1

L

MODUL 1

VOLTAMETER TEMBAGA

2

L

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. TUJUAN

Tujuan dari praktikum fisika dasar II “Voltameter Tembaga” ini adalah:

1. Mengamati perubahan salah satu bentuk perubahan energi , yaitu energi

listrik menjadi energi kimia

2. Memahami prinsip elektrolisis serta pemurnian logam dan peyepuhan

(electroplating)

3. Menentukan tara kimia listrik dari tembaga

1.2. ALAT DAN BAHAN

1. Voltameter tembaga yang terdiri dari:

a. Bejana

b. Keping tembaga Anoda

c. Keping tembaga Katoda

2. Larutan CuSO4

Sebagai elektrolit untuk penghantar listrik pada katoda

3. Sumber arus DC

Sebagai sumber tenaga atau sumber arus listrik

4. Amperemeter DC

Untuk mengukur besarnya arus listrik yang mengalir

5. Stopwatch

Untuk mengukur waktu yang ditentukan pada saat percobaan

6. Tahanan geser pengatur Arus

Untuk menstabilkan arus listrik yang mengalir

7. Penghubung arus

8. Kabel-kabel penghubung

9. Neraca digital

3

L

Untuk mengukur berat plat katoda agar diketahui jumlah massa sebelum

dan sesudah diendapkan pada sel elektrolit larutan CuSO4.

10. Amplas

Untuk membersihkan plat katoda

Gambar 1.1. Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan

(larutan tembaga sulfat, lempeng tembaga, power supply, ampermeter, neraca

digital, stopwatch)

4

L

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. ELEKTROKIMIA

Hukum kekekalan energi menyatakan baha energi tidak dapat diciptakan

atau dimusnahkan, melainkan dapat diubah dari bentuk yang satu ke bentuk

yang lain. Energi listrik dapat berubah bentuk menjadi energi gerak, energi

cahaya, energi panas, dan energi bunyi. Energi listrik merupakan hasil perubahan

energi yang lain, seperti dari energi matahari, energi gerak, energi potensial air,

energi kimia gas alam, dan energi uap. Salah satu bentuk perubahan energi yang

dibahas kali ini adalah perubahan energi kimia ke energi listrik, seperti pada

baterai yang disebut sel galvani/sel volta. Maupun sebaliknya, perubahan energi

listrik menjadi energi kimia seperti pada proses pemurnian logam yang disebut

sel elektrolisis. Baik sel galvani maupun sel elektrolisis kedanya merupakan

bagian dari elektrokimia. Elektrokimia itu sendiri adalah kajian mengenai proses

perubahan antara energi listrik dan energi kimia.

Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang

didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi,

yang berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam suatu sistim

elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi

elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi

spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di mana

reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya di sebut sel elektrolisis. Peralatan dasar

dari sel elektrokimia adalah dua elektroda -umumnya konduktor logam- yang

dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan

maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks,

pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok

dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda

dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni

5

L

elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana

reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.

Aplikasi metode elektrokimia untuk lingkungan dan laboratorium pada

umumnya didasarkan pada proses elektrolisis, yakni terjadinya reaksi kimia

dalam suatu sistem elektrokimia akibat pemberian arus listrik dari suatu sumber

luar. Proses ini merupakan kebalikan dari proses Galvani, di mana reaksi kimia

yang berlangsung dalam suatu sistem elektrokimia dimanfaatkan untuk

menghasilkan arus listrik, misalnya dalam sel bahan bakar (fuel-cell). Aplikasi

lainnya dari metode elektrokimia selain pemurnian logam dan elektroplating

adalah elektroanalitik, elektrokoagulasi, elektrokatalis, elektrodialisis

elektrorefining dan elektrolisis.

2.2. ELEKTROLISIS

Elektrolisis ialah proses penguraian elektrolit kepada unsur-unsurnya apabila

arus listrik searah mengalir melaluinya. Istilah elektrolisis diperkenalkan oleh

Michael Faraday [1791 - 1867]. 'Lisis' bermaksud memecah dalam bahasa Yunani.

Jadi, elektrolisis bermaksud pemecahan oleh arus elektrik. Proses Elektrolisis

adalah keadaan di mana apabila elektrolit mengkonduksikan listrik, perubahan

kimia berlaku dan elektrolit terurai kepada unsurnya di elektroda. Arus listrik

dapat dialirkan melalui elektrolit dengan menggunakan dua elektroda. Elektroda

yang disambungakan ke terminal positif yang dinamakan anoda, sedangkan

elektroda yang disambungkan ke terminal negatif dinamakan katoda.Semasa

elektrolisis berlaku, ion negatif akan bergerak ke anoda.Oleh itu ion ini dikenali

sebagai kation.Ion positif pula akan bergerak ke katoda yang mana ion ini

dikenali sebagai kation.

Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan elektrolisis

larutan. Pada proses elektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di katoda dan

anion pasti teroksidasi di anoda. Sebagai contoh, berikut ini adalah reaksi

elektrolisis lelehan garam NaCl (yang dikenal dengan istilah sel Downs) :

6

L

Katoda (-) : 2 Na+(l) + 2 e- ——> 2 Na(s) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(l) Cl2(g) + 2 e- ……………….. (2)

Reaksi sel : 2 Na+(l) + 2 Cl-

(l) ——> 2 Na(s) + Cl2(g) ……………….. [(1) + (2)]

Reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl menghasilkan endapan logam natrium

di katoda dan gelembung gas Cl2 di anoda. Pada katoda, terjadi persaingan antara

air dengan ion Na+. Dengan demikian, reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan

garam NaCl adalah sebagai berikut :

Katoda (-) : 2 H2O(l) + 2 e- ——> H2(g) + 2 OH-(aq) ……………….. (1)

Anoda (+) : 2 Cl-(aq) ——> Cl2(g) + 2 e- ……………….. (2)

Reaksi sel : 2 H2O(l) + 2 Cl-(aq) ——> H2(g) + Cl2(g) + 2 OH-

(aq) ……. [(1) +

(2)]

Reaksi elektrolisis larutan garam NaCl menghasilkan gelembung gas H2 dan

ion OH- (basa) di katoda serta gelembung gas Cl2 di anoda. Dengan demikian,

terlihat bahwa produk elektrolisis lelehan umumnya berbeda dengan produk

elektrolisis larutan.

2.3. HUKUM FARADAY

Michael Faraday (1791-1867) pada tahun 1833 mengemukakan hubungan

kuantitatif antara jumlah zat yang bereaksi di katoda adan anoda dengan muatan

listrik total yang melewati sel, yang dikenal dengan hukum Faraday.bunyi hukum

Faraday tersebut adalah:

Hukum Faraday I : “jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda sebanding

dengan jumlah arus yang dialirkan pada zat tersebut”

m = e . i . t / F m = z . i . t z = e / F

q = i . t m = z . q

m = Massa zat yang dihasilkan (gram)

e = Berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi

i = Kuat arus listrik (amper)

t = Waktu (detik)

F = Tetapan Faraday (1 Faraday = 96500 coulumb)

7

L

z = Tara kimia listrik, yaitu massa zat yang dipisahkan oleh muatan 1

coulomb selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb

q = Jumlah muatan listrik yang melalui larutan

Hukum Faraday II : “jumlah zat-zat yang dihasilkan oleh arus yang sama

didalam beberapa sel yang berbeda sebanding dengan berat ekuivalen

zat-zat tersebut”.

m1 : m2 = e1 : e2

m = massa zat (garam)

e = berat ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi

Faraday didefinisikan sebagai muatan (dalam Coulomb) mol elektron. Satu

Faraday equivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday

equivalen dengan setengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui,

setiap satu mol partikel mengandung 6,02 x 1023 partikel. Sementara setiap

elektron mengemban muatan sebesar 1,6 x 10-19 C. Dengan demikian :

1 Faraday = 1 mol elektron = 6,02 x 1023 partikel elektron x 1,6 x 10-19

C/partikel elektron 1 Faraday = 96320 C (sering dibulatkan menjadi 96500 C

untuk mempermudah perhitungan)

Salah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses yang disebut

penyepuhan. Dalam proses penyepuhan, logam yang lebih mahal dilapiskan

(diendapkan sebagai lapisan tipis) pada permukaan logam yang lebih murah

dengan cara elektrolisis. Baterai umumnya digunakan sebagai sumber listrik

selama proses penyepuhan berlangsung. Logam yang ingin disepuh berfungsi

sebagai katoda dan lempeng perak (logam pelapis) yang merupakan logam

penyepuh berfungsi sebagai anoda. Larutan elektrolit yang digunakan harus

mengandung ion logam yang sama dengan logam penyepuh (dalam hal ini, ion

perak)seperti perak nitrat (AgNO3). Pada proses elektrolisis, lempeng perak di

anoda akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion perak tersebut

kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda.

8

L

Metode ini relatif mudah dan tanpa biaya yang mahal, sehingga banyak

digunakan pada industri perabot rumah tangga dan peralatan dapur.

Pemanfaatan lain dari elektrolisis adalah pada proses pemurnian logam.

Pemurnian logam pada prinsipnya menggunakan reaksi elektrolisis larutan

menggunakan elektroda yang tidak bereaksi. Seperti pemurnian logam tembaga,

logam kotor yang akan dilapisi bertindak sebagai anoda sedangkan logam murni

bertindak sebagai katoda. Kedua elektroda dicelupkan ke dalam larutan elektrolit

yang mengandung ion tembaga (CuSO4 )yang mengandung asam. Sewaktu

tembaga dioksidasi dari anoda tak murni, tembaga ini memasuki larutan dan

bergerak ke katoda dan membentuk lapisan dalam bentuk yang lebih murni.

Pada percobaan Voltameter Tembaga ini, akan mencari ketetapan Faraday

dengan konsep elektrolisis. Hal ini erat kaitannya dengan ilmu kimia, dimana

akan banyak berhubungan dengan elektrokimia dan reaksi – reaksinya.

Voltmeter adalah alat untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu

rangkaian listrik. Rangkaian yang digunakan adalah suatu sistem elektrolisis

dengan cairan CuSO4 . Dimana yang menjadi katoda dan anoda adalah adalah

tembaga. Reaksi yang terjadi adalah :

Gambar 1.2. Sel elektrolisis

CuSO4 (aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq)

Katoda [elektroda - : reduksi] : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Anoda [elektroda + : oksidasi]: Cu(s) Cu2+(aq) + 2e-

9

L

Pada larutan elektrolit yang ada kecenderungan sebagai konduksi listrik, jika

kedua elektrode dihubungkan dengan arus listrik searah (DC), maka ion-ion pada

larutan akan bergerak berlawanan arah. Artinya, ion-ion positif akan bergerak ke

elektrode negatif, sebaliknya ion-ion negatif akan bergerak kearah elektrode

positif. Pergerakan-pergerakan muatan ion dalam larutan akan membawa energi

listrik. Kondisi demikian ini disebut elektrolitik. Apabila ion-ion dalam larutan

terkontak dengan elektrode maka reaksi kimia akan terjadi. Pada katoda akan

mengalami reduksi dan pada anoda akan mengalami oksidasi.

Gambar 1.3. Rangkaian alat elektrolisis

10

L

BAB III

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Menggosok katoda dengan kertas amplas hingga bersih.

2. Mencuci katoda dengan air, membilas dengan alkohol, kemudian

mendiamkannya hingga kering.

3. Menimbang katoda dengan teliti menggunakan neraca teknis digital.

4. Membungkus katoda dengan kertas tissue bersih untuk menghidari kotoran.

5. Merangkai alat percobaan dengan menngunakan katoda sementara.

6. Menuangkan larutan CuSO4 ke dalam bejana.

7. Menjalankan arus dan mengatur R (hambatan geser) sehingga amperemeter

menunjukkan kuat arus sebesar 1,5 Ampere.

8. Memutuskan hubungan sumber arus dengan tidak merubah rangkaian alat.

9. Mengganti katoda sementara dengan katoda yang sebenarnya (yang telah

dibersihkan).

10. Mengatur luas permukaan katoda yang tercelup ke dalam larutan agar sama

dengan luas permukaan katoda sementara yang tercelup dalam larutan.

11. Menjalankan arus listrik selama 20 menit. Menjaga kuat arus yang mengalir

agar stabil

12. Memutuskan hubungan arus listrik setelah 20 menit.

13. Mengeringkan katoda, kemudian menimbangnya dengan teliti.

14. Mengulangi percobaan (langkah 1-13) untuk kuat arus sebesar 2 Ampere.

15. Mengembalikan larutan ke dalam botol semula dan membereskan alat.

11

L

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

4.1. DATA DAN PENGAMATAN

No

.

Kuat Arus

I (Ampere)

Waktu

t (menit)

Berat awal

Wa (gram)

Berat akhir

Wb (gram)

Endapan

WCu = Wb-Wa (gram)

1. 1.5 15 91.4 91.6 0,5

2. 2 15 107,0 107,6 0,6

Tabel 1.1. Data percobaan Voltameter Tembaga

4.2. PERHITUNGAN

4.2.1. Arus 1,5 Ampere

Diketahui:

WCu = Berat Endapan Cu = 0,5 g

ArCu = 63,55

e = Berat ekivalen = Ar/Valensi = 63,55/2 = 31,755

1 mol F = 96.500 coulumb

I = Kuat arus = 1,5 Ampere

t = Waktu = 15 menit = 900 second

Ditanyakan: Tara kimia listrik Cu & Berat ideal endapan Cu

Jawab:

a. Tara kimia listrik Cu

Rumus : WCu = z . I . t z = Tara kimia listrik

z = WCu / I . t

z = 0,5 g / 1,5 A x 900 s

z = 3,703.10-4 g/coulomb

b. Berat ideal endapan Cu

Rumus : WCu = e . I . t / F

12

L

WCu = 31,755 x 1,5 A x 900 s / 96.500 coulomb

WCu = 0,44 g

4.2.2. Arus 2 Ampere

Diketahui:

WCu = Berat Endapan Cu = 0.6 g

ArCu = 63,55

e = Berat ekivalen = Ar/Valensi = 63,55/2 = 31,755

1 mol F = 96.500 coulumb

I = Kuat arus = 2 Ampere

t = Waktu = 15 menit = 900 second

Ditanyakan: Tara kimia listrik Cu & Berat ideal endapan Cu

Jawab:

a. Tara kimia listrik Cu

Rumus : WCu = z . I . t z = Tara kimia listrik

z = WCu / I . t

z = 0,6 g / 2 A x 900 s

z = 3,333.10-4 g/coulomb

b. Berat ideal endapan Cu

Rumus : WCu = e . I . t / F

WCu = 31,755 x 2 A x 900 s / 96.500 coulomb

WCu = 0,59 g

4.2.3. Tara kimia listrik Cu Teoritis

Rumus : WCu = z . I . t z = Tara kimia listrik

z = e / F

z = 31,755 g/ 96.500 coulomb

z = 3,291.10-4 g/coulomb

4.2.4. Simpangan

13

L

% SD = nilai teoritis−nilai yangdidapat

nilai yangdidapat x 100%

a. Tara kimia listrik- Arus 1,5 A

%SD = [(3,291.10-4 - 3,703.10-4)/ 3,703.10-4 ] x 100%

= - 11,13 %

- Arus 2 A

%SD = [(3,291.10-4 –3,333.10-4)/ 3,333.10-4 ] x 100%

= - 1,26 %

b. Berat endapan Cu- Arus 1,5 A

%SD = [(0,44) – (0,50)/ 0,50] x 100%

= - 12 %

- Arus 2 A

%SD = [(0,59– 0,60)/ 0,60] x 100%

= - 1,67 %

4.3. PEMBAHASAN1. Hasil yang didapatkan dari percobaan belum sempurna. Melihat adanya

perbedaan antara nilai yang diperoleh dari percobaan dengan nilai

teoritis. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti:

1.1 Kurang teliti dalam menimbang katoda. Pada saat penimbangan

katoda, neraca yang digunakan adalah neraca digital dengan

ketelitian 0,1 g. Sehingga berat yang diperoleh kurang teliti.

1.2 Pada saat penimbangan, kondisi katoda belum benar-benar kering,

sehingga berat katoda lebih besar dari yang sebenarnya.

14

L

1.3 Kesalahan alat amperemeter pada saat mengukur arus yang mengalir

pada sistem elektrolisis. Sehingga kuat arus yang mengalir tidak

sesuai dengan yang seharusnya atau yang ditunjukkan oleh

amperemeter.

