Karakteristik V I Logam Laporan Remote Lab LR-02

Nama : Andrea Devina

NPM : 1406575393

Fakultas : Teknik

Program Studi : Teknologi Bioproses

UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR

(UPP-IPD)

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

P a g e | 1

Karakteristik V I Logam

I. Tujuan Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu logam .

II. Alat 1. Hambatan terbuat dari logam

2. Amperemeter

3. Voltmeter

4. Variable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC

7. DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori Sebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan menimbulkan disipasi

panas. Besarnya disipasi panas adalah I2R. Panas yang dihasilkan oleh material ini akan

mengakibatkan perubahan hambatan material tersebut. Jika pada material logam,

pertambahan kalor / panas akan menambah nilai hambatan material tersebut. Peristiwa

dispasi panas dan perubahan resistansi bahan logam ini saling berkaitan.

Gambar 1. Rangkaian Tertutup Semikonduktor

P a g e | 2

Hukum Ohm

Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu

dialiri elektron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut

dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir

pada sebuah pipa.

Tenaga (the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalir dalam sebauh

rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi

antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian,

maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan

electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari

tegangan tersebut tidak ada artinya.

Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat

pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan

hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk

mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk

menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative

antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk

menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.

Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu

menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain

dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik,

tegangan ,dan hambatan.

Simbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan

aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara

internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari

orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari

orang german Georg Simon ohm.

Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance

(Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang

lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan

untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah

tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat

lebih umum.

P a g e | 3

Gambar 2. V, I, dan R sebagai Komponen Parameter Hukum OHM

Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan

couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak

stabil. Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya

ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu

ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus

ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).

Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana

mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara

umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya

sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam

british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1

foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang

digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan

sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka

kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt

baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang

bergerak pada sebuah rangkian.

Satuan dan simbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita

mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan

mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut

hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper

P a g e | 4

pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah

besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm

menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara

tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan. Hukum OHM dapat dirumuskan

sebagai berikut :

V = I.R

I = V/R

R = V/I

Termistor

Asal kata Termistor atau Thermistor dalam bahasa inggris yaitu Thermo dan Resistor yang

bermakna Thermally Sensitive Resistor. Jadi Termistor adalah komponen atau sensor

elektronika yang berguna ataupun dipakai sebagai pengukur suhu. Orang yang mendapat hak

paten di Amerika Serikat dengan nomor #2.021.491 atau sebagai penemu Termistor ini

adalah Samuel Ruben. Termistor bisa dibuat dalam bentuk yang berbeda-beda, bergantung

pada rangkaian elektronika yang akan diukur temperatur suhunya. Dalam sebuah rangkaian

elektronika Termistor disimbolkan dengan huruf TH. Terdapat 2 jenis termistor yaitu ada 2

jenis yakni:

1. NTC (Negative Temperature Coefisient)

NTC merupakan termistor yang mempunyai koefisient negatif. Termistor ini terbuat

dari logam oksida yaitu dari serbuk yang halus kemudian dikompress dan disinter

pada temperatur yang tinggi. Kebanyakan material penyusun termistor mengandung

unsur – unsur seperti O3,Cu2 O, Mn2 O3, NiO,CO2, Fe2 O3 TiO2, dan U2 O3.

Oksida-oksida tersebut sebetulnya mempunyai resistansi yang cukup tinggi, akan

tetapi bisa diubah menjadi semikonduktor dengan menambahkan beberapa unsur lain.

2. PTC (Positive Temperature Coefisient)

PTC merupakan termistor dengan koefisien yang positif. Termistor PTC memiliki

perbedaan dengan NTC antara lain:1. Koefisien temperatur dari thermistor PTC

bernilai positif hanya pada interfal suhu tertentu, sehingga diluar interval tersebut

akan bernilai nol atau negatif. Nilai dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh

lebih besar dari pada termistor NTC.

P a g e | 5

Bahan Konduktor, Semikonduktor, dan Isolator

Bahan konduktor yang baik adalah bahan yang mudah mengalirkan arus listrik,

umumnya terdiri dari logam dan air. Kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus

listrik ditunjukkan oleh besarnya harga konduktivitas listrik atau daya hantar listrik bahan

tersebut (σ = Sigma, Mho/m). Konduktivitas listrik berbagai bahan konduktor dalam satuan

Mho/m ditunjukan oleh tabel berikut ini : Tabel 1. Konduktivitas Konduktor

Kebalikan dari harga konduktivitas listrik suatu bahan adalah resistivitas atau hambatan jenis,

dengan simbol ρ (rho). Bahan konduktor memiliki resistivitas yang rendah.

𝜌 =1𝜎

𝑂ℎ𝑚 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

Untuk bahan konduktor, resistivitasnya berbanding lurus dengan suhu. Tetapi pada

suhu mendekati titik nol absolut (0 K), resistivitas bahan konduktor juga mendekati nol.

Kemiringan (slope) dari hubungan linier ini ditunjukan oleh koefisien suhu hambatan listrik α

dari bahan bersangkutan. Koefisien suhu hambatan listrik bahan konduktor (logam) nilainya

adalah positif, sehingga logam-logam pada umumnya dinamakan jenis PTC (Positive

Temperature Coefficient of Resistivity). Hubungan resistivitas ρ dengan suhu absolut T

ditunjukkan oleh persamaan di bawah ini :

ρ = ρ0 {1 + α (T − T0 )}

P a g e | 6

dimana :

ρ = resistivitas pada suhu T (Kelvin)

ρ0 = resistivitas pada suhu referensi (biasanya 200C atau 293,16 K)

T0 = suhu referensi

α = koefisien suhu hambatan listrik

Kemampuan bahan untuk menahan arus listrik yang mengalir melalui penampang

bahan ditunjukkan oleh harga hambatan listriknya, dengan simbol R.

R =ρLA

dimana :

R = hambatan listrik (Ohm)

ρ = resistivitas (Ohm . m)

L = panjang (m)

A = luas penampang bahan (m2)

Hambatan listrik suatu bahan juga berbanding lurus dengan suhu yang dapat

dirumuskan sebagai berikut :

RT = R0 {1 + α (T − T0 )}

dimana :

R0 = hambatan pada suhu T0 K

RT = hambatan pada suhu T K

α = koefisien suhu hambatan listrik

Koefisien suhu hambatan listrik (α) untuk beberapa jenis konduktof dan resistivitas listriknya

(ρ) dimuat pada tabel dibawah ini

P a g e | 7

Tabel 2. Koefisien suhu hambatan listrik (α) dan resistivitas bahan logam

Resistivitas bahan pada Tabel 2 diukur pada suhu 20oC. Bahan-bahan seperti manganin,

konstantan, dan nichrome yang nilai koefisien suhu hambatan listriknya sangat rendah

banyak dipergunakan pada peralatan instrumentasi yang memerlukan ketelitian dan presisi

tinggi misalnya pada galvanometer atau ammeter analog.

Semikonduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara

insulator dan konduktor. Konduktivitas semikonduktor berkisar antara 103 sampai 10-8

siemens per sentimeter dan memiliki dan celah energinya lebih kecil dari 6 eV .

Bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor karena celah

energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih kecil dari celah energi bahan isolator tetapi

lebih besar dari celah energi bahan konduktor, sehingga memungkinkan elektron berpindah

dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap bahan

tersebut (pemberian tegangan, perubahan suhu dan sebagainya). Oleh karena itu

semikonduktor bisa bersifat setengah menghantar.

Bahan semikonduktor dapat berubah sifat kelistrikannya apabila temperatunya

berubah. Dalam keadaan murninya mempunyai sifat sebagai penyekat ;sedangkan pada

temperatur kamar ( 27 ° C ) dapat berubah sifatnya menjadi bahan penghantar. Sifat-sifat

kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur,

cahaya atau medan magnet, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitif.

Isolator listrik adalah bahan yang tidak dapat atau sulit untuk mentransfer muatan

listrik. Dalam bahan isolasi terikat erat elektron valensi dalam atom. Bahan-bahan ini

digunakan dalam perangkat elektronik sebagai isolator, atau menghambat aliran arus listrik.

Isolator juga berguna sebagai beban atau pemisahan antara konduktor tanpa membuat arus

yang mengalir keluar atau hanya antara konduktor. Istilah ini juga digunakan untuk nama alat

P a g e | 8

yang digunakan untuk mendukung kabel transmisi listrik pada tiang-tiang listrik. Beberapa

bahan isolator:

• Kaca, Kertas, atau Teflon adalah isolator yang sangat baik. Beberapa bahan sintetis

masih “cukup baik” digunakan sebagai insulator kabel.

• Misalnya, plastik atau karet. Bahan-bahan ini dipilih sebagai isolator kabel karena

lebih mudah dibentuk / diproses sementara masih bisa memblokir aliran listrik di

tegangan menengah (ratusan, mungkin ribuan volt).

IV. Cara Kerja 1. Memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI logam

2. Memberikan beda potensial dengan member tegangan V1.

3. Mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.

4. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan

5. Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8

Catatan: data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika rangkaian diberi beda potensial

tertentu ( misalkan V1) dengan interval 1 detik antara data ke satu dengan data

berikutnya.

Gambar 3. Rangkaian Peralatan Percobaan

P a g e | 9

V. Data Hasil Percobaan

V(volt) I(mA) 0.07 9.46 0.07 9.46 0.07 9.36 0.07 9.36 0.07 9.46 0.16 19.03 0.16 19.13 0.16 19.03 0.16 19.13 0.16 19.13 0.24 27.35 0.24 27.56 0.24 27.66 0.24 27.45 0.24 27.66 0.35 37.23 0.35 36.81 0.35 36.81 0.35 37.02 0.36 37.23 0.47 45.24 0.48 44.72 0.48 45.03 0.48 44.61 0.49 44.61 0.66 54.18 0.65 54.91 0.68 53.56 0.69 53.45 0.69 54.08 0.79 61.04 0.81 59.79 0.83 59.38 0.87 59.07 0.86 59.59 1.04 66.55 1.08 65.83 1.10 65.31 1.12 64.79 1.15 64.27

P a g e | 10

VI. Pengolahan Data 1. Memperhatikan apakah terjadi perubahan tegangan dan arus untuk V1 , V2 , V3 ,

V4 dan V5? Bila terjadi perubahan Jelaskan secara singkat mengapa hal tersebut

terjadi (analisa dan bila tidak terjadi jelaskan pula mengapa demikian.

Dari data yang diperoleh pada percobaan ini menunjukkan adanya perubahan V1, V2,

V3, V4, dan V5 yang juga menyebabkan perubahan tegangan dan arus. Namun

perubahan yang terjadi tidaklah terlalu besar. Hal ini disebabkan karena bahan yang

digunakan pada percobaan ini adalah bahan logam semikonduktor. Bahan semikonduktor

jika dialirkan arus listrik akan menghasilkan dispasi panas dan besarnya dispasi panas

yang dihasilkan akan mengakibatkan perubahan pada hambatan material tersebut.

Semakin besar dipasi panas yang terjadi, maka hambatan yang terjadi semakin kecil.

Nilai hambatan yang dihasilkan tersebut menjadi penyebab nilai tegangan dan arus listrik

untuk setiap V1, V2, V3, V4, dan V5, walaupun perubahan nilai hambatannya pun tidak

bergitu besar sehingga perubahan tegangan dan arusnya pun tidaklah begitu drastis.

2. Nilai rata-rata beda potensial yang terukur dan arus yang terukur untuk V1 ,

V2 , V3 hingga V8.

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V1

No V1(volt) I1(mA) 1 0,07 9,46 2 0,07 9,46 3 0,07 9,36 4 0,07 9,36 5 0,07 9,46

Rata-rata 0,070 9,420

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V2

No V2(volt) I2(mA) 6 0,16 19,03 7 0,16 19,13 8 0,16 19,03 9 0,16 19,13 10 0,16 19,13

Rata-rata 0,160 19,090

P a g e | 11

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V3

No V3(volt) I3(mA) 11 0,24 27,35 12 0,24 27,56 13 0,24 27,66 14 0,24 27,45 15 0,24 27,66

Rata-rata 0,240 27,536

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V4

No V4(volt) I4(mA) 16 0,35 37,23 17 0,35 36,81 18 0,35 36,81 19 0,35 37,02 20 0,36 37,23

Rata-rata 0,352 37,020

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V5

No V5(volt) I5(mA) 21 0,47 45,24 22 0,48 44,72 23 0,48 45,03 24 0,48 44,61 25 0,49 44,61

Rata-rata 0,480 44,842

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V6

No V6(volt) I6(mA) 26 0,66 54,18 27 0,65 54,91 28 0,68 53,56 29 0,69 53,45 30 0,69 54,08

Rata-rata 0,674 54,036

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V7

No V7(volt) I7(mA) 31 0,79 61,04 32 0,81 59,79

P a g e | 12

33 0,83 59,38 34 0,87 59,07 35 0,86 59,59

Rata-rata 0,832 59,774

Rata-rata Tegangan dan Arus untuk V8

No V8(volt) I8(mA) 36 1,04 66,55 37 1,08 65,83 38 1,1 65,31 39 1,12 64,79 40 1,15 64,27

Rata-rata 1,098 65,350

3. Grafik yang memperlihatkan hubungan V vs I untuk rata rata V dan I yang

terukur

V V Rata-rata I Rata-rata V1 0,070 9,420 V2 0,160 19,090 V3 0,240 27,536 V4 0,352 37,020 V5 0,480 44,842 V6 0,674 54,036 V7 0,832 59,774 V8 1,098 65,350

Selanjutnya kita menggunakan metode least square yaitu dengan persamaan garis

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

0,070 0,160 0,240 0,352 0,480 0,674 0,832 1,098

I Rat

a-ra

ta (m

A)

V Rata-rata (Volt)

Grafik Hubungan Antara I dan V

Grafik Hubungan Antara Idan V

P a g e | 13

y=bx+a

Dimana

y = I Rata-rata (mA)

x = V Rata-rata (Volt)

V Xi Yi Xi2 Yi2 Xi Yi V1 0,070 9,420 0,0049 88,7364 0,6594 V2 0,160 19,090 0,0256 364,4281 3,0544 V3 0,240 27,536 0,0576 758,231296 6,60864 V4 0,352 37,020 0,123904 1370,4804 13,03104 V5 0,480 44,842 0,2304 2010,804964 21,52416 V6 0,674 54,036 0,454276 2919,889296 36,42026 V7 0,832 59,774 0,692224 3572,931076 49,73197 V8 1,098 65,350 1,205604 4270,6225 71,7543 Σ 3,906 317,068 2,795 15356,124 202,784

Dari tabel di atas, bisa ditentukan nilai gradien (b) dari persamaan garis, dengan cara:

𝑏 =NΣ(XiYi) − ∑Xi.∑Yi𝑁∑𝑋𝑋2 − (∑𝑋𝑋)2

𝑏 =(8 . 202,784172) − (3,906 . 317,068)

(8 . 2,794508) − 15,256836

𝑏 ≅ 54,063028825106

Selanjutnya untuk mencari nilai konstanta (a) dapat menggunakan rumus :

𝑎 =∑𝑋𝑋2 ∑𝑌𝑋 − ∑𝑋𝑋 ∑𝑋𝑋𝑌𝑋

𝑁∑𝑋𝑋2 − (∑𝑋𝑋)2

𝑎 =(2,794508)(317,068) − (3,906)(202,784172)

(8 . 2,794508) − 15,256836

𝑎 = 5,71396923734226

Sehingga didapat persamaan : y=54,063028825106x + 5,71396923734226

P a g e | 14

Untuk menghitung kesalahan relatif yang terjadi dapat menggunakan perbandingan antara

nilai gradien (b) dengan rata-rata perubahan gradien (∆b). Namun sebelum mencari nilai rata-

rata perubahan gradien (∆b) , kita harus mencari nilai ∆y terlebih dahulu dengan

menggunakan rumus berikut :

∆𝑦2 =1

𝑁 − 2 ��𝑌𝑖2 −

∑𝑋𝑋2(∑𝑌𝑋)2 − 2∑𝑋𝑋 ∑𝑌𝑋 (∑𝑋𝑋𝑌𝑋) + 𝑁(∑𝑋𝑋𝑌𝑋)2

𝑁∑𝑋𝑋2 − (∑𝑋𝑋)2�

∆𝑦2

=1

6 − 2 �15356,1240

−2,794508. (15356,124032)2 − 2(3,906)(317,068)202,784172 + 8(202,784172)2

(8 . 2,794508) − 15,256836 �

∆𝑦 ≅ 5,71396923734226

Setelah mendapat nilai ∆𝑦, kita akan mencari nilai ∆b yaitu dengan rumus :

∆𝑏 = ∆𝑦�𝑁

𝑁∑𝑋𝑋2 − (∑𝑋𝑋)2

∆𝑏 = 5,71396923734226�8

(8 . 2,794508) − 15,256836

∆𝑏 ≅ 6,0564975176696

Persentase tingkat kesalahan relatif yang terjadi adalah :

y = 54,063x + 5,714

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

0,070 0,160 0,240 0,352 0,480 0,674 0,832 1,098

I Rat

a-ra

ta (m

A)

V Rata-rata (Volt)

Grafik Hubungan Antara I dan V

Grafik Hubungan Antara Idan V

Linear (Grafik HubunganAntara I dan V)

P a g e | 15

= �∆𝑏𝑏� × 100% = �

5,713969237342266,0564975176696

� × 100% = 8,878041072545%

4. Bentuk kurva hubungan V-I

Bentuk hubungan kurva V dan I adalah berupa garis linier yang bergerak dari kiri

bawah ke kanan atas, yang menunjukkan, bahwa semakin besar nilai X maka semakin

besar juga nilai dari Y. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar nilai V, maka

semakin besar pula nilai I nya, sehingga V dan I adalah berbanding lurus. Semakin

besar nilai V, maka semakin besar pula nila I. Hal ini sesuai dengan Hukum Ohm

yang berbunyi,”Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung

dengan beda potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantar

tetap.”

5. Penggunaan Hukum Ohm

Berdasarkan data yang didapat dari percobaan ini, dapat diketahui bahwa hukum ohm

dapat digunakan. Hal ini disebabkan dispasi panas yang dihasilkan tidaklah begitu

besar, sehingga dapat digunakan hukum ohm untuk mencari hambatan yang ada yaitu

dengan menggunakan V=I.R. Dari tabel pengolahan data sebelumnya, maka didapat

resistensi dari logam semikonduktor yang digunakan dalam percobaan ini.

V V Rata-rata I Rata-rata R V1 0,070 9,420 0,007430998 V2 0,160 19,090 0,008381351 V3 0,240 27,536 0,008715863 V4 0,352 37,020 0,009508374 V5 0,480 44,842 0,01070425 V6 0,674 54,036 0,012473166 V7 0,832 59,774 0,013919095 V8 1,098 65,350 0,016801836

VII. Analisis 1. Analisis Percobaan

Percobaan karakteristik V-I semikonduktor ni merupakan percobaan yang dilakukan

secara online atau yang lebih sering disebut dengan R-Lab. Percobaan ini dilakukan dengan

tujuan mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu logam .

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah logam semikonduktor yaitu

P a g e | 16

Semikonduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan

konduktor. Bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor karena

celah energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih kecil dari celah energi bahan isolator

tetapi lebih besar dari celah energi bahan konduktor, sehingga memungkinkan elektron

berpindah dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap

bahan tersebut (pemberian tegangan, perubahan suhu dan sebagainya). Untuk mengetahi

hubungan antara tegangan dan arus listrik, praktikan menggunakan 8 tegangan yang berbeda,

dimana untuk setiap tegangan dilakukan pengukuran arus listrik sebanyak 5 kali. Oleh karena

itu data yang didapatkan adalah sebanyak 40 data. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil

yang akurat, sehingga kesalahan-kesalahan yang didapatkanpun semakin kecil.

Percobaan ini diawali dengan praktikan login pada situs R-Lab terlebih dahulu,

kemudian praktikan memberikan beda potensial. Setelah memberikan beda potensial,

praktikan mengaktifkan power supply atau battery dan mengukur beda potensial serta kuat

arus listrik yang mengalir untuk setiap tegangan. Percobaan ini dilakukan sebanyak 8 kali (8

variasi tegangan), dimana untuk setiap tegangan akan mendapatkan 5 data kuat arus listrik.

Setelah mendapatkan data, praktikan melakukan pengolahan data sesuai dengan tugas dan

evaluasi yang tekah diberikan yaitu menganalisa perubahan yang terjadi pada tegangan dan

kuat arus listrik untuk setiap V, kemudian menghitung tegangan rata-rata dan kuat arus rata-

rata, menggambarkan grafik yang menghubungkan keduanya, serta penggunaan hukum ohm

dalam percobaan ini.

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah bahan logam semikonduktor,

amperemeter, voltmeter, variable power supply, camcorder, Unit PC, DAQ, dan perangkat

pengendali otomatis. Logam semikonduktor adalah objek yang akan diteliti hubungan antara

beda potensial dan arus listrik sehingga praktikan dapat mengetahui perubahan hambatan

yang ada. Amperemeter merupakan alat yang berfungsi untuk mengukur kuat arus listrik,

sedangkan voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik/ beda

potensial. Variable power supply berfungsi sebagai sumber energi listrik pada percobaan ini.

Camcorder berfungsi untuk melihat proses kerja alat-alat yang tersedia, serta Unit PC, DAQ,

dan perangkat pengendali otomatis merupakan penunjang praktikan untuk melakukan

percobaan ini secara online.

2. Analisis Hasil

Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara beda potensial dan kuat arus pada

logam semikondutkor. Setelah praktikan melakukan percobaan ini, terdapat 40 data mentah

P a g e | 17

yang siap untuk diolah dimana terdapat 5 variasi kuat arus listrik untuk masing-masing

tegangan listrik (terdapat 8 variasi tegangan). Karena data yang didapatkan memiliki 5 variasi

untuk setiap tegangan, maka praktikan perlu mendapatkan data yang merepresentasikan

kelima data untuk setiap tegangan. Oleh karena itu praktikan menggunakan metode least

square. Dari pengolahan data yang dilakukan, dapat diketahui bahwa adanya perubahan

tegangan dan arus listrik disebabkan adanya dispasi kalor dan perubahan tersebut cenderung

linear yang terlihat pada grafik, dengan perbandingan yang lurus. Melihat grafik yang linear,

grafik tersebut menunjukkan bahwa logam uji memenuhi karakteristik Ohmik, sehingga

dapat dicari hambatan untuk setiap tegangan dengan menggunakan hukum ohm (V=I.R) .

Nilai hambatan (R) yang berubah semakin kecil berdasarkan naiknya tegangan

mengindikasikan terjadinya kenