LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA
Nama/NPM : DEDY PRASTYO
Kawan Kerja : M. REZA NUGRAHA
No & Nama Percobaan : JEMBATAN WATSTONE
Minggu Percobaan
: -
Tanggal Percobaan :
Kamis, 29 Desember 2011
Nama Asisten : Pak
Fakultas : Teknik
Laboratorium
Fisika Dasar
UPP IPD
Universitas
Indonesia
2012
I.
Tujuan Percobaan:
-
Mempelajari cara mengukur besar hambatan
dengan menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone
-
Mengukur besar hambatan dari rangkaian
hambatan seri dan parallel
-
Menentukan besar hambat jenis suatu
kawat penghantar
II.
Landasan Teori
Jika empat buah hambatan dirangkai seperti
terlihat pada GB. 1, maka rangkaian tersebut disebut sebagai rangkaian
jembatan. Jembatan Wheatstone adalah
sebuah rangkaian jembatan dengan nilai R, R1, dan R2 yang
sudah diketahui, sedangkan Rx adalah hambatan yang nilainya tidak
diketahui.
Pada
rangkaian jembatan Wheatstone seperti pada gambar 1akan diperoleh hubungan:
Sebuah konduktor homogen dengan panjang ℓ [m] dan
luas penampang A [m²] dan hambatan jenis kawat panghantar ρ [Ωm] akan memiliki besar hambatan sebesar
Sedangkan
berdasarkan hukum Ohm, hambatan total untuk rangkaian hambatan yang
terhubung seri adalah
Sedangkan untuk
rangkaian hambatan yang terhubung parallel adalah:
III.
Peralatan yang digunakan – model dan spesifikasi alat :
-
1 Kawat geser 1m
-
1 Resistor 100 Ω, 1KΩ
-
1 Galvanometer
-
1 Catu daya DC
-
1 Hambatan standar
-
1 Set kabel koneksi
-
1 Kawat penghantar
IV.
Data Pengamatan
|
Diketahui Rx₁= 27Ω
|
||||||
|
No.
|
Rstandar (Ω)
|
ℓ₁ (cm)
|
ℓ₂ (cm)
|
Rx perhitungan (Ω)
|
ℓ₁/ℓ₂
|
ℓ₂/ℓ₁
|
|
1
|
100
|
22
|
78
|
28.21
|
0.28
|
3.55
|
|
2
|
200
|
12
|
88
|
27.27
|
0.14
|
7.33
|
|
3
|
300
|
8
|
92
|
26.09
|
0.09
|
11.50
|
|
4
|
400
|
6
|
94
|
25.53
|
0.06
|
15.67
|
|
5
|
500
|
5
|
95
|
26.32
|
0.05
|
19.00
|
|
6
|
600
|
4
|
96
|
25.00
|
0.04
|
24.00
|
|
7
|
700
|
3
|
97
|
21.65
|
0.03
|
32.33
|
|
rata2
|
25.72
|
|||||
|
Diketahui Rx₂= 33Ω
|
||||||
|
No.
|
Rstandar (Ω)
|
ℓ₁ (cm)
|
ℓ₂ (cm)
|
Rx perhitungan (Ω)
|
ℓ₁/ℓ₂
|
ℓ₂/ℓ₁
|
|
1
|
100
|
28
|
72
|
38.89
|
0.39
|
2.57
|
|
2
|
200
|
15
|
85
|
35.29
|
0.18
|
5.67
|
|
3
|
300
|
10
|
90
|
33.33
|
0.11
|
9.00
|
|
4
|
400
|
8
|
92
|
34.78
|
0.09
|
11.50
|
|
5
|
500
|
6
|
94
|
31.91
|
0.06
|
15.67
|
|
6
|
600
|
5
|
95
|
31.58
|
0.05
|
19.00
|
|
7
|
700
|
4
|
96
|
29.17
|
0.04
|
24.00
|
|
Rata2
|
33.57
|
|||||
V.
Pengolahan Data
a.
Mengukur
Besar Hambatan ( Rx )
Untuk menghitung nilai hambatan (Rx ),
maka digunakan rumus berikut ini :
|
|
|
Diketahui Rx₁= 27Ω
|
Diketahui Rx₁= 33Ω
|
|
|
|
b. Untuk
menghitung Kesalahan Relatif ( KR )
maka digunakan rumus sebagai berikut
Sebelumnya kita harus mengetahui nilai
Rsebenarnya dengan menghitung gelang warna yang ada pada resistor berdasarkan
table warna resistor disamping.