2. Elektrolisis dapat berlangsung dengan arus listrik searah (DC). Karena arus

DC mempunyai polaritas yang selalu sama (tetap) yaitu positif (+) dan

negatif (-) dimana arus mengalir dari tegangan positif ke negatif. Sehingga

pergerakan-pergerakan muatan ion dalam sistem tetap. Artinya, ion-ion

positif akan bergerak ke negatif, sebaliknya ion-ion negatif akan bergerak

ke arah positif. Berbeda dengan arus AC atau biasa disebut tegangan

bolak-balik mempunyai dua polaritas yang selalu berubah dari egative ke

positif dan sebaliknya, dimana perubahan tersebut terjadi 50 kali dalam

satu detik. Hal ini menyebabkan pergerakan-pergerakan muatan ion

dalam sistem tidak stabil. Katoda dapat bersifat negatif, namun sewaktu-

waktu dapat bersifat positif, begitu juga dengan anoda. Akibatnya tidak

akan terbentuk endapan Cu pada katoda, karena reaksi yang terjadi

berubah-ubah antara reduksi dan oksidasi.

15

L

BAB VKESIMPULAN

1. Hasil yang didapat dari percobaan adalah sebagai berikut:

Tabel 1.2. Hasil percobaan

2. Tara kimia listrik adalah massa zat yang dipisahkan oleh muatan 1 coulomb

selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb atau g/coulomb

3. Kuat arus pada proses elektrolisis sebanding dengan massa zat yang

terendapkan. Semakin besar kuat arus yang mengalir, maka zat yang

terendapkan akan semakin banyak.

4. Elektrolisis adalah salah satu bentuk pemanfaatan perubahan energi. Pada

elektrolisis terjadi perubahan bentuk energi dari energi listrik menjadi energi

kimia.

5. Elektrolisis sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaanya

sangat luas terutama di dunia industri. Pemanfaatan elektrolisis diantaranya

untuk proses charging pada accu, pemurnian logam, penyepuhan logam

(electroplating), pembuatan bahan-bahan kimia dan juga untuk elektrosintesis

(sistesis zat-zat organik)

No.Kuat Arus

(Ampere)

Tara kimia listrik Cu

(g/coulomb)Berat endapan Cu

(g)

Teoritis Praktikum %SD Teoritis Praktikum %SD

1. 1,53,291.10-4

3,703.10-4- 11,13 % 0,44 0,5 - 12 %

2. 2 3,333.10-4 - 1,26 % 0,59 0,6 - 1,67 %

16

L

DAFTAR PUSTAKA

1. Halliday, Resnick. 1985. Fisika, Edisi III jilid II, Terjemahan Silaban dan

Sucipto. Jakarta: Erlangga

2. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/

oksidasi_dan_reduksi1/elektrolisis

3. http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_fisika/

elektrosintesis_metode_elektrokimia_untuk_memproduksi_senyawa_ki

mia

4. http://andykimia03.wordpress.com

5. http://ravimalekinth.files.wordpress.com

6. http://www.susilochem04.co.cc

7. http://www.fredi-36-a1.blogspot.com/2009/12/voltameter-tembaga

17

L

TUGAS PENDAHULUAN

1. Tuliskan reaksi yang terjadi, baik pada anoda meupun katoda selama

elektrolisis !

2. Hukum apakah yang berlaku pada peristiwa pengendapan di

elektrolisis? Jelaskan!

3. Tuliskan definisi tara kimia listrik !

4. Dapatkah elektrolisis berlangsung memakai arus bolak-balik ?

5. Jika kuat arus yang melalui voltameter diketahui dan berat tembaga

dapat ditimbang, maka berat atom dan/atau valensi endapan dapat

dihitung. Terangkan hal tersebut?

Jawaban :

1. CuSO4 (aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq)

Katoda [elektroda - : reduksi] : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Anoda [elektroda + : oksidasi]: Cu(s) Cu2+(aq) + 2e-

2. Hukum yang berlaku pada saat elektrolisis ialah hukum Faraday. Michael

Faraday (1791-1867) pada tahun 1833 mengemukakan hubungan

kuantitatif antara jumlah zat yang bereaksi di katoda adan anoda dengan

muatan listrik total yang melewati sel, yang dikenal dengan hukum

Faraday.bunyi hukum Faraday tersebut adalah:

• Hukum Faraday I : “jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda

sebanding dengan jumlah arus yang dialirkan pada zat tersebut”

m = e . i . t / F m = z . i . t z = e / F

q = i . t m = z . q

m = Massa zat yang dihasilkan (gram)

e = Berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi

i = Kuat arus listrik (amper)

t = Waktu (detik)

F = Tetapan Faraday (1 Faraday = 96500 coulumb)

18

L

z = Tara kimia listrik, yaitu massa zat yang dipisahkan oleh muatan 1

coulomb selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb

q = Jumlah muatan listrik yang melalui larutan

• Hukum Faraday II : “jumlah zat-zat yang dihasilkan oleh arus yang

sama didalam beberapa sel yang berbeda sebanding dengan berat

ekuivalen zat-zat tersebut”.

m1 : m2 = e1 : e2

m = massa zat (garam)

e = berat ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi

3. Tara kimia listrik yaitu massa zat yang dipisahkan/diendapkan oleh muatan 1 coulomb selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb.

4. Elektrolisis dapat berlangsung dengan arus listrik searah (DC). Karena arus DC mempunyai polaritas yang selalu sama (tetap) yaitu positif (+) dan negatif (-) dimana arus mengalir dari tegangan positif ke negatif. Sehingga pergerakan-pergerakan muatan ion dalam sistem tetap. Artinya, ion-ion positif akan bergerak ke negatif, sebaliknya ion-ion negatif akan bergerak ke arah positif. Berbeda dengan arus AC atau biasa disebut tegangan bolak-balik mempunyai dua polaritas yang selalu berubah dari egative ke positif dan sebaliknya, dimana perubahan tersebut terjadi 50 kali dalam satu detik. Hal ini menyebabkan pergerakan-pergerakan muatan ion dalam sistem tidak stabil. Katoda dapat bersifat negatif, namun sewaktu-waktu dapat bersifat positif, begitu juga dengan anoda. Akibatnya tidak akan terbentuk endapan Cu pada katoda, karena reaksi yang terjadi berubah-ubah antara reduksi dan oksidasi.

5. Dengan Hukum Faraday I : “jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda

sebanding dengan jumlah arus yang dialirkan pada zat tersebut”, kita

dapat menghitung berat ekivalen suatu zat dengan menurunkan rumus

nya

m = e . i . t / F ……… menjadi e = m . F / i . t

m = Massa zat yang dihasilkan (gram)

e = Berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi

i = Kuat arus listrik (amper)

19

L

t = Waktu (detik)

F = Tetapan Faraday (1 Faraday = 96500 coulumb)

20

L

TUGAS AKHIR

1. Jelaskan pengaruh kuat arus pada proses elektrolisis yang anda

lakukan!

Kuat arus pada proses elektrolisis sebanding dengan massa zat yang

terendapkan. Semakin besar kuat arus yang mengalir, maka zat yang

terendapkan akan semakin banyak. Sesuai dengan hukum Faraday I :

“jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda sebanding dengan jumlah

arus yang dialirkan pada zat tersebut”

21

L

MODUL 2

RESONANSI LISTRIK

22

L

BAB I

PENDAHULUAN

1. 1 Tujuan

Mengamati adanya gejala resonansi dalam rangkaian arus bolak-balik.

Menentukan besar tahanan dan induksi dir dari indicator (kumparan

pemadaman)

1. 2 Alat – alat

Indikator (kumparan pemadam) Dan hambatan (R)

Sumber tegangan (Transfomator /AC)

Multimeter

Bangku kapasitor

Miliampermeter AC.

Kabel-kabel penghubung.

23

L

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Induktansi

a. Induktanasi Bersama

Jika dua buah kumparan berdekatan dengan yang lain terjadi perubahan

arus padasalah satu kumparan yang akan mereduksi ggl pada kumparan

yang lain. Menurut hukumFaraday, ggl ε2 yang diinduksi ke kumparan 2

sebanding dengan laju perubahan fluks yangmelewatinya. Karena fluks

sebanding dengan arus yang melewati kumparan 1, ε2 harus sebanding

dengan laju perubahan arus pada kumparan , sehingga:

dengan konstanta pembanding M yang disebut induktansi bersama.

Tanda minus dari hokum Lentz.

Perubahan arus pada salah satu kumparan akan menginduksi aruspada kumparan yang lain

24

L

Perubahan arus pada salah satu kumparan akan menginduksi arus pada

kumparan yang lain Jika melihat situasi kebalikannya, yaitu perubahan

arus di kumparan 2 menginduksi ggl pada kumparan 2, konstanta

pembandingnya, M, akan meiliki nilai yang sama, sehingga:

Satuan M adalah : [V.s/A] = [Ω s] atau [henry = H] contoh induktansi

bersama adalah transformator , dimana hubungan kedua kumparan

dimaksimalkan sehingga hampir seluruh garis fluks melewati kedua

kumparan.

b. Induktansi diri

Konsep induktansi juga berlaku pada kumparan tunggal yang terisolasi.

Jika arus berubah melewati suatu kumparan atau solenoida terjadi

perubahan flux magnetic di dalam kuparan, dan ini akan menginduksi ggl

pada arah yang berlawanan. Jika arus pada kumparan berkurang,

pengurangan flux akan menginduksi ggl dengan arah arus yang sama,

sehingga cenderung mempertakankan nilai kuat arus semula. Rumus ggl

induksi adalah sebagai berikut:

Dimana konstanta pembanding L disebut Induktansi diri, atau cukup

disebut Induktansi kumparan dengan satuan henry. Besarnya induktansi

bergantung geometri dan ada tidaknya inti besi.

Suatu rangkaian AC selalu mengandung Induktansi tetapi biasanya kecil

kecuali jika rangkaian tersebut menggunakan kumparan dengan jumlah

25

L

lilitan yang banyak. Sebuahkumparan yang mempunyai induktansi diri

disebut inductor atau kumparan penahan.Induktansi sangat bermanfaat

pada rangkain tertentu namun kadang-kadang dilakukanpencegahan

timbulnya induktansi. Induktansi dapat dikurangi dengan malilitkan

kawatberisolasi pada arah berlawanan sehingga arus yang mengalir pada

dua arah itu akan salingmengilangkan dan menghasilkan sedikit flux

magnet yang dinamakan kumparan noninduktif

2.2 Rangkaian AC dan Impedansi

a. Resistor

Jika sebuah sumber AC dihubungkan dengan resistor, arus akan menguat

dan melemah mengikuti ggl bolak balik sesuai hokum ohm. Katakana arus

dan tegangan sefase karena

Jika l = locos 2 πf1 maka

b. Induktor

Jika inductor dihubungkan dengan sumber AC dapat mengabaikan

hambatan yang mungkin ada. Tegangan yang diberikan pada inductor

sama dengan ggl balik yang dibangkitkan dalam indicator oleh perubahan

arus, melalui rumus :

26

L

Hal ini disebakan jumlah ggl di dalam rangkaian tertutup harus bernilai

nol sesuai dengan hokum Kirchoff

Jadi : atau

Sehingga pada inductor arus yang tertinggal 90o dari tegangan yang

setara dengan seperempatputaran). Karena arus dan tegangan berbeda

fase 90 maka secara rata-rata tidak ada energy yang ditranformasi di

dalam inductor dan tidak ada energi yang terbuang sebagai

panas.Ditemukan bahwa kuat arus di dalam inductor sebanding dengan

tegangan Acyang diberikanpada frekuensi tertentu, sehingga :

XLdinamakan reaktansi induktif atau impedansi dari suatu inductor.

Biasanya istilah yang digunakan ialah “reaktansi” hanya untuk sesuatu

yang bersifat induktif dan “impedansi”untuk menghitung jumlah

rintangan suatu kumparan. Dari kenyataan semakin besar nilai L semakin

kecil perubahan arus ΔI dalam selang Δt tertentu. Karena itu I setiap saat

akan menjadi lebih kecil dari frekuensi yang digunakan.Reaktansi juga

bergantung frekuensi. Semakin besar frekuensi semakin cepat perubahan

fluxmagnet yang terjadi pada inductor dan semakin besar frekuensi

semakin besar reaktansi,sehingga:

c. Kapasitor

27

L

Jika sebuah kapasitor dihubungkan dengan sebuah baterai plat-plat

kapsitor segera mendapatkan muatan-muatan dalam jumlah yang sama

namun berlawanan dan tidak ada aliran arus konstan pada rangkaian.

Kapasitor mencegah terjadinya aliran arus DC. Tetapijika sebuah

kapasitor dihubungkan dengan tegangan AC arus bolak-balik akan

mengalir secara continue. Karena ketika tegangan AC dihidupkan muatan

mulai mengalir sehinggapada salah satu plat terkumpul muatan negatif

dan plat lain terkumpul muatan positif. Ketikategangan berbalik muatan

mengalir dengan arah berlawanan. Jadi jika digunakan teganganbolak-

balik timbul arus AC pada rangkaian secara continue

Pada kapasitor arus mendahului tegangan sebesar 90o. Karena

arus dan teganganberbeda fase daya rata-rata yang terbuang adalah 0

seperti dalam inductor. Energi dalamsumber diberikan kepada kapasitor

dan energi disimpan dalam bentuk medan listrika antar plat. Ketika

medan berkurang energi kembali ke sumbernya jadi pada rangkaian AC

hanyaresistor yang menghamburkan energi. Hubungan antara tegangan

dan arus dalam kapasitor sebagai berikut :

Dengan Xc adalah reaktansi kapasitif atau impedansi kapasitor.

Persamaan iniberlaku untuk nilai rms atau nilai puncak dari tegangan,

tidak berlaku untuk waktu sesaatkarena I dan F berbeda fase. Xc

bergantung pada kapasitas C dan frekuensi. Semakin besar kapasitas

semakin banyak muatan yang bisa ditampung sehingga semakin kecil

perlambatanyang terjadi dalam arus bolak balik. Jika frekuensi membesar

semakin sedikit waktu yangdiperlukan untuk mengisi muatan plat pada

setiap siklus dan menambah aliran arus

28

L

2.3 Resonansi Pada Rangkaian AC

Resonansi pada rangkaian AC merupakan keadaan dimana reaktansi induktif

dan reaktansi kapasitif memiliki nilai yang sama satu sama lain (XL = XC ).

Ketika rangkaian AC dalam keadaan resonansi maka reaktansi akan sama

dengan ‘0’ (Nol), (X = XL - XC = 0). Frekuensi resonansi (Fr) merupakan

frekuensi dimana keadaan resonansi tercapai, dimana phasa tegangan AC

dan arus AC berbeda 90° satu sama lain. Arus rms di dalam rangkaian seri

RLC dapat dihitung sebagai:

Karena impedansi inductor dan kapasitor tergantung pada frekuensi sumber, maka arus padarangkaian RLC juga bergantung frekuensi.

Arus akan maksimum jika (frekuensi resonansi)

Pada frekuensi resonansi tersebut, Xc = XL, sehingga impedansinya adalah

resistif murni,dan 1cos = φ . Jika R sangat kecil rangkaian LC. Energi di

dalam rangkaian LC berosilasi pada frekuensiresonansi, dan sebagian kecil

energi akan terbuang di R.Resonansi listrik digunakan pada banyak

peralatan elektronika. Radio dan TV, misalnyamenggunakan rangkaian

resonansi untuk mencari stasiun. Banyak frekuensi yang masuk melalui

antenna, tetapi kuat arus yang signifikan hanya terjadi untuk gelombang

yangfrekuensinya sama atau mendekati frekuensi resonansi. L atau C

dibuat variabel, sehinggadapat dilakukan pencarian stasiun yang berbeda

29

L

Resonansi Seri

Gambar diatas menunjukan sebuah rangkaian listeik dengan arus bolak

balik dengan susunan seri yang terdiri dari T sebuah tegangan arus bolak-

balik, bangku kapasitor ( C ), Indikator (L), dan hambatan (R) dan juga

sebuah miliampermeter (mA). Jika E adalah besarnya tegangan efektif

dan Ѡ besarnya frekuensi sudut dari sumber tegangan arus bolak balik,

maka besarnya arus efektif ( I ) yang mengalir melalui rangkaian tersebut

adalah :

(1)

Dimana : R = besarnya tahanan (ohm)

L = besarnya induktansi diri dari indicator (henry)

C = besarnya kapasitas dari kapasitor (farad)

I = kuat arus (ampere)

30

L

E = Tegangan (volt)

Ѡ = frekuensi sudut radian per detik)

Jika nilai C diubah-ubah besarnya, maka akan terdapat harga I yang mencapai harga maksiumu. Harga aruss maksimum itu mencapai pada saat harga :

(2)

Dan besar kuat arus :

(3)

Rangkaian listrik dimana I mencapai maksimum dan harga disebut : dalam keadaan resonansi seri. resonansi seri merupakan kombinasi rangkaian induktor dan kapasitor yang disusun secara seri.

Impedansi Total :

Saat Resonansi

31

L

Pada saat resonansi impedansi Z minimum, sehingga arusnya maksimum

Resonansi Paralel

gambar rangkaian listrik dengan hubungan paralael

gambar diatas menunjukan sebuah rangkaian arus bolak balik dengan

susunan parallel dengan indicator (termasuk hambatannya) dengan

kapasitor kemudian disusun seri dengan miliampermeter ke sumber

tegangan arus bolak balik. Jika E tegangan maka kuat arus efektifnya

adalah :

(4)

jika C diubah-ubah besarnya, maka akan terdapat harga I yang mencapai

harga minimum. Harga arus yang minimum itu tercapai pada saat harga :

(5)

32

L

dan besar kuat arus :

seperti halnya pada rangkaian seri, maka pada saat arus mencapai harga

minimum,maka rangkaian disebut : dalam keadaan resonansi parallel.

Resonansi paralel terjadi saat Y minimum sehingga I maksimum

Pengamatan sifat resonansi pada arus, tidak dapat dilakukan langsung

dengan osiloskop, gunakan resistor

33

L

BAB III

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mengukur dengan multimeter hambatan dari indicator.

2. Menyusun rangkaian seperti hubungan seri yang sebelumnya telah

dilaporakn kepada asisten dengan jala – jala PLN.

3. Mengamati dan mencatat kuat arus I untuk beberapa harga C dimulai dari

nol sampai C terbesar.

4. Mengamati suatu harga I tertentu, amatilah tegangan bolak – balik tiap

komponen dan tegangan output (keluaran) transformator.

5. Menyusun gambar rangkaian seperti hubungan parallel. Mengulangi

dengan cara jalannya percobaan No. 1 s/d 4.

6. Mengamati dan mencatat kuat arus I untuk beberapa harga C dimulai dari

nol sampai C terbesar

34

L

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

Sumber Tegangan : 6 Volt

Hambatan :2 ohm

Induktif : 2 Ohm

1. Hubungan Seri

No. Kapasitor (C) ʯf

Kuat Arus (I) mA

1 1 02 3,2 53 6,5 104 11,2 205 21,2 606 43,2 1307 76,2 230

2. Hubungan Paralel

No. Kapasitor (C) ʯf

Kuat Arus (I) mA

1 1 1852 3,2 1803 6,5 1804 11,2 1755 21,2 1606 43,2 1457 76,2 175

35

L

IV. 2 Perhitungan.

Induktansi (L) dari Induktor Seri

= 0,1331

Induktansi (L) dari Induktor Paralel

= = 0,2348

IV.3 Pembahasan

Arus yang digunakan dalam praktikum resonansi listrik ini

menggunakan arus AC (Alternating Current) karena daya yang

disalurkan lebih besar dan konstan.

Jika dilihat pada rangkaian seri, didapatkan data apabila harga-harga

C (kapasitor) semakin besar maka I (kuat arus) juga semakin besar.

Jadi kapasitor dalam rangkaian seri berbanding lurus dengan kuat

arus. Sedangkan pada rangkaian paralel, apabila harga – harga C

(kapasitor) semakin besar, I (kuat arus) semakin kecil hal ini

menandakan bahwa dalam rangkaian parallel kapasitor berbanding

terbalik dengan kuat arus.

Frekuensi sudut (Ѡ) pada rangkaian seri maupun paralel berbanding

terbalik dengan kapasitor maka frekuensi sudut (Ѡ) semakin kecil.

36

L

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil praktikum Resonansi Listrik kemaren dapat diambil kesimpulan bahwa hubungan antara hambatan (R) dengan induktor (L) berbanding lurus dengan kapasitor ©, dan berbanding terbalik dengan tegangan (E).Sedangkan kuat arus (I) berbanding lurus dengan tegangan (E),hal ini dapat di terangkan bahwa semakin besar kapasitor, inductor, maupun hambatan maka tegangan akan semakin kecil.

37

L

DAFTAR PUSTAKA

Tim Fisika Dasar. 2010. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Cimahi, Bandung :UNJANI.

http://lfd.comlabs.itb.ac.id/artikel/modul_interaktif/modul_2_g/tugas_lab.html

www.anakunhas.com/topik/materi+resonansi+listrik.html

teknikelectronika.blogspot.com/…/gambar-rangkaian-seri-dan-paralel

38

L

TUGAS PENDAHULUAN

1. Turunkan rumus (1) dengan pertolongan diagram vector beda tegangan pada L, C dan R yang dihubungkN secara seri

2. Turunkan rumus 2 dan 3 dari persamaan 13. Jika pada hubungan seri, harga C besar sekali, bagaimanakah harga kuat

arus I? bagaimana pula untuk rangkaia parallel4. Jika harga C = 0, bagaimana harga I pada rangkaian seri dan bagaimana

pula pada rangkaian parallel?5. Turunkan rumus 4 dengan pertolongan diagram vector kaut arus untuk

rangkaian parale dan beda potensialnya untuk rangkaian seri R,C,L6. Turunkan rumus (5) dan (6) dari rumus (4)

Jawaban

1. Rumus (1)

2. Turunkan rumus (2) dan (3) dari persamaan (1)

dianggap Xl = Xc misal Xl = 1, Xc = 1

39

L

rumus (3)

3. Hubungan seri

Harga C berbanding lurus dengan harga I, maka jika harga C semakin besar, harga I pun menjadi besar.

Hubungan parallel

Harga c berbanding lurus dengan harga I, maka jika harga C semakin besar, harga I pun menjadi besar.

4. Hubungan seri

harga C = 0

Hubungan Paralel

dengan harga C=0

40

L

5. Rumus 4

TUGAS AKHIR

41

L

1. Hitunglah besar hambatan searah dari inductor?2. Pada tiap2 pengukuran selalu terjadi penurunan tegangan. Terangkan

bagaimana ini bisa terjadi?3. Buatlah grafik antara kuat arus I terhadap kapasitor C untuk Rangkaian

Seri4. Buatlah grafik antara kuat arus I terhadap kapasitor C untuk rangkaian

parallel5. Berdasarkan grafik-grafik diatas, tentukanlah harga-harga C resonansi dan

I resonansi

Jawaban

1. Seri

Paralel

2. Penurunan tegangan disebabkan oleh induksi dan tegangan pada kapasitor. Semakin besar kapasitor maka tegangan semakin kecil atau menurun.

3. Grafik terlampirkan4. Grafik terlampirkan5 Berdasarkan grafik diatasSeri

∴ SeriHarga C = 175.2 FHarga I = 230 A

∴ ParalelHarga C = 53.2 FHarga I =145 A

42

L

MODUL 3

SPEKTROMETER SEDERHANA

43

L

BAB I

PENDAHULUAN

1.2. TUJUAN

Tujuan dari praktikum fisika dasar II “Spektrometer Sederhana” ini adalah:

4. Mempelajari garis-garis spektra atom dengan cara spektroskopi.

5. Memahami prinsip kerja spektrometer sederhana.

6. Menentukan indeks bias dari spektrum - spektrum gas/Lampu Hg.

1.3. ALAT DAN BAHAN

1. Spektrometer lengkap, terdiri dari:

d. Kolimator.

e. Meja kecil.

f. Teropong.

g. Jarum penunjuk/skala.

2. Prisma sama sisi dan sama kaki.

3. Sumber cahaya (lampu Hg).

4. Sistem tegangan tinggi untuk lampu.

44

L

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. TEORI DASAR

Pada umunya cahaya terdiri dari beberapa komponen warna dengan

panjang gelombang masing-masing. Jika cahaya datang pada salah satu sisi

prisma, maka akan terjadi penguraian warna dalam bentuk spektrum-spektrum.

Gejala ini disebut dispersi cahaya. Jadi Dispersi adalah peristiwa penguraian

cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi,

bi, ni, u) pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan. Peristiwa dispersi ini

terjadi karena perbedaan indeks bias tiap warna cahaya. Salah satu fenomena

alam dispersi adalah munculnya pelangi. Pelangi adalah spektrum sinar matahari

yang diuraikan oleh butir-butir air hujan.

Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu

mengalami deviasi terbesar. Sesuai dengan hukum Snellius. karena indeks bias

yang lebih besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, maka cahaya

ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.

Hal ini membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari harmonisasi berbagai

cahaya warna dengan berbeda-beda panjang gelombang. Hal ini dapat diamati

melalui Spektrometer.

Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang

gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi. atau

prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Sebuah

prisma atau kisi kisi mempunyai kemampuan untuk menguraikan cahaya menjadi

warna warna spektralnya. Indeks cahaya suatu bahan menentukan panjang

gelombang cahaya mana yang dapat diuraikan menjadi komponen

komponennya. Untuk cahaya ultraviolet adalah prisma dari kristal, untuk cahaya

putih adalah prisma dari kaca, untuk cahaya infrared adalah prisma dari garam

batu.

45

L

Gambar 3.1. Dispersi cahaya pada prisma

Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah

sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan fokus lensa, sehingga

cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian

diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat

digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi

yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan

panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :

λ = Sin θ . d/m

Dimana m adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d jarak

antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang

gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.

Gambar 3.2. Spektrometer Prisma

Alat ini juga dapat dipakai untuk menentukan ada tidaknya jenis-jenis

molekul tertentu pada spesimen laboratorium dimana analisa kimia tidak dapat

dipakai.

46

L

Sinar cahaya yang digunakan berupa lampu gas yang diberikan tegangan

tinggi, sehingga lampu akan memancarkan sinar-sinar dengan panjang

gelombang yang spesifik (tergantung jenis gas yang digunakan.

Dengan meletakkan lampu gas (Hg) di depan Kolimator, maka sinar yang

menuju ke arah salah satu sisi prisma akan membentuk spektrum pada sisi lain.

Spektrum ini dapat diamati melalui teropong dan diketahui kedudukannya

dengan membaca skalanya.

Gambar 3.2. Skema Spektrometer

Jika spektrum diketahui panjang gelombangnya, maka spektrometer ini

dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang spektrum zat yang

belum diketahui. Untuk lampu Hg paling sedikit ada Sembilan garis spektrum,

diantaranya dengan panjang gelombang sebagai berikut:

No

.Warna λ (Å)

1 Merah 6234

2 Merah 6152

3 Kuning 5700

4 Kuning 5770

5 Hijau 5461

6 Hijau – biru 4916-4539

7 Biru 43348

8 Violet 4078

9 Violet 4047

Tabel 3.1. Garis spektrum lampu Hg

47

L

Jika ditinjau dari susunan spektrumnya, maka :

a) Indeks bias (n) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

b) Deviasi (δ) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

c) Frekuensi (f) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

d) Energi photon (Eph) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

e) Panjang gelombang (λ ) : Ungu terkecil sedang merah terbesar.

f) Kecepatan (v) : Ungu terkecil sedang merah terbesar.

Sudut yang dibentuk antara deviasi sinar merah (deviasi terkecil) dan sudut

deviasi sinar ungu (deviasi terbesar) dinamakan sudut dispersi (ω) atau disebut

juga dispersi fraunhofer

2.2. PEMBIASAN PADA PRISMA

Prisma adalah benda bening (transparan) terbuat dari gelas yang dibatasi

oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu yang berfungsi

menguraikan (sebagai pembias) sinar yang mengenainya. Permukaan ini disebut

bidang pembias, dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut

sudut pembias (β). Cahaya yang melalui prisma akan mengalami dua kali

pembiasan, yaitu saat memasuki prisma dan meninggalkan prisma. Jika sinar

datang mulamula dan sinar bias akhir diperpanjang, maka keduanya akan

berpotongan di suatu titik dan membentuk sudut yang disebut sudut deviasi.

Jadi, sudut deviasi ( δ ) adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar

datang mula-mula dengan sinar yang meniggalkan bidang pembias atau

pemantul.

48

L

Gambar 3.2. Sudut deviasi pada pembiasan prisma

Pada segiempat ABCE berlaku hubungan:

β + ∠ABC = 180o

Pada segitiga ABC berlaku hubungan:

r1+i2 +∠ABC = 180o

Sehingga diperoleh hubungan:

β+ ∠ABC = r1 +i2 +∠ABC

β= r1 + i2 .......... (1)

dengan: β = sudut pembias prisma

i2 = sudut datang pada permukaan 2

r1 = sudut bias pada permukaan 1

Pada segitiga ACD, ADC + CAD + ACD = 180o dengan CAD = i1 – r1 dan

ACD = r2 – i2, sehingga berlaku hubungan:

ADC + (i1 – r1) + (r2 – i2) = 180o

ADC = 180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)

Jadi, sudut deviasi (δ) adalah:

δ = 180o – ADC

= 180o – [180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)]

= (i1 + r2) – (r1 + i2)

49

L

Diketahui β = r1 + i2 (persamaan (1)), maka besar sudut deviasi yang terjadi

pada prisma adalah:

δ = (i1 + r2) – β ............ (2)

dengan: δ = sudut deviasi

i1 = sudut datang mula-mula

r2 = sudut bias kedua

β = sudut pembias

Sudut deviasi berharga minimum ( δ= 0) jika sudut datang pertama (i1)

sama dengan sudut bias kedua (r2). Secara matematis dapat dituliskan syarat

terjadinya deviasi minimum ( δm ) adalah i1 = r2 dan r1 = i2, sehingga persamaan

(2) dapat dituliskan kembali dalam bentuk:

δm = (i1 + i1) –β

= 2i1 – β

i1 = δm + β /2 ............. (3)

Selain itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r1 = i2,maka dari persaman

(3) diperoleh:

β = r1 + r1 = 2r1

r1 = β/2 .......................... (4)

Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh:

n1.sin i1 = n2.sin r1

sin i1/sin r1 = n2/n1

Masukkan i1 dari persamaan (3) dan r1 dari persamaan (4) sehingga:

Sin i1/sinr1 = n2/n1 n2/n1 = sin ½ (β + δm) / sin ½ β

sin ½ (β + δm) = sin ½ β . n2 / n1 …………….(5)

Untuk sudut pembias yang kecil (β< 15o):

δm = [(n2/n1) – 1] β ……………….(6)

Jika n1 = udara, maka n1 = 1, sehingga persamaan di atas menjadi:

δm = (n2-1) β .................. (7)

dengan: n1 = indeks bias medium

50

L

n2 = indeks bias prisma

β = sudut pembias (puncak) prisma

δm = sudut deviasi minimum

2.3. SUDUT DISPERSI

Sudut dispersi merupakan sudut yang dibentuk antara deviasi sinar satu

dengan sinar lain pada peristiwa dispersi (penguraian cahaya). Sudut ini

merupakan selisih deviasi antara sinar-sinar yang bersangkutan. Jika sinar-sinar

polikromatik diarahkan

pada prisma, maka akan terjadi penguraian warna (sinar monokromatik) yang

masingmasing sinar mempunyai deviasi tertentu. Selisih sudut deviasi antara dua

sinar adalah sudut dispersi, .

Gambar 3.3. Dispersi sinar merah terhadap sinar ungu

Sebagai contoh, pada Gambar 3.3 dapat dinyatakan:

a) deviasi sinar merah δm =(nm -1) β

b) deviasi sinar ungu δu =(nu -1) β

Dengan demikian, dispersi sinar merah terhadap ungu sebesar:

= δu - δm .............. (8)

= (nu – 1)β – (nm – 1)β

= (nu – nm) β............................. (9)

dengan: = sudut dispersi

nu = indeks bias warna ungu

nm = indeks bias warna merah

β = sudut pembias prisma

51

L

BAB III

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Memasang lampu Hg pada sistem tegangan tinggi.

2. Mengatur letak lampu dibelakan celah kolimator sehingga sinar sampai

ke prisma. Lalu menghubungkannya dengan sumber tegangan.

3. Mengatur fokus teropong sehingga dapat melihat benda di tak

terhingga.

4. Mengatur letak dan celah kolimator sehingga spektrum yang terjadi

cukup tajam dan spektrum tampak bersama-sama dengan pembagian

skala.

5. Mencatat kedudukan teropong untuk semua garis spektrum lampu Hg.

6. Mencatat kuat dan lemahnya garis-garis spektrum (intensitasnya).

7. Meletakkan prisma sama sisi di atas meja spektrometer dengan

mengubah kadudukan teropong. Mencari kedudukan spektrumnya pada

kedua sisi (kanan dan kiri). Mencatat kedudukan skala pada teropong.

8. Mencatat kedudukan teropong hingga terlihat pantulan cahaya oleh

kedua sisi prisma.

9. Mengganti prisma dengan prisma yang sama kaki, kemudian mengulangi

percobaan no. 5 dan 6 dengan cara yang sama

52

L

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA DATA

4.4. DATA DAN PENGAMATAN

No

.Warna

Deviasi minimum Dmin ( 0) Panjang

gelombang λ

(Angstrom Å)

β = 600 β = 900

Sisi 1 Sisi 2 Sisi 1 Sisi 2

1 Merah 138,50 146,00 155,20 156,20 6234

2 Jingga 138,00 145,70 155,00 156,10 6152

3 Kuning 138,00 145,50 154,80 156,00 5790

4Hijau

muda137,00 145,30 154,50 155,80 5770

5 Hijau 136,50 145,00 154,40 155,70 5461

6 Biru 136,00 144,80 154,10 155,50 4358

7 Ungu 135,50 144,60 153,90 155,20 4047

Tabel 3.2. Data Hasil Percobaan

4.5. PERHITUNGAN

4.5.1. Indeks Bias Prisma

Rumus : n = sin ½ (β + δm) / sin ½ β

Dimana: n = indeks bias

β = sudut puncak prisma

δm = deviasi minimum

No Warna Deviasi minimum δm ( 0) Indeks bias (n)

53

L

.β = 600

Sisi 1 Sisi 1 Rata-rata

1 Merah 138,50 146,00 142,25 1,962

2 Jingga 138,00 145,70 141,85 1,964

3 Kuning 138,00 145,50 141,75 1,964

4 Hijau muda 137,00 145,30 141,15 1,966

5 Hijau 136,50 145,00 140,75 1,967

6 Biru 136,00 144,80 140,40 1,968

7 Ungu 135,50 144,60 140,05 1,969

Tabel 3.3. Perhitungan indeks bias prisma 600

No

.Warna

Deviasi minimum δm ( 0)

Indeks bias (n)β = 900 (A)

Sisi 1 Sisi 1 Rata-rata

1 Merah 155,20 156,20 155,70 1,188

2 Jingga 155,00 156,10 155,55 1.189

3 Kuning 154,80 156,00 155,40 1,190

4 Hijau muda 154,50 155,80 155,15 1,192

5 Hijau 154,40 155,70 155,05 1,192

6 Biru 154,10 155,50 154,80 1,194

7 Ungu 153,90 155,20 154,55 1.196

Tabel 3.4. Perhitungan indeks bias prisma 900

4.5.2. Kurva Dispersi

Prisma dengan β = 600

54

L

No. Panjang gelombang (λ)

Indeks bias (n)

1 4047 Å 1,9692 4358 Å 1,9683 5461 Å 1,9674 5770 Å 1,9665 5790 Å 1,9646 6152 Å 1,9647 6234 Å 1,962

Tabel 3.5. Hubungan panjang gelombang dan indeks bias prisma 600

4047 Å 4358 Å 5461 Å 5770 Å 5790 Å 6152 Å 6234 Å1,958

1,960

1,962

1,964

1,966

1,968

1,970

Kurva Dispersi

Panjang gelombang

Inde

ks b

ias

Grafik 3.1. Kurva Dispersi prisma 600

Prisma dengan β = 900

No. Panjang gelombang (λ)

Indeks bias (n)

1 4047 Å 1,1962 4358 Å 1,1943 5461 Å 1,1924 5770 Å 1,1925 5790 Å 1,1906 6152 Å 1,1897 6234 Å 1,188

Tabel 3.6. Hubungan panjang gelombang dan indeks bias prisma 900

55

L

4047 Å 4358 Å 5461 Å 5770 Å 5790 Å 6152 Å 6234 Å1,184

1,186

1,188

1,190

1,192

1,194

1,196

1,198

Kurva Dispersi

Panjang gelombang

Inde

ks b

ias

Grafik 3.1. Kurva Dispersi prisma 900

4.5.3. Daya Dispersi masing-masing warna

1. Prisma β = 600

No

.Warna

Panjang gelombang (λ)

(Angstrom Å)

Indeks

bias (n)Daya Dispersi (D)

D = n/λ

1 Merah 6234 1,962 3,147 . 10-4

2 Jingga 6152 1,964 3,193 . 10-4

3 Kuning 5790 1,964 3,392 . 10-4

4 Hijau muda 5770 1,966 3,407 . 10-4

5 Hijau 5461 1,967 3,602 . 10-4

6 Biru 4358 1,968 4,516 . 10-4

7 Ungu 4047 1,969 4,865 . 10-4

Tabel 3.7. Perhitungan Daya Dispersi prisma 600

2. Prisma β = 900

No. Warna Panjang gelombang (λ) Indeks

bias (n)

Daya Dispersi (D)D = n/λ

56

L

(Angstrom Å)

1 Merah 6234 1,188 1,906 . 10-4

2 Jingga 6152 1.189 1,933 . 10-4

3 Kuning 5790 1,190 2,055 . 10-4

4 Hijau muda 5770 1,192 2,066 . 10-4

5 Hijau 5461 1,192 2,183 . 10-4

6 Biru 4358 1,194 2,740 . 10-4

7 Ungu 4047 1.196 2,955 . 10-4

Tabel 3.8. Perhitungan Daya Dispersi prisma 900

4.5.4. Dispersi Fraunhofer

3. Prisma β = 600

Diketahui : nb = indeks bias warna biru = 1,194

nm = indeks bias warna merah = 1,188

nk = indeks bias warna kuning = 1,190

Ditanyakan : Daya dispersi Fraunhofer = ω

Jawab: Rumus: ω = nb- nm / nk – 1

= 1,194 – 1,188 / 1,190 – 1

= 6,224 . 10-3

4. Prisma β = 900

Diketahui : nn = indeks bias warna biru = 1,968

nm = indeks bias warna merah = 1,962

nk = indeks bias warna kuning = 1,964

Ditanyakan : Daya dispersi Fraunhofer = ω

Jawab : Rumus: ω = nb – nm / nk – 1

= 1,968 – 1,962 / 1,964 – 1

= 3,157 . 10-2

57

L

BAB VKESIMPULAN

6. Hasil yang didapat dari percobaan adalah sebagai berikut:1.1. Prisma β = 600

No

.Warna

Panjang gelombang (λ)

(Angstrom Å)

Indeks

bias (n)Daya Dispersi (D)

1 Merah 6234 1,962 3,147 . 10-4

2 Jingga 6152 1,964 3,193 . 10-4

3 Kuning 5790 1,964 3,392 . 10-4

4 Hijau muda 5770 1,966 3,407 . 10-4

5 Hijau 5461 1,967 3,602 . 10-4

6 Biru 4358 1,968 4,516 . 10-4

7 Ungu 4047 1,969 4,865 . 10-4

Tabel 3.9. Hasil percobaan untuk prisma 600

1.2. Prisma β = 900

No

.Warna

Panjang gelombang (λ)

(Angstrom Å)

Indeks

bias (n)Daya Dispersi (D)

1 Merah 6234 1,188 1,906 . 10-4

2 Jingga 6152 1.189 1,933 . 10-4

3 Kuning 5790 1,190 2,055 . 10-4

4 Hijau muda 5770 1,192 2,066 . 10-4

5 Hijau 5461 1,192 2,183 . 10-4

6 Biru 4358 1,194 2,740 . 10-4

7 Ungu 4047 1.196 2,955 . 10-4

Tabel 3.10. Hasil percobaan untuk prisma 900

7. Dari percobaan diketahui bahwa garis-garis warna spektrum atom merkuri (Hg) berada pada jangkauan sinar tampak, yaitu antara 4000Å - 7000Å

58

L

8. Dari percobaan diketahui bahwa:a) Indeks bias (n) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

b) Deviasi minimum (δm) : Ungu terkecil sedang merah terbesar.

c) Panjang gelombang (λ ) : Ungu terkecil sedang merah terbesar.

d) Daya dispersi (D) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

9. Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah

sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan fokus lensa, sehingga

cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian

diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya

dapat digerakkan.

59

L

DAFTAR PUSTAKA

Halliday, Resnick. 1985. Fisika, Edisi III jilid II, Terjemahan Silaban dan

Sucipto. Jakarta: Erlangga

http://wahyuriyadi.blogspot.com/2008/10/perbedaan-spektrometri-

dan.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Dispersi

http://alifis.wordpress.com

60

L

TUGAS AKHIR

1. Turunkan rumus-rumus yang digunakan !2. Terangkan secara singkat kerjanya spektrometer yang dipergunakan!

Jawaban:

1.

Pada segiempat ABCE berlaku hubungan:

β + ∠ABC = 180o

Pada segitiga ABC berlaku hubungan:

r1+i2 +∠ABC = 180o

Sehingga diperoleh hubungan:

β+ ∠ABC = r1 +i2 +∠ABC

β= r1 + i2 .......... (1)

dengan: β = sudut pembias prisma

i2 = sudut datang pada permukaan 2

r1 = sudut bias pada permukaan 1

Pada segitiga ACD, ADC + CAD + ACD = 180o dengan CAD = i1 – r1 dan

ACD = r2 – i2, sehingga berlaku hubungan:

ADC + (i1 – r1) + (r2 – i2) = 180o

ADC = 180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)

Jadi, sudut deviasi (δ) adalah:

δ = 180o – ADC

61

L

= 180o – [180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)]

= (i1 + r2) – (r1 + i2)

Diketahui β = r1 + i2 (persamaan (1)), maka besar sudut deviasi yang terjadi

pada prisma adalah:

δ = (i1 + r2) – β ............ (2)

dengan: δ = sudut deviasi

i1 = sudut datang mula-mula

r2 = sudut bias kedua

β = sudut pembias

Sudut deviasi berharga minimum ( δ= 0) jika sudut datang pertama (i1)

sama dengan sudut bias kedua (r2). Secara matematis dapat dituliskan syarat

terjadinya deviasi minimum ( δm ) adalah i1 = r2 dan r1 = i2, sehingga persamaan

(2) dapat dituliskan kembali dalam bentuk:

δm = (i1 + i1) –β

= 2i1 – β

i1 = δm + β /2 ............. (3)

Selain itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r1 = i2,maka dari persaman

(3) diperoleh:

β = r1 + r1 = 2r1

r1 = β/2 .......................... (4)

Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh:

n1.sin i1 = n2.sin r1

sin i1/sin r1 = n2/n1

Masukkan i1 dari persamaan (3) dan r1 dari persamaan (4) sehingga:

Sin i1/sinr1 = n2/n1 n2/n1 = sin ½ (β + δm) / sin ½ β

sin ½ (β + δm) = sin ½ β . n2 / n1 …………….(5)

62

L

2. Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah

sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan fokus lensa,

sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar,

kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope

yang posisinya dapat digerakkan.

63

L

TUGAS PENDAHULUAN

1. Apakah yang dimaksud dengan dispersi cahaya itu ?

2. Terangkan terjadinya spektrum cahaya pada prisma ?

3. Apakah fungsi dari kolimator dan jelaskan !

Jawaban:

1. Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromatik (putih) menjadi

cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi, bi, ni, u) lewat pembiasan

atau pembelokan. Peristiwa dispersi ini terjadi karena perbedaan indeks

bias tiap warna cahaya.

2. Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang

gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi

difraksi. Atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang

berbeda. Sebuah prisma atau kisi kisi mempunyai kemampuan untuk

menguraikan cahaya menjadi warna warna spektralnya. Indeks cahaya

suatu bahan menentukan panjang gelombang cahaya mana yang dapat

diuraikan menjadi komponen komponennya. Cahaya berwarna merah

mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi

terbesar. Sesuai dengan hukum Snellius. karena indeks bias yang lebih

besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, maka cahaya ungu

akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.

3. Kolimatur merupakan suatu celah sempit. Kolimator ini merupakan fokus

lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Dengan

meletakkan lampu gas (Hg) di depan Kolimator, maka sinar yang menuju

ke arah salah satu sisi prisma akan membentuk spektrum pada sisi lain.

64

L

MODUL 3

LENSA DAN CERMIN

BAB I

65

L

PENDAHULUAN

1.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan jarak fokus dan jari-jari kelengkungan lensa

2. Menentukan indeks bias lensa dan zat cair

1.2 ALAT – ALAT PERCOBAAN

1. Lensa

2. Loupe

3. Jangka Sorong

4. Jarum Berbentuk Garpu

5. Statif

BAB II

66

L

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Lensa

Alat optik yang paling umum dikenal dan paling sering digunakan setelah

cermin datar adalah lensa. Lensa adalah sebuah sistem optis dengan dua

permukaan yang merefraksikan. Lensa yang paling sederhana mempunyai dua

buah permukaan bola yang cukup dekat satu sama lain sehingga dapat diabaikan

jarak diantara kedua permukaan itu ( tebalnya lensa ), lensa ini dinamakan lensa

tipis. Lensa terdiri dari beberapa jenis, yang tergantung dari bentuk bagiannya.

Jenis lensa diantaranya adalah lensa cembung-cekung, lensa cekung-cekung,

lensa cembung-cembung.

Tiga sinar istimewa pada lensa cembung

Seperti pada cermin lengkung, pada lensa dikenal pula tiga berkas sinar

istimewa. Pada lensa positif tiga sinar istimewa tersebut adalah:

Gambar 2.1. Tiga berkas sinar istimewa pada lensa positif.

1. Sinar datang sejajar sumbu utama kan dibiaskan melalui focus utama

2. Sinar datang melalui focus utama dibiaskan sejajar sumbu utama

3. Sinar datang melalui pusat optic akan diteruskan tanpa dibiaskan

Berkas sinar-sinar istimewa di atas dibutuhkan dalam menentukan

bayangan suatu benda yang dibentuk oleh lensa dengan cara melukis seperti

dijelaskan berikut ini.

67

L

Gambar 2.2. Pembentukan bayangan pada lensa positif untuk benda yang

diletakkan antara F2 dan 2 F2

Benda AB pada gambar 2.2 di atas diletakkan di depan lensa positif pada

jarak s dari pusat optik O. Untuk melukis bayangan benda AB sebenarnya cukup

digunakan 2 dari 3 sinar istimewa saja. Namun pada gambar 2.2 di atas, tampak

ketiga sinar istimewa itu ditampilkan. Bayangan benda AB, yakni A'B' terbentuk

pada jarak s' dari pusat optik. Tampak bahwa titik B’ yang merupakan bayangan

dari titik B terbentuk dari perpotongan tiga sinar istemewa.

Melukis tiga sinar istimewa untuk menentukan bayangan titik A, sebab

benda AB merupakan garis lurus yang tegak lurus pada sumbu utama. Jadi titik A'

langsung tentukan begitu temukan titik B'. Caranya dengan menarik garis tegak

lurus melalui sumbu utama dari titik B' itu. Titik perpotongan dua garis ini

merupakan titik A’ sebagaimana tampak pada gambar 2.2 di atas

68

L

Gambar 2.3. Pembentukan bayangan oleh lensa positif untuk

benda yang diletakkan pada jarak lebih besar dari jarak antara pusat

optik ke titik 2F2.

Dua gambar di atas akan tampak persamaan dan perbedaan kedua

gambar tersebut. Kesamaan adalah bayangan kedua benda terbentuk sebagai

hasil pembiasan pada lensa yang dilukis menggunakan tiga sinarv istimewa,

bayangan yang terbentuk posisinya terbalik dari posisi bendanya dan kedua

gambar tampak benda di sebelah kiri atau di depan lensa, sedangkan

bayangannya ada di sebelah kanan atau di belakang lensa.

Sementara perbedaan antara kedua gambar dijelaskan sebagai berikut.

Pada gambar 2.2 benda diletakkan pada jarak antara titik F2 dan 2F2, sedangkan

pada gambar 2.3 benda diletakkan pada jarak yang lebih besar dari jarak antara

pusat optik ke titik 2F2. Bayangan yang terbentuk pada gambar 2.2 berukuran

lebih besar dari bendanya, sedangkan bayangan yang terbentuk pada gambar 2.3

ukurannya lebih kecil bila dibandingkan ukuran bendanya.

Gambar 2.4 Pembentukan bayangan pada lensa positif bila benda

diletakkan antara pusat optik O dan fokus utama F2.

Pada gambar 2.4 tampak bayangan A'B' yang terbentuk ada di depan

lensa, tidak di belakang lensa seperti gambar sebelumnya dan bayangan tampak

69

L

tegak (tidak terbalik) serta lebih besar dari ukuran bendanya. Cara melukis

bayangannya secara prinsip sebenarnya sama, yakni menggunakan tiga sinar

istimewa. Hanya saja untuk mendapatkan bayangan benda A'B' garis-garis yang

merupakan sinar-sinar bias dari tiga sinar istimewa tersebut harus diperpanjang

ke belakang (garis putus-putus). Perpotongan tiga garis putus-putus itulah yang

merupakan titik bayangan B'. selanjutnya sama seperti gambar-gambar

sebelumnya bayangan A'B' dilukis dengan menarik garis A'B'.

Pembentukkan Bayangan Oleh Cermin Sferis

Cermin yang bentuk permukannya seperti permukaan bola akan

menghasilkan bayangan pada benda yang berbeda sifatnya daripada cermin

datar. Cermin ini umumnya membentuk cermin sferis, yang berarti cermin

tersebut akan membentuk sebagian dari bola. Berikut ini merupakan

pembentukkan bayangan oleh cermin bola. Sisi cembung dari sebuah cemrin

bola menghadap ke cahaya yang masuk. Pusat kelengkungan berada pada sisi

yang berlawanan dengan sinar keluar, sehingga R adalah negatif. Sinar PB

direfleksikan, dengan sudut masuk dan sudut refleksi yang keduanya sama

dengan θ. Sinar yang direfleksikan, yang proyeksikan ke arah belakang

memotong sumbu itu di P’. Seperti dengan sebuah cermin cekung, semua sinar

dari P yang direfleksikan oleh cermin itu berpencar dari titik P’ yang sama,

asalkan sudut α kecil. Maka P’ adalah bayangan dari P. Jarak benda s positif, jarak

bayangan s’ negatif, dan jari-jari kelengkungan R adalah negatif untuk sebuah

cermin cembung.

70

L

Pembiasan dan Pemantulan Pada Permukaan Bola

Pada pembahasan berikut ini akan diperlihatkan hubungan antara jarak

benda s, jarak bayangan s’, indeks bias medium (n dan n’) dan jari-jari

permukaan bola, R. Apabila ditinjau permukaan bola AA’ dengan sumbu utama di

sebut titik vertek V. Suatu sumber sinar P diletakkan di kiri AA’ dalam medium

berindeks bias n. Salah satu sinar dari p yang jatuh pada AA’ di B akan dibiaskan

sesuai dengan hukum Snellius menjadi B’P’ dalam medium berindes bias n’.

Sudut Ø dan Ø’ berturut-turut adalah sudut antara PB dan PB’ terhadap normal

AA’ di B dan sudut u dan u’ berturut-turut adalah sudut antara PB dan BP’

terhadap sumbu utama PP’. Rumusan dapat dinyatakan dalam pengertian jarak,

bila sebagai berikut :

a. Semua jarak diukur dari titik ertek V ke titik yang bersangkutan.

b. Daerah tempat asal sinar datang disebut daerah depan, sedangkan

daerah tempat sinar dibias di sebut daerah belakang.

71

L

c. Jarak benda s, adalah positif bila benda berada di daerah depan.

d. Jarak bayangan s’ adalah positif bila bayangan berada di daerah belakang.

e. Jari-jari permukaan R adalah positif bila pusat lengkungan bola berada di

daerah belakang

f. Tinggi benda Y maupun Y’ adalah positif bila benda di atas sumbu utama.

72

L

Fokus Permukaan Bola

Apabila sinar datang dari suatu titik F berjarak f dari vertek suatu

permukaan bola, dan menghasilkan sinar bias sejajar sumbu utama, maka F

disebut titik fokus pertama permukaan bola tersebut dan f di sebut panjang

fokus pertama.

73

L

Karena sinar bias sejajar sumbu utama maka bayangan berada di tidak

berhingga ( s’ = ∞ ), dan rumus pembiasan untuk permukaan bola menjadi

Dan s = f, sehingga

atau

Dengan f adalah panjang fokus pertama

Demikian pula bila sinar datang sejajar sumbu utama ( s = ∞ ) maka jarak

bayangan adalah merupakan panjang fokus kedua bagi permukaan bola

tersebut.

Karena s = ∞, maka dari rumus pembiasan permukaan bola dapat

diperoleh

74

L

Dan s’ = f’, maka

atau dengan f’ adalah panjang

fokus kedua

2.2 Sifat – sifat Cahaya

2.2.1 Dispersi

Apabila suatu gelombang dibiaskan ke dalam medium dispersif

yang mempunyai indeks bias bergantung pada frekuensi atau panjang

gelombang, maka sudut pembiasan juga akan bergantung pada

frekuensi atau panjang gelombang tersebut. Untuk gelombang datang

yang terdiri atas berbagai frekuensi atau panjang gelombang, maka

setiap komponen panjang gelombang akan dibiaskan melalui sudut yang

berbeda, gejala ini disebut dispersi. Hal ini tampak pada peristiwa

cahaya putih yang dilakukan pada sebuah lensa, ternyata pinggiran dari

bayangan yang dihasilkan oleh lensa tersebut kelihatan ada warna. Efek

tersebut disebut aberasi kromatik.

Cahaya putih biasa merupakan superposisi dari gelombang-

gelombang dengan panjang gelombang yang membentang melalui

seluruh sprektrum tampak. Laju cahaya dalam ruang hampa adalah sama

untuk semua panjang gelombang tetapi laju cahaya tersebut dalam zat

material berbeda untuk panjang gelombang yang berbeda. Maka indeks

refraksi sebuah material bergantung pada panjang gelombang.

Kebergantungan laju gelombang dan indeks refraksi pada panjang

gelombang dinamakan dispersi. Banyaknya dispersi bergantung pada

beda antara indeks-indeks refraksi untuk cahaya violet dan cahaya

75

L

merah. Beda antara indeks untuk cahaya merah dan violet adalah kecil

dan dispersi itu juga akan kecil.

2.2.2 Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Garis-garis lurus yang menunjukkan arah perambatan berkas

datang, berkas pantul dan berkas bias dan berkas bias ini dinamakan

sinar datang, sinar pantul, dan sinar bias.

Penyederhanaan ini membantu dalam optika geometri ( optika

geometri merupakan bagian fisika yang membahas fenomena-

fenomena atau sifat-sifat cahaya dengan menggunakan alat yang

ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang

cahaya).

Penyederhanaan berkas-berkas cahaya menjadi garis atau sinar

tidak boleh dilakukan dalam optika fisis(optika fisis merupakan bagian

fisika yang membahas fenomena atau sifat-sifat cahaya dengan

menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif sama atau lebih kecil

dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya). Pada optika fisis

harus memperlakukan cahaya sebagai gelombang sebab efek

interferensi dan difraksi sangat dominan.

2.2.3 Difraksi Gelombang

Difraksi gelombang adalah peristiwa difraksi atau lenturan dapat

terjadi jika sebuah gelombang melewati sebuah penghalang atau

melewati sebuah celah sempit.

3.2.4 Pemantulan dan Pembiasan

Pada gambar ditunjukkan jika suatu berkas cahaya dari medium

1 jatuh medium 2, maka berkas tersebut akan dipantulkan dari

76

L

permukaan batas AB antara medium 1 dan 2 ke medium 1 dan sebagian

lagi mengalami pembiasan ke dalam medium 2. berkas datang pada

gambar digambarkan sebagai garis lurus, disebut “sinar” datang, searah

dengan arah jalar. Berkas datang diandaikan sebagai gelombang bidang,

dengan muka gelombang tegak lurus sinar datang. Berkas terpantul dan

terbias juga dinyatakan dengan sinar. Bila sudut datang , sudut pantul

θr dan sudut bias θt masing-masing diukur dari normal bidang batas AB

2.2.5 Indeks Bias Lensa

Laju cahaya dalam udara hampa 3 x 108 m/s. Di udara laju

tersebut hanya sedikit lebih kecil. Pada benda transparan seperti kaca

dan air, kelajuan selalu lebih kecil dibanding di udara hampa. Sebagai

contoh, di air cahaya merambat kira-kira dengan laju ¾ c. Perbandingan

laju cahaya di udara hampa dengan laju v pada materi tertentu disebut

indeks bias (n), secara matematis ditulis sebagai berikut

Nilai indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1. Berikut tabel yang

menunjukkan nilai indeks bias cahaya pada beberapa medium

77

L

Tabel 2.1. Tabel nilai indeks bias pada beberapa medium

2.3

Prinsip

Fermat

Pada

tahun

1650

Pierre Fermat menemukan prinsip yang sangat berarti pada dewasa ini yaitu :

“suatu sinar cahaya yang melintasi dari titik satu ke titik yang lain akan mengikuti

lintasan yang paling pendek, sehingga diperlukan waktu tempuh minimum”.

Hukum pemantulan dan pembiasan dapat dengan mudah diturunkan dari

prinsip ini.gambar dibawah ini menunjukkan titik tetap yaitu A dan B yang

dihubungkan sinar APB.

dengan X adalah tempat jatuhnya sinar pada cermin.

Menurut prinsip fermat,P akan memiliki posisi sedemikian rupa sehingga

waktu lintas cahaya haruslah minimum (atau maksimum atau tetap tidak

berubah) untuk menyatakan hokum pemantulan.

Medium Indeks Bias

Udara Hampa 1,0000

Udara (pada STP) 1,0003

Air 1,333

Alkohol Etil 1,36

Kuarsa Lebur 1,46

Kaca Korona 1,52

Api Cahaya 1,58

78

L

Untuk membuktikan hukum pemantulan dengan prinsip fermat gambar

dibawah ini yang menunjukan dua titik A dan B dalam dua medium yang berbeda

dan sinar APB menghubungkan dua titik tersebut. Untuk waktu t tertentu

Besaran 1 = (n1l1 + n2l2) disebut panjang lintasan optis.

79

L

Prinsip fermat menyatakan bahwa l adalah minimum (atau maksimum

atau tidak berubah) sehingga dapat diperoleh nilai X tertentu yang memenuhi

syarat dl/dx sama dengan nol. Dengan demikian panjang lintasan optis adalah

Bila dideferensialkan terhadap x diperoleh

Karena dl/dx = 0 maka

Persamaan ini ekivalen dengan

yang tidak lain adalah hokum pemantulan.

80

L

81

L

Jika disusun suatu sistem optis seperti gambar diatas, maka dengan

mengubah-ubah kedudukan dimana bayangan jarum sama besarnya dengan

benda jarum.

Jarak antara D dan pusat optic pada kedudukan tersebut sama dengan

focus lensa tersebut (f). Bila cermin datar diambil dari kedudukan D di atas maka

di dapat persamaan :

R1= p . fp− f

Dimana :

R1 = jari-jari lensa kelengkungan permukaan

p = jarak dari D ke pusat optic lensa

bila permukaan kelengkungan atas dan bawah sama maka :

R1 = R1 . R2 = R2

Maka diperoleh :

n= 2. p−f2( p−f )

Dimana :

82

L

R2 = jari-jari kelengkungan atas lensa

n = indeks bias lensa

Bila di atas cermin diberi zat cair kemudian diletakkan lensa di atasnya, maka

dengan mengatur kedudukan D seperti di atas didapat persamaan :

n '=f ( p−f ' ' )(p−f ) f ' '

Dimana :

F’’ = jarak focus lensa gabungan

n’ = indeks bias zat cair

BAB III

83

L

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Meletakkan cermin datar di M

2. Meletakkan lensa di atas cermin datar

3. Mengusahakan ujung jarum berada pada sumbu utama lensa

4. Mengatur kedudukan jarum sehingga diperoleh bayangan yang sama besar

dengan jarum (mata berada di sumbu utama lensa dan pakailah loupe)

5. Mencatat jarak antara D dan pusat optic lensa

6. Membalik kedudukan lensa (bertanda R1 dan R2)

7. Mengulangi percobaan 3 s/d 5 dalam keadaan ini beberapa kali (ditentukan

oleh asisten)

8. Mengambil cermin dan melakukan pengamatan no 1 s/d 7 untuk beberapa

kali (ditentukan oleh asisten)

9. Mengambil lensa, meletakkan cermin di atas meja dan tetesi dengan zat cair,

kemudian meletakkan lagi di atas lensa tersebut di atas zat cair

10. Melakukan percobaan 2 s/d 7 untuk keadaan ini.

BAB IV

84

L

HASIL DAN ANALISA

4.1 Cermin dan Lensa

No. p1 (cm) p2 (cm)

1 11.5 11.5

2 11.5 11.6

3 11.6 11.7

4 11.8 11.6

Total 46.4 46.4

Rata-rata 11.6 11.6

4.2 Lensa

No. p1 (cm) p2 (cm)

1 5.8 5.8

2 5.7 5.8

3 5.8 5.7

4 5.9 5.9

Total 23.2 23.2

Rata-rata 5.80 5.80

4.3 Cermin, Air dan Lensa

No. p1 (cm) p2 (cm)

85

L

1 11.8 12

2 11.9 11.8

3 12 11.9

4 11.9 11.9

Total 47.6 47.6

Rata-rata 11.9 11.9

4.5 PEMBAHASAN

86

L

Lensa yang digunakan pada pengamatan ini adalah lensa cembung.

Karena lensa cembung bersifat konvergen atau bersifat mengumpulkan cahaya,

sehingga cahaya yang melewati lensa cembung akan mengumpul pada suatu

titik, titik tersebut adalah titik fokus. Titik fokus yang dapat ditentukan dari lensa

cembung digunakan untuk mencari indeks bias lensa dan indeks bias air.

Pembiasan itu sendiri adalah pembelokan cahaya yang disebabkan adanya

perbedaan medium. Pada percobaan yang pertama dan kedua pembiasnya

berupa lensa sedangkan pada percobaan ketiga pembiasnya berupa lensa dan

air. Tidak semua cahaya dapat dibiaskan sempurna, akan tetapi ada sebagian

cahaya yang dipantulkan. Hal ini terjadi karena atom-atom dalam medium

seperti lensa menyerap cahaya dan memantulkannya kembali dengan frekuensi

yang sama ke semua arah. Gelombang-gelombang yang dipantulkan kembali

oleh atom-atom medium tersebut menginterferensi secara konstruktif pada

sebuah sudut yang sama dengan sudut datang untuk menghasikan gelombang

yang terpantul.

Percobaan dengan menggunakan cermin dan lensa akan menghasilkan

jarak titik fokus lensa apabila diperoleh bayangan jarum yang simetris dengan

jarum. Hal ini didasarkan pada benda yang ditempatkan tepat pada fokus akan

menghasilkan bayangan yang sama besar dengan benda.

Pada Percobaan tanpa menggunakan cermin dan cairan, dilakukan pada

intensitas cahaya yang tinggi. Sebab pembentukan bayangan pada lensa sangat

tipis, pada lensa terdapat dua bayangan yang tebentuk. Bayangan yang letaknya

sejajar benda dan terbalik terhadap benda.

Pada saat ditambahkan air, jarak jarum terhadap jari – jari kelengkungan

lensa bertambah. Hal itu disebabkan karena terjadi pembiasan cahaya yang

mengakibatkan jarak antara jari – jari kelengkungan lensa terhadap jarum

bertambah, sehingga tampak pengaruh pembiasan terhadap cahaya yang

melewati lensa. Pengaruh ini disebabkan oleh cahaya yang telah dibiaskan oleh

lensa dibiaskan lagi oleh air sehingga jarak fokus f’ yang merupakan titik fokus

87

L

gabungan lensa dengan air lebih besar daripada f. Fungsi cermin pada percobaan

ini sebagai pembentuk bayangan yang terbentuk pada lensa.

BAB V

88

L

KESIMPULAN

Dari data hasil percobaan didapatkan :

1. Jarak fokus antara benda dengan cermin dan lensa sebesar 5.80 cm

2. Jarak fokus antara benda dengan lensa sebesar 2.90 cm

3. Jarak fokus antara benda dengan cermin, lensa dan air sebedar 5.95 cm4. Harga R1 dan R2 sebesar 11.60

5. Harga indeks bias lensa sebesar 1.50

6. harga indeks bias zat cair sebesar 0.95

Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa lensa tersebut simetris.

89

L

90

L

91

L

92

L

TUGAS PENDAHULUAN DAN TUGAS AKHIR

93

L

A. Jawaban Tugas Pendahuluan

1. Terangkan mengapa p pada gambar .2 sama dengan f dari lensa

Jawab:

Karena apabila jarum digeser naik atau turun akan didapat suatu

kedudukan dimana bayangan jarum akan sama besar dengan jarum

aslinya. Maka P=f lensa, karena jarak P itu tepat diperoleh bayangan

sama dengan benda aslinya.

2. Dimanakah titik optic lensa gabungan pada persamaan rumus (2)

petunjuk pada pertanyaan 1 bayangan yang terjadi dari pembiasan

seluruh lensa. Pada rumus (1) bayangan yang terjadi dari pembiasan

permukaan lensa bagian atas dan pantulan oleh bawah lensa.

Jawab:

Letak titik optic lensa jarak D dengan pusat optic lensa (tanpa cermin

datar)

R1=p . f /(f−p)

Persamaan (3) lensa optic gabungan lensa didapatkan dari jari-jari lensa

yang dihitung menggunakan jangka sorong dan hasilnya dibagi dua

sehingga pada persamaan (3) angka 2 yang menyatakan perbandingan

lurus ½ hasil jari-jari perhitungan gabungan lensa.

3. Pada rumus (3) terjadi lensa gabungan dari lensa L dan lensa Planconcaf

dari zat cair dan pemantulan oleh cermin di bawah lensa.

94

L

Jawab:

Pada persamaan (4) yaitu n '=f ( p−f ' ' )(p−f ) f ' '

memperlihatkan adanya

gabungan lensa yang terlihat dari f’’ yang berarti bayangan yang berasal

dari lensa bayangan sebelumnya f’ dan n’’ menunjukkan bahwa lensa

gabungan ini menggunakan zat cair atau cermin.

B. Jawaban Tugas Akhir

1. Tentukan focus lensa beserta kesalahannya (sesatannya)

Jawab:

a. Jarak Fokus antara Benda dengan Cermin dan Lensa

Karena p = p’, maka :

1f 1

=[ 1p1

+ 1p1' ]

1f 1

= 2p1

f 1= p12

f 1=11.602

=5.80cm

1f 2

=[ 1p2

+ 1p2' ]

1f 2

= 2p2

f 2= p22

f 2=11.602

=5.80cm

95

L

b. Jarak Fokus antara Benda dengan Lensa

1f 1

=[ 1p1

+ 1p1' ]

f 1=5.802

=2.90 cm

1f 2

=[ 1p2

+ 1p2' ]

f 2=5.802

=2.90cm

c. Jarak Fokus antara Benda dengan Cermin, Lensa dan Air

1f 1

=[ 1p1

+ 1p1' ]

f 1=11.902

=5.95cm

1f 2

=[ 1p2

+ 1p2' ]

f 2=11.902

=5.95cm

2. Apakah harga f berubah dengan membalik lensa tersebut? Terangkan!

Jawab:

96

L

Dari data yang diperoleh, rata-rata p1 sama dengan p2, sehingga harga f1

dan f2 sama. Berarti harga f tidak berubah dengan membalikkan lensa

tersebut, hal ini menunjukkan bahwa lensa tersebut simetris.

3. Hitung harga R1 dan R2 apakah R1 dapat dianggap sama dengan R2 gunakan

rata-rata f no.1

Jawab:

1R1

=[ 1f− 1p ]

1R1

=[ pfp− ffp ]

1R1

=[ p−ffp ]

R1= fpp− f

R1=[ 5.80x 11.6011.60−5.80 ]

R1=67.285.80

=11.60cm

1R2

=[ 1f− 1p ]

1R2

=[ pfp− ffp ]

1R2

=[ p−ffp ]

R2= fpp− f

R2=[ 5.80 x11.6011.60−5.80 ]

R2=67.285.80

=11.60 cm

Harga R1 dan R2 dianggap sama, karena nilai p1 dan p2 nya sama.

4. Hitung harga indeks bias lensa beserta kesalahannya (sesatannya)

97

L

Jawab:

98

L

n= 2 p−f2 ( p−f )

n=2 (5.80 )−2.902 (5.80−2.90 )

n=11.60−2.902 (2.90 )

n=8.705.80

=1.50hargaindeks bias lensa

5. Hitung harga indeks bias zat cair beserta kesalahannya (sesatannya)

Jawab:

n '=f ( p−f ' ' )(p−f ) f ' '

n'=5.80 (11.9−5.95 )(11.9−5.80 ) 5.95

n'= 69.02−34.5170.805−34.51

n'= 34.5136.295

=0.95harga indeksbias zat cair

6. Jelaskan dimana sumber kesalahan terbesar pada percobaan ini

Jawab:

Sumber kesalahan terbesar pada percobaan ini adalah terletak pada:

99

L

a) Pengamatan mata, hal ini dapat terjadi karena adanya kesalahan dalam

pengamatan antara bayangan dengan benda, yang mungkin telah

dianggap sama ternyata belum.

b) Kualitas Lensa, lensa yang tergores atau pecah dapat mempengaruhi

ketepatan dalam melihat bayangan benda, semakin baik lensa maka

semakin jelas bayangan yang ditimbulkan.

c) Klem dan statif, sebaiknya digunakan yang masih baik, karena klem

yang kurang baik menjadikan posisi benda menjadi tidak stabil,

sehingga mempengaruhi pengamatan saat pengukuran.

d) Intensitas cahaya. Pada percobaan ini, faktor yang sangat berpengaruh

adalah intensitas cahaya. Karena semakin tinggi intensitas cahaya yang

tersedia bayangan yang terbentuk pada lensa semakin jelas. Hal ini

akan mempermudah pengukuran pada percobaan, sehingga dalam

menentukan perhitungan terhadap data yang diperoleh dapat akurat.

Tingkat keakuratan pengukuran pada percobaan dapat diketahui dari

presentase ralat yang dilakukan.

100

L

BAB VII

DAFTAR PUSTAKA

Yasin, dkk. 2008. Laporan Praktikum Fisika Dasar 1 Percobaan Indeks Bias dan

Zat Cair: Institut Teknologi Sepuluh Nopember

www.mediabelajaronline.blogspot.com

www.aktifisika.wordpress.com

www.sidikpurnomo.net

www.wikipedia.com

101

L

MODUL 4

RESISTANSI KULIT

102

L

RESISTANSI KULIT

I. DASAR TEORI

Resistansi kulit adalah hambatan pada kulit. Dalam dunia elektronika bisanya

digunakan sebagai penghambat arus listrik. Hal yang bisa mempengaruhi

resistansi kulit manusia misalnya suhu, kondisi emosional seperti stress. Stress

merupakan hal yang tidak dapat dilepaskan dari kehidupan sehari hari. Ketika

seseorang mengalami stress maka akan terjadi peningkatan psikologis didalam

tubuh. Dimana parameter-parameter fisiologi yang berubah akibat seseorang

mengalami stress sangat beragam, diantaranya adalah perubahan detak jantung,

perubahan pupil mata, resistansi kulit dan tekanan darah.

Galvanic Skin Respon (GSR) atau resistansi kulit saat ini lebih populer disebut

sebagai Electrodermal Respon (EDR) adalah sebuah metode yang dapat

digunakan untuk menangkap respon sistem saraf otonom sebagai sebuah

parameter dari fungsi kelenjar keringat. Secara fisik GSR adalah sebuah

perubahan elektrik kulit didalam respon terhadap berbagai macam stimuli.

Dengan kata lain GSR adalah perubahan psikologis pada kulit akibat dari

perubahan aktifitas kelenjar keringat, dimana kelenjar keringat akan aktif bila

tubuh dalam kondisi stress atau berada pada kondisi tertekan.

Pada dasarnya alat ini akan memonitor perubahan psikologis sinyal tubuh ketika

seseorang mengalami berbagai macam tekanan. Proyek akhir ini sinyal GSR akan

difiltering pada frekuensi 0,5 sampai 20 Hz. Kemudian sinyal tersebut dikirimkan

ke PC melalui port serial(COM) untuk ditampilkan dan dimonitoring pada PC

dengan parameter pembanding sinyal tekanan darah.

103

L

Menurut penelitian di Science Centre Singapore (2009), “Berjalannya arus listrik

melalui tubuh manusia biasanya ditentukan oleh resistensi kulit, yang berkisar

dari sekitar 1000 Ω untuk kulit basah untuk sekitar 500.000 Ω untuk kulit kering.

Hambatan internal dari tubuh kecil, yaitu antara 100-500 Ω.”

Resistansi tubuh manusia terhadap aliran listrik berubah-ubah sesuai

dengan kondisinya. Resistansi tubuh manusia terdapat hampir pada semua

kulit tubuh. Kulit tubuh terdiri atas 2 (dua) lapisan, lapisan luar dan lapisan

dalam. Lapisan luar tersusun dari sel-sel sisik (scally cell) yang mempunyai

resistansi yang tinggi pada keadaan kering, bersih dan tidak sobek. Untuk kulit

lapisan dalam, karena adanya cairan tubuh, memiliki resistansi relatif lebih

rendah, yakni sekitar 300 Ω .

Jadi jika kulit sedang kering, resistansi menjadi tinggi dan cukup untuk

melindungi dari bahaya sengatan listrik. Tetapi untuk mendapatkan kondisi

kulit yang benar-benar kering adalah hal yang jarang dijumpai.

Kecenderungannya setiap orang akan mengeluarkan keringat walaupun hanya

sedikit. Oleh karena itu dianggap bahwa tubuh selalu basah, resistansi listrik

menjadi rendah.

Selain itu, resistansi tubuh juga dipengaruhi oleh jenis kelamin. Wanita dewasa

memiliki resistansi tubuh yang berbeda dengan laki-laki dewasa. Resistansi

tubuh wanita dewasa lebih rendah dibanding resistansi tubuh laki-laki dewasa.

Oleh karena itu arus listrik yang mengalir ke tubuh wanita dewasa cenderung

lebih besar.

104

L

Jadi, hal-hal yang mempengaruhi resistansi tubuh manusia adalah :

Gambar Hal Mempengaruhi Resistansi

Menurut Prof. Drs. Physiol dan Dr. YS. Santoso Giriwijoyo, sel-sel dalam tubuh

manusia yang jumlahnya lebih dari 1 trilyun, masing-masing mempunyai muatan

listrik sebesar 90 V/m dengan muatan positif di luar membran sel dan muatan

negative di dalamnya. Listrik yang dihasilkan di dalam tubuh berfungsi untuk

mengendalikan dan mengoperasikan saraf, otot dan berbagai organ. Kerja otak

pada dasarnya bersifat elektrik.

Nilai resistansi kulit manusia sebenarnya tersebar di seluruh permukaan kulit,

namun menurut hasil riset, nilai resistansi terendah terletak di tangan. Itulah

sebabnya orang banyak kesetrum lewat kontak tangan.

Komponen listrik yang mengalir dalam tubuh sesuai dengan hukum ohm

dipengaruhi oleh 3 faktor, yaitu arus , resistansi tubuh dan tegangan sentuh.

R= V/I

Dimana R= resistansi tubuh

105

L

V= tegangan sentuh kulit

I= arus yang mengalir dalam tubuh

Besarnya arus yang mengalir di tubuh, berbeda-beda nilainya. Saat kita dialiri

arus dengan nilai arus tertentu, berbeda pula akibat yang dirasakan.

Besar arus Pengaruhnya pada tubuh manusia

0 – 0,9 mA Belum merasakan pengaruh

0,9 – 1,2 mA Baru terasa adanya arus listrik tapi tidak

menimbulkan kejang

1,2 – 1,6 mA Mulai terasa se akan2 ada yang merayap didalam

tangan

1,6 – 6,0 mA Tangan sampai kesiku merasa kesemutan

6,0 – 8,0 mA Tangan mulai kaku, rasa kesemutan makin

bertambah

13 – 15,0 mA Rasa sakit tak tertahankan penghantar masih

dapat dilepas

15 – 20,0 mA Otot tidak sanggup lagi melepaskan penghantar

20 – 50,0 mA Dapat mengakibatkan kerusakan pada tubuh

manusia

50 – 100,0 mA Batas arus yang dapat menyebabkan kematian

106

L

Tegangan sentuh

Tegangan (contact voltage) ini timbul ketika seseorang memegang sebuah benda

atau konduktor yang sedang dialiri arus dimana orang tersebut juga terhubung

ke ground.

Besar arus yang mengalir dibatasi oleh nilai resistansi dari tubuh manusia

tersebut,

Tegangan Sentuh Yang Tidak Membahayakan

Durasi (detik) Tegangan Sentuh (Volt)

0.1 1.980

0.2 1.400

0.3 1.140

0.4 990

0.5 890

1 626

2 443

3 362

107

L

Pemanfaatan dari resistansi kulit diantaranya adalah untk mendeteksi

kebohongan. Alatnya bernama Detektor Bohong

Prinsip dari detektor kebohongan

telah diketahui secara luas; keadaaan emosi seseorang tidak hanya ditandai

dengan detak jantung yang lebih cepat, dan tangan yang bergetar, tetapi juga

dengan meningkatnya kadar air pada permukaan kulit. Karena kulit menjadi

berair, maka reistansinya akan lebih rendah dan ini akan menyebabkan detektor

kebohongan bereaksi. Detektor kebohongan ini sesungguhnya memberikan dua

pembacaan : satu untuk orang percobaan ketika ditanyakan soal yang sulit dan

satu lagi untuk menunjukkan keadaan emosi umum dari seseorang.

Dua potong kawat lentur digulung pada jari-jari atau pergelangan tangan dan di

pergunakan sebagai penerima. Tentu berarti kontak langsung dengan rangkaian

dan oleh karena itu harus diberi tegangan 9 V.

Tiap perubahan resistansi, oleh karena itu tegangannya pula, pada masukan

rangkaian akan diperkuat oleh penguat operasional (op-amp) A1, yang juga akan

berlaku sebagai penyangga. Hasilnya, isyarat keluaran akan memberikan

pembacaan. Meter yang paling cocok untuk tujuan ini adalah jenis yang dipakai

penerima FM pada penunjuk penala, yaitu nol di tengah. Kapasitor C1 menjamin

penekanan dengung (hum) yang muncul.

Keadaan emosi dari seseorang dapat ditentukan dengan mengukur resistansi

rata-rata kulit pada suatu jangka waktu. Tanda ini diberikan oleh sebuah meter

yang dihubungkan ke titik B pada rangkaian.

108

L

Penguat operasional A2 terhubung sebagai integrator dan memungkinkan

rangkaian mengatur secara otomatis harga rata-rata resistansi kulit. Jangka

waktu lamanya resistansi diukur ditentukan terutama oleh R5, C2, C3. Bila waktu

ini habis, meter yang tersambung pada keluaran B tak akan memberikan suatu

pembacaan (meter biasa dapat dipakai), akan tetapi dioda D1 dan D2 menjamin

bahwa rangkaian segera bekerja secepat mungkin.

Potensiometer P1 memungkinkan penundaan waktu dari rangkaian. Karena

resistansi kulit berbeda dari satu orang dengan yang lainnya maka perlu untuk

merubah harga resistor R1. Bila perlu perbaikan lebih jauh dapat dilakukan

dengan mengganti resistor ini dengan potensiometer.

Pembacaan meter B yang terlalu tinggi menunjukkan bahwa resistansi dari orang

percobaan rendah (karakteristik orang dengan tangan basah / lembab) dan

dianjurkan untuk mengurangi harga R1.

Mendeteksi kebohongan memang bukan hal mudah. Meskipun ada tanda-tanda

tertentu ketika seseorang berbohong. Tapi dengan alat pendeteksi kebohongan

atau Polygraph, seorang yang ahli berbohong pun tidak akan bisa mengelak.

