laporan praktikum frekwensi listrik.docx

NIM : 12 302 629

FREKWENSI ARUS LISTRIK

Prk. FISDAS II Frekwensi Listrik Andrew J Momongan Geothermal/A

ANDREW J. MOMONGAN Laporan Praktikum Fisdas II Frekwensi Listrik

FISIKA GEOTERMAL FMIPA |

A. Tujuan Percobaan1. Memperlihatkan proses terjadinya gaya Lorentz2. Mampu menentukan dengan benar frekwensi listrik

B. Alat & Bahan yang Digunakan1. Neraca duduk 1 buah2. Kotak sonometer 1 buah3. Multimeter 1 buah4. Power-Suply 1 buah5. Magnet Ladam 1 buah6. Meter Roll 1 buah7. Beban gantung 1 set8. Kawat baja 150 cm9. Sakelar 1 buah10.Kabel 4 ujung

C. Teori Singkat

GAYA LORENTZ

Gaya Lorentz adalah gaya (dalam bidang fisika) yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, B. Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet, B, seperti yang terlihat dalam rumus berikut:

di mana :

F adalah gaya (dalam satuan/unit newton)B adalah medan magnet (dalam unit tesla)q adalah muatan listrik (dalam satuan coulomb)v adalah arah kecepatan muatan (dalam unit meter per detik)× adalah perkalian silang dari operasi vektor.Untuk gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh arus listrik, I, dalam suatu

medan magnet (B), rumusnya akan terlihat sebagai berikut (lihat arah gaya dalam kaidah tangan kanan):

di manaF = gaya yang diukur dalam unit satuan newton


I = arus listrik dalam ampereB = medan magnet dalam satuan tesla

= perkalian silang vektor, danL = panjang kawat listrik yang dialiri listrik dalam satuan meter.

Apabila kawat dialiri arus listrik maka akan menimbulkan medan magnet disekitarnya (baca bab medan magnet disekitar kawat berarus).Bila penghantar berarus di letakkan di dalam medan magnet , maka pada penghantar akan timbul gaya. Gaya ini disebut dengan gaya lorentz. Jadi gaya lorentz adalah gaya yang dialami kawat berarus listrik di dalam medan magnet. Sehingga dapat disimpulkan bahwa gaya Lorentz dapat timbul dengan syarat sebagai berikut :

(a) ada kawat pengahantar yang dialiri arus(b) penghantar berada di dalam medan magnet perhatikan gambar di

bawah ini

Bagaimana gaya lorentz berfungsi, maka lakukan percobaan dengan mengamati bentuk medan magnet atau garis gaya magnet selama percobaan.Bila pengamatan dilakukan dengan benar maka akan diperoleh :

(a) Makin besar arus listrik yang mengalir, makin besar pula gaya yang bekerja dan makin cepat batang penghantar bergulir.

(b) Bila polaritas sumbu dirubah, maka penghantar akan bergerak dalam arah yang berlawanan dengan gerak sebelumnya.

MENENTUKAN ARAH GAYA LORENTZArah gaya lorentz dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan. Jari-jari

tangan kanan diatur sedemikian rupa, sehingga Ibu jari tegak lurus terjadap telunjuk dan tegak lurus juga terhadap jari tengah. Bila arah medan magnet (B) diwakili oleh telunjuk dan arah arus listrik (I) diwakili oleh ibu jari, maka arah gaya lorentz (F) di tunjukkan oleh jari tengah,

perhatikan gambar berikut :


http://3.bp.blogspot.com/_5VCV_z7t198/TQw7kPBUsYI/AAAAAAAAAQU/3jjnCBbOozs/s1600/7.png

Gaya lorentz pada penghantar bergantung pada faktor sebagai berikut :(1) kuat medan magnet (B)(2) besar arus listrik (I)(3) panjang penghantar sehingga dapat dirumuskan

F = B.I.L

keterangan :F adalah gaya lorentz (N)B adalah kuat medan magnet (Tesla)I adalah kuat arus listrik (A)L adalah panjang penghantar (m)

Pada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan berikut :Seutas kawat PQ ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorents.

Besar Gaya Lorentz.Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :

F = B I l sin αF = gaya Lorentz.B = induksi magnetik medan magnet.I = kuat arus.


http://2.bp.blogspot.com/_5VCV_z7t198/TQw716wgFrI/AAAAAAAAAQc/KZc23OM8POs/s1600/8.png

l = panjang kawat dalam medan magnet. = sudut yang diapit I dan B.α

Satuan Kuat Arus.

Kedalam kawat P dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat sama, kawat itu saling menarik.Penjelasannya sebagai berikut :Dilihat dari atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.

Hukum Melde

Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi cepat rambat gelombang transversal pada tali. Melalui percobaannya, Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai.

Pada salah satu ujung tangkai garpu tala diikatkan erat-erat sehelai kawat halus lagi kuat. kawat halus tersebut ditumpu pada sebuah katrol dan ujung kawat diberi beban, misalnya sebesar g gram. Garpu tala digetarkan dengan elektromagnet secara terus menerus, hingga amplitudo yang ditimbulkan oleh garpu tala konstan.Untuk menggetarkan ujung kawat A dapat pula dipakai alat vibrator. Dalam kawat akan terbentuk pola gelombang stasioner. Jika diamati akan terlihat adanya simpul dan perut di antara simpul-silpul tersebut. Diantara simpul-simpul itu antara lain adalah A dan B, yaitu ujung-ujung kawat tersebut, ujung A pada garpu tala dan simpul B pada bagian yang ditumpu oleh katrol. Pada seluruh panjang kawat AB = L dibuat terjadi 4 gelombang, maka kawat mempunyai λ1 = ¼ L. Jika f adalah frekuensi getaran tersebut, maka cepat rambat gelombang dalam kawat adalah v1 = f . λ1 = ¼ fL. Jadi, sekarang beban ditambah hingga menjadi 4 gram, maka pada seluruh panjang kawat ternyata hanya terjadi 2 gelombang, jadi 2λ2 = L, λ2 = ½ L sehingga : v2 = f . λ2 = ½ fL

Kemudian beban dijadikan 16 gram, maka pada seluruh panjang kawat hanya terjadi satu gelombang, jadi : λ3 = L, maka v3 = f . λ3 = f L. Beban dijadikan 64


gram, maka pada seluruh panjang kawat hanya terjadi 1/2 gelombang, jadi : ½ λ4 = L ; 4 =2 Lλ sehinggav4 = f . λ4 = 2f . L

Sesuai dengan Percobaan Melde, maka Melde merumuskan bahwa:

dimana :

v = laju perambatan gelombang tali [m/s]

F = tegangan tali [N]

µ= rapat massa linier tali (massa tali/panjang tali) [kg/m]

Macam-macam gelombangApabila vibrator dihidupkan maka tali akan bergetar sehingga pada tali akan merambat gelombang transversal. Kemudian vibrator digeser menjauhi atau mendekati katrol secara perlahan-lahan sehingga pada tali timbul gelombang stasioner.

Setelah terbentuk gelombang stasioner, kita dapat mengukur panjang gelombang yang terjadi ( Orang yang pertama kali melakukan percobaan mengukur cepat rambat gelombang adalah Melde, sehingga percobaan seperti di atas dikenal dengan sebutan Percobaan Melde.

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa kecepatan merambat gelombang transversal pada dawai : a. berbanding lurus dengan akar panjang dawai, b. berbanding terbalik dengan akar massa dawai,c. berbanding lurus dengan akar gaya tegangan dawai, d. berbanding terbalik dengan akar massa per satuan panjang dawai, e. berbanding terbalik dengan akar massa jenis dawai, f. berbanding terbalik dengan akar luas penampang dawai.

Untuk menentukan frekwensi (f) Listri digunakan rumus

f = 12L √Tµ f = 1

2L √Mb. l . gMk


D. Langkah-Langkah Percobaan

1. Menimbang beban gantung yang digunakan2. Mengukur panjang kawat untuk perhitungan µ, kemudian

menimbang massa kawat tersebut3. Membuat rangkaian seperti pada gambar4. Menghidupkan Power-Suply dan menutup sakelar sehingga arus

listrik bolak-balik mengalir pada kawat5. Menggeser jembatan sehingga pada jarak tertentu segmen kawat AB

bergetar dengan bentuk setengah gelombang dengan simpangan terbesar, mengukur AB

6. Mengulangi langkah 5 dengan mengganti beban penggantung

E. Data Hasil Pengamatan

NoPerc.

ke

Kawat Beban Segmen getar AB

D (m) l (m) M (kg) M1 (kg) M2 (kg) L1 (m) L2 (m)

1 I 8,5 x 10-4 1,72 1,3 x 10-3 0,1 0,2938 0,5 0,743

2 II 9,7 x 10-4 1,545 2,9 x 10-3 0,35 0,2938 0,955 0,43

3 III 8,5 x 10-4 1,72 1,1 x 10-3 0,2938 0,5438 0,65 0,88

F. Pengolahan Data

Menghitung Frekwensi Listrik

Frekwensi listrik dihitung dengan menggunakan rumus

f = 12L √Tµ f = 1

2L √Mb. l . gMko Pada Percobaan I

Dengan Mbeban1 = 0,1 kg


f = 12x 0,5 √ 0,1x 1,72x 10

1,3x 10−3

f = 1 x√ 1,721,3 x 10−3

f = 1 x√1330

f = 36,77 Hz

Dengan M2 = 0,2938 kg

f = 12x 0,743 √ 0,2938 x1,72 x10

1,3x 10−3

f =1

1,486 x √ 5,05336

1,3 x10−3

f = 0,6729 x √3887,2

f = 0,6729 x62,347

f = 42,0 Hz

o Pada Percobaan II Dengan Mbeban1 = 0,35 kg

f = 12x 0,955 √ 0,35 x1,545 x10

2,9 x10−3

f =1

1,91 x √ 5,4075

2,9 x10−3

f =0,523 x √1864,65

f = 0,523 x 43,18

f = 22,583 Hz

Dengan Mbeban2 = 0,2938 kg


f = 12x 0,43 √ 0,2938 x1,545 x10

2,9 x10−3

f =1

0,86 x √ 4,53921

2,9 x10−3

f =1,26 x √1565,24

f = 1,27 x 40,0

f = 50,8 Hz

o Pada Percobaan III Dengan Mbeban1 = 0,2938

f = 12x 0,65 √ 0,2938 x1,72 x10

1,1x 1 0−3

f =1

1,3 x √ 5,05336

1,1x 10−3

f = 0,76 x √4594

f = 0,76 x 67,7

f = 51,45 Hz

Dengan Mbeban2 = 0,5438

f = 12x 0,88 √ 0,5436 x1,72 x10

1,1x 1 0−3

f =1

1,76 x √ 9,3522

1,1x 10−3

f = 0,568 x √8503

f = 0,56 x 92,21

f = 51,63 Hz

Bagaiman hubungan dengan penambahan beban gantung terhadap panjang gelombang?


Setelah melihat hasil percobaan dan membandingkannya dengan teori yang berlaku maka dapat dilihat bahwa hubungan antara penambahan massa beban gantung berbanding lurus dengan panjang gelombang yang terjadi. Hal ini karena berlaku aturan:

f = vλ dengan v = √ Fµ dimana µ=¿ Mkl

maka v = √Mb .l . gMk

dan = 2L λ

maka hubungannya menjadi λ = 1f √Mb. l . gMk

Bila kawat diganti, bagaimana hubungan diameter kawat dengan frekwensi getar kawat?

Dengan melihat hasil percobaan dapat diketahui bahwa diameter kawat tidak mempengaruhi frekwensi getar kawat. Dari unsur kawat yang digunkan, yang berpengaruh hanya kerapatan jenis kawat (µ¿ dengan memperhitungkan massa kawat per satuan panjangnya.

µ=¿ Mkl

Pembahasan

Analisis DataPercobaan mengenai Frekwensi Listrik ini, prinsip-prinsip yang digunakan

adalah Prinsip Gaya Lorentz dan Hukum Melde dengan memadukan aturan yang berlaku dalam prinsip gelombang dan aturan-aturan yang ditetapkan Lorentz.

Berdasarkan hasil praktikum yang dilakukan, maka didapati hasil yang

berbeda disetiap percobaan yakni :

o Percobaan I

f = 36,77 Hz f = 42,0 Hz


frata-rata = 39, 385 Hz

o Percobaan II f = 22,583 Hz f = 50,8 Hz frata-rata = 36,69 Hz

o Percobaan III f = 51,45 Hz f = 51,63 Hz frata-rata = 51,54

Setelah dianalisa, data hasil perhitungan bervariasi dan hanya satu percobaan yang mendekati frekwensi yang diberikan oleh PLN yakni 50 Hz. Hasil percobaan I menunjukkan hasil yang jauh yakni frata-rata = 39, 385 Hz, sedangkan pada percobaan ke II didapati hasil yang sangat mendekati yaitu pada percobaan dengan massa beban gantung 0,2938 kg hasinya f = 50,8 Hz

namun jika dikalkulais hasil rata-ratanya frata-rata = 36,69 Hz. Pada percobaan ke III didapati hasil yang sangat dekat yakni frata.rata=51,54Hz.

Kesalahan Dalam PercobaanKesalahan dalam percobaan bisa saja terjadi dengan

memperhitungkan:o Ketidaktelitian praktikan pada saat pengukuran besaran-besaran yang

diukur langsung,o Ketidaktepatan dalam pengamatan terhadap segmen getar yang terjadi,o Kawat yang digunakan tidak dalam kondisi baik dan lurus (segmen-

segmennya banyak yang sudah mengalami lipatan)o Power-Suply yang mungkin tidak bekerja maksimal

G. Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:

Dari percobaan ini, dapat ditarik kesimpulan bahwa : Kawat yang dialiri arus bolak-balik dan berada pada medan magnet akan

bergetar berdasarkan aturan pada gaya Lorentz.


Semakin besar gaya ketegangan tali (F), maka semakin besar pula frekuensi arus yang bekerja pada kawat (f). frekuensi arus (f) berbanding lurus dengan akar dari gaya ketegangan tali (F).

Semakin tinggi rapat jenis bahan kawat yang digunakan maka frekwensi listriknya akan semakin kecil karena f berbanding terbalik dengan µ.

Referensi

----. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Tondano: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado.

http://fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=23&Itemid=68

http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xii/resonansi-pada-kolom-udara/





http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xii/resonansi-pada-kolom-udara/



laporan praktikum frekwensi listrik.docx

Documents