Mekanika Kuantum

FISIKA ANALITIK

MEKANIKA QUANTUM

Oleh:

DEDY PRASTYO

112100-10

INSTITUT TEKNOLOGI INDOSEMENT

2012

Mekanika Quantum

     1.      Gelombang

          

           Dimana, λ adalah Panjang gelombang, V : frequensi dan c adalah besarnya kecepatan cahaya dimana nilainya adalah 3 x 10⁸ m s^-1

            Radiasi cahaya merupakan salah satu jenis gelombang. Yakni gelombang elektromagnetik, yang terdiri dari dua jenis gelombang, yakni gelombang elektro/ listrik dan gelombang magnetik.

2.      Kegagalan / Kesalahan Fisika Klasik

            a.      Radiasi Benda Hitam (Blackbody Radiation)

 

Benda hitam adalah sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor radiasi (radiasi termal) dengan baik. Radiasi termal yang diserap akan dipancarkan kembali oleh benda hitam dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik, sama seperti gelombang radio ataupun gelombang cahaya. Tetapi kini hokum ini sudah bias dibantah. Radiasi benda hitam tidak merambat dengan frekuensi yang sama, tetapi seperti pada peristiwa titik beku air,  yaitu naik dan turun secara frontal, tidak sama besar. Tingkat radiasinya pun juga dipengaruhi oleh besarnya suhu pada benda hitam tersebut. Semakin tinggi suhu benda hitam, semakin banyak energi yang dapat dipancarkan dengan pancaran radiasi dimulai dari panjang gelombang merah, jingga, kuning hingga putih.
           

Raylaigh-James Law :
 

Dari grafik tersebut dapat di simpulkan bahwa energy yang di serap berbanding lurus dengan temperature, dan berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Namun walaupun demikian, pada teori ini masih terdapat keterbatasan dimana rumus yang ada tidak dapat dipakai pada gelombang pendek.

b.      Teori Planck

 

Pada teori ini, Plank menyempurnakan teori-teori sebelumnya, dan ia menambahkan sebuah konstanta yang di beri nama Konstanta Planck. Pandangan Planck inilah yang dapat merombak pandangan fisika klasik dan mulai saat itu diakui sebagaibatas munculnya teori modern dan dikenal dengan teori kuantum Planck

Dimana h adalah konstanta Planck’s dg nilai 6,626 x 10^-34 Js
 

            

             c.     Spektrum Atom dan Molekul

Intensitas cahaya ditransmisikan atau disebarkan oleh molekul sebagai fungsi : frekuensi (v), panjang gelombang (λ),  dan jumlah gelombang yang disebut juga dengan spektrum.

Molekul menuju kepergerakan spektroskopik, terjadi perubahan bagian pada kedua frekuensi.

Molekul mengalami perpindahan spektroskopi, ketika kondisi frekuensi Bohr terpenuhi. Pergerakan spektroskopi dalam perubahan populasi tingkat energi yang terkuantisasi dari sistem yang melibatkan penyerapan, emisi, atau hamburan radiasi elektromagnetik. Hal inilah yang menyebabkana adanya warna pada suatu benda.

d.      Dualitas Gelombang Partikel

Yang dimaksud partikel mempunyai sifat dualisme gelombang adalah partikel (misalnya cahaya) menurutteori kuantum selain dapat merambatkan energi secara kontinu dari sumber sebagai gelombang, juga dapat merambatkan energi berupa paket-paket gelombang atau partikel. Efek foto listrik dapat terjadi jika radiasi diciptakan oleh foton yang mempunyai energi yang seimbang terhadap radiasi Energikinetik : 

Keterangan :

Φ = Work Function

m = massa

h = Planck’s Constant

V = Frekuensi

e.       Persamaan Schrödinger

Pada tahun 1926, ilmuwan Austria Erwin Schrödinger mengusulkan persamaan untuk mencari fungsi gelombang pada berbagai sistem. Persamaan antara massa (m) dengan energi (E) adalah :

 

Faktor v adalah potensial energy dari partikel pada titik x, karena jumlah energy adalah energy potensial dan kinetic. Terminologi ini memodofikasi konstanta plank.

Perbedaan Antara Kabel Tunggal dan Kabel Serabut

Perbedaan Antara Kabel Tunggal dan Kabel Serabut

Fungsi dari kabel tunggal dengan kabel serabut biasanya dibedakan dari segi jaringan

1. Kabel tunggal digunakan untuk instalasi utama di rumah atau di perkantoran, biasanya dipasang di plafon, dengan tujuan agar masing-masing kabel memilik...i arah dan fungsi yang berbeda, sebagai Strom, Netral dan arde, biasanya tidak disatukan dalam sebuah pembungkus kabel. 
2. Kabel serat biasanya digunakan untuk round cable, dimana setiap soket listrik yang sudah terpasang di dinding akan di hubungkan keperalatan dengan menggunakan kabel serabut, karena kabel serabut elastis, tidak kaku. dan dari segi keamanan bila tegangan berlebih maka kabel serabut akan putus satu-persatu, sehingga keamanan peralatan lebih terjamin.

Untuk Instalasi PLN jaringan PLN, jenis kabel yang digunakan biasanya diindonesa adalah jenis kabel Aluminium Alloy

Manfaat Energi Listrik

Manfaat Energi Listri


Kita lihat di dalam rumah kita di bergabgai sudut banyak alat yang menggunakan listri karena listrik itu sangat beguna bagi manusia. listrik mempunyai manfaat yang sangat besar kita bisa menggunakan untuk memasak,untuk menyalakan lampu,menghidupkan radio dan berbagai macam yang lain . jadi demikian listrik sudah menjadi sebuah yang harus ada . dalam pemanfaatnaya listrik di bedakan menjadi sebagai berikut :

1. Listrik sebagai penghasil cahaya
   Setiap sudut rumah kiat banyak lampu yang di pasang . gunanya lampu sebagai cahaya yang menerangi bila malam datang dan sebagai pengganti cahaya matahari.cara kerja nya kalao arus listrik mengalir pada kawat wolfarm yang pada lampu akan panas dan mengakibatkan berpijar.kawat wolfram ini bersifat halus dan berhambatan tinggi. 
2. Listrik sebagai penghasil panas.
   Kalo listrik sebagai penghasil panas kita aplikasikan pada alat yang menggunakan elemen pemanas. bisanya di gunkan untuk keperluan rumah tangga seperti untuk memasak (kompor listrik),untuk menanak nasi (magic com),untuk menyetrika (setrika listrik) dan masih banyak lagi alat yang menggunakan pemanas.bila arus mengalir pada nikel atau elemn pemanas maka akan mengakibatkan panas , panas inilah yang di gunakan untuk kebutuhan sehari hari.
3. Listrik sebagai penghasil gerak
   Di dalam kehidupan sehari hari kita sering menjumpai berbagai macam kebutuhan yang mengguanakn liistrik untuk menghasilkan gerak .sebagi contoh motor,mobil kipas angin dan lain lain alat ini menghasilkan gerak untuk berjalan atapun untuk memudahkan manusia dalam segala aktivitasnya. cara kerjanya bila arus mengallir pada rangkaian motor . motor juga dapat menghasilkan angin dengan cara beri baling baling pada ujung motor.

Jadi kalo kita mengerti masih banyak lagi manfaat energi listrik tinggal kita cara pengaplikasiannya.

Proses Pembuatan Besi - Baja

TUGAS PAPER ILMU BAHAN

Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam teknik; dan meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia. untuk penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam. diperkirakan bahwa besi telah dikenal manusia disekitar tahun 1200 SM.

Proses pembuatan baja diperkenalkan oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris sekitar tahun 1800, sedang William Kelly dari Amerika pada waktu yang hampir bersamaan berhasil membuat besi malleable. hal ini menyebabkan timbulnay persengketaan mengenai masalah paten. Dalam sidang-sidang pengasilan terbukti bahwa WIlliam Key lebih dahulu mendapatkan hak paten.