Bagaimana cara kerja alat itu? Tiap orang memang memiliki gaya berbohong

yang berbeda-beda. Banyak alasan yang dikemukakan saat berbohong, namun

umumnya seseorang berbohong sebagai suatu mekanisme pertahanan diri untuk

menghindari masalah. Sebuah alat yang diciptakan khusus untuk mendeteksi

kebohongan pun akhirnya diciptakan. Alat yang diberi nama Polygraph itu

diciptakan pertama kali oleh James Mackenzie pada tahun 1902. Kemudian pada

tahun 1921, dibuat versi modernnya oleh John Larson, yang dulu merupakan

mahasiswa University of California.

109

L

Polygraph banyak digunakan oleh kepolisian atau FBI untuk melakukan interogasi

dan investigasi suatu kasus. Namun alat ini masih menuai kontroversi terutama

di kalangan psikolog. Mereka mengatakan tidak ada standar khusus yang bisa

mendeteksi kebohongan. Cara kerja Polygraph adalah dengan mencatat dan

merekam seluruh respons tubuh secara simultan ketika seseorang diberi

pertanyaan. Secara sederhana, ketika seseorang berbohong, ucapan yang

dikeluarkannya akan menghasilkan reaksi psikologis di dalam tubuh yang akan

mempengaruhi kerja organ tubuh seperti jantung, kulit, dan lainnya.

Melalui sensor yang dihubungkan pada bagian tubuh atau organ tersebut,

diketahuilah grafik perubahan fungsi organ tersebut, diantaranya grafik bernafas,

detak jantung, tekanan darah, keringat dan lainnya. Pemeriksaan dengan

Polygraph umumnya mencapai 2 jam dengan tingkat keakuratan hingga 90

persen. Satu paket alat Polygraph terdiri atas monitor dan alat sensor digital

lainnya yang dihubungkan ke seluruh bagian tubuh untuk mengetahui perubahan

atau fluktuasi psikologia ketika seseorang berbicara jujur atau bohong.

Begini prosedur kerjanya

1. Seseorang yang akan diuji dengan alat Polygraph duduk di bangku. Di

dalam ruangan interogasi hanya ada dua orang, yaitu penguji (Forensic

Psychophysiologist) dan orang yang diuji.

2. Beberapa sensor yang terhubung dengan kabel-kabel pada alat Polygraph

dipasang di tubuh orang yang akan diuji. Sensor tersebut antara lain yaitu

:

1. Pneumograph, untuk mendeteksi ritme nafas, ditempelkan pada

bagian dada dan perut, bekerja ketika ada kontraksi di otot dan udara di

dalam tabung.

2. Blood Pressure Cuff, untuk mendeteksi perubahan tekanan darah dan

110

L

detak jantung, ditempelkan pada bagian lengan atas, bekerja seiring

dengan suara yang muncul dari denyut jantung atau aliran darah.

3. Galvanic skin resistance (GSR), untuk mendeteksi keringat terutama di

daerah tangan, ditempelkan pada jari-jari tangan, bekerja dengan

mendeteksi seberapa banyak keringat yang keluar ketika dalam keadaan

tertekan dan berbohong.

3. Penguji kemudian memberikan beberapa pertanyaan kepada seseorang

mengenai suatu topik, isu atau kasus.

4. Penguji akan membaca grafik tersebut dan mengetahui apakah ada reaksi

yang tidak normal atau fluktuatif.

5. Fluktuasi yang terbaca oleh alat Polygraph akan menentukan apakah

seseorang berbohong atau jujur.

Dapat digambarkan sebagai berikut :

Terdeteksi bohong atau tidaknya seseorang terbaca alat polygraph terlihat pada

grafik kondisi nafas input berupa ritme nafas, tekanan darah, dan intensitas

keringat tubuh

Keringat adalah respon dari keadaan emosional. Saat kita grogi atau gugup, ada

peningkatan aktivitas saraf simpatis dalam tubuh yang juga mengakibatkan

kenaikan sekresi ephinerphin dari kelenjar adrenalin.

Substansi ini bekerja pada kelenjar keringat, yakni pada telapak tangan dan

ketiak, memproduksi keringat. Hal inilah yang menyebabkan “keringat dingin”

tersebut. Semakin grogi seseorang, aktivitas ephinerphin pun semakin

meningkat. Akibatnya? Tentu saja, keringat semakin menjadi-jadi . Peningkatan

aktivitas saraf simpatis ini juga mengakibatkan perubahan resistansi elektrik kulit.

Biasanya, hal inilah yang menjadi basis penggunaan lie detector.

111

L

II. PERALATAN

1. Elektroda Ag-AgCl dan jeli.

2. Ampere meter

3. Sumber arus DC ( baterei 1.5 volt/

4. Air Panas (400C) dan air dingin (100C)

5. Termometer

6. Stopwatch

III.PROSEDUR PERCOBAAN

1. Dibuat rangkaian alat pengukur resistansi kulit seperti pada gambar

diatas

2. Diukur arus listrik pada salah satu telapak tangan dalam kondisi kering

dengan sebelumnya di beri jeli secukupnya.

3. Mengulangi langkah 2 dengan telapak tangan yang telah direndan air

bersuhu normal selama 3 menit

4. Mengulangi langkah 2 dengan telapak tangan yang telah direndan air

bersuhu 400C selama 3 menit

5. Mengulangi langkah 2 dengan telapak tangan yang telah direndam air

bersuhu 10OC selama 3 menit

6. Diamati dan dianalisa hasil percobaan.

IV.HASIL PERCOBAAN

N NAMA KONDISI KULIT

KERING BASAH NORMAL BASAH HANGAT BASAH DINGIN

112

L

O I (mA) I(mA) T(0C) I(mA) T(0C) I(mA) T(0C)

1 ARINI 9 6 27 5 41 4 20

2 NOVIE 18 5 27 5 39 6 21

3 NURUL 11 6 27 6 46.5 4 19

4 HENDRIK 11 7 28 7 43 5 23

5 WINOTO 13 9 27 10 10 8 19

VI. TUGAS AWAL

1. Jelaskan bagaimana GSR dapat diaplikasikan untuk deteksi kebohongan

2. Jika terjadi penurunan resistansi kulit, apakah yang akan terjadi dengan

temperatur kulit !

3. Mengapa GSR digunakan pada telapak tangan !

4. Apa yang terjadi jika resistansi kulit meningkat hingga 1 MQ !

5. Mengapa elektroda yang digunakan adalah Ag-AgCl ?

6. Mengapa harus digunakan sumber arus DC? Apakah yang terjadi jika

diberikan arus AC?

7. Apakah yang dimaksud dengan metoda peletakan elektroda bipolar dan

unipolar? Belum

113

L

8. Jelaskan timbulnya kelistrikan dalam tubuh!

JAWABAN

1. Aplikasinya adalah bila alat GSR ditempelkan pada telapak tangan

pada manusia maka alat tersebut bisa menangkap reaksi yang terjadi

pada telapak tangan misalnya aktifitas keringat. Aktifitas keringat

tersebut sebagai indikator kondisi emosional seseorang. Semakin

berkeringat maka resistansi kulit akan menurun. Hal ini menunjukan

bahwa orang tersebut sedang mengalami tekanan emotional seperti

berbohong. Sehingga kebohongan pun bisa terdeteksi.

2. Temperatur kulit meningkat. Karena resisitansi kulit berbanding

terbalik suhu.

3. Karena kondisi kulit tangan berpori dan memiliki resistansi yang kecil

sehinggan lebih mudah diukur resistansinya dibandingkan organ

tubuh yang lain. Dimana nilai dari tegangan kulit yang diukur, apabila

diukur dengan mengunakan alat ukur tegangan kulit (GSR) maka nilai

dari hasil pengukuran akan sama dengan tegangan pada tubuh

manusia yang diukur.

4. m

5. Dengan menggunakan elektroda yang terbuat dari bahan perak /

perak klorida (Ag/AgCl) meminimalkan overpotentials (selisih antara

potensial setengah sel diamati untuk sirkuit tertentu dan potensial

setengah sel standar). Dimana potensial standar (E0) adalah potensi

1M konsentrasi larutan pada suhu 25 ° C ketika tidak ada arus di

seluruh antarmuka. Untuk Ag+Cl-, nilai potensial E0=+0.223V.

sedangkan untuk Ag, nilai potensial E0=+0.799V (data didapat dari

Medical Instrumentation Aplication and Design).

114

L

6. Karena arus DC memiliki arus yang stabil sehingga resistansi bisa

terbaca dengan optimal. Bila memakai arus AC resistansi yang terbaca

bukan yang sebenarnya dan bisa menyebabkan kelistrikan

( kesetrum ) pada tubuh.

7. Peletakan bipolar adalah peletakan elektroda dimana hanya

menggunakan 2 elektroda. Contohnya pada alat GSR. Peletakan

unipolar adalah adalah peletakan elektroda dimana menggunakan

banyak elektroda. Contohnya pada alat EKG.

8. Sel-sel dalam tubuh manusia yang jumlahnya lebih dari 1 trilyun,

masing-masing mempunyai muatan listrik sebesar 90 V/m dengan

muatan positif di luar membran sel dan muatan negative di dalamnya.

Listrik yang dihasilkan di dalam tubuh berfungsi untuk mengendalikan

dan mengoperasikan saraf, otot dan berbagai organ. Kerja otak pada

dasarnya bersifat elektrik.

V.TUGAS AKHIR

1. Hitunglah resistansi kulit dari percobaan yang dilakukan!

2. Bandingkan perbedaan resistansi kulit dari masing masing orang!

3. Jelaskan pengaruh dari suhu kulit dengan resistansi kulit!

4. Jelaskan timbulnya kelistrikan dalam tubuh!

5. Sebutkan hal – hal apa saja yang mempengaruhi resistansi seseorang

berdasarkan percobaan yang telah dilakukan!

6. Jelaskan menurut pendapat anda apakah kuantitas jeli yang diberikan

pada elektroda akan mempengeruhi resistansi ? Apakah jeli dapat

digantikan?

115

L

JAWABAN

1. Bila V=1.5 volt

R= V/I

NO NAMA

KONDISI KULIT

KERING BASAH NORMAL BASAH HANGAT BASAH DINGIN

I (A) R(Ω) I (A) R(Ω) I (A) R(Ω) I (A) R(Ω)

1 ARINI0.00

9 166.6667

0.006 250 0.005 300 0.004 375

2 NOVIE0.01

8 83.33330.00

5 300 0.005 300 0.006 250

3 NURUL0.01

1 136.3636

0.006 250 0.006 250 0.004 250

4HENDRI

K0.01

1 136.3636

0.007

214.2857 0.007 214.2857 0.005 300

5WINOT

O0.01

3 115.3846

0.009 166.6667 0.01 150 0.008

187.5000

2. Perbedaannya sangat beragam. Contonya perbedaan resistansi pada kulit

kering, kulit basah normal, kulit basah hangat dan kulit basah dingin

sangat bervariasi. Setiap orang memiliki resistansi kulit yang berbeda –

beda. Hal ini disebabkan karena perbedaan suhu kulit tangan tiap orang

berbeda – beda, ketebalan kulit tiap orang berbeda , kondidi emosional

dan genderpun berbeda.

3. Pengaruhnya suhu air bisa menimbulkan perubahan resistansi kulit

manusia. Karena suhu kondisi kulit manusia akan berubah contonya pada

suhu hangat . Resistansinya akan lebih besar dibandingkan dengan suhu

116

L

normal.Hal ini dikarenakan resistansi berbanding lurus dengan suhu.

Semakin tinggi suhu maka semakin tinggi pula resistansi kulitnya .

4. Sel-sel dalam tubuh manusia yang jumlahnya lebih dari 1 trilyun, masing-

masing mempunyai muatan listrik sebesar 90 V/m dengan muatan positif

di luar membran sel dan muatan negative di dalamnya. Listrik yang

dihasilkan di dalam tubuh berfungsi untuk mengendalikan dan

mengoperasikan saraf, otot dan berbagai organ. Kerja otak pada dasarnya

bersifat elektrik.

5. Resistansi tubuh manusia terhadap aliran listrik berubah-ubah sesuai

dengan kondisinya. Resistansi tubuh manusia terdapat hampir pada

semua kulit tubuh. Kulit tubuh terdiri atas 2 (dua) lapisan, lapisan luar

dan lapisan dalam. Lapisan luar tersusun dari sel-sel sisik (scally cell)

yang mempunyai resistansi yang tinggi pada keadaan kering, bersih dan

tidak sobek. Untuk kulit lapisan dalam, karena adanya cairan tubuh,

memiliki resistansi relatif lebih rendah, yakni sekitar 300 Ω .Jadi jika kulit

sedang kering, resistansi menjadi tinggi dan cukup untuk melindungi

dari bahaya sengatan listrik. Tetapi untuk mendapatkan kondisi kulit

yang benar-benar kering adalah hal yang jarang dijumpai.

Kecenderungannya setiap orang akan mengeluarkan keringat walaupun

hanya sedikit. Oleh karena itu dianggap bahwa tubuh selalu basah,

resistansi listrik menjadi rendah.Selain itu, resistansi tubuh juga

dipengaruhi oleh jenis kelamin. Wanita dewasa memiliki resistansi tubuh

yang berbeda dengan laki-laki dewasa. Resistansi tubuh wanita

dewasa lebih rendah dibanding resistansi tubuh laki-laki dewasa. Oleh

karena itu arus listrik yang mengalir ke tubuh wanita dewasa

cenderung lebih besar.Tebal tipisnya kulit juga membpengaruhi

resistansi kulit manusia. Semakin tebal kulit maka resitansi kulitnya akan

semakin besar. Sebaliknya selakin tipis kulit manusia maka resistansi

kulitnya akan semakin kecil.

117

L

6. Tidak mempengaruhi. Jeli tersebut hanya berperan sebagai penurun

tegangan kulit. Sehingga elektroda bisa menempel dengan kuat . Selain

itu jeli berperan sebagai penghubung antara kulit dengan alat .

VI. KESIMPULAN

1. Aktifitas keringat dan kondisi emotional bisa terbaca oleh alat

pengukur resistansi kulit. Aktifitas keringat dan kondisi emotional bisa

terbaca dengan adanya perubahan resistansi pada kulit.

2. Mengukur resistansi kulit dengan cara mengalirkan arus listrik.

Besarnya resistansi kulit bisa dihitung dengan membagi tergangan

yang dialirkan dibagi dengan kuat arusnya.

3. Besaran besaran listrik dalam tubuh diantaranya hambatan atau R

(Ω), tegangan atau V (volt) dan arus listrik atau I ( Ampere). Hambatan

berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan

kuat arus listrik.

118

L

MODUL 6HUKUM OHM

119

L

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Tujuan Percobaan :

1. Menentukan karakteristik beberapa komponen listrik dengan

menggunakan amperemeter dan voltmeter.

2. Mengenal hubungan seri dan paralel.

I.2. Alat Percobaan :

1. Amperemeter DC

2. Voltmeter DC

3. Sumber arus DC

4. Beberapa komponen (lampu, hambatan, NTC dan dioda)

5. Kabel –kabel penghubung.

120

L

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Teori Penunjang :

Sebuah elemen listrik X, bila diberi beda potensial maka akn dialiri

arus listrik di dalamnya. Untuk suatu hambatan biasa, pada umumnya

grafik karakteristiknya I vs V adalah linier memenuhi persamaan :

E = I . R ……………….(1)

Dimana :

E : beda potensial antara ujung – ujung elemen

I : kuat arus yang melalui elemen

R : besarnya hambatan

Sedangkan elemen – elemen lainnya tidak linier.

Daya (power) yang diberikan kepada elemen listrik :

P = V . I…………………(2)

Pada percobaan ini digunakan rangkaian metode 1 dan metode 2 ( lihat

gambar 1 dan gambar 2) yang masing – masing mempunyai perbedaan.

121

L

Metode 1 memberikan pengukuran tegangan yang sebenarnya pada

elemen X sedangan metode 2 memberikan pengukuran kuat arus yang

sebenarnya yang melalui elemen X.

II. 2. Teori Tambahan :

Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik

yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan

beda potensial yang diterapkan kepadanya. Sebuah benda penghantar

dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak

bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan

kepadanya. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua

jenis penghantar, namun istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan

sejarah.

122

L

Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:

dimana I adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam

satuan Ampere, V adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung

penghantar dalam satuan volt, dan R adalah nilai hambatan listrik

(resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm.

Hukum ini dicetuskan oleh Georg Simon Ohm, seorang fisikawan dari

Jerman pada tahun 1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang

berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun

1827.

Ohm diambil dari nama tokoh fisika George Simon Ohm. Dia

merupakan ilmuan yang berhasil menentukan hubungan antara beda

potensial dengan arus listrik. Selain tiu dia juga menenmukan bahwa

perbandingan antara beda potensial di suatu beban listrik dengan arus

yang mengalir pada beban listrik tersebut menghasilkan angka yang

konstan. Konstanta ini kemudian di kenal dengan Hambatan listrik (R).

Untuk menghargai jasanya maka satuan Hambatan listrik adalah Ohm (Ω).

Bunyi hukum Ohm hampir setiap buku berbeda beda,Tetapi secara garis

besar semuanya hampir sama, ada 2 bunyi hukum Ohm yaitu :

1. Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya

beda potensial (Tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda

potensial dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep

berbeda. Secara matematika di tuliskan I ∞ V atau V ∞ I, Untuk

menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan

sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan Hambatan (R)

sehingga persamaannya menjadi V = I.R. Dimana V adalah

123

L

tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R adalah hambatan

(Ohm).

2. Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan

suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara

matematika di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R.

Keduanya menghasilkan persamaan yang sama, tinggal anda menyukai

dan menyakini yang mana silakan pilih saja karena keduanya benar dan

ada buku literaturnya.

Fungsi utama hukum Ohm adalah digunakan untuk mengetahui

hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk

menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan

Ohmmeter. Kesimpulan akhir hukum Ohm adalah semakin besar sumber

tegangan maka semakin besar arus yang dihasilkan. Kemudian konsep

yang sering salah pada siswa adalah hambatan listrik dipengaruhi oleh

besar tegangan dan arus listrik. Konsep ini salah, besar kecilnya hambatan

listrik tidak dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik tetapi

dipengaruhi oleh panjang penampang, luas penampang dan jenis bahan.

124

L

BAB III

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar.1 dengan memakai

lampu, dan belum di hubungkan dengan sumber tegangan.

Perhatikan besarnya tegangan listrik yang harus digunakan

(ditentukan oleh asisten).

2. Setelah rangakaian diperiksa oleh asisten, dengan persetujuannya,

barulah rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan.

3. Mencatat kuat arus untuk beberapa harga beda potensial dari

yang kecil hingga yang besar (Tanya pada asisten harga – harga

ini). Begitu pula sebaliknya dari yang besar hingga yang kecil.

4. Mengulangi percobaan diatas dengan menggunakan termistor,

NTC, hambatan dan dioda.

5. Mengulangi percobaan 1 s/d 3 dengan menggunakan dua

komponen yang dipasang seri.

6. Mengulangi percobaan 5 dengan komponen dipasang paralel.

7. Mengulangi percobaan 1 s/d 6 untuk rangkaian seperti pada

gambar.2.

125

L

BAB IV

DATA PERCOBAAN

a. Tanpa Beban

NoPengukuran Naik Pengukuran TurunE (volt) I (mA) E (volt) I (mA)

1 4 0 11 0

126

L

2 5.5 0 7.5 03 7.5 0 5.5 04 11 0 4 0

b. Dengan Beban

No KomponenPengukuran Naik Pengukuran TurunE (volt) I (mA) E (volt) I (mA)

1 lampu

3.5 40 10.5 705 50 7 607 60 5 50

10.5 70 3.5 40

2 Dioda

4 0 11 05.5 0 7 07 0 5 0

11 0 3.5 0

3 Resistor

3.5 40 10 1205 50 6.5 70

6.5 70 9 5010 120 3.5 40

4 NTC

3 40 - - 4.5 70 5.5 1505.5 130 4.5 150

- - 2.5 90

c. Hubungan Seri dan Paralel

No. KomponenPengukuran Naik Pengukuran Turun

E (Volt) I (mA) E (Volt) I (mA)

1

Lampu 3.5 10 10 50& 5 20 6.5 40

Resistor 6.5 30 5 20(Terhubung Seri) 10 50 3.5 10

2Lampu 2.5 70 9 180

& 4 100 5.5 130

127

L

Resistor 5 120 4.5 100(Terhubung Paralel) 9 180 3 70

a. Dengan Beban

No KomponenPengukuran Naik Pengukuran TurunE (volt) I (mA) E (volt) I (mA)

1 lampu

3.5 40 10.5 805.5 50 7 607 60 5.5 50

10.5 80 3.5 40

2 Dioda

4 0 11 05.5 0 7 07.5 0 5.5 011 0 4 0

3 Resistor

3.5 40 10.5 1205 60 7 807 80 5 60

10.5 120 3.5 40

4 NTC

3.5 40 - -5.5 80 7 1707 140 5 130- - 3.5 80

b. Hububgan Seri dan Paralel

128

L

No. KomponenPengukuran Naik Pengukuran Turun

E (Volt) I (mA) E (Volt) I (mA)

1

Lampu 3.5 10 10.5 60& 5.5 20 7 40

Resistor 7 40 5.5 20(Terhubung Seri) 10.5 60 3.5 10

2

Lampu 3.5 80 10.5 180& 5 100 7 130

Resistor 7 130 5 100(Terhubung Paralel) 10.5 180 3.5 80

LAMPIRAN

TUGAS PENDAHULUAN

1. Memberi koreksi bila diketahui hambatan dalam voltmeter adalah

dengan menggunakan rumus IR + IRV = I (R+RV)

2. Pada gambar.2 cara memberi koreksinya dengan menggunakan

rumus IA=VR

+ VRA

=V ( 1R

+ 1RA )

3. Rangkaian yang pling baik untuk percibaan ini adalah rangkaian

paralel, karena tidak bergantung pada arus.

4. Pengaruh suhu/temperature adalah semakin tinggi temperature

suatu penghantar, semakin tinggi pula getaran elektron-elektron

bebas dalam penghantar. Elektron-elektron tersebutlah yang akan

menghambat jalannya muatan listrik dan penghantar tersebut.

5. Hambatan ohmik adalah hambatan yang tidak dipngaruhi oleh

arus, sedangkan non ohmik adalah hambatan yang dipengaruhi

oleh arus.

129

L

TUGAS AKHIR

1. Menghitung hambatan dari setiap komponen

2. Menghitung hambatan seri dan paralel

3. Menghitung daya yang diberikan pada setiap komponen.

1. Tanpa Beban

NoPengukuran

Naikpengukuran

TurunHambatan

1 ∞ ∞2 ∞ ∞3 ∞ ∞4 ∞ ∞

2. Dengan beban

NoKompone

nPengukuran Naik Pengukuran

TurunHambatan

1 Lampu 87.5 150100 116.67

130

L

116.67 100150 87.5

2 Dioda

∞ ∞∞ ∞∞ ∞∞ ∞

3 Resistor

87.5 83.33100 92.892.8 100

83.33 87.5

4 NTC

75 ∞64.29 36.6742.31 30

∞ 27.78

3. Hubungan seri dan paralel

No KomponenPengukuran

NaikPengukuran

TurunHambatan

1

Lampu 350 200& 250 162.5

Resistor 216.67 250(Terhubung Seri) 200 350

2

Lampu 35.71 50& 40 42.31

Resistor 41.67 45(Terhubung Paralel) 50 42.86

4. Tanpa beban

NoPengukuran

Naikpengukuran

TurunDaya

1 0 02 0 03 0 04 0 0

131

L

5. Dengan beban

NoKompone

nPengukuran Naik Pengukuran

TurunDaya

1 Lampu

0.14 0.7350.25 0.420.42 0.25

0.735 0.14

2 Dioda

0 00 00 00 0

3 Resistor

0.14 1.20.25 0.455

0.455 0.251.2 0.14

4 NTC

0.12 ∞0.315 0.8250.715 0.675

∞ 0.225

6. Seri dan paralel

No Komponen

Pengukuran Naik

Pengukuran Turun

Daya

1

Lampu 0.035 0.5& 0.1 0.26

Resistor 0.195 0.1(Terhubung Seri) 0.5 0.035

2

Lampu 0.175 1.62& 0.4 0.715

Resistor 0.6 0.45(Terhubung Paralel) 1.62 0.21

132

L

1. Dengan beban

No KomponenPengukuran Naik Pengukuran Turun

Hambatan

1 Lampu

87.5 131.25110 116.67

116.67 110131.35 87.5

2 Dioda

∞ ∞∞ ∞∞ ∞∞ ∞

3 Resistor

87.5 87.583.33 87.587.5 83.3387.5 87.5

4 NTC

87.5 ∞68.75 41.18

50 38.46∞ 43.73

2. Hubungan seri dan paralel

No KomponenPengukuran

NaikPengukuran

TurunHambatan

1 Lampu 350 175& 275 175

Resistor 175 275

133

L

(Terhubung Seri) 175 350

2

Lampu 43.75 58.33& 50 53.84

Resistor 53.84 50(Terhubung Paralel) 58.33 43.7

3. Dengan beban

NoKompone

nPengukuran Naik Pengukuran

TurunDaya

1 Lampu

0.14 0.840.275 0.420.42 0.2750.84 0.14

2 Dioda

0 00 00 00 0

3 Resistor

0.14 1.260.3 0.56

0.56 0.31.26 0.14

4 NTC

0.14 ∞0.22 1.190.98 0.65

∞ 0.28

4. Hubungan seri dan parallel

No KomponenPengukuran

NaikPengukuran

TurunDaya

1

Lampu 0.01 0.63& 0.11 0.28

Resistor 0.28 0.11(Terhubung Seri) 0.63 0,01

2 Lampu 0.28 1.89& 0.5 0.91

Resistor 0.91 0.5

134

L

(Terhubung Paralel) 1.89 0.28

4 . Gambar grafik V terhadap I

4 5.5 7.5 110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Tanpa Beban (Pengukuran naik)

V

A

135

L

4 5.5 7.5 110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Tanpa Beban (Pengukuran Turun)

V

A

Gambar 1

3.5 5 7 10.50

10

20

30

40

50

60

70

80Lampu (Pengukuran Naik)

V

A

136

L

3.5 5 7 10.50

10

20

30

40

50

60

70

80

Lampu (Pengukuran Turun)

V

A

4 5.5 7 110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Dioda (Pengukuran Naik)

V

A

137

L

3.5 5 7 110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Dioda (Pengukuran Turun)

V

A

3.5 5 6.5 100

20

40

60

80

100

120

140

Resistor (Pengikuran Naik)

V

A

138

L

3.5 5 6.5 100

20

40

60

80

100

120

140

Resistor (Pengukuran Turun)

V

A

3 4.5 5.50

20

40

60

80

100

120

140

NTC (Pengukuran Naik)

V

A

139

L

2.5 4.5 5.50

20

40

60

80

100

120

140

160

NTC (pengukuran Turun)

V

A

Lampu dan resistor terhubung seri dan paralel

3.5 5 6.5 100

10

20

30

40

50

60

Seri (pengukuran Naik)

V

A

140

L

3.5 5 6.5 100

10

20

30

40

50

60

Seri (Pengukuran turun)

V

A

2.5 4 5 90

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Paralel (Pengukuran Naik)

V

A

141

L

Gambar 2

3.5 5.5 7 10.50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Lampu (Pengukuran Naik)

V

A

3 4.5 5.5 90

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Paralel (Pengukuran Turun)

V

A

142

L

3.5 5.5 7 10.50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Lampu (Pengukuran Turun)

V

A

4 5.5 7.5 110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Dioda (Pengukuran Naik)

V

A

143

L

4 5.5 7.5 110

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Dioda (Pengukuran Turun)

V

A

3.5 5 7 10.50

20

40

60

80

100

120

140

Resistor (Pengukuran Naik)

V

A

144

L

3.5 5 7 10.50

20

40

60

80

100

120

140

Resistor (Pengukuran Turun)

V

A

3.5 5.5 70

20

40

60

80

100

120

140

160

NTC (Pengukuran Naik)

V

A

145

L

3.5 5 70

20

40

60

80

100

120

140

160

180

NTC (Pengukuran Turun)

V

A

Lampu dan resistor terhububg seri dan paralel

3.5 5.5 7 10.50

10

20

30

40

50

60

70

Seri (Pengukuran Naik)

V

A

146

L

3.5 5.5 7 10.50

10

20

30

40

50

60

70

Seri (Pengukuran Turun)

V

A

3.5 5 7 10.50

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Paralel (Pengukuran Naik)

V

A

147

L

3.5 5 7 10.50

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Paralel (Pengukuran Turun)

V

A

5. Grafik hambatan sebagai fungsi dari daya

Gambar 1

0.14 0.25 0.42 0.7350000000000010

20

40

60

80

100

120

140

160

Lampu (pengukuran Naik)

P

R

148

L

0.14 0.25 0.42 0.7350000000000010

20

40

60

80

100

120

140

160

Lampu (Pengukuran Turun)

P

R

0.14 0.25 0.455 1.20

20

40

60

80

100

120

Resistor (Pengukuran Naik)

P

R

149

L

0.14 0.25 0.455 1.20

20

40

60

80

100

120

Resistor (Pengukuran Turun)

P

R

0.12 0.315000000000002 0.7150000000000010

10

20

30

40

50

60

70

80

NTC (Pengukuran Naik)

P

R

150

L

0.225 0.675000000000004 0.8250000000000010

5

10

15

20

25

30

35

40

NTC (Pengukuran Turun)

P

R

Lampu dan resistor terhubung seri dan paralel

0.035 0.1 0.195 0.50

50

100

150

200

250

300

350

400

Seri (Pengukuran Naik)

P

R

151

L

0.035 0.1 0.26 0.50

50

100

150

200

250

300

350

400

Seri (Pengukuran Turun)

P

R

0.175 0.4 0.600000000000001 1.620

10

20

30

40

50

60

Paralel (Pengukuran Naik)

P

R

152

L

0.21 0.45 0.715000000000001 1.6238

40

42

44

46

48

50

52

Paralel (Pengukuran Turun)

P

R

Gambar 2

153

L

0.14 0.275 0.42 0.8400000000000010

20

40

60

80

100

120

140

Lampu (Pengukuran Naik)

P

R

0.14 0.275 0.42 0.8400000000000010

20

40

60

80

100

120

140

Lampu (Pengukuran Turun)

P

R

154

L

0.14 0.3 0.56 1.2681

82

83

84

85

86

87

88

Resistor (Pengukuran Naik)

P

R

0.14 0.3 0.56 1.2681

82

83

84

85

86

87

88

Resistor (pengukuranTurun)

P

R

155

L

0.14 0.22 0.980

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NTC (Pengukuran Naik)

P

R

0.28 0.650000000000003 1.1900000000000135

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

NTC (Pengukuran Turun)

P

R

Lampu dan resistor terhubung seri dan paralel

156

L

0.01 0.11 0.28 0.6300000000000050

50

100

150

200

250

300

350

400

Seri (Pengukuran Naik)

P

R

0.01 0.11 0.28 0.6300000000000050

50

100

150

200

250

300

350

400

Seri (Pengukuran Turun)

P

R

157

L

0.28 0.5 0.91 1.890

10

20

30

40

50

60

70

Paralel (Pengukuran Naik)

P

R

0.28 0.5 0.91 1.890

10

20

30

40

50

60

70

Paralel (Pengukuran Turun)

P

R

158

L

6. Pada grafik no 4 dan 5 grafik ada yang turun dan ada pula yang naik

begitu pula dengan harga R (hambatan).

7. Faktor yang menyebabkan hal tersebut adalah suhu, ketelitian alat ukur,

stabilitas sumber tenaga,dll.

8. Pengaruh suhu/temperature adalah semakin tinggi temperature suatu

penghantar, semakin tinggi pula getaran elektron-elektron bebas dalam

penghantar. Elektron-elektron tersebutlah yang akan menghambat

jalannya muatan listrik dan penghantar tersebut.

9. Dari semua komponen yang digunakan, komponen yang memenuhi

hukum ohm adalah komponen lampu, resistor, dan NTC. Sedangkan pada

komponen Dioda tidak memenuhi karena nilai hambatannya tak hingga ,

sehingga tidak dapat membaca besarnya arus listrik yang mengalir pada

rangkaian tersebut.

10.

PEMBAHASAN

Pada pengukuran tanpa beban, jarum skala pada miliampermeter tidak

mngalami pergerakan. Itu berarti nilai hambatannya tak hingga, shingga tidak

ada lagi arus yang terbaca. Hal serupa juga terjadi pada komponen dioda.

DAFTAR PUSTAKA

Haliday and Resnick.

159

L