hambatan pada suatu kawat penghantar - copy

I. JUDUL

HAMBATAN SUATU KAWAT PENGHANTAR

II. TUJUAN PERCOBAAN

Menyelidiki pengaruh luas penampang (A), dan panjang suatu penghantar (L)

terhadap nilai hambatan (R) suatu penghantar listrik

III. LANDASAN TEORI

Hambatan listrik merupakan sifat suatu benda atau bahan untuk menahan

atau menentang aliran arus listrik. Besarnya hambatan pada sebuah rangkaian

listrik menentukan jumlah aliran arus pada rangkaian untuk setiap tegangan yang

diberikan pada rangkaian dan sesuai dengan prinsip hukum Ohm. Dalam

rangkaian listrik maupun rangkaian elektronika, nilai arus listrik yang mengalir

melalui suatu rangkaian dapat diatur dengan menggunakan suatu komponen yang

disebur resistor. Resistor merupakan sebuah komponen yang dibuat dari bahan

konduktor dan mempunyai nilai hambatan tertentu.

Hambatan kawat penghantar sangat tergantung pada panjang, luas

penampang, dan jenis kawat. Berdasarkan hasil percobaan, didapatkan bahwa

hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat dan berbanding terbalik dengan

luas penampang kawat. (Supiyanto, 2002)

R ¿ L dan

R∝ 1A

Dari kedua persamaan tersebut dapat dituliskan ke dalam persamaan lain, yaitu:

R∝ LA agar menjadi sebuah persamaan, kalikan ruas kanan dengan suatu

konstanta. Konstanta ini dikenal dengan hambatan jenis atau resistivitas yang di

beri lambang ρ .

R=ρlA

Dari persamaan di atas, hambatan jenis kawat penghantar tersebut dapat

ditentukan melalui persamaan

Laboratorium Fisika III/I Kadek Wirawan/1413021011/II A

l

RA

Dengan:

ρ = hambatan jenis kawat (Ω.m)

R = hambatan kawat (Ω)

A = luas penampang kawat (m2)

l = panjang kawat (m)

Nilai-nilai hambat jenis tersebut sebagian tergantung pada kemurnian,

perlakuan kalor, temperatur dan faktor-faktor lainnya. Hambat jenis ini

bergantung pada jenis bahan pembentuk kawat. Hambat jenis berbagai bahan pada

suhu 200C diberikan pada tabel berikut ini:

Tabel 1. Nilai Hambatan Jenis Beberapa Bahan

Nama Bahan Hambat Jenis (Ωm )Temperatur, koefisien

α ( C0 )−1

Konduktor

Aluminium 2 ,65×10−8 0,00429

Besi 9 ,71×10−8 0,00651

Emas 2 ,44×10−8 0,0034

Perak 1 ,59×10−8 0,0061

Platina 10 , 6×10−8 0,003927

Tembaga 1 ,68×10−8 0,0068

Tungsten 5,6×10−8 0,0045

Air raksa 98×10−8 0,0009

Nikrom (logam

campuran Ni, Fe,

Cr)

100×10−8 0,0004

Semikonduktor

Karbon (grafit) (3−60 )×10−5 -0,0005

Germanium (1−500 )×10−3 -0,05

Silikon 0,1−60 -0,07


Isolator

Kaca 109−1012

Karet padatan 1013−1015

IV. ALAT DAN BAHAN

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai

berikut.

Alat dan Bahan:

1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam kegiatan praktikum.

2. Mengkalibrasi Voltmeter.

3. Menyusun alat dan bahan seperti Gambar berikut ini.

gambar 1. Rangkaian Percobaan

4. Pada set percobaan di atas menggunakan hambatan tetap 100 ohm.

5. Menset sakelar dalam posisi terbuka (posisi 0).

6. Menghubungkan catu-daya ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan

off).

7. Memilih tegangan catu daya sebesar 3V DC.

8. Menghubungkan rangkaian ke terminal catu-daya (gunakan kabel

penghubung).

9. Mengukur panjang (L) dan luas (A) kawat yang digunakan.

10. Menghidupkan catu-daya kemudian menekan saklar S (posisi 1).


A

(-)

(+)

V

11. Mengatur potensiometer/catu daya sehingga menunjukkan tegangan sekitar 3

volt. Kemudian baca kuat arus yang mengalir pada voltmeter dan

amperemeter dan catat hasilnya.

12. Mengatur Potensiometer/Catu Daya sedikit lebih besar dari 3 volt. Kemudian

baca kuat arus yang mengalir pada Voltmeter dan Amperemeter dan catat

hasilnya.

13. Mengulangi langkah 6 sebanyak 3 kali, kemudian mencatat hasilnya.

14. Mengganti kawat dengan kawat lain.

15. Mengulangi langkah 2 sampai langkah 7.

16. Mencatat semua hasil percobaan ke dalam jurnal praktikum.

V. TEKNIK ANALISIS DATA

Adapun teknik analisis data yang digunakan dalam percobaan ini adalah

sebagai berikut.

1. Nilai dari panjang kawat (l) dapat dicari dengan menyatakan dalam

bentuk:

l= l ±Δl

Dengan Δl=1

2nst

2. Nilai dari luas penampang (A) dapat dicari dengan menyatakan dalam

bentuk:

A=A±ΔA

Dengan :

A=π r2

Dan :

ΔA=|∂ A∂ r

| Δr

3. Sedangkan nilai hambatan (R) dapat ditentukan dengan persamaan:

Mencari terlebih dahulu nilai R dari data V dan I melalui

persamaan sebagai berikut:

R=VI


Kemudian mencari hambatan rata-rata menggunakan persamaan:

R=∑ Rn

n

Menghitung ketidakpastian hambatan dengan menggunakan

persamaan:

∆ R=√∑ (R−R)2

n−1

Nyatakan dalam bentuk:

R=R±ΔR

4. Untuk mencari nilai benar hambatan jenis kawat:

ρ= R Al

Dengan:

Δρ=|∂ ρ∂ R

|ΔR+|∂ ρ∂ A

| ΔA+|∂ ρ∂ l

|Δl

Dengan kesalahan relatif (KR) :

KR=( Δρρ )×100 %

VI. DATA HASIL PENGAMATAN

Adapun data hasil pengamatan yang diperoleh setelah melakukan

percobaan adalah sebagai berikut.

Tabel 1. Hasil Pengamatan Kawat Konstanta

Jenis Kawat L (m) A (m2) V (Volt) I (Ampere)

Kawat

Konstantan0,84 9,6 x 10-8

2,0 0,44

1,0 0,25

2,4 0,59

3,6 0,89

4,2 1,02

Jenis Kawat L (m) A (m2) V (Volt) I (Ampere)

Kawat 0,81 9,6 x 10-8 2,2 0,24


Nikron

1,4 0,14

3,4 0,31

4,2 0,39

5,0 0,46

VII. ANALISIS DATA

Analisis data dalam percobaan ini adalah sebagai berikut.

1. Untuk Kawat Konstantan:

a. Luas Penampang (A)

d = 0,35 mm

r = 0,175 mm = 0 ,175×10−3m

Nilai rata-rata luas penampang ( A ) :

A=π r2

A=3 ,14×( 0 ,175×10−3 )2

A=0 ,096×10−6 m2

A=9 ,60×10−8 m2

Nilai ketidakpastian luas penampang (ΔA ) :

ΔA=|∂ A∂ r

| Δr

ΔA=|2 π r| Δr

ΔA=|2 ⋅3 ,14⋅0 , 175×10−3| 0 ,0005×10−3

ΔA=5 ,495×10−9

ΔA=0 ,55×10−8 m2

Maka, nilai dari luas penampang (A) adalah:

A=A±ΔA

A=(9 , 60±0 , 55 )×10−8 m2

b. Panjang Kawat (l)

Besar panjang kawat rata-rata (l) :

l = 0,82 m


Tabel 4. Tabel penolong untuk mencari nilai hambatan

Tabel 5. Tabel penolong ketidakpastian hambatan

Nilai ketidakpastian panjang kawat (∆ l) :

∆ l=12

nst

∆ l=12

× 0,01 m

∆ l=0,005 m

Maka, nilai panjang kawat (l) adalah:

l=l ± ∆ l

l=(0,82 ± 0,005 ) m

c. Hambatan (R)

Untuk mempermudah perhitungan data hambatan (R) , maka

dibuatkan tabel penolong seperti dibawah ini.

No V (Volt) I (Ampere) R (Ω)

1 2,0 0,49 4,08

2 2,4 0,57 4,21

3 2,8 0,66 4,24

4 3,2 0,74 4,32

5 3,6 0,84 4,29

(ΣR) Total Hambatan 21,14

Besar hambatan rat-rata (R ) :

R=∑ Rn

n

R=21,145

R=4,23 Ω

Besar nilai ketidakpastian hambatan (∆R) :

∆ R=√∑ (R−R)2

n−1

Untuk mempermudah menghitung ketidakpastian hambatan,

perlu dibuat tabel penolong seperti dibawah ini.

No R (Ω) R(Ω) R−R (Ω) (R−R)2 (Ω)


1 0,02 4,23-0,15

0,152

2 0,00 4,23-0,02

0,023

3 0,00 4,230,01

0,008

4 0,01 4,230,09

0,012

5 0,00 4,230,06

0,001

Σ(R−R)2 0,034

Maka,

∆ R=√∑ (R−R)2

n−1

ΔR=√ 0 ,0344

ΔR=0 ,09 ΩJadi, besar nilai hambatan (R) adalah:

RRR

R=(4 , 23±0 , 09 ) Ω

d. Hambatan Jenis (ρ)

Dengan memperoleh besar nilai luas penampang (A), panjang

kawat (l), dan hambatan (R), maka nilai hambatan jenis (ρ) adalah

sebagai berikut.

Besar nilai hambatan jenis rata-rata (ρ) :

l

AR

ρ=4 , 23⋅9,6×10−8

0 ,82

ρ=49,51×10−8 Ωm

Nilai ketidakpastian hambatan jenis (∆ρ) :

Δρ=|∂ ρ∂ R

|ΔR+|∂ ρ∂ A

| ΔA+|∂ ρ∂ l

|Δl


Δρ=| Al|ΔR+|R

l| ΔA+|R A

l 2|Δl

Δρ=|9,6×10−8

0 ,82|0 ,09+|4 ,23

0 ,82| 0 ,55×10−8+|4 .23⋅9,6×10−8

(0 , 82 )2| 0 ,005

Δρ=(1 , 05×10−8 )+ (2 , 84×10−8 ) +( 0 , 03×10−8 )

Δρ=3 , 92×10−8 Ωm

Maka, besar hambatan jenis (ρ) adalah:

ρ= ρ±Δρ

ρ=(49 ,51±3 ,92 )×10−8 Ωm

Kesalahan relatif (KR) dari percobaan hambatan jenis ini adalah:

%100

KR

KR=( 3 , 92×10−8

49 , 51×10−8 )×100 %

KR = 7,92 %

2. Untuk Kawat Nikron:

a. Luas Penampang (A)

d = 0,35 mm

r = 0,175 mm = 0 ,175×10−3 m

Nilai rata-rata luas penampang ( A ) :

A=π r2

A=3 ,14×( 0 ,175×10−3 )2

A=0 ,096×10−6 m2

A=9,6×10−8 m2

Nilai ketidakpastian luas penampang (ΔA ) :

ΔA=|∂ A∂ r

| Δr

ΔA=|2 π r| Δr


Tabel 6. Tabel penolong untuk mencari nilai hambatan

ΔA=|2 ⋅3 ,14⋅0 , 175×10−3| 0 ,0005×10−3

ΔA=5 ,495×10−9

ΔA=0 ,55×10−8 m2

Maka, nilai dari luas penampang (A) adalah

A=A±ΔA

A=(9,6±0 , 55 )×10−8 m2

b. Panjang Kawat (l)

Besar panjang kawat rata-rata (l) :

l=81,0 cm=0,81 m

Nilai ketidakpastian panjang kawat (∆ l) :

∆ l=12

nst

∆ l=12

× 0,001

∆ l=0,0005 m

Maka, nilai panjang kawat (l) adalah

l=l ± ∆ l

l=(0,81 ± 0,0005 ) m

c. Hambatan (R)

Untuk mempermudah perhitungan data (R), maka dibuatkan

tabel penolong seperti dibawah ini.