Proses Pembuatan Besi-Baja:

1. Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)

Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80% diproduksi dunia. Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya mencapai 60 m. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace, disertai denganbeberapa bahan lainnya seperti kokas (coke), batu kapur(limestone), dan udara panas. Bahan baku yang terdiri dari campuran biji besi, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncakblast furnace. Bahan baku tersebut disusun secara berlapis-lapis.

Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast furnace, lalu udara panas dialirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas terbakar sehingga nantinya akan membentuk karbon monoksida (CO). Reaksi reduksi pun terjadi, yaitu sebagai berikut :

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500ºC. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebut memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair.

Maka didapatlah besi (Fe) yang kita inginkan. Namun besi tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3% – 4,5%, padahal besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang dari 1% saja. Besi yang mengandung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig iron.

Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih-bijih besi dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi cair dan terapung diatasnya dan secara berkala akan disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 – 6 jam.

gambar: blast furnace

Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya.

Perlu diperhatikan bahwa bijih besi yang akan dimasukkan ke dalam blast furnaceharuslah digumpalkan terlebih dahulu. Hal tersebut berguna agar aliran udara panas bisa dengan mudah bergerak melewati celan-celah biji besi dan tentunya akan mempercepat proses reduksi. Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan pemilihan susunan campuran bahan baku.

Gambar: Tanur Tinggi

2. Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)

Proses ini biasanya digunakan untuk merubah pellet menjadi besi spons (sponge iron). Juga disebut besi spons dihasilkan dari reduksi langsung dari bijih besi (dalam bentuk gumpalan, pelet atau denda) dengan mengurangi gas yang dihasilkan dari gas alam atau batubara. Gas pereduksi adalah mayoritas campuran hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO) yang bertindak sebagai pereduksi. Proses langsung mengurangi bijih besi dalam bentuk padat dengan mengurangi gas disebut reduksi langsung.

Proses reduksi langsung dianggap lebih efisien daripada tanur tiup . Karena beroperasi pada suhu yang lebih rendah, dan ada beberapa faktor lain yang membuatnya ekonomis.

Berikut adalah contoh proses reduksi langsung antara lain :

HYL proces

HYL Direct Reduction Proses (reduksi langsung) adalah hasil usaha riset yang dimulai oleh Hojalata y L.Mina, S.A., pada permulaan tahun 1950-an. Usaha ini muncul dari tekanan kebutuhan yang semakin meningkat dan harus memperoleh bahan baku yang cukup mutu dan pada harga yang stabil untuk produksi lembaran baja(sheet steel).

Dalam proses ini digunakan gas reduktor dari LNG (Liquid Natural Gas), gas alam cair ini direaksikan dengan uap air panas (H2O) dengan reaksi sebagai berikut :

Gas reduktor tersebut digunakan untuk mereduksi pellet :

Midrex Proces

Gambar:  Midrex proces

Proses ini didasarkan pada tekanan rendah, udara bergerak berlawanan arus ke bijih oksida besi pelet padat. Di dalam proses reduksi langsung ini, bijih besi direaksikan dengan gas alam sehingga terbentuklah butiran besi yang dinamakan besi spons. Besi spons kemudian diolah lebih lanjut di dalam sebuah tungku yang bernama dapur listrik (Electric Arc Furnace). Di sini besi spons akan dicampur dengan besi tua (scrap), dan paduan fero untuk diubah menjadi batangan baja, biasa disebut billet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.

Proses reduksi langsung ini salah satunya dipakai oleh P.T. Karakatau Steel. Fungsi dari gas alam itu sendiri sebenarnya adakalah sebagai gas reduktor, dimana gas alam mengandung CO dan H2, yang dapat bereaksi dengan bijih menghasilkan besi murni (Fe) berkualitas tinggi.

Keuntungan dari proses reduksi langsung ketimbang blast furnace adalah :
a. Besi spons memiliki kandungan besi lebih tinggi ketimbang pig iron, hasil blast furnace.
b. Zat reduktor menggunakan gas (CO atau H2) yang terkandung dalam gas alam, sehingga tidak diperlukan kokas yang harganya cukup mahal.

Perbedaan proses reduksi langsung dan reduksi tidak langsung

1. Reaksinya berbeda,pada reduksi tidak langsung Fe diperoleh dari beberapa tahap reaksi, pada reduksi langsung dengan1 tahap reaksi sudah dapat diperoleh Fe murni.
2. Hasil akhirnya berbeda, Output dari reduksi tidak langsung adalah berupa Fe dalam keadaan cair (pig iron) , sedangkan output dari reduksi langsung adalah Fe dalam keadaan padat (sponge iron)
3. Sumber gas reduktornya berbeda, indirect reduction menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor CO, sedangkan direct reduction menggunakan CH4
4. Kualitasnya berbeda, reduksi langsung menghasilkan besi dengan kualitas yang lebih baik daripada reduksi tidak langsung. Karena reduksi tidak langsung menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor. Kokas berasal dari batubara yang mengadung sulfur, dimana S tersebut dapat ikut masuk kedalam besi hasil reduksi, yang mengakibatkan besi mengalami retak panas (hot shortness). 

3. BESI TUANG(CAST IRON)

Secara umum Besi Tuang (Cast Iron) adalah Besi yang mempunyai Carbon content 2.5% – 4%. Oleh karena itu Besi Tuang yang kandungan karbonnya 2.5% – 4% akan mempunyai sifat MAMPU LASNYA (WELDABILITY) rendah. Karbon dalam Besi Tuang dapat berupa sementit (Fe3C) atau biasa disebut dengan Karbon Bebas (grafit). Perlu di ketahui juga kandungan FOSFOR dan SULPHUR dari material ini sangat tinggi dibandingkan Baja.

Ada beberapa jenis Besi Tuang (Cast Iron) yaitu :
a. Besi Tuang Putih (White Cast Iron)

Gambar: Struktur logam dapat dilihat pada gambar diatas

        Namanya diambil dari warna bidang p atahnya. Dimana Besi Tuang ini seluruh karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih.
        Besi tuang putih (white cast iron) mengandung kadar silikon rendah, dimana pada saat pemadatan besi carbida membentuk graphite di dalam ikatan matrix. Pada besi tuang non-paduan strukturnya berbentuk pearlite. Besi tuang putih (white cast iron) memiliki angka kekerasan antara 400 hingga 600 HB dengan tegangan tariknya 270 N/mm2 dan masih dapat ditingkatkan melalui penurunan kadar karbon sebesar 2,75 sampai 2,9 % menjadi 450 N/mm2. Proses machining untuk besi tuang putih ini hanya dapat dilakukan dengan penggerindaan (grinding). Besi tuang putih (white cast iron) digunakan dalam pembuatan komponen mesin gerinda, kelengkapan penghancur, komponen dapur pemanas (furnance) dan lain-lain. Besi tuang putih (white cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menurunkan angka kekerasannya melalui proses pelunakan (anealing), yakni dengan pemanasan pada temperatur 850ºC untuk menguraikan free-karbon yang terbentuk karena pendinginan cepat setelah penuangan (pengecoran).

Proses ini dilakukan hanya pada kondisi darurat. Sedangkan pengendalian sifat besi tuang putih ini tetap dengan metoda pengendalian pendinginan dengan “iron chill” serta komposisi unsur bahan.

b. Besi Tuang Kelabu (Grey Cast Iron)

Namanya diambil dari warna bidang patahnya. Besi tuang Kelabu (Grey Cast Iron). Besi tuang kelabu (grey cast iron) mengandung unsur graphite yang berbentuk serpihan sehingga memiliki sifat mampu mesin (machinability). Yang membedakan jenis dari besi tuang kelabu ialah nilai tegangannya Angka kekerasan dari Besi tuang ini ialah antara 155 HB sampai 320 HB tergantung tingkatannya. besi tuang kelabu (grey cast iron) digunakan dalam pembuatan crankcases, machine tool bed, brake drums, cylinder head dan lain-lain.

Besi tuang kelabu (grey cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menghilangkan tegangan dalam setelah proses pengecoran yakni dengan “stress reliefing”, dengan memberikan pemanasan lambat antara 500ºC hingga 575ºC, dengan holding time sekitar 3 jam diikuti dengan pendinginan secara perlahan-lahan. Proses lain dalam perlakuan panas (heat treatment) yang memungkinkan untuk dilakukan pada besi tuang kelabu ini ialah pelunakan (anealing), dengan proses ini akan terjadi perbaikan pada strukturnya sehingga dimungkinkan untuk proses machining secara cepat, untuk proses anealing ini dilakukan dengan memberikan pemanasan pada temperatur anealing yakni 700ºC dengan waktu pemanasan (holding time) setengah hingga dua jam, dimana akan terbentuk structure pearlite tertutup dalam kesatuan ferrite matrix, namun demikian tingkat kekerasan akan tereduksi sebesar 240 HB sampai 180 HB.Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu). Struktur besi tuang kelabu dapat dilihat pada gambar 2.4

c. Besi tuang mampu tempa (malleable cast iron).

Besi tuang “Mampu Tempa” (Malleable Cast Iron) Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) adalah salah satu jenis besi tuang yang memiliki struktur berwarna putih, dimana memiliki unsur graphite yang sangat halus sehingga distribusi unsur Karbon menjadi lebih merata serta mudah dibentuk. Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) terdapat dalam 3 bentuk jenis, yakni : Whitehearth, Blackhearth, dan Pearlitic nama-nama ini merupakan istilah sesuai dengan bentuk microstruktur dari besi tuang tersebut. Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengab Baja. Sifat-sifat sangat baik jika dibandingkan dengan besi tuang kelabu tetapi harganya mahal.

d. Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron)Nodular Cast Iron


Adalah perpaduan besi tuang kelabu. Dibuat dengan jalan mencampurkan magnesium, kalsium atau serium ke dalam cairan logam.Sifat-sifat kekuatan dan keuletan tinggi, tahan aus juga tahan panas.

Struktur besi tuang nodular

Ciri besi tuang ini bentuk graphite flake dimana ujung – ujung flake berbentuk takik-an yang mempunyai pengaruh terhadap ketangguhan, keuletan & kekuatan oleh karena untuk menjadi lebih baik, maka graphite tersebut berbentuk bola (spheroid) dengan menambahkan sedikit inoculating agent, seperti magnesium atau calcium silicide. Karena besi tuang mempunyai keuletan yang tinggi maka besi tuang ini di kategorikan ductile cast iron. Pemakaian besi tuang jenis ini adalah untuk bahan pembuat piston mesin.

Nama: Dedy Prastyo / 10

NIM: 11 2100-10

I.T.I

Laporan Praktikum Jembatan Wheatstone

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, R_1, dan R₂ yang sudah diketahui, sedangkan R_x adalah hambatan yang nilainya tidak diketahui.

            Pada rangkaian jembatan Wheatstone seperti pada gambar 1akan diperoleh hubungan:

                                              (1)

Sebuah konduktor homogen dengan panjang ℓ [m] dan luas penampang A [m²] dan hambatan jenis kawat panghantar ρ [Ωm] akan memiliki besar hambatan sebesar

                                          [Ω]                                      (2)

 Sedangkan berdasarkan hukum Ohm, hambatan total untuk rangkaian hambatan yang terhubung  seri adalah

                                         (3)

Sedangkan untuk rangkaian hambatan yang terhubung parallel adalah:

                                          (4)

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                        

                               x100 %    .

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.

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 R_x 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

·        www.scribd.com

·        Wikipedia.org

Download PDF nya disini