fasor ( phase vector ). Sesuai namanya maka arus atau tegangan dianggap sebagai besaran vektor fasa. Amplitudo sebagai besarnya sedangkan fasa sebagai sudut simpangnya. Penyederhanaan dapat dilakukan dengan peninjauan sudut t = 0, selanjutnya kita analisa tegangan keluaran dari R, L dan C jika dialiri arus sinusoida.
1. Resistor ( R ) Jika arus I = Im cos ( t ) dialiri pada resistor, maka tegangan keluaran VR dapat dianalisa dengan : VR = I R = Im R cos ( t ) = Vm cos ( t ) Dimana :
Vm = Im R Terlihat bahwa fasor keluaran VR sefasa dengan masukannya.
R
Diagram fasor :
I
VR
Gambar 1
2. Induktor ( L ) Jika arus I = Im cos ( t ) dialiri pada induktor, maka tegangan keluaran VL dapat dianalisa dengan hukum Faraday :
VL = - = L
di dt
= - Im L cos ( t )
VL = Im L cos ( t
Dimana : Vm = Im L = Im XL
2
) = Vm cos ( t
2
)
Terlihat bahwa fasor keluaran VL tertinggal
L
2
dari masukan.
VL
Diagram fasor :
I Gambar 2
3. Kapasitor ( C ) Jika arus I = Im cos ( t ) dialiri pada kapasitor, maka tegangan keluaran VC dapat dihitung dengan :
V
Q C
VC = Im
1 C
i dt
1 C
sin ( t ) = Im XC cos ( t
VC = Vm cos ( t
2
2
)
)
Dimana :
Vm = Im XC
Terlihat bahwa fasor keluaran VC mendahului C
2
dari masukan. I
Diagram fasor :
VC Gambar 3
C. Rangkaian Seri K ( R, L ) dan C
K A
B L
C
R
AC
mA
Gambar 4. Rangkaian seri K(R,L) dan C
Gambar 4 menunjukkan sebuah rangkaian listrik arus bolak-balik dengan susunan seri terdiri sebuah sumber tegangan arus bolak-balik, bangku kapasitor ( C ), induktor ( L ) dengan hambatan dalam ( R ) dan sebuah milliamperemeter ( mA ). Tegangan keluaran VAB = VR + VL + VC. Jika masukannya I = Im cos ( t ), maka tegangan keluarannya : VAB = Z Im cos ( t + )
Dengan : Z R
2
( L
( L tan
1
1 C 1
C
R
)
2
)
…………………..………………………………. ( 1 )
Jadi jika masukan tegangannya adalah E ( besarnya tegangan efektif ) dan
( besarnya
frekuensi sudut ) dari sumber tegangan arus bolak-balik, maka besarnya arus efektif I yang mengalir melalui rangkaian tersebut adalah :
Ieff
E 1 2 R ( L ) C
……………………………………………… ( 2 )
2
Dimana : R : besarnya tahanan ( ohm atau )
L : besarnya induksi diri dari induktor ( henry atau H ) C : besarnya kapasitansi dari kapasitor ( farad atau F ) I
: kuat arus ( ampere atau A )
E : tegangan ( volt atau V ) : frekuensi sudut ( rad/s )
Jika C diubah-ubah besarnya, maka akan didapat harga I yang mencapai harga maksimum. Harga arus maksimum itu dicapai pada saat harga :
C
1 2
…………………...……………………………............……… ( 3 )
L
Dan besarnya kuat arus :
Imaks
E R
………………............……………………............…………. ( 4 )
Rangkaian listrik dimana I mencapai maksimum dan harga C
1 2
L
resonansi seri.
D. Rangkaian Paralel K ( R, L ) dan C
K
L
AC
R
C
mA
Gambar 5. Rangkaian paralel K(R,L) dan C
, disebut dalam keadaan
Gambar 5 menunjukkkan sebuah rangkaian arus bolak-balik dengan susunan paralel antara induktor beserta hambatannya ( K ) dengan kapasitor ( C ), kemudian disusun seri dengan milliamperemeter ke sumber tegangan arus bolak-balik. Jika E tegangan efektif dari sumber tegangan, dengan cara serupa maka kuat arus efektifnya adalah :
2
2
2
IE C
12 L C 2
2
2
……………………………............………… ( 5 )
R L
Jika C diubah-ubah besarnya, maka akan didapat harga I yang mencapai harga minimum. Harga arus minimum itu dicapai pada saat harga : 1
C 2
L
R
…………………......…………………............………… ( 6 )
2
L
Dan besarnya kuat arus :
Imin
ER 2
2
2
……………………...............………………………. ( 7 )
R L
Seperti halnya pada rangkaian seri, maka pada saat arus mencapai harga minimum, rangkaian disebut dalam keadaan resonansi paralel.
IV.
DAFTAR PUSTAKA 1. Sears-Zemansky, College Physics, Add. Wesley, 1960 2. Sears, Electricity and Magnetism 3. Tyler F, A Laboratory Manual of Physics
V.
TUGAS RUMAH 1. Apa yang dimaksud dengan resonansi listrik ? 2. Apa yang dimaksud dengan reaktansi induktif ? Apa simbol dan satuannya, serta bagaimana persamaannya ! 3. Apa yang dimaksud dengan reaktansi kapasitif ? Apa simbol dan satuannya, serta bagaimana persamaannya !
4. Apa yang dimaksud dengan impedansi ? Apa simbol dan satuannya, serta bagaimana persamaannya ! 5. Turunkan persamaan ( 1 ) dan ( 2 ) dengan pertolongan fasor beda tegangan R, L dan C yang dihubungkan secara seri ? 6. Turunkan persamaan ( 3 ) dan ( 4 ) dari persamaan ( 2 ) ? 7. Jika harga C besar sekali, bagaimana harga kuat arus I pada rangkaian seri dan bagaimana pula untuk rangkaian paralel ? 8. Jika harga C sama dengan nol, bagaimana harga I pada rangkaian seri dan bagaimana pula untuk rangkaian paralel ? 9. Turunkan persamaan ( 5 ) dengan pertolongan diagram fasor kuat arus untuk rangkaian paralel dan beda potensial untuk rangkaian seri untuk R dan L ? 10. Turunkan persamaan ( 6 ) dan ( 7 ) dari persamaan ( 5 ) ?
VI.
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN * Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). Catatan : 1. Pada percobaan ini tidak digunakan hambatan R yang khusus, melainkan R diambil dari kumparan induktornya ( induktor terdiri dari kumparan kawat dengan inti besi ). 2. Rangkaian bangku kapasitor biasanya seperti :
C1
C2
C3
C4
Gambar 6. Rangkaian bangku kapasitor
Jadi dengan menyusun paralel kapasitansinya dijumlahkan dari masing-masing kapasitor yang terpakai. Ada pula bangku kapasitor putar dimana kapasitansinya langsung jumlah tiap-tiap penunjukkan pemutarnya. 3. Pada setiap pengukuran baik arus searah maupun arus bolak-balik, selalu dipergunakan batas ukur yang terbesar kemudian berturut-turut dikecilkan. Demikian pula untuk tegangan.
Pengukuran : 1. Ukur hambatan dalam dari induktor dengan multitester. 2. Bila ada ukurlah frekuensi tegangan bolak-balik dengan alat pengukur frekuensi lidah, bila tidak ada alat tersebut ambil saja 50 Hz. 3. Susun rangkaian seperti gambar 4. Sebelum dihubungkan dengan jala-jala listrik, laporkan dulu pada asisten.
4. Amati dan catat kuat arus I untuk beberapa harga C dimulai dengan nol sampai harga C terbesar ( tanya asisten ). 5. Pada suatu harga I tertentu, amati tegangan bolak-balik ujung-ujung tiap komponen dan tegangan output transformator. 6. Susun rangkaian seperti gambar 5. Ulangi langkah percobaan pengukuran 4 s/d 5.
VII.
DATA PENGAMATAN MODUL IV (RESONANSI LISTRIK)
KELOMPOK :
P awal :
P akhir :
JURUSAN
T awal :
T akhir :
:
E
RLC seri
No.
E
RL paralel C
I (Volt)
C ( F)
(Ampere)
I Keterangan
(Volt)
C ( F)
(Ampere)
Keterangan
Vin =
Vin =
VC
VC
=
=
VL =
VL =
VR
VR
=
=
Rind =
Rind =
Vin =
Vin =
VC
VC
=
=
VL =
VL =
VR
VR
=
Rind =
=
Rind =
Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten
:
Tanda Tangan Asisten
:
VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Buat grafik antara kuat arus I terhadap kapasitansi C untuk rangkaian seri ! 2. Demikian pula untuk rangkaian paralel ! 3. Berdasarkan grafik di atas, tentukanlah harga-harga C resonansi dan I resonansi untuk rangkaian seri dan paralel ! 4. Berapakah besar hambatan dalam dari induktor ! 5. Hitung hambatan dalam R dan induktansi L dari induktor dengan menggunakan persamaan ( 3 ) dan ( 4 ) untuk resonansi seri dan persamaan ( 6 ) dan ( 7 ) untuk resonansi paralel ! 6. Bandingkan harga R yang didapat dari hasil perhitungan pertanyaan no. 4 dengan pertanyaan no. 5 ! Jelaskan ! 7. Dengan persamaan ( 5 ) tunjukkan bahwa grafik mendekati garis lurus, untuk harga C lebih besar dari pada C resonansi ! 8. Sesuaikan pengamatan anda dengan hasil pertanyaan no.7 ! 9. Pada tiap-tiap pengukuran selalu terjadi penurunan tegangan. Jelaskan bagaimana hal ini dapat terjadi !
MODUL V VOLTAMETER TEMBAGA
I.
TUJUAN Menera sebuah amperemeter dengan voltameter tembaga.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN 1. Voltameter yang terdiri dari :
Bejana.
Keping tembaga ( Cu ) sebagai anoda.
Keping tembaga ( Cu ) sebagai katoda.
2. Larutan tembaga sulfat ( CuSO4 ). 3. Sumber tegangan ( DC ). 4. Amperemeter. 5. Neraca teknis. 6. Alat pembakar ( spirtus ). 7. Stopwatch. 8. Amplas. 9. Kabel-kabel penghubung.
III.
TEORI Zat cair jika dipandang dari sudut hantaran listrik dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :
Zat cair isolator, seperti air murni, minyak dan sebagainya.
Larutan yang mengandung ion-ion, seperti larutan asam-basa dan garam-garam di dalam air. Larutan-larutan ini dapat dialiri arus listrik dengan ion-ion sebagai penghantarnya dan disertai perubahan-perubahan kimia.
Air rasa, logam-logam cair dapat dilalui arus listrik tanpa perubahan-perubahan kimia di dalamnya.
Pada percobaan ini digunakan larutan garam CuSO4, di dalam bejana seperti terlihat pada gambar 1.
Cu
Cu
Cu CuSO4
Bila pada rangkaian di atas dialiri arus listrik maka akan terjadi endapat Cu pada katoda. Jumlah Cu yang mengendap sebanding dengan arus yang lewat. Sehingga voltameter dapat dipakai sebagai amperemeter.
CuSO4
Bejana + CuSO4
Tutup bejana
Keping Cu
Gambar 2. Bagian-bagian Voltameter
IV.
TUGAS RUMAH 1. Jelaskan cara kerja voltameter ini dan hukum apa yang digunakan di sini ? 2. Dapatkah digunakan arus bolak-balik untuk percobaan ini ? Jelaskan ! 3. Jelaskan hubungan antara endapan yang terjadi ( beratnya ) dengan arus yang dipakai ? 4. Jika kuat arus yang melalui voltameter diketahui dan berat endapan tembaga dapat ditimbang, maka berat atom dan / atau valensi endapan dapat dihitung. Jelaskan hal ini ! 5. Berikan definisi 1 ampere yang berhubungan dengan percobaan ini ? 6. Tuliskan reaksi yang terjadi secara lengkap !
V.
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN ST
+ Stop watch
A
Kertas Amplas
Bejana Gambar 3. Rangkaian percobaan
1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Gosok / ampelas katoda dengan kertas ampelas hingga bersih. 3. Cuci katoda dengan air, kemudian panaskan / keringkan di atas api spiritus ( tidak dibakar ). 4. Timbang katoda dengan teliti dengan menggunakan neraca teknis. 5. Bungkus katoda dengan kertas yang bersih agar tidak kotor lagi. 6. Buat rangkaian seperti pada gambar 3, dengan polaritas kutub yang benar. Ingat, pergunakan katoda pertolongan terlebih dahulu. 7. Tuang larutan tembaga sulfat ( CuSO4 ) ke dalam bejana. 8. Jalankan arus dan atur besarnya sehingga amperemeter menunjukkan kuat arus sebesar I ampere ( ditentukan oleh asisten ). 9. Periksa sekali lagi apakah arah arus sudah benar ( akan terjadi endapan tembaga pada katoda ). 10. Putuskan hubungan dengan sumber arus dan jangan mengubah rangkaian lagi. 11. Gantilah katoda pertolongan dengan katoda yang sebenarnya ( yang telah dicuci ). 12. Usahakan supaya luas permukaan katoda yang tercelup ke dalam larutan sama dengan luas permukaan katoda pertolongan yang tercelup larutan. 13. Rangkaian jangan dirubah. 14. Jalankan arus selama n menit ( ditentukan oleh asisten ), usahakan agar kuat arus tetap I ampere dengan mengatur sumber arusnya. 15. Setelah n menit putuskan arus, ambillah katoda lalu cuci dengan air dan panaskan sampai kering. 16. Timbang lagi katoda dengan teliti. 17. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 16 untuk beberapa kuat arus yang berlainan dan waktu yang berlainan pula ( ditentukan oleh asisten ).
18. Setelah selesai, kembalikan larutan ke dalam botolnya dan kembalikan pula alat-alat yang lain.
VI.
DATA PENGAMATAN MODUL V (VOLTAMETER TEMBAGA)
KELOMPOK :
P awal :
P akhir :
JURUSAN :
T awal :
T akhir :
NO
Waktu
Arus
Mo
M
(menit)
(Ampere)
(sebelum percobaan)
(setelah percobaan)
1 2 3 4 5
Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten
:
Tanda Tangan Asisten
:
VII.
TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Hitung jumlah tembaga yang mengendap untuk tiap-tiap percobaan ! 2. Berdasarkan jumlah endapan tembaga yang didapat, hitung muatan yang digunakan untuk menguraikan larutan ( untuk tiap-tiap percobaan ) ! 3. Buat grafik hasil peneraan yaitu antara kuat arus hasil perhitungan pertanyaan no. 2 dengan kuat arus yang terbaca pada amperemeter ! 4. Berilah perhitungan pada tiap-tiap pengukuran pada tiap-tiap percobaan beserta kesalahannya ! 5. Berilah komentar pada hasil-hasil perhitungan di atas ! 6. Berdasarkan pertanyaan no. 3 dan no. 4 di atas, perlukah amperemeter yang diselidiki itu dikoreksi ! Jelaskan ! 7. Jika dipergunakan amperemeter yang telah ditera dengan suatu metode lain, maka voltameter tembaga ini dapat dipergunakan untuk menghitung berat atom suatu zat kimia. Jelaskan ! 8. Hitung berat atom tembaga dari percobaan ini dengan memisalkan kuat arus yang dipakai benar ! 9. Bandingkan hasil perhitungan dengan literatur. 10. Jelaskan mengapa katoda harus dicuci terlebih dahulu sebelum dibakar ! 11. Jelaskan mengapa pula harus dibakar sebelum dipergunakan ( sebelum
ditimbang ) !
MODUL VI HUKUM OHM
I.
TUJUAN 1. Menentukan karakteristik beberapa komponen listrik dengan menggunakan amperemeter dan voltmeter. 2. Mengenal hubungan seri dan paralel.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN 1. Amperemeter. 2. Voltmeter. 3. Sumber tegangan ( DC ). 4. Beberapa elemen listrik ( resistor, lampu, NTC dan dioda ). 5. Kabel-kabel penghubung.
III.
TEORI Sebuah elemen listrik X yang mempunyai hambatan R bila dihubungkan dengan sumber tegangan V, maka pada elemen listrik X tersebut akan mengalir arus listrik sebesar I. Jika elemen listrik X terbuat dari hambatan biasa, maka pada umumnya grafik karakteristik I vs V adalah linier dan memenuhi persamaan : V = I R………………………………..…………………………..…............( 1 )
Dimana : V : beda potensial antara ujung-ujung elemen / hambatan I : kuat arus yang melalui elemen / hambatan R : besarnya hambatan
Elemen-elemen listrik ada juga yang mempunyai hubungan tidak linier.
Daya ( P ) yang diberikan pada elemen listrik adalah : P = V I………………………………...……………………………............. ( 2 ) Pada percobaan ini digunakan rangkaian metode I dan metode II ( lihat gambar 1 dan gambar 2 ).
A
_
+
_
+
+
+
+ X
_
_
_ _ Gambar 1. Metode I
V _
+
+
V
X _
+
A
Gambar 2. Metode II
Metode I memberikan pengukuran tegangan yang sebenarnya pada elemen X, sedangkan metode II memberikan pengukuran kuat arus yang sebenarnya yang melalui elemen X.
Dioda
Lampu
NTC
Resistor
Gambar 3. Elemen listrik X
IV.
DAFTAR PUSTAKA 1. Sears-Zemansky, College Physics, Add. Wesley 2. Halliday & Resnick, Fisika, Erlangga, 1993
V.
TUGAS RUMAH 1. Apakah bunyi hukum ohm ? 2. Jelaskan fungsi tiap-tiap elemen listrik berikut ! a. Resistor b. Dioda dalam percobaan ini c. NTC d. PTC 3. Apa pengaruh temperatur suatu komponen / elemen terhadap hambatannya. Jelaskan ! 4. Apakah yang dimaksud dengan “hambatan ohmic“ dan “hambatan non-ohmic“. Jelaskan dengan grafik ! 5. Sebutkan jenis-jenis dioda berdasarkan bahannya. Jelaskan !
VI.
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN 1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Susun rangkaian seperti pada gambar 1 ( metode I ) dengan memakai lampu, dan jangan dihubungkan dengan sumber / jaringan tegangan dahulu. Perhatikan besarnya tegangan listrik yang harus digunakan. 3. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, dengan persetujuannya barulah rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan. 4. Cobalah beberapa harga tegangan dari yang kecil ke yang besar ( tanyakan pada asisten harga-harga ini ), begitu pula sebaliknya dari yang besar ke yang kecil. Catat kuat arus dan tegangan yang ditunjukkan oleh amperemeter dan voltmeter. 5. Ulangi langkah percobaan di atas menggunakan termistor NTC, resistor dan dioda. 6. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 4 menggunakan dua komponen / elemen yang dihubung secara seri. 7. Ulangi langkah percobaan 5 tetapi menggunakan dua komponen yang dihubung secara paralel. 8. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 6 untuk rangkaian gambar 2 ( metode II ).
VII.
DATA PENGAMATAN
VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Catat kuat arus dan tegangan yang ditunjukkan oleh amperemeter dan voltmeter pada setiap kombinasi rangkaian, kemudian hitunglah nilai hambatannya ! 2. Buat grafik, tentukan yang ohmic dan non-ohmic. Jelaskan ! 3. Dalam gambar 1 ( metode I ) amperemeter menunjukkan kuat arus yang melalui komponen dan voltmeter. Bagaimana cara memberi koreksi bila diketahui hambatan dalam voltmeter ( RV ) ? 4. Bagaimana dengan gambar 2 ( metode II ) ? 5. Rangkaian manakah yang lebih baik untuk percobaan ini ? 6. Apakah pengaruh hambatan dalam amperemeter ( RA ) dan hambatan dalam voltmeter ( RV ) pada rangkaian ! Jelaskan ! 7. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, jenis dioda manakah yang digunakan ?
MODUL VII PRINSIP METODE KOMPENSASI
I.
TUJUAN 1. Menentukan Gaya Gerak Listrik ( GGL ) suatu elemen dengan cara perbandingan. 2. Menentukan hambatan dalam suatu elemen.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN 1. Sumber arus DC ( 15 V, 3 A ). 2. Amperemeter ( 300 mA ). 3. Dawai hambatan geser dengan mistar. 4. Bangku hambatan. 5. Galvanometer. 6. Elemen ( standar dan yang akan diukur ). 7. Kabel-kabel penghubung.
TEORI D. Menentukan GGL Suatu Elemen Dengan Cara Perbandingan
_
+ +
G
_ mA
+ C
_
b aI
_
+ RB
Gambar 1. Rangkaian Percobaan
Keterangan gambar : C
: sumber arus
G
: galvanometer
mA : milliamperemeter
E1
: elemen standar
aa’
B
: bangku hambatan
: dawai hambatan dengan mistar
+
E1
+
+
a
_
III.
E2
_
E2
_
R0
Sekiranya kita dapatkan titik geser b sedemikian sehingga G menunjukkan simpangan nol, maka E 1 = Vab. Jika kemudian elemen E1 digantikan dengan elemen E2 dan percobaan tadi diulangi dengan pembacaan A tetap dijaga, seperti pada sebelumnya dimana titik geser pada kesetimbangan sekarang menjadi c maka berlaku : E2 E1
L ac L ab
…………………............……...…………………………….. ( 1 )
Di sini Lab dan Lac masing-masing menunjukkan panjang dawai ab dan ac. Maka jika E1, Lab dan Lac diketahui, E2 dapat dihitung. E. Menentukan Hambatan Dalam Suatu Elemen Misalkan kemudian percobaan terakhir kita ulangi lagi, tetapi dengan elemen E2 kita paralelkan terlebih dahulu dengan suatu hambatan standar Ro, maka hambatan dalam dari E2 ( r2 ) adalah :
r2 (
L ac L ad
1 ) Ro …………………….………………………………….. ( 2 )
Dimana d adalah kedudukan titik geser yang menghasilkan keseimbangan G, dalam hal terakhir.
IV.
TUGAS RUMAH 1. Jelaskan prinsip metode kompensasi pada percobaan ini? 2. Apa yang dimaksud dengan GGL ? 3. Apa yang dimaksud dengan tegangan jepit ? 4. Apa fungsi galvanometer ? 5. Sebutkan bunyi hukum Kirchoff ! 6. Gambar rangkaian baterei ? 7. Apa keunggulan metode kompensasi dibandingkan penentuan GGL dengan cara mengukur langsung tegangan jepitnya memakai voltmeter ? 8. Buktikan persamaan ( 1 ) ! 9. Buktikan persamaan ( 2 ) !
V.
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN 1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Susun rangkaian seperti tergambar dengan ketentuan : sumber arus masih dalam keadaan off dan tombolnya dalam keadaan minimum. Sebagai elemennya kita pakai elemen standar atau baterai
biasa ( yang GGL-nya kita misalkan identik dengan hasil pengukuran GGL langsung memakai voltmeter ). 3. Nyalakan sumber arus dengan memutar tombolnya, perbesar arus keluarnya hingga terbaca di A sebesar + 200 mA. Jangan diubah-ubah lagi kedudukan tombol selama percobaan selanjutnya. 4. Mulailah menyentuhkan kontak geser pada dawai hambatan dan carilah titik b, yang memberikan simpangan nol pada galvanometer. Catatlah pembacaan Lab. Ulangi percobaan ini beberapa kali lagi ( tanya asisten dan catat pembacaan Lab tersebut setiap kalinya ). Perhatikan pula agar besarnya arus kompensasi tidak berubah sepanjang percobaan, matikanlah sumber arus setelah selesai pengamatan. 5. Gantikan elemen standar ( E1 ) dengan elemen yang hendak kita ukur ( E2 ), kemudian ulangi lagi semua langkah-langkah percobaan di atas yang sekarang menghasilkan pembacaan Lac dalam jumlah yang sama banyak seperti langkah percobaan 4. 6. Sekali lagi ulangi prosedur seperti di atas, setelah terlebih dahulu elemen E2 itu dihubung paralel dengan Ro ( ini dapat berupa hambatan sembarang yang resistansinya dimisalkan tepat sama besar dengan hasil pengukurannya langsung memakai multimeter). Perubahan dalam hal ini adalah nilai Lad.
VI.
DATA PENGAMATAN MODUL VII (PRINSIP METODE KOMPENSASI)
KELOMPOK : JURUSAN : Rb (ohm)
Lab (cm)
Pawal : Tawal : Lac (cm)
E2 (V)
Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten
:
Tanda Tangan Asisten
:
Ro (ohm)
Rb (ohm)
Pakhir : Takhir : Lac (cm)
Lad (cm)
r2 (V)
VII.
TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Hitung GGL dari elemen E2 beserta ketelitiannya ( Ro dimisalkan standar) ! 2. Hitung hambatan dalam elemen E2 ( Ro dimisalkan standar ) ! 3. Jika dipunyai beberapa nilai Ro, manakah sebaiknya yang dipakai berdasarkan pertimbangan ketelitian pengukuran ! 4. Apa gunanya bangku hambatan B pada percobaan ini ! 5. Jelaskan jalannya arus sebelum dan sesudah jarum galvanometer menunjuk angka nol ! 6. Jelaskan jalannya arus bila penunjukkan galvanometer ke arah positif ( + ) dan ke arah negatif ( - ) ! 7. Mengapa besarnya arus kompensasi harus sama pada pengukuran-pengukuran itu !
MODUL VIII TERMOKOPEL
I.
TUJUAN 1. Mempelajari efek termolistrik. 2. Mengkalibrasi termokopel yang akan digunakan sebagai termometer.
II.
ALAT DAN PERLENGKAPAN 1. Termokopel Cu dan Fe. 2. Amperemeter. 3. Bejana gelas. 4. Termometer. 5. Komutator. 6. Kompor listrik. 7. Kabel-kabel penghubung.
III.
TEORI Bila ujung-ujung logam penghantar diberi beda temperatur yang cukup besar, maka elektron bebas akan bergerak dari ujung yang memiliki temperatur lebih tinggi ke ujung yang memiliki temperatur yang lebih rendah. Dengan demikian akan terjadi arus listrik. Karena hambatan logam penghantar kecil sekali, maka beda potensial yang ditimbulkan juga kecil. Beda potensial yang lebih besar dapat diperoleh dengan menyambung dua jenis logam penghantar. Hal ini terjadi karena besar kerapatan elektron bebas dari tiap logam penghantar berlainan. Gejala tersebut disebut efek termolistrik. Hal ini diketemukan pertama kali oleh T. J. Seebeck pada tahun 1826. Rangkaian demikian disebut “ Termokopel “ dan beda potensial yang ditimbulkan disebut “ ggl termo “ atau “ ggl Seebeck “. Pada temperatur yang tidak lebih dari beberapa ratus derajat Celcius, maka persamaan umum dari ggl yang ditimbulkan terhadap beda temperatur bisa dianggap sebagai :
E = aT +
Dimana : E T a dan b
1 2
bT2
: ggl temokopel : beda temperatur : konstanta yang mempunyai harga tergantung pada jenis logam yang digunakan
IV.
DAFTAR PUSTAKA 1. Tyler F, A Laboratory Manual of Physics 2. Sears, Heat, Mechanisc and Sound 3. V. d. Leeden, Panas
V.
TUGAS RUMAH 1. Apa yang anda ketahui tentang termokopel ? 2. Apa keuntungan dari sebuah termokopel ? 3. Apa yang dimakud dengan kalibrasi ? 4. Apa yang dimaksud dengan gradien voltage ? 5. Apa yang dimaksud dengan konduktor yang baik ? 6. Apa guna grafik ggl termo vs temperatur ?
VI.
PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN 1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Susun rangkaian temokopel seperti pada gambar di bawah ini.
+
+ K
A _
-
Cu Cu
Fe
Tabung gelas B - Air panas
Tabung gelas A - Es
3. Isi tabung gelas A dengan es dan dijaga agar tetap ada es, supaya temperatur tetap 0 C. 4. Tabung gelas B diisi air biasa, kemudian panaskan air tersebut dengan kompor listrik hingga mendidih. 5. Dinginkan air tersebut sampai 5 C. Catat penunjukkan milliamperemeter pada setiap penurunan 5 C. Cara menurunkan temperatur air panas adalah dengan menambahkan es sedikit demi sedikit sambil diaduk.
VII.
DATA PENGAMATAN
MODUL VIII (TERMOKOPEL)
KELOMPOK :
P awal :
P akhir :
JURUSAN :
T awal :
T akhir :
No.
Suhu (°C)
Arus (μA)
Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten
:
Tanda Tangan Asisten
:
VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Jelaskan prinsip terjadinya arus pada rangkaian termokopel ! 2. Buat grafik antara ggl termo terhadap temperatur ! 3. Berapa harga gradien voltage ! Bandingkan dengan literatur jika konstanta b dapat diabaikan terhadap a !
