LAPORAN FISIKA DASAR II RANGKAIAN BEBERAPA LAMPU DAN DAYANYA ( RL.4)

Nama NIM Kelompok Tanggal Dosen pengajar Pengawas/Pembimbing

: A.A. Gde Lanang M.S. : 0908305020 : IV : 1 Juni 2010 : Ida Bagus Paramarta,S.Si, M.Si : Bagus Prasada adhi Kusuma I Nyoman Sudi Parwata

Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana 2010

I. 1. 2.

Tujuan

Dapat memahami tingkat terang dan buramnya lampu dan hubungannya dengan Dapat menggunakan Hukum Kirchoff. Rangkain listrik, dapat disusun secara seri ataupun parallel dan juga dapat disusun

daya yang diterimanya. II. Dasar Teori secara seri parallel(rangkaian gabungan). Begitu pula dengan beberapa lampu dapat disusun secara seri atau paralel satu sama lain. Dalam penyusunan beberapa buah lampu, baik disusun sesecara seri ataupun parallel dapat mempengaruhi terangnya pijar lampu. Selain itu terangnya pijar lampu juga dipengaruhi oleh daya listrik rangkaian tersebut. Besarnya daya listrik dapat diketahui melalui rumus: P=V.I Pada beberapa buah lampu yang memiliki daya listrik yg dipengaruhi oleh arus listrik dan hambatan pada rangkaian tersebut. Dengan rumus: P = I2 . R Untuk memelihara arus listrik didalam sirkuit diperlukan energi. Energi listrik dapat diubah menjadi panas, usaha mekanik, energi kimia, atau energi cahaya. Untuk tegangan dan kuat arus yang konstan maka besarnya energi listrik dapat diketahui melalui rumus : W = V .I. t Arus listrik adalah muatan-muatan listrik statis baik positif maupun negative yang bergerak dan disebabkan karena adanya beda potensialArus listrik mengalir dari potensial rendah ke potensial yang tinggi. Menurut arah perpindahan muatan tetap, arus dibedakan menjadi 2 yaitu DC dan AC Persamaan Kuat arus adalah : I = Q/t

A. Susunan Seri

Tegangan pada rangkaian seri adalah jumlah dan arus pada setiap R sama. Artinya dari persamaan V=IR atau tegangan berbanding lurus dengan hambatan jika kuat arusnya tetap. R1 R2 I1 V Dalam rangkaian seri arus yang melalui hambatan sama besar yaitu I1=I2=I3=I4=I V = V1 +V2+V3 B. Susunan Paralel I1 R1 V1 I2 R2 V2 I3 R3 V3 IR= IR1 +IR2+IR3 Rs= R1 +R2+R3 R3 I

VAB

I A

B

I

Dalam rangkaian sejajar (paralel) setiap tegangan sama besar yakni:

V AB = V I = V 2 .... I = I1 + I 2 + I 3 V V V V = + + R P R1 R2 R3 1 1 1 1 = + + R P R1 R2 R3

1 n 1 Atau secara umum dapat ditulis: Rp i =1 RiBesarnya tegangan pada R1 = besarnya tegangan pada R2 = besarnya tegangan pada R3 = esarnya tegangan pada hambatan gabungan.

Ciri utamanya adalah beda tegangan tiap-tiap hambatan sama dan arus V1 = V2 = V3 = VAB Besarnya arus yang mengalir pada masing-masing hambatan R1, R2, dan R3 adalah : i1 = ; i2 = ; i3 = R3 Hambatan total untuk rangkaianR1 paralel : R 2 dijumlahkan. 1 1

V

V

V

1 1 + R paralel I = I1 1+I2+I3 2 R3 R R = +V/Rek = V/R1 +V/R2+V/R3 1/Rp =1/R1 +1/R2+1/R3 1/Rp = R +R2+R3 R1.R2.R3 Rp = R1.R2.R3 R1 +R2+R3

C.

Susunan gabungan seri dan paralel R2 R2

Keterangan : R2 dan R3 adalah rangkaian parallel. Jadi 1/Rp = 1/R2 + 1/R3 1/Rp = R3 + R2 R2 . R3 Rp = R2 . R3 R3+R2 Rt = R1 + Rp Dalam penyusunan beberapa buah lampu, terang dan buramnya lampu juga dipengaruhi oleh daya listrik dengan rumus : P = W/t...I P = V2 / R .V

P = V . III P = I2 . R.....III Keterangan : P = Daya listrik ( watt ) I = Kuat arus listrik ( ampere ) t = Lama arus yang mengalir ( detik )

P = ( V / R ) 2 . RIV

V = Tegangan listrik ( volt ) R = Hambatan(ohm)