No V (Volt) I (Ampere) R (Ω)

1 11,76 0,17 10,00

2 12,00 0,2 9,17

3 12,17 0,23 10,97

4 12,31 0,26 10,77

5 12,41 0,29 10,87

(ΣR) Total Hambatan 60,66

Besar hambatan rat-rata (R ) :


Tabel 7. Tabel penolong ketidakpastian hambatan

R=∑ Rn

n

R=60 ,665

R=12, 13 Ω

Besar nilai ketidakpastian hambatan (∆R) :

∆ R=√∑ (R−R)2

n−1

Untuk mempermudah menghitung ketidakpastian hambatan,

perlu dibuat tabel penolong seperti dibawah ini.

No R (Ω) R (Ω) R−R (Ω) (R−R)2 (Ω)

1 11,76 11,76 -0,37 0,132 12,00 12,00 -0,13 0,023 12,17 12,17 0,04 0,004 12,31 12,31 0,18 0,035 12,41 12,41 0,28 0,08

Σ(R−R)2 0,26

Maka,

∆ R=√∑ (R−R)2

n−1

ΔR=√ 0 ,265−1

ΔR=√ 0 ,264

ΔR=√0 , 07ΔR=0 ,26 Ω

Jadi, besar nilai hambatan (R) adalah:

RRR

R=(12, 13±0 , 26 ) Ω


d. Hambatan Jenis (ρ)

Dengan memperoleh besar nilai luas penampang (A), panjang

kawat (l), dan hambatan (R), maka nilai hambatan jenis (ρ) adalah

sebagai berikut.

Besar nilai hambatan jenis rata-rata (ρ) :

ρ= R Al

ρ=12, 13⋅9,6×10−8

0 , 81

ρ=143 ,79×10−8 Ω m

Nilai ketidakpastian hambatan jenis (∆ρ):

Δρ=|∂ ρ∂ R

|ΔR+|∂ ρ∂ A

| ΔA+|∂ ρ∂ l

|Δl

Δρ=| Al|ΔR+|R

l| ΔA+|R A

l 2|Δl

Δρ=|9,6×10−8

0 , 81|0 ,26+|12, 13

0 , 81| 0 ,55×10−8+|12 ,13⋅9,6×10−8

(0 , 81 )2| 0 ,0005

Δρ=1 , 07×10−8+ 2, 87×10−8 + 0 ,03×10−8

Δρ=3 , 97×10−8 Ωm

Maka, besar hambatan jenis (ρ) adalah

ρ= ρ±Δρ

ρ=(143 ,79±3 ,97 )×10−8 Ωm

Kesalahan relatif (KR) dari percobaan hambatan jenis ini adalah

KR=( Δρρ )×100 %

KR=( 3 ,97×10−8

143 ,79×10−8 )×100 %

KR=2 ,76 %


VIII. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan dari analisis data yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai

berikut.

2. Untuk kawat konstantan

Nilai dari hambatan jenis (ρ) adalah:

ρ= ρ±Δρ

ρ=(49 ,51±3 , 92 )×10−8 Ωm

Dengan Kesalahan relatif (Kr) dari percobaan hambatan jenis ini adalah

Kr = 7,92 %

3. Untuk kawat nikron

Nilai dari hambatan jenis (ρ) adalah:

ρ= ρ±Δρ

ρ=(143 ,79±3 , 97 )×10−8 Ωm

Dengan Kesalahan relatif (Kr) dari percobaan hambatan jenis ini adalah Kr

= 2,76 %

Dari hasil analisis data yang telah dilakukan, diperoleh nilai kesalahan

relatif (Kr) yang kurang dari 10% yaitu, yakni sebesar 7,92% untuk kawat

konstantan, sedangan dengan mengunakan kawat nikron KR yang diperoleh

adalah sebesar 2,76% sehingga sesuai dengan teori, data hasil percobaan dapat

diterima dan dipercaya.

Dalam melaksanakan percobaan ini, praktikan menemui beberapa kendala,

diantaranya :

a. Kesalahan umum, dimana kesalahan ini terjadi akibat kekeliruan manusia.

Adapun bentuk kesalahan ini yaitu kesalahan ataupun ketidak telitian dalam

pembacaan jarum penunjuk, baik itu pada catu daya, maupun voltmeter, hal

ini dapat diatasi praktikan dengan memastikan pembacaan jarum petunjuk

oleh semua anggota kelompok dalam posisi membaca yang benar.

b. Kesalahan sistematis, dimana kesalahan ini akibat alat ukur/instrumen dan

pengaruh lingkungan pada saat meakuan percobaan. Adapun bentuk

kesalahan ini pada saat melakukan praktikum adalah jarum penunjuk skala

catudaya dan voltmeter sangat sensitif, sehingga mudah bergeser apabila


terguncang, begitu pula dengan pembacaan nilai yang terdapat pada

multimeter digital yang akan berubah apabila terdapat getaran. Hal ini

praktikan atasi dengan betul-betul menjaga keadaan sekitar alat praktikum

agar tidak terpengaruh energi luar, baik dalam bentuk getaran dan sebagainya.

c. Kesalahan acak, merupakan kesalahan yang disebabkan oleh hal-hal lain yang

tidak dapat dietahui penyebabnya namun sangat berpengaruh terhadap hasil

percobaan ang diperoleh.

IX. KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum beserta analisis data yang praktikan laksanakan,

dapat disimpulkan bahwa besar nilai hambatan jenis (ρ) untuk kawat konstantan

dengan panjang (l) = 0,82 m dan luas penampang (A) = 9,6 x 10−8m2 adalah

ρ=(49 ,51±3 , 92 )×10−8 Ωm dengan nilai kesalahan relatif (Kr) sebesar 7,92 %,

yang mengisyaratkan bahwa data tersebut dapat dipercaya. Sedangkan besar nilai

hambatan jenis (ρ) untuk kawat nikron dengan panjang (l) = 0,81 m dan luas

penampang (A) = 9,6 x 10−8m2 adalah ρ=(143 ,79±3 ,97 )×10−8 Ωm dengan nilai

Kesalahan relatif (Kr) sebesar 2,76 %, yang berarti data tersebut dapat dipercaya.


JAWABAN PERTANYAAN

1. Besar nilai hambatan jenis (ρ) untuk kawat konstantan adalahρ= ρ±Δρ

ρ=(49 ,51±3 ,92 )×10−8 Ωm . Sedangkan besar nilai hambatan jenis (ρ) untuk

kawat nikron adalah ρ=(143 ,79±3 , 97 )×10−8 Ωm . Hasil tersebut berbeda

dengan teori yang ada, dimana besar nilai hambatan jenis (ρ) untuk kawat

nikron pada teori adalah 100 ¿10−8 Ωm . Perbedaan ini disebabkan karena

dalam percobaan ini, mengalami beberapa kesalahan dan kendala.

2. Kendala yang dihadapi pada saat melakukan percobaan yaitu adalah sebagai

berikut.

a. Kendala dalam membaca skala pada catu daya, amperemeter, dan

voltmeter karena mudah berubah atau bergeser apabila tergunjang.

b. Terdapat beberapa kabel penghubung yang rusak, sehingga terhambat

dalam melakukan percobaan.

c. Terkendala dalam merangai alat percobaan, karena rangkaian alat di

set agak sedikit berbeda dengan yang terdapat pada set up percobaan.

3. Besar nilai hambatan jenis (ρ) untuk kawat konstantan adalahρ= ρ±Δρ=

ρ=(49 ,51±3 ,92 )×10−8 Ωm dengan nilai kesalahan relatif (Kr) sebesar 7,92

%. Sedangkan besar nilai hambatan jenis (ρ) untuk kawat nikron adalah

ρ= ρ±Δρ=ρ=(143 ,79±3 ,97 )×10−8 Ωm dengan nilai Kesalahan relatif

(Kr) sebesar 2,76 %.


hambatan pada suatu kawat penghantar - copy

Documents