Percobaan RANGKAIAN RESISTOR, HUKUM OHM DAN PEMBAGI TEGANGAN (Oleh : Sumarna, Lab-Elins, Jurdik Fisika FMIPA UNY) E-mail :
[email protected])
1. Tujuan 1). Mempelajari cara-cara merangkai resistor. 2). Mempelajari watak rangkaian resistor. 3). Mempelajari hubungan antara beda tegangan, kuat arus, dan resistansi. 4). Mempelajari rangkaian pembagi tegangan.
2. Alat-alat yang Percobaan 1). Voltmeter (analog atau digital) 2). Amperemeter (analog atau digital) 3). Catu daya variabel 4). Beberapa resistor (minimal 5 buah) 5). Kabel-kabel penghubung 6). Papan rangkaian (dapat berupa Breadboard).
3. Dasar Teori Rangkaian Resistor Nilai resistansi suatu resistor yang tersedia di sembarang nilai yang diperlukan orang.
pasaran tidak mencakup
Apabila seseorang ingin mendapatkan
resistor dengan resistansi tertentu yang tidak tersedia di pasaran, maka ia harus merangkai sendiri dari resistor-resistor yang tersedia di pasaran. Atau sebaliknya, orang dapat menggantikan serangkaian resistor dengan satu resistor pengganti. Pada dasarnya rangkaian resistor dapat dikelompokkan menjadi rangkaian-rangkaian seri, paralel atau delta-bintang. Dua atau lebih resistor masing-masing dengan resistansi R1, R2, R3 … Ri dirangkai secara seri. Rangkaian seri resistor-resistor tersebut dapat digantikan
16
dengan sebuah resistor pengganti yang nilainya RS
apabila terpenuhi keadaan
berikut : RS = R1 + R2 + R3 + … + Ri. Gambar konfigurasi seri adalah sebagai berikut :
R1
R2
R3
Ri
RS
Dua atau lebih resistor masing-masing dengan resistansi R1, R2, R3 … Ri dirangkai secara paralel. Rangkaian paralel resistor-resistor tersebut dapat digantikan dengan sebuah resistor pengganti yang nilainya RP
apabila terpenuhi keadaan
berikut : 1 1 1 1 1 = + + +…+ . R2 R3 RP R1 Ri
Gambar konfigurasi paralel adalah sebagai berikut :
R1 R2 R3
Ri RP
17
Jika dua buah resistor R1 dan R2 dirangkai secara paralel, maka besar tahanan penggantinya RP dapat dinyatakan sebagai
RP =
R1.R2 . R1 R2
Sering dijumpai rangkaian resistor yang tidak dapat digolongkan ke dalam rangkaian seri ataupun rangkaian paralel. Rangkaian tersebut memiliki tiga ujung, seperti dapat dilihat pada gambar berikut :
Rx
R3
R2
Ry Rz R1
Pada gambar di atas R1, R2 dan R3 membentuk konfigurasi delta atau segitiga, sedangkan Rx, Ry dan Rz membentuk konfigurasi bintang atau Y. Kedua konfigurasi tersebut dapat saling menggantikan, artinya konfigurasi delta dapat digantikan dengan konfigurasi bintang atau sebaliknya. Hubungan nilai resistansi antara kedua konfigurasi tadi adalah sebagai berikut : R x R y R y Rz Rz R x
Rx =
R2 .R3 R1 R2 R3
R1 =
Ry =
R1.R3 R1 R2 R3
R2 =
Rx R y R y Rz Rz Rx Ry
Rz =
R1.R2 R1 R2 R3
R3 =
Rx R y R y Rz Rz Rx Rz
18
Rx
Hukum Ohm Jika pada kedua ujung resistor dengan resistansi R dipasang beda tegangan sebesar V, maka di dalam resistor tersebut mengalir arus sebesar I. Hubungan ketiga besaran itu dikenal sebagai Hukum Ohm dan secara matematis dituliskan seperti berikut :
+ -
V = I.R
I R
V
Pembagi Tegangan Pembagi tegangan merupakan rangkaian attenuator yang berfungsi untuk memperkecil tegangan atau sinyal. Pembagi tegangan sering dijumpai pada masukan alat-alat ukur untuk
mencegah terjadinya kelebihan arus yang mengalir pada
-ampere. Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Vi R1 Vi
R2
R1 atau
Vo
R2
Dari rangkaian tersebut dapat dibuktikan bahwa
Vo =
R2 Vi . R1 R2
19
Vo
4. Langkah-langkah Percobaan 1). Ambillah 5 buah resistor dengan nilai yang berbeda-beda dan masing-masing berilah kode sebagai R1, R2, ..., R5. Catat kode warna dan ukurlah resistansi setiap resistor dengan ohmmeter. Selanjutnya buatlah rangkaian berikut
a
b R1
a
R2
a
R3
R1
b R4
a
R5
b
R4
b
R2
R5
R3 Ri
a
R4
R3
Rz
b
R5
Ukurlah resistansi antara ujung-ujung a dan b pada setiap konfigurasi rangkaian di atas. Antara R1 s/d R5 dapat saling menggantikan. Sehingga dapat dibuat banyak variasi. Bandingkanlah antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan untuk setiap konfigurasi yang sama ! 2). Ambillah satu resistor yang nilai hambatannya cukup besar (1 k), kemudian pasanglah beda tegangan pada kedua ujung resistor tersebut, menurut rangkaian berikut ini. Dalam menggunakan amperemeter perlu mengingat batas ukurnya. Amperemeter Catu daya variabel
A Vi
R
20
VR Voltmeter
Variasilah tegangan dari catu daya untuk beberapa nilai (dari kecil semakin besar) dan catatlah penunjukkan pada VR dan A pada kondisi yang simultan. Ingat batas ukur pada A dan VR jangan sampai terlewati. Buatlah grafik hubungan antara V dan I untuk resistor tertentu. Hasil pengamatan yang diperoleh dapat dicatat dalam model tabel berikut ini. R (terukur) = No.
R (terbaca) = VR
Vi
Teoritis
A Terukur
Teoritis
Terukur
Dst. 3). Buatlah rangkaian pembegi tegangan seperti gambar di bawah ini : Vin dari catu daya
Vb Rx
Va
Ry 0
Rx dan Ry dapat dipilih dari R1 s/d R5. Ukurlah Va dan Vb. Bandingkan hasil pengukuran itu dengan hasil perhitungan secara teoritis !. Hasil pengamatan yang diperoleh dapat dimasukkan dalam model tabel berikut ini.
Vin
Rx
Ry
Va Teori
Vb Empiris
Dst.
21
Teori
Empiris