R1 = merah
– ungu – hitam – emas -->>
R= 27 Ω
R2 =
orange – orange – hitam – emas -->> R= 33 Ω
Dengan
begitu akan di dapat KR seperti yang tampak pada tabel di bawah :
KR
KR
VI.
Pertanyaan
1. Terangkan
bagaimana mengukur besar hambatan selain dengan metode jembatan Wheatstone!
2. Berdasarkan
rangkaian jembatan pada gambar 1, buktikan persamaan 1!
3. Bagaimana
mencari besar hambatan jenis kawat penghantar (ρ) seperti yang diperoleh dari
persamaan 2?
4. Terangkan
apa syarat agar besar R1 dan R2 sebanding dengan panjang
dan
dari kawat penghantar?
5. Bagaimana
hasil pengukuran jika kawat geser yang digunakan tidak homogen?
6. Apakah
satuan SI dari hambatan?
7. Apakah
perbedaan antara hambatan dan konduktivitas?
8. Bagaimana
mencari konduktivitas suatu bahan?
9. Buat
perkiraan bagan data pengamatan!
Jawab:
1. Dengan
metode hokum ohm yang berbunyi : “bila suatu penghantar diberikan potensial
yang berbeda antara kedua ujungnya, maka dalam penghantar itu akan timbul arus
listrik. Besarnya kuat arus yang melewati penghantar ini tergantung pada besar
kuat medan listriknya (E). Sedangkan sifat hantaran bahan dinyatakan dengan
hambatan jenis (ρ).”
R1 dianggap sebagai
dan R2 dianggap sebagai
. Dan antara nilai R dan
adalah sebanding.
R1 dianggap sebagai
Dengan
menggunakan Voltmeter dan Amperemeter. Akibat aliran arus listrik dalam
penghantar itu, yang besarnya sebanding dengan daya listrik yang diberikan
setiap detiknya.
P = W t
W = I2 R T
Dimana
: W = Energy kalor yang diubah dari
energy listrik (joule)
R = Hambatan kawat ( Ω
)
t = Lamanya arus
listrik melewati penghantar (detik)
P = Daya listrik ( W )
2.
Jembatan dikatakan setimbang jika :
I1 Rs = I2
l1.....................(1)
Jika arus galvanometer
adalah nol, kondisi-kondisi berikut juga dipenuhi :
I1 = I3 = VRs+Rx............(2)
dan
I2 = I4 = V1l+l2
..............(3)
Dengan menhubungkan
persamaan (1), (2), (3) dan menyederhanakannya, maka
diperoleh
RsRs+Rx =
l1l1+l2............(4)
atau
Rs
x l2 = l1 x Rx
3.
4.
Jarum penunjuk pada galvanometer/
voltmeter tepat pada posisi 0 volt. Selain itu, Kawat yang digunakan harus
homogen ( mempunyai nilai konstanta resistivitas yang sama) dan juga panjang
kawat yang seragam ( sama ).
5. Maka
nilai Rx akan sulit diprediksi. Karena nilai
dan
tidak sama. Maka hasil hambatan
yang di dapat tidak akan sesuai dengan persamaan Rs x l2 = l1 x Rx karena beda
jenis kawat beda juga nilai konstanta resistivitasnya sehingga akan
mempengaruhi nilai hambatan yang diperoleh.
6. Satuan
SI dari hambatan adalah Ω (Ohm)
7. Konduktivitas
listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus
listrik. Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung – ujung
sebuah konduktor, muatan–muatan bergeraknya akan berpindah,
, sedangkan hambatan adalah kemampuan suatu
bahan untuk menentang aliran arus listrik. Bahan yang memiliki hambatan kecil
merupakan konduktor yang baik,semakin kecil hambatan semakin bagus
konduktivitas suatu bahan.
.
8.
Jadi setelah kita mengetahui
nilai hambatan dari sebuah benda maka kita juga dapat menghitung mengetahui
nilai dari konduktivitas benda tersebu dengan rumus seperti berikut :
,
9. Bagan
data hasil pengamatan
|
Hubungkan
rangkaian seperti pada gambar.
|
Tentukan Rx yang akan dihitung
|
|
Aturlah resistor standar serta geserkan
kontak geser sepanjang kawat geser sedemikian rupa, sehingga saklar pada
galvanometer menunjukkan angka nol.
|
|
Catat tempat kedudukan kontak geser
tersebut untuk menentukan ℓ1 dan
ℓ2.
|
|
Ulangi percobaan tersebut di atas
sebanyak 7 kali lagi dengan
merubah besar Rx
|
Selesai
|
|
mulai
|
VII.
Analisa Data
Dalam
percobaan yang kami lakukan, kami menggunakan prinsip jembatan wheatstone untuk
menentukan besarnya hambatan. Jembatan wheatstone itu sendiri adalah suatu
susunan rangkaian listrik yang digunakan untuk mengukur suatu tahanan yang
tidak diketahui harganya (besarnya). angkaian jembatan wheatstone yang kami
gunakan pada percobaan kami ini adalah sebagai berikut :
Untuk R atau dibaca dengan Resistor standar
merupakan tahanan (resistor) yang nilainya dapat diubahubah. Dengan mengatur
besarnya potensio maka kita dapat menyetimbangkan rangkaian jembatan wheatstone
tersebut. Dengan menggunakan rangkaian ini kami dapat menentukan besarnya
hambatan pada resistor standar.
Pada saat rangkaian tersebut mempunyai beda
potensial sama dengan nol volt atau bisa dikatakan rangkaian tersebut dalam
keadaan setimbang, artinya tidak ada arus yang melalui galvanometer. Kondisi
ini terjadi bila tegangan dari titik C ke A sama dengan tegangan dari titik D
ke A; atau dengan mendasarkan terminalnya, jika tegangan dari titik C ke B sama
dengan tegangan dari titik D ke B. jadi jembatan adalah setimbang jika :
Dalam
pengukuran, cara mengetahui kapan arus itu sama dengan nol, kita tidak perlu
lagi menggunakan alat yang berlebihan (voltmeter dan amperemeter), cukup dengan
satu galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui rangkaian.
Setelah melihat pengukuran galvanometer barulah kita bisa memasukkan persamaan
yang
kemudian dengan perbandingan tersebut kita dapat menentukan besarnya Rx.
Untuk
percobaan di atas kita hitung dan di dapatkan hasil dengan KR(Kesalahan Relatif
) adalah antara -1.7% sampai 4.7%. Dengan hasil seperti di atas maka
praktek tersebut bias dikatakan berhasil. Namun hasil praktek ini agak sedikit
menyimpang dengan teori yang sebenarnya. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa
sebab seperti waktu kami menghitung R standar masih ada arus yang mengalir pada
galvanometer, penyebab lainnya adalah Rx yang tidak dapat mengimbangi beban dari R standar yang
menyebabkan hasil Rx praktek berbeda jauh hasil Rx teori. Atau nilai tahanan
resistor yang sudah turun akibat usia atau karena sudah sering dipakai dan
dialiri arus listrik.
Jika kita kaji lebih dalam lagi kita ketahui bahwa R
standar berbanding lurus dengan Rx dan
ℓ1, berbanding terbalik dengan ℓ2. Hal ini membuktikan bahwa kita dapat
menyimpulkan kalau semakin panjang ℓ1 semakin besar pula nilai R standar,
begitu juga dengan sebaliknya semakin besar ℓ2 maka semakin kecil Rx.
VIII.
Kesimpulan
Dari percobaan yang
telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:
1.
Jika galvanometer menunjukkan angka nol,
maka tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer.
2.
Ketika galvanometer menunjukkan angka
nol, maka tegangan pada ujung-ujung galvanometer adalah sama.
3.
Galvanometer adalah alat yang digunakan
untuk mendeteksi atau mengukur arus listrik pada suatu rangkaian.
4.
Besarnya R standar dipengaruhi oleh ℓ1,
ℓ2 dan Rx.
5.
R potensio berbanding lurus dengan Rx
dan l1, berbanding terbalik dengan l2.
6.
Semakin panjang ℓ1 maka semakin besar
pula hambatan Rstandar.
7.
Semakin panjang ℓ2 maka semakin kecil
hambatan R standar.
8.
R standar adalah suatu tahanan yang
dapat diubah-ubah nilainya.
9.
Dengan mengatur R standar kita dapat
menyetimbangkan jembatan wheatstone.
IX.
Daftar Pustaka
·
Buku Pedoman Praktikum Fisika Dasar
·
www.januararisetiomo.blogspot.com
·
Wikipedia.org