Energi listrikEnergi listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: W=VIt Keterangan : W = usaha listrik ( energi ) I = Arus listrik ( ampere ) V = Tegangan listrik ( volt ) T = Lama arus yang mengalir ( detik ) Sedangkan energi listrik yang terdapat pada sebuah hambatan besarnya dapat diketahui melalui persamaan berikut : W = i2 . R . t Keterangan : W = usaha listrik ( energi ) I = Arus listrik ( ampere ) R = Hambatan ( ohm ) T = Lama arus yang mengalir(s)

Karena tidak semua rangkaian dapat disederhanakan dengan kombinasi susunan seri-pararel. Maka didalam rangkaian listrik juga dipengaruhi oleh hukum kirchoff. Yaitu : Hukum kirchoff I : Pada setiap titik cabang, jumlah semua arus yang memasuki cabang harus sama dengan semua arus yang meninggalkan cabang tersebut. Hukum kirchoff II : Jumlah perubahan potensial mengelilingi lintasan tertutup pada suatu rangkaian harus nol. III. Alat dan Bahan 1. Catu daya

2. 3. 4. 5. 6. IV.

beberapa lampu pijar 1 buah multitester 4 buah amperemeter 2 buah saklar Kabel penghubung

Cara Kerja

Gambar. Rangkaian lampu Peralatan dirangkai seperti gambar diatas! Sumber tegangan < 4 volt diatur! a. b. c. d. Bila saklar S1ditutup dan S2 terbuka, lampu A dan B diamati. Lampu mana Bila saklar S1 terbuka dan S2 tertutup, lampu C dan D diamati. Lampu mana Bila saklar S1 dan S2 tertutup, lampu A, B, C, dan D diamati. Perubahan Pada saat saklar S1 dan S2 tertutup, arus diukur : Io = A I3 = A sehingga I2 = .A I1 = ..A yang lebih terang... yang lebih terang... yang terjadi diamati...

5. Pada saat saklar S1 dan S2 tertutup tegangan jepit anatara a dan b,c dan d, e dan f : Vab =V ; Vcd =V ; Vef = V diukur.

V.

Data pengamatan

1. Bila saklar S1 ditutup dan S2 terbuka, lampu A dan lampu B sama terang. 2. 3. Bila S1 terbuka dan S2 tertutup, lampu C lebih terang dibandingkan lampu D. Bila S1 tertutup dan S2 tertutup, lampu A dan B sama terang karena merupakan rangkaian paralel,sedangkan lampu C lebih terang dibandingkan lampu D karena merupakan rangkaian seri. 4. Pada saat S1 dan S2 tertutup daya (P) yang diterima oleh setiap lampu adalah:

NO. 1 2 3 4 5 5.

I0 (Amp) 0,40 0,35 0,40 0,40 0,40

I1 (Amp) 0,175 0,170 0,170 0,180 0,175

I2 (Amp) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,20

I3 (Amp) 0,10 0,10 0,10 0,10 0,14

Pada saat S1 dan S2 tertutup tegangan jepit yang diperoleh adalah:

NO 1 2 3 4 5

Vab (volt) 0,5 0,5 0,5 1,0 1,0

Vcd (volt) 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2

Vef (volt) 0,4 0,4 0,3 0,5 0,4

VI.

Perhitungan Rumus: V2 R

P=I.V = I2.R =

I1 = I2 =

0,175 + 0.170 + 0,170 + 0,180 + 0,170 = 0,174 A 5 0.15 + 0,15 + 0,15 + 0,15 + 0,20 = 0,16 A 5 0,5 + 0,5 + 0,5 + 1,0 + 1,0 = 0,7volt 5

Vab =

PA = I 1 Vab = 0,174 0,7 = 0,1218 watt PB = I 2 Vab = 0,16 0,7 = 0,112 watt I3 = 0,10 + 0,10 + 0,10 + 0,10 + 0,14 = 0,108 A 5 0,1 + 0,1 + 0,2 + 0,1 + 0,2 = 0,14volt 5 0,4 + 0,4 + 0,3 + 0,5 + 0,4 = 0,4volt 5

Vcd = Vef =

PC = I 3 Vcd = 0,108 0,14 = 0,01512 watt PD = I 3 Vef = 0,108 0,4 = 0,0432 watt

Hukum Kirchoff I

I 0 =I 1 +I 2 +I 3

I0 =

0,40 + 0,35 + 0,40 + 0,40 + 0,40 = 0,39 A 5

I 1 + I 2 + I 3 = 0,174 + 0,16 + 0,108 = 0,442 A

I 0 hasil pengamatan 0,39A

> I 0 hasil perhitungan > 0,442A

VII. Ralat keraguan Arus I0

No 1 2 3 4 5

I 0 (Amp) 0,40 0,35 0,40 0,40 0,40

I 0 (Amp) 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 ( I 0 - I 0 )2

( I 0 - I 0 )(Amp) -0,01 0,04 -0,01 -0,01 -0,01

( I 0 - I 0 )2 0,0001 0,0016 0,0001 0,0001 0,0001 0,002

I 0 =

(I

n( n 1)

0

I0

)=

0,002 = 0,0001 = 0,01 20

I 0 I 0 = ( 0,39 0,01 ) A Ralat Nisbi = I 0 I0 100% = 0,01 100% = 2,56% 0,39

Kebenaran praktikum = 100% - 2,56% = 97,44%

Arus I1 No 1 2 3 4 5 I 1 (Amp) 0,175 0,170 0,170 0,180 0,175 I 1 (Amp) 0,174 0,174 0,174 0,174 0,174 ( I 1 - I 1 )2 ( I 1 - I 1 )(Amp) -0,001 0,004 0,004 -0,006 -0,006 ( I 1 - I 1 )2 0,000001 0,000016 0,000016 0,000036 0,000036 0,000105

I 1 =

(I

n( n 1)

1

I1

)=

0,000105 = 0,00000525 = 0,0023 20

I 1 I 1 = ( 0,174 0,0023) A Ralat Nisbi = I 1 I1 100% = 0,0023 100% = 1,32% 0,174

Kebenaran praktikum = 100% - 1,32% = 98,68% Arus I2

No 1 2 3 4 5

I 2 (Amp) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,20

I 2 (Amp) 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 ( I 2 - I 2 )2

( I 2 - I 2 )(Amp) 0,01 0,01 0,01 0,01 -0,04

( I 2 - I 2 )2 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0016 0,002

I 2 =

(I

n( n 1)

2

I2

)=

0,002 = 0,0001 = 0,01 20

I 2 I 2 = ( 0,16 0,01) A

Ralat Nisbi =

I 2 I2

100% =

0,01 100% = 6,25% 0,16

Kebenaran praktikum = 100% - 6,25% = 93,75% Arus I3

No 1 2 3 4 5

I 3 (Amp) 0,10 0,10 0,10 0,10 0,14

I 3 (Amp) 0,108 0,108 0,108 0,108 0,108 ( I 3 - I 3 )2

( I 3 - I 3 )(Amp) 0,008 0,008 0,008 0,008 -0,032

( I 3 - I 3 )2 0,000064 0,000064 0,000064 0,000064 0,001024 0,00128

I 3 =

(I

n( n 1)

3

I3

)=

0,00128 = 0,000064 = 0,008 20

I 3 I 3 = ( 0,108 0,008) A Ralat Nisbi = I 3 I3 100% = 0,008 100% = 7,40% 0,108

Kebenaran praktikum = 100% - 7,40% = 92,6% Tegangan Jepit Vab

No 1 2 3 4 5

Vab (volt) 0,5 0,5 0,5 1,0 1,0

Vab ( volt) 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 ( Vab - Vab )2

( Va b - Vab )( volt) 0,2 0,2 0,2 -0,3 -0,3

( Vab - Vab )2 0,04 0,04 0,04 0,09 0,09 0,3

Vab =

(V

n( n 1)

ab

Vab

)=

0,3 = 0,015 = 0,12 20

Vab Vab = ( 0,7 0,12 ) A Ralat Nisbi = Vab Vab 100% = 0,12 100% = 17,14% 0,7

Kebenaran praktikum = 100% - 17,14% = 82,86% Tegangan Jepit Vcd No 1 2 3 4 5 Vcd (volt) 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 Vcd ( volt) 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 ( Vcd - Vcd )2 ( Vcd - Vcd )( volt) 0,04 0,04 -0,06 0,04 -0,06 ( Vcd - Vcd )2 0,0016 0,0016 0,0036 0,0016 0,0036 0,012

Vcd =

(V

n( n 1)

cd

Vcd

)=

0,012 = 0,0006 = 0,024 20

Vcd Vcd = ( 0,14 0,024 ) A Ralat Nisbi = Vcd Vcd 100% = 0,024 100% = 17,14% 0,14

Kebenaran praktikum = 100% - 17,14% = 82,86% Tegangan Jepit Vef

No 1 2 3 4

Vef (volt) 0,4 0,4 0,3 0,5

Vef ( volt) 0,4 0,4 0,4 0,4

( Vef - Vef )( volt) 0 0 0,1 -0,1

( Vef - V ef )2 0 0 0,01 0,01

5

0,4

0,4 ( Vef - Vef )2

0

0 0,02

Vef =

(V

n( n 1)

ef

Vef

)=

0,02 = 0,001 = 0,031 20

Vef Vef = ( 0,4 0,031 ) A Ralat Nisbi = Vef Vef 100% = 0,031 100% = 7,75% 0,4

Kebenaran praktikum = 100% - 7,75% = 92,25%

VIII.

Pembahasan Percobaan rangkaian beberapa lampu dan dayanya ini bertujuan untuk dapat memahami tingkat terang dan redupnya lampu dan hubungannya dengan daya yang diterima serta untuk dapat memahami dan menerapkan Hukum Kirchoff. Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah catu daya, beberapa lampu pijar, satu buah multitester, empat buah amperemeter, dua buah saklar, dan kabel penghubung. Setelah dilakukan percobaan diperoleh data, ketika S1 ditutup S2 dibuka jika diamati lampu A dan lampu B memiliki terang yang sama karena pada rangkaian A dan B merupakan rangkaian parallel. Rangkaian parallel memiliki tegangan yang sama dan arus dijumlahkan. Jadi tegangan antara titik A dan B mempunyai nilai yang sama. Pada rangkaian seri antara lampu C dan lampu D yang nyalanya lebih terang apabila S1 dibuka dan S2 ditutup maka yang nyala lampunya lebih terang adalah lampu C

karena pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada lampu C dan lampu D mempunyai arus yang sama sedangkan tegangan pada rangkaian C dan D memiliki tegangan yang beda. Rangkaian A, B, C, D memiliki daya yang berbeda karena pada rangkaian ini disusun seri dan parallel yang memiliki kuat arus dan beda tegangan. Terang dan redupnya lampu dipengaruhi oleh daya. Daya berhubungan dengan kuat arus, hambatan dan tegangan yang ada pada setiap titik.Daya berbanding lurus dengan kuat arus dan berbanding terbalik dengan hambatan. Dari hasil perhitungan diperoleh : I1 senilai 0,174 A , I 2 senilai 0,16 A , Vab senilai 0,7volt , PA senilai 0,1218 watt , PB senilai 0,15watt , I 3 senilai 0,108 A , Vcd senilai 0,14volt , Vef senilai 0,4volt , PC senilai 0,01512 watt , PD senilai 0,070 watt , I 0 senilai 0,39 A , I1 + I 2 + I 3 senilai 0,442 A . I 0 hasil pengamatan 0,39A > I 0 hasil perhitungan > 0,442A

Dan dari hasil perhitungan tersebut diperoleh nilai P pada masing-masing lampu yaitu B>A>D>C. Tetapi dari hasil pengamatan, tingkat terangnya lampu yaitu A dan B sama terang karena merupakan rangkaian pararel. Sedangkan pada rangkaian lampu seri

lampu C lebih terang dan lampu D redup. Kesalahan yang terjadi karena kurangnya ketelitian mata dalam mengamati tingkat terang dan redupnya lampu. Selain itu terjadi juga kesalahan dalam nilai I dan V. Dimana nilai I seharusnya memenuhi hukum kirchoff I yaitu I0 = I1 + I2 + I3. Dan untuk nilai V seharusnya memenuhi persamaan V = Vab = Vc +Vd. Kesalahan ini terjadi karena beberapa hal yaitu kesulitan dalam membaca alat ukur, tidak berfungsinya beberapa alat,dan kurangnya pengalaman dalam melakukan praktikum.

IX.

KESIMPULAN Daya listrik adalah banyaknya usaha yang dihasilkan tiap detik. P=V.I Pada daya berlaku rumus: V = V1 + V2 + V3 ..Vn IR= IR1 + IR2 + IR3 ..IRn Rs= R1 + R2 + R3 Rn Beberapa buah lampu yang disusun seri dan parallel memiliki tingkat terang dan redup yang berbeda-beda, karena daya mempengaruhi tingkat terangnya pijar lampu, sehingga lampu yang lebih terang adalah lampu yang disusun secara parallel. Energi listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: W=VIt

Pada perhitungan rangkaian listrik seri dan parallel berhubungan dengan hukum

kirchoff.

DAFTAR PUSTAKA Jamal Abdul dan Tamrin BA. 1999. Pintar Fisika. Surabaya: Gita Media Press. Satriya Wibawa M.Si. Drs. I Made. 2007. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Jurusan Fisika, Fakultas MIPA.Universitas Udayana : Bali. Tim Penyusun. 2001. PR Fisika. Jakarta: Intan Pariwara. Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga