Fisika Listrik & Magnet

Modul Praktikum I

Fisika Listrik & Magnet PROGRAM STUDI TEKNIK EEKTRO

labmtorium Dww 8 Pengukuran krusan Teknik Ekktro - fakultas Teknologi hdstri

Universtas Islam Sulhn Agung [UNISSULAI

I

.

--

L -

, --A.

p-;

- < A

n

-*

.-

.

.

---

?

k

-w:y - -

LaboratoriuM Dasar dan Pengukum Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Semarang SO1 12 - Indonesia

- .-. ..

*

P .

DAFTAR I S 1 MODUL I KAPASITANSI DAN ENERGI ELEKTROSTATIK

11 Dasar Teori

1.2 Percobaan 1 Pengaruh Beda Potensial Terhadap Kapasitansi dan Energi Elektrostatik

1.3

Percobaan 2 Pengaruh Jarak Antar Keping Sejajar Terhadap Kapasitansi dan Energi Elektrostatik

1.4

Percobaan 3 Pengaruh Luas Keping Sejajar Terhadap Elektrostatik

Kapasitansi dan

Energi

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

Semarang 501 12 - Indonesia ~~:Nwww.unissula.ac.iij

MODUL I KAPASXTANSI DAN ENERGI ELEKTROSTATIK 1.1. Dasar Teori Apabila terdapat dua buah keping yang sejajar, dan dihubungkan dengan piranti yang bermuatan (baterrai), seperti yang ditunjukkan pada gambar l.l., maka muatan-muatan akan dipindahkan dari satu konduktor ke konduktor yang lain sampai perbedaan potensial antara konduktor ke konduktor, sehingga muatan-muatan yang sama dan berlawanan tanda yang dimiliki konduktorkonduktor tersebut, sama dengan beda potensial antara ujung-ujung baterai.

4

c&++

-.-9

-

Gambai- 1.1. Kapasi2w Iceping sdajar

Apabila k r n y a

mumn

Dfstrik tiap keping aderlah Q caubmb $an perbetlaan kedua ke@Hg ttzrsebut V v o l t maka besamya muatan pada

Kapasitansi adalah suatu ukuran dari kapasitas penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial, dengan satuan coulomb per volt, yang disebut farad. Sepasang keping (pelat) yang sejajar mempunyai intensitas medan listrik di dalam ruang hampa :

-

Laboratorium Dasar dan Fengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula .

-

JI. Raya Kaligawe KPn. 4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Semarang 501 12 - Indonesia

htfD:lhvww.unissula.ac.id

Di mana & adalah intensitaornedan listrik dengan satuan volt per meter (v/m) dan A adalah luas penampang keping sejajar dengan satuan m2 dan 6, adalah permitivas ruang hampa. Karena intensitas atau gradien potensial antara pelat (keping) adalah merata, maka beda pot~nsialantara keping adalah :

Dengatn mensubtRusikan pmsamaan 1.4. kedatam persamaan 1.I., maka :

b;

r 3

-

zc,

.-. i elektrcvstatik yarrg ~ t r n p Q u sdi dalam sebuah kapasitor disebut pobmiai tistrik, adafa h :'

Atau :

Atau :

i-

-

L~be-urn

-

Dasar dan Pengukumn T e k i k E l h Ferkulfas Teknologi ihdustrl Unisula JI. Raya K.Rg.n lbn4 Tslp. (024) 6583584 (8 lfnes) Faks,(024) 6512455 Semarang 501 12 - Indonesia &Q&ww.unismia.ac.icJ

.'% '. i y

A $ Z

e,c*a,s

me

:*

1.2. Percobaan 1 Pengaruh Beda Potensial Terhadap Kapasitansi dan Energi Elektrostatik

1.2.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan beda potensial terhadap kapasitansi Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tent'ang pengaruh perubahan beda potensial terhadap jumlah muatan pada keping kapasitor Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan beda potensial terhadap intensitas medan listrik Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubaham beda potensial terhadap energi potensial listrik 1.2.2. Peralatan Yang Digunakan 1. Batterai 9 Volt 2. Kapasitor keping sejajar 3. Kapasitansi meter

5 buah 1buah 1buah

1.2.3. Gambar Rangkaian Percobaan

I

I

Kapasitor

Gambar 1.2. Rangkaian percobaan 1

1.2.4. Langkah Percobaan 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8.

Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. Ukurlah besarnya kapasitansi dengan kapasitansi meter, dan catat pada tabel 1.1, Hitunglah besarnya muatan pada kapasitor dan catat pada tabel 1.1. Hitunglah besarnya intensitas medan listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 1.1. Hitunglah besarnya energi potensial listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 1.1. Ulangi langkah percobaan 4 sampai 7 untuk beda potensial yang variabel

-

laboratorium Dasar dan Pengukutan Teknik Elektro Fakultas Teknologt Industri Unissula JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

Semarang 501 12 - Indonesia ~://www.onissulaw i d

1.2.5. Hasil Percobaan Tabel 1.1. Hasil percobaan untuk kapasitor denqan beda potenoial variabel

1

I

I

V ( volt )

I

C ( farad

1

I

Q (coulomb)

Catatan : Jarak antara dua keping sejajar Luas penampang setiap keping

-

1

1

I

E (~01Vm)

EP (joule)

1

............. .............

1.2.6. Grafik Buatlah grafik :

c=f(v)

~=f(v) E=f(v) EP=f(v)

1.2.7. Tugas dan Pertanyaan

Dengan memperhatikan grafik, jelaskan tentang : 1. Pengaruh perubahan beda potensial terhadap nilai kapasitansi sebuah kapasitor 2. Pengaruh perubahan beda potensial terhadap jumla h muatan pada kapasitor 3. Pengaruh perubahan beda potensial terhadap intensitas medan listrik pada sebuah kapasitor 4. Pengaruh perubahan beda potensial terhadap energi potensial listrik pada sebua h kapasitor

-

Laboratorium Dasar dan Bengukumn Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula

-

51. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

Semarang 501 12 - Indonesia

1.3. Percobaan 2 Pengaruh Jarak Antar Keping Terhadap Kapasitansi dan Energi Elektrostatik

1.3.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap kapasitansi Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap jumlah muatan pada keping kapasitor Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap intensitas medan listrik Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap energi potensial listrik 1.3.2. Peralatan Yang Digunakan 2. Batterai 9 Volt 3. Kapasitor variabel (variac) 4. Kapasitansi meter

1 buah 1buah 1 buah


I

(

Kapasitor


1.3.4. Langkah Percobaan 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan 3. Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. 4. Ukurlah besarnya kapasitansi dengan kapasitansi meter, dan catat pada tabel 1.2. 5. Hitunglah besarnya muatan pada kapasitor dan catat pada tabel 1.1. 6. Hitunglah besarnya intensitas medan listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 1.2. 7. Hitunglah besarnya energi potensial listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 1.2. 8. Ulangi langkah percobaan 4 sampai 7 untuk jarak antar keping yang varia be1

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Unissula

-

JI. Raya Kaligawc Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Semarang 50 1 12 - Indonesia htto~Iwww.uniaula.ac.id

1.3.4. Hasil Percobaan Tabel 1.2. Hasil percobaan untuk kapasitor denqan beda potensial variabel

I I No

I

d (m)

I

I

C (farad)

1

Q (coulomb)

Catatan : Beda potensial antara keping sejajar Luas penampang setiap keping

1

E (voIVm)

1

EP (joule)

1

.............

=

-

.............

1.3.6. Grafik

Buatlah grafik :

c =f ( d ) ~ = f ( d ) E=f(d)


Dengan memperhatikdfi gafik, jelaskan tentang : 1. Pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap nilai kapasitansi sebuah kapasitor 2. Pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap jumlah muatan pada ka pasitor 3. Pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap intensitas medan listrik pada sebuah kapasitor 4. Pengaruh perubahan jarak antar keping terhadap energi potensial listrik pada sebuah kapasitor - .... .

---

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakukas Teknologi Industri Unissula . 51. Raya KaIigawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

Semarang 501 12 - Indonesia b~://www.unissula.ac.id

1.4. Percobaan 3 Pengaruh Luas Keping Sejajar Terhadap Kapasitansi dan Energi Elektrostatik

1.4.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh luas keping sejajar terhadap kapasitansi Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh luas keping sejajar terhadap jumlah muatan pada keping kapasitor Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan luas keping sejajar terhadap intensitas medan listrik Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan luas keng sejajar terhadap energi potensial listrik 1.4.2. Peralatan Yang Digunakan 1. Batterai 9 Volt 2. Kapasitor keping sejajar 3. Kapasitansi meter

5 buah 5 buah 1buah



1.4.4. Langkah Percobaan 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8.

Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. Ukurlah besarnya kapasitansi dengan kapasitansi meter, dan catat pada tabel 1.3. Hitunglah besarnya muatan pada kapasitor dan catat pada tabel 1.1. Hitunglah besarnya intensitas medan listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 1.3. Hitunglah besarnya energi potensial listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 1.3. Ulangi langkah percobaan 4 sampai 7 untuk luas penampang keping sejajar yang variabel

-

;Pw*%, @-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro k~kultasTeknologi lndustri Unissula J1. Raya Kaligawc Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 a

-

Semarang 501 12 - Indonesia bnD:/I*nn.unissula.ac.id

'

'\

.8

c

- @*.

1.4.5. Hasil Percobaan Tabel 1.3. Hasil percobaan untuk kapasitor denqan beda potensial variabel

I I No

I (

$1

1

C ( farad

1

Q (coulomb)

Catatan : Jarak antara dua keping sejajar Beda potensial antara keping sejajar

/

-

I

E (vot/m)

1

EP (joule)

/

............. .............

1.4.6. Grafik

Buatlah grafik :

C=~(A) Q=~(A) E=~(A) E,=f(A)


Dengan memperhatikan grafik, jelaskan tentang : 1. Pengaruh luas keping sejajar terhadap nilai kapasitansi sebuah kapasitor 2. Pengaruh luas keping sejajar terhadap jumlah muatan pada kapasitor 3. Pengaruh luas keping sejajar terhadap intensitas medan listrik pada sebuah kapasitor 4. Pengaruh luas keping sejajar terhadap energi potensial listrik pada sebuah kapasitor

MODUL I1 RANGKAIAN KAPASITOR

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula

-

J1. Raya Kaligawe Km. 4 Tclp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Semarang 501 12 - Indonesia

hn~://www.unissula.ac.id

DAFTAR I S 1 MODUL I 1 RANGKAIAN KAPASITOR

2.1 Dasar Teori

2.2

Percobaan 1 Rangkaian Kapasitor Paralel

2.3

Percobaan 2 Rangkaian Kapasitor Seri

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi industri Unissula

.

-

JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Semarang 501 12 - Indonesia ~://www.unissula.ac.id

MODUL I1 RANGKAIAN KAPASITOR 2.1.

Dasar Teori

Dua buah kapasitor atau lebih seringkali digunakan bersama-sama sebagai kombinasi. Terdapat tiga macam kombinasi rangkaian kapasitor, yaitu rangkaian paralel, rangkaian seri dan rangkaian kombinasi seri - paralel.

Gambar 2.1. Rangkaian paralel 2 buah kapasitor

Gambar di atas memperlihatkan dua buah kapasitor yang dirangkaian secara paralel atau sejajar, dan dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan yang mempunyai beda potensial tetap V, di mana :

Karena kedua buah kapasitor dihubungkan paralel dan dihubungkan dengan beda potensial yang sama, maka besarnya beda potensial setiap kapasitor juga sama, yaitu V

.

Dan jumlah muatan setiap kapasior adalah :

Jumlah muatan total yang tersimpan di dalam rangkaian tersebut adalah :

-

Labomtorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri lJnissula

-

JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Scmarang 501 12 - Indonesia httD://www.unissula.ac.id

$e7 8s?*f?%o.

5r . .,.... ..-* '0.9~

Maka jumlah kapasitansi total nya adalah :

CT =-= QT

V

CI+C2

Untuk sejumlah n kapasitor yang dirangkai secara paralel, seperti gambar 2.2. di bawah ini

Gambar 2.2. Rangkaian paralel sejumlah n kapasitor

Jumlah kapasitansi totalnya adalah :

CT = C1+ C2+ ...r.

+ Cn

Untuk dua buah kapasitor yang dirangkai secara seri, seperti ditunjukkan oleh gambar 2.3., beda pontensial terminal A-B terdistribusi merata pada setiap masing-masing kapasitdr, dan pada setiap kapasitor akan terdapat sejumlah muatan yang sama sebesar Q. Maka, beda potensial A-B adalah jumlah dari beda potensial kectua kapasitor tersebut, sehingga :

Gambar 2.3. Rangkaian seri dua buah kapasitor

-

Laboratorium Dasar dan Pengukumn Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula . JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

Semarang 501 12 - Indonesia ~://www.unissu~

Dan pada masing

- masing kapasitor :

Sehingga beda potensial total, adalah :

V l -=-=-

Q

cT

l

+- l

c1 c2

Maka, kapasitansi total rangkaian seri dua buah kapasitor adalah ;

Untuk sejumlah n kapasitor yang dirangkai secara seri, seperti gambar berikut ini :

Gambar 2.4. Rangkaian seri sejumlah n kapasitor

-

Laboratorium Dasar dan Pengukurbn Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Unissula

-

Jl. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Z Semarang 501 12 - Indonesia ~://www.unissula.ac.id

2.2. Percobaan 1 Rangkaian Kapasitor Paralel

2.2.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang rangkaian kapasitor paralel Mahasiswa dapat mengerti dan menghitung kapasitor total pada rangkaian paralel Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang karakteristik rangkaian kapasitor paralel 2.2.2. Peralatan Yang Digunakan 1. Batterai 9 Volt 2. Kapasitor 3. Kapasitansi meter

1buah 5 buah 1buah


-------

..

+ I

VAB

, c,

_L

I-' T ------C2

cn


2.2.4. Langkah Percobaan 1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8.

Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. Ukurlah besarnya kapasitansi dengan kapasitansi meter, dan catat pada tabel 2.1. Ukurlah beda potensial pada kapasitor dan catat pada tabel 2.2. Hitunglah besarnya muatan pada kapasitor dan catat pada tabel 2.3. Hitunglah besarnya energi potensial listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 2.4. Ulangi langkah percobaan 4 sampai 7 untuk setiap penambahan sebuah kapasitor

- Teknik Elektro

Laboratorium Dasar dun Pengukutan Fakultas Teknologi JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584

2.2.5. Hasil Percobaan

Tabel 2.3. Hasil percobaan nilai jumlah muatan pada saat penambahan secara paralel Jumlah Kapasitor

I

I

I

v,

( volt)

v2

( volt )

I

I

1.

I

v3

v 4

v5

( volt )

( volt )

( volt )

v ( volt

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuian Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula

Tabel 2.5. Hasil percobaan nilai energi potensial listrik pada saat penarnbahan secara paralel

I

r'

I

-

JI. Raya Kaligawe Km. 4 Telp. (024) 658184 (8 lines) Faks. (024) 6582451 Semarang 501 12 - Indonesia ~!t~~hvww.unissula.ac.id

-

Jumtah Kapasitor

k

1

EP, ( volt)

I

EPZ ( volt )

1

EP3

( volt )

1

I

EP4

( volt )

/

EP5

( volt )

1

EP ( volt

-:

2.2.6. Grafik

Buatlah grafik :

V=f(c)

e =f(c)

EP = f(c)

2.2.7.

Tugas dan Pertanyaan

1. Hitunglah secara manual kapasitor total untuk setiap penambahan satu bua h kapasitor secara paralel 2. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil pengukuran 3. Jelaskan pengaruh penambahan kapasitor secara paralel terhadap beda potensial pada rangkaian kapasitor 4. Jelaskan pengaruh penambahan kapasitor secara paralel terhadap jumlah muatan pada rangkaian kapasitor 5. Jelaskan pengaruh penambahan kapasitor secara paralel terhadap energi potensial listrik pada rangkaian kapasitor

1

1

.I

-

Laboratorium Dasar dun Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula '

-

JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 Semarang 50112 - Indonesia

2.3. Percobaan 2 Rangkaian Kapasitor Seri

2.3.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang rangkaian kapasitor seri Mahasiswa dapat mengerti dan menghitung kapasitor total pada rangkaian seri Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang karakteristik rangkaian kapasitor seri

2.3.2. Peralatan Yang Digunakan 1. Batterai 9 Volt 2. Kapasitor 3. Kapasitansi meter

1 buah 5 buah 1buah

2.3.3. Gambar Rangkaian Percobaad


2.3.4. Langkah Percobaan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. Ukurlah besarnya kapasitansi dengan kapasitansi meter, dan catat pada tabel 2.1. Ukurlah beda potensial pada kapasitor dan catat pada tabel 2.2. Hitunglah besarnya muatan pada kapasitor dan catat pada tabel 2.3. Hitunglah besarnya energi potensial listrik pada kapasitor dan catat pada tabel 2.4. Ulangi langkah percobaan 4 sampai 7 untuk setiap ~ e ~ a m b a h asehlrah n kapasitor

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Unissula JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

Semarang 501 12 - Indonesia h~://www.unissuls.ac.id

2.3.5. Hasil Percobaan

Tabel 2.7. Hasil percobaan nilai jumlah muatan pada saat penambahan secara seri I I I I I Jumlah v2 v3 v 4 v5 Kapasitor ( volt) ( volt ) ( volt ) ( volt ) ( volt ) ( volt )

/

v,

1

1

1

1

1

v

-

Laboratorium Dasar dan Pengukufan Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula

-

2.3.6. Grafik Buatlah grafik :

v=f(c) e=f(c) EP =

f(~)

2.3.7. Tugas dan Pertanyaan 1. Hitunglah secara manual kapasitor total untuk setiap penambahan satu buah kapasitor secara seri 2. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil pengukuran 3. Jelaskan pengaruh penambahan kapasitor secara paralel terhadap beda potensial pada rangkaian kapasitor 4. Jelaskan pengaruh penambahan kapasitor secara paralel terhadap jumlah muatan pada rangkaian kapasitor 5. Jelaskan pengaruh penambahan kapasitor secara paralel terhadap energi potensial listrik pada rangkaian kapasitor

MODUL 111 ARUS LISTRIK, RESISTANSI DAN DAYA LISTRIK

-


-

JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) Semarang 501 12 - Indonesia h~://www.unissula.ac.

DAFTAR I S 1 MODUL I11 ARUS LISTRIK, RESISTANSI DAN DAYA LISTRIK

3.1

Pendahuluan

3.2.

Percobaan 1 Pengaruh Perubahan Beda Potensial Terhadap Arus Listrik Dan Daya Listrik

3.3

Percobaan 2 Pengaruh Panjang Kawat Penghantar Terhadap Resistansi, Arus Listrik dan Daya Listrik

3.4

Percobaan 3 Pengaruh Luas Penampang Kawat Penghantar Terhadap Resistansi, Arus Listrik dana Daya Listrik

I

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Uniuula J1. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-


z

btro://www.unissula.ac.id

MODUL I11 ARUS LISTRIK, RESISTANSI DAN DAYA LISTRIK 3.1.

Dasar Teori

Arus listrik di definisikan sebagai laju aliran muatan listrik yang melalui suatu luasan penampang melintang. Apabila AQ adalah muatan yang mengalir melalui penampang melintang yang mempunyai luasan A dan dengan waktu At, maka arus listrik yang mengalir I dengan satuan ampere adalah :

Dan mempunyai kerapatan arus dengan satuan ampere/m2 adalah :

Menurut konvensi, arah arus dianggap searah dengan aliran muatan positif. Konvensi ini ditetapkan sebelum diketahui bahwa elektron-elektron bebas, yang merupakan muatan negatif, sebenarnya adalah partikel-partikel bergerak dan mengakibatkan menghasilkan arus listrik. Jadi, elektron - elektron bergerak dalam arah yang berlawanan dengan arah arus.

Gambar 3.1. Muatan yang mengalir pada sepotong kawat

Ketika sebuah medan Iistrik E diberikan pada sepotong kawat yang panjangnya t , misalnya sebuah batterai yang menghasilkan beda potensial Vab, maka beda potensial Vab mempunyai nilai sebesar :

-


-

J1. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Semarang 501 12 - Indonesia h~://www.unissula.ac.id

Apabila kawat yang dilalui oleh muatan bergerak tersebut mempunyai hambatan jenis p , di mana :

Maka persamaan 3.3. menjadi :

ApaMIa persarnaan 3.6.

di lntegmlkan, di mana jarak yang , ditempuh pergerakan muatan ds antara titik A sampai B adalah panjang kawat penghantar 4 , maka :

Dan apabila di definisikan suatu hambatan listrik atau Resistansi R dengan satuan ohm ( R ), di mana :

Maka persamaan 3.7. menjadi :

Daya listrik adalah laju energi listrik yang disalurkan oleh sumber tegangan listrik, di mana :

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula . A. Raya Kaligawe Km. 4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Fakr. (024) 6582455 3z

-


btto:llwww.unissula.ac.id

.'9

'%;;":&(re

3.2. Percobaan 1 Pengaruh Beda Potensial Terhadap Arus Listrik dan Daya Listrik

3.2.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan perubahan beda potensial terhadap Mahasiswa dapat mengerti dan perubahan beda potensial terhadap Mahasiswa dapat mengerti dan perubahan beda potensial terhadap

3.2.2. Peralatan Yang Digunakan 1. Batterai 9 Volt 2. Kawat penghantar 3. Am permeter 4. Ohmmeter

memahami tentang arus listrik memahami tentang resistansi memahami tentang daya listrik

pengaruh pengaruh pengaruh

5 buah 1buah - 1buah 1 buah

3.2.3. Gambar Rangkaian Percobaan Kawat Penghantar

Gambar 3.2. Rangkaian Percobaan 1

3.2.4. Langkah Percobaan 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan 3. Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. 4. Ukurlah nilal resistansi kawat penghantar dengan ohmeter dan catat pada tabel 3.1. 5. Ukurlah besarnya arus listrik dengan ampermeter, dan catat pada tabel 3.1. 6. Hitunglah daya listrik dan catat pada tabel 3.1. 7. Ulangi langkah percobaan 4 7 untuk beda potensial yang variabel

Laboratorium Dasar dan PengukQran Fakultas Teknologi 1.Raya Kaligawc Km. 4 Telp (024) 6583584

3.2.5. Hasil Percobaan Tabel 3.1. Hasil percobaan untuk penqaruh beda potensial

I

1

No

I

V (volt)

I

I

I-..

1.

I (ampere )

.

Catata n Panjang kawat penghantar Luas penampang kawat

(

R (ohm )

I

=

-

1 I

P ( watt)

I

m m2

3.2.6. Grafik

Buatlah grafik :

I=f(v) R=~(v) P=~(v)

3.2.7.


Dengan memperhatikan grafik : 1. Jelaskan tentang pengaruh perubahan beda potensial terhadap nilai arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar 2. Jelaskan tentang pengaruh perubahan beda potensial terhadap nilai resistansi pada kawat penghantar 3. Jelaskan tentang pengaruh perubahan beda potensial terhadap nilai daya Iistrik

Laboratorium Dasar dan Pengukuhn Fakultas Teknologi JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584

- Teknik Elektro

Semarang 501 12 - lndonesia

3.3. Percobaan 2 Pengaruh Panjang Kawat Penghantar Resistansi, Arus Listrik dan Daya Listrik

Terhadap

3.3.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat perubahan panjang Mahasiswa dapat perubahan panjang Mahasiswa dapat perubahan panjang

mengerti dan memahami tentang pengaruh kawat penghantar terhadap resistansi mengerti dan memahami tentang pengaruh kawat penghantar terhadap arus listrik mengerti dan memahami tentang pengaruh kawat penghantar terhadap daya listrik

3.3.2. Peralatan Yang Digunakan 1. 2. 3. 4.

Batterai 9 Volt Kawat Penghantar Ampermeter Ohmmeter

1 buah 5 buah 1 buah 1 buah



3.3.4. Langkah Percobaan 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan 3. Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. 4. Ukurlah nilai resistansi kawat penghantar dengan ohmeter dan catat pada tabel 3.2. 5. Ukurlah besarnya arus listrik dengan ampermeter, dan catat pada tabel 3.2. 6. Hitunglah daya listrik dan catat pada tabel 3.2. 7. Ulangi langkah percobaan 4-7 untuk panjang kawat yang variabel

-

. 1

Laboratorium Dasar dan Pengukuian Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula Jl. Raya Kaligawe Km. 4 Telp. (024) 6583584(8 lines) Faks. (024) 6582455

-

7

I

A

-

Semarang 501 12 - Indonesia htto://www.unissula.ac.id

3.3.5. Hasil Percobaan Tabel 3.2. Hasil percobaan untuk penqaruh perubahan panjang kawat I

I

Catatan : Beda potenslal Luas Penampang Kawat =

V m2 . ui

- .. .'

. ..

3.3.6. Grafik

Buatlah grafik :

I=f(l) R=f(t) P=f(l)

3.3.7. Tugas dan Pe

$

'

.$-.

I.

'.

.

Dengan memperhatfhn , 1. Jelaskan tentang pengaruh nilai arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar 2. Jelaskan tentang pengaruh perubahan panjang kawat penghantarl terhadap nilai resistansi pa,da kawat penghantar 3. Jelaskan tentang pengaruh perubahan panjang kawat penghantar terhadap nilai daya listrik

-

.

-

Laboratorium Dasar dan Pengukukan Teknik Elektro Fakultas Teknalogi Industri Unissula JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks.(024) 6582455

-

Semarang 501 12 - Indonesia %r h~://www.unissula.ac.id

%,

C

.+@

3.4. Percobaan 3 Pengaruh Luas Penampang Kawat Penghantar Terhadap Resistansi, Arus Listrik dan Daya Listrik

3.4.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan luas penampang kawat penghantar terhadap resistansi Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan luas penampang kawat penghantar terhadap arus listrik Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang pengaruh perubahan luas penampang kawat penghantar terhadap daya listrik

3.4.2. Peralatan Yang Digunakan 1. 2. 3. 4.

Batterai 9 Volt Kawat Penghantar Ampermeter Ohmmeter

1buah 5 buah 1 buah 1buah



3.4.4. Langkah Percobaan 1. Slapkan semua peralatan yang akan dipergunakan 2 , Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan 3. Berikan beda potensial pada kapasitor dengan teganan 9 volt. 4. Ukurlah nilai resistansi kawat penghantar dengan ohmeter dan catat pada tabel 3.3. 5. Ukurlah besarnya arus listrik dengan ampermeter, dan catat pada tabel 3.3. 6. Hitunglah daya listrik dan catat pada tabel 3.3, 7. Ulangi langkah percobaan 4-7 untuk panjang kawat yang variabel

-

Laboratorium Dasar dan Pengukwan Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula

-

11. Raya Kaligawe Km. 4 TcIp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 Semarang 50 1 12 - Indonesia htt~://www.unissula.ac.id -

-

3.4.5. Hasil Percobaan Tabel 3.3. Hasil percobaan untuk pensaruh perubahan luas penampang kawat

I I I

No

A (m2)

1

I

I (a

r e)

Catatan : Beda potensial Panjang Kawat Penghantar

1

1

I

R ( ohm )

=

P ( watt )

1

V m

3.4.6. Grafik

Buatlah grafik :

I=~(A) R=~(A) P=~(A)

3.4.7.


Dengan memperhatikan grafik : 1. Jelaskan tentang pengaruh perubahan luas penampang kawat terhadap nilai arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar 2. Jelaskan tentang pengaruh perubahan luas penampang kawat terhadap nilai resistansi pada kawat penghantar 3. Jelaskan tentang pengaruh perubahan luas penampang kawat terhadap nilai daya listrik

-

Laboratorium Dasar dan Pengukumn Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula

-

J1. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks.(024) 6582455 Semarang 501 12 - Indonesia httD://www.unissula.ac.id

DAFTAR I S 1 MODUL I V RANGKAIAN RESISTOR

4.1 Dasar Teori

4.2

Percobaan 1 Rangkaian Resistor Seri

4.3

Percobaan 2 Rangkaian Resistor Paralel

a

RANGKAIAN RESISTOR

-

Laboratorium Dasar dan Pengukukan Teknik Elektm Fakultas Teknologi Industri Unissula J1. Raya Kali&e b. 4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

-

Semamg 501 I2 Indonesia

htto:/hvww.~issula.ac.id

MODUL I V RANGKAIAN RESISTOR 4.1. Dasar Teori Dua buah resistor atau lebih seringkali digunakan bersama-sama sebagai kombinasi. Terdapat tiga macam kombinasi rangkaian kapasitor, yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel dan rangkaian kombinasi seri - paralel.

Gambar 4.1. Rangkaian seri 2 buah resistor

Gambar di atas memperlihatkan dua buah resistor yang dirangkaian secara seri, dan dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan yang mempunyai beda potensial tetap V , di mana :

Karena kedua buah resistor dihubungkan seri, maka besarnya arus yang melewati kedua resistor tersebut sama besarnya, yaitu I . Dan tegangan pada masing resistor adalah :

Jumlah tegangan total (beda potensial) pada rangkaian tersebut adala h :

-

Laboratorium Dasar dan Pengukukan Teknik Elektro Fakuhas Teknologi lndustri Unissula JI. Raya Kaligwe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455 z

-

Scmarang 501 12 - Indonesia h~://w.unissula.ac.id

Maka jumlah Resistansi total nya adalah :

Untuk sejumlah n resistor yang dirangkai secara seri, seperti gambar 4.2. di bawah ini

Gambar 4.2. Rangkaian seri sejumlah n resistor

Jumlah resistansi totalnya adalah :

R, = R , + R , +

.....+ R ,

Untuk dua buah resistoryang dirangkai secara paralel, seperti ditunjukkan oleh gambar 4.3., beda pontensial terminal A-B terdistribusi merata pada setiap masing-masing resistor, dan pada setiap resistor akan terdapat sejumlah beda potensial yang sama sebesar V

.

Maka, arus total pada rangkaian tersebut adalah :

I = I, + I ,

A

VAB

Gambar 4.3. Rangkaian paralel dua buah resistor

-

Labo~tofiumDasar dan Cengwkutan Teicnik E C e h Fakultas Teknologi tndusfri Udssula

.

Dan pada masing

-

Jl. Ray Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

Semarang 50112 - Indonesia

- masing resistor :

Sehingga arus total, adalah :

Maka, kapasitansi total rangkaian seri dua buah kapasitor adalah ;

Untuk sejumlah n kapasitor yang dirangkai secara seri, seperti gambar berikut ini :

Gambar 4.4. Rangkaian b r i sejumlah n kapasitor ' ,*

-..

-

Laboratorium Dasar dan Pengukutan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Unissula

-

JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lints) Faks. (024) Semarang 501 12 - Indonesia b~://www.unissola.ac

4.2. Percobaan 1 Rangkaian Resistor Seri

4.2.1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang rangkaian resistor

Mahasiswa dapat mengerti dan menghitung resistor total pada .rangkaian seri Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang karakteristik rangkaian resistor seri

.Peralatan Yang Digunakan 1. Batterai 9 V ~ l t 2. Resistor 3. Ohmmeter

1buah 5 buah 1 buah

. *

4.2.3. Gambar &kaian

Percobaan


1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan 3. Ukurlah besarnya resistansi dengan Ohmmeter, dan catat pada tabel 4. Berikan beda potensial pada resistor dengan teganan 9 volt. 5. Ukurlah beda potensial pada resistor dan catat pada tabel 4.2. 6. Hitunglah besarnya arus listrik dan catat pada tabel 4.3. 7. Hitunglah besarnya daya listrik pada resistor dan catat pada tabel 4.4. 8. Ulangi langkah percobaan 4 sampai 7 untuk setiap penambahan sebuah

Tabel 4.1. Hasil percobaan nilai resistor pada saat penambahan secara seri

I Jumlah Resistor

Tabel 4.3. Hasil percobaan nilai arus listrik pada saat penambahan secara seri

I

Jumlah Resistor

-

Laboratorium Dasar dan Pengukuran Teknlk Elektro Fakultas Teknologi Industri Unissula Jl. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks.(024) 6582455

-


httD://www.unissula.ac.id

Tabel 4.4. Hasil percobaan nilai daya listrik pada saat penambahan secara seri I

Jurnlah Resistor

I

I

I

I

4

pz

p3

p4

p5

P

(watt)

(watt)

(watt)

(watt)

(watt)

(Watt)

4.2.6. Grafik

Buatlah grafik :

V=~(R) I=~(R) P=~(R)

4.2.7.


1. Hitunglah secara manual resistor total untuk setiap penambahan satu buah resistor secara seri 2. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil pengukuran 3. Jelaskan pengaruh penambahan resistor secara seri terhadap beda potensial pada rangkaian resistor 4. Jelaskan pengaruh penambahan resistor secara seri terhadap arus listrik pada rangkaian resistor 5. Jelaskan pengaruh penambahan resistor secara seri terhadap daya listrik pada rangkaian resistor

-

Laboratorium Dasar dun Pengukurbn Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula Jl. Raya Kaligawe Km. 4 TeIp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

4.3. Percobaan 2 Rangkaian Resistor Paralel

4.3.1. Tujuan Percobaan I Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang rangkaian resistor paralel Mahasiswa dapat mengerti dan menghitung resistor total pada rangkaian paralel Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang karakteristik rangkaian resistor paralel 4.3.2. Peralatan Yang Digunakan 1. Batterai9Volt 2. Resistor 3. Ohmmeter

1buah 5 buah 1buah



4.3.4. Langkah Percobaan 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan 3. Ukurlah besarnya resistansi dengan Ohmmeter, dan catat pada tabel 4.5. 4. Berikan beda potensial pada resistor dengan teganan 9 volt. 5. Ukurlah beda potensial pada resistor dan catat pada tabel 4.6. 6. Hitunglah besarnya arus listrik dan catat pada tabel 4.7. 7. Hitunglah besarnya daya listrik pada resistor dan catat pada tabel 4.8. 8 . Ulangi langkah percobaan 4 sampai 7 untuk setiap penambahan sebuah

resistor

-

*t, ..

-.: .-

>

,

'

,-P

Laboratorium Dasar dan Cengukuran Teknik Elektro Fakultas Teknologi lndustri Unissula JI. Raya Kaligawe Km.4 Telp. (024) 6583584 (8 lines) Faks. (024) 6582455

-

Semarang 501 12 - Indonesia ~~://w.unissu~a.~

4.3.5. Hasil Percobaan Tabel 4.5. Hasil percobaan nilai resistor pada saat penambahan secara paralel I I Jumlah Resistor

I

Fisika Listrik & Magnet

Recommend Documents