HAMBATAN SUATU KAWAT PENGHANTAR

I. Tujuan Percobaan

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

terhadap nilai hambatan (R) suatu penghantar listrik.

II. Dasar Teori

Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Dengan kata

lain, arus listrik mengalir karena adanya beda potensial. Hubungan antara beda

potensial dan arus listrik kali pertama diselidiki oleh George Simon Ohm (1787–

1854). Beda potensial listrik disebut juga tegangan listrik. Dari penelitian dapat

disimpulkan bahwa arus listrik sebanding dengan beda potensial. Semakin besar

beda potensial listrik yang diberikan, semakin besar arus listrik yang dihasilkan.

Demikian juga sebaliknya, semakin kecil beda potensial yang diberikan, semakin

kecil arus listrik yang dihasilkan. Ohm mendefinisikan bahwa hasil perbandingan

antara beda potensial/tegangan listrik dan arus listrik disebut hambatan listrik.

Secara matematis ditulis sebagai berikut.

R = V / I atau V = IR

dengan:

R = hambatan listrik (ohm; Ω )

V = tegangan atau beda potensial listrik (volt; V)

I = kuat arus listrik (ampere; A)

Gambar 1. Grafik Kuat Arus Listrik (I) sebagai Fungsi Beda Potensial (V)

1

Gambar grafik diatas menunjukkan jika suatu bahan penghantar menghasilkan

grafik kuat arus (I) sebagai fungsi beda potensial (V) maka tidak akan membentuk

garis lurus, penghantarnya disebut komponen non-ohmik. Untuk bahan

penghantar yang menghasilkan grafik kuat arus (I) sebagai fungsi beda potensial

(V) maka akan membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen ohmik.

Kuat arus listrik akan kecil ketika melalui konduktor yang luas

penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar, dan panjang. Sebaliknya, kuat arus

listrik akan besar ketika melewati konduktor yang luas penampangnya kecil,

hambatan jenisnya besar, dan pendek. Ketika kuat arus listrik kecil, berarti

hambatan konduktornya besar dan sebaliknya, ketika kuat arusnya besar, berarti

hambatan konduktornya kecil. Bukti percobaan menunjukkan bahwa luas

penampang, hambatan jenis, dan panjang konduktor merupakan faktor-faktor

yang menentukan besar kecilnya hambatan konduktor itu sendiri.

Pada sebuah penghantar (kawat besi) dapat dinyatakan R l dan

dari kedua simpulan tersebut dapat dituliskan: , agar menjadi sebuah

persaman kalikan ruas kanan dengan suatu konstanta. Konstanta ini dikenal

dengan hambatan jenis atau resistivitas yang diberi lambang (rho).

Jika terdapat suatu kawat penghantar yang memiliki luas penampang (A) ,

panjang kawat (l), dan hambatan jenis (ρ), maka besarnya hambatan pada kawat

penghantar tersebut dapat diketahui melalui persamaan berikut:

2

Gambar 2. Panjang dan Luas Penampang pada Kawat Penghantar

Dari persamaan di atas, hambatan jenis kawat penghantar tersebut dapat

ditentukan melalui persamaan:

.........................................(1)

Sesuai dengan Persamaan Hukum Ohm bahwa:

............................................(2)

Substitusi persamaan (2) ke persamaan (1), maka didapat hasil:

........................................(3)

Luas penampang (A) dari kawat tersebut adalah . Nilai dari Luas

penampang kawat (A) subsitusi ke persamaan (3), maka didapat:

……………………..(4)

Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya.

Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika

penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu

terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik

pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu dikatakan tegangan listrik turun.

Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan listrik.

III. Alat dan Bahan

No. Alat dan Bahan Gambar

1. Catu daya

3

2. Kabel Penghubung Merah

3. Kabel Penghubung Hitam

4. Papan Rangkaian

5. Penghubung Jembatan -

6. Sakelar 1 Kutub -

7. Jepit Sketer -

4

8. Kawat Konstantan

9. Kawat Nikrom

10. Amperemeter (Nst 0,01 A)

5

11.Potensiometer (Nst 0,2V)

IV. Langkah-Langkah Percobaan

Adapun langkah–langkah dalam percobaan ini adalah sebagai berikut.

1. Alat dan bahan disusun seperti gambar berikut ini.

Catatan

6

a. Alat yang diperlukan disiapkan (hambatan tetap yang digunakan 100

ohm).

b. Sakelar dalam posisi terbuka.

c. Catu daya dihubungkan ke sumber tegangan (alat masih dalam keadaan

off).

d. Tegangan catu daya yang dipilih sebesar 3V DC.

e. Rangkaian dihubungkan ke terminal catu daya dengan kabel

penghubung.

2. Panjang (L) dan luas penampang (A) kawat yang digunakan diukur.

3. Catu daya dihidupkan kemudian tekan sakelar (S).

4. Potensiometer diatur sehingga voltmeter menunjukkan tegangan sekitar 2

volt. Kuat arus yang mengalir pada amperemeter dibaca dan dicatat

hasilnya.

5. Potensiometer diatur kembali sehingga voltmeter menunjukkan tegangan

sedikit lebih tinggi dari 2 volt. Kuat arus yang mengalir pada amperemeter

dibaca dan dicatat hasilnya.

7

6. Langkah (4) diulang kembali sebanyak 3 kali dan hasilnya dicatat.

7. Hasil pengamatan yang diperoleh dicatat pada tabel hasil pengamatan.

8. Kawat yang digunakan sebelumnya (kawat konstantan) diganti dengan

kawat lain (kawat nikrom).

9. Langkah (2) sampai langkah (7) diulang kembali.

V. Data Hasil Percobaan

Tabel 1. Tabel Hasil Pengamatan

Jenis L (cm) A (mm2) V (Volt) I (Ampere)

Kawat konstanta 79,5 0,35

1,0 0,261,4 0,361,8 0,432,2 0,53

Kawat nikrom 79,5 0,35

1,0 0,071,4 0,111,8 0,142,2 0,17

VII. Hasil Analisis Data

1. Nilai panjang (L), luas penampang (A), tegangan (V), dan kuat arus (I).

Nilai Panjang Kawat (L) dan Simpangan Bakunya :

L = 79,5 cm = 0,795 m = 79,5 x 10-2 m

L = 0,05 x 10-2

L = L ± L

= (79,5 ± 0,05) x 10-2 m

Nilai Luas Penampang (A) :

A = 0,35 mm2 = 0,35 x 10-6 m2

Nilai Tegangan (V) dan Simpangan bakunya :

8

V =

V = V ± V

= 1,6 ± 0,51 volt

Nilai Kuat Arus Listrik (I) dan Simpangan bakunya :

a. Kawat konstanta

I =

I = I ± I

= (0,39 ± 0,11) A

b. Kawat Nikrom

9

I =

I = I ± I = (0,12 ± 0,042) A

2. Nilai Hambatan (R) pada Masing-Masing Kawat

a. Kawat konstanta

Jadi, R = (4,1 ± 0,1001) ohm

10

b. Kawat nikrom

Jadi, R = (13,3 ± 0,0191) ohm

3. Nilai Hambatan Jenis Kawat (ρ)

a. Kawat konstanta

11

Jadi, Ω.m

Kesalahan relatif hasil pengukuran(KR) adalah

b. Kawat nikrom

Jadi, Ω.m

Kesalahan relatif hasil pengukuran(KR) adalah

VIII. HASIL DAN PEMBAHASAN

1 . Hasil

12

Adapun hasil yang diperoleh berdasarkan analisis data yang dilakukan

adalah

Untuk Kawat Konstanta

Nilai hambatan yang didapatkan dari perhitungan adalah sebesar R =

(4,1± 0,1001) ohm

Nilai hambatan jenis yang digunakan dalam percobaan tersebut adalah

Ω.m dengan kesalahan relatif sebesar 2,5 %

Untuk Kawat Nikrom

Nilai hambatan yang didapatkan dari perhitungan adalah sebesar R =

(13,3 ± 0,0191) ohm.

Nilai hambatan jenis yang digunakan dalam percobaan tersebut adalah

Ω.m dengan kesalahan relatif sebesar 2,06%

2 .Pembahasan

Berdasarkan hasil yang didapatkan, dimana kesalahan relatif dari masing-

masing percobaan adalah sebesar 2,5% dan 2,06%, yaitu kurang dari 10%, maka

percobaan yang dilakukan menunjukkan hasil yang cukup akurat. Adanya

kesalahan relatif dalam percobaan ini disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu

kesalahan maupun kendala yang terjadi selama percobaan. Adapun kesalahan-

kesalahan yang diperkirakan dilakukan dalam melakukan percobaan tersebut

antara lain adalah sebagai berikut:

a. Kesalahan umum adalah kesalahan yang terjadi karena kekeliruan praktikan.

Misalnya kesalahan dalam membaca skala, pemakaian alat, dan penafsiran

hasil-hasil pengukuran, yang dimaksudkan adalah kesalahan dalam pembacaan

dan pemakaian alat pada praktikum yang dilakukan di laboratorium,yaitu

pembacaan skala pada voltmeter dan mistar.

b. Kesalahan sistematis adalah kesalahan yang disebabkan oleh alat ukur atau

instrumen dan disebabkan oleh pengaruh lingkungan pada saat melakukan

praktikum. Misalnya pengaruh kabel penghubung yang pada rangkaian yang

13

membuat hasil pengukuran kurang tepat. Selain itu, kesalahan sistematis pada

percobaan ini adalah kesalahan titik nol dari alat yang digunakan serta alat

amperemeter yang digunakan kurang berfungsi dengan baik karena saat

pembacaan skala, hasil pengukuran yang ditunjukkan sering berubah-ubah dan

tidak tetap.

c. Kesalahan acak adalah kesalahan yang disebabkan oleh hal-hal lain yang tidak

diketahui secara pasti tetapi terjadi. Misalnya, dalam melakukan perhitungan

angka-angka dalam analisis data yang dilakukan. Hal ini sering terjadi, tetapi

tidak diketahui atau sulit diketahui.

Semua kesalahan yang diperkirakan dilakukan oleh praktikan tersebut,

disebabkan karena adanya berbagai kendala-kendala dalam melakukan praktikum

ini yaitu sebagai berikut:

a. Mengalami kesulitan dalam pembacaan nilai arus dan tegangan yang

ditunjukkan alat karena pada saat pembacaan jarum penunjuk nilai arus pada

amperemeter dan jarum penunjuk pada nilai tegangan pada voltmeter selalu

bergerak terkadang alat- alat yang digunakan sensitif terhadap getaran sehingga

sulit untuk mendapatkan data yang akurat.

b. Pada hakekatnya, hambatan pada papan rangkaian dan jembatan penghubung

tidak boleh diabaikan karena bisa menyebabkan nilai pengukuran yang didapat

kurang tepat. Begitu pula halnya dengan hambatan udara yang cukup

berpengaruh terhadap hasil percobaan.

IX. SIMPULAN DAN SARAN

1. SIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan yang dilakukan pada

percobaan ini, maka dapat disimpulkan bahwa

a. Nilai hambatan jenis yang digunakan dalam percobaan untuk kawat

konstanta adalah Ω.m dengan kesalahan relatif

14

sebesar 2,5 %, sedangkan nilai hambatan jenis untuk kawat nikrom adalah

Ω.m dengan kesalahan relatif sebesar 2,06%.

b. Besarnya hambatan pada suatu kawat penghantar dipengaruhi oleh

beberapa faktor, yaitu panjang kawat (L), luas penampang (A) dan

hambatan jenis (). Semakin besar luas penampang suatu penghantar,

maka hambatan yang dihasilkan akan semakin kecil. Sementara itu,

semakin panjang kawat dan besar hambatan jenisnya maka hambatan yang

dihasilkan akan semakin besar.

2. SARAN

Adapun saran yang dapat penulis berikan dalam melakukan percobaan ini

adalah sebelum percobaan dilakukan sebaiknya praktikan diberikan

pengetahuan lebih awal mengenai materi yang terkait dengan percobaan yang

dilakukan sehingga praktikan dapat lebih memahami langkah-langkah dan

tidak mengalami banyak kendala saat percobaan berlangsung.

15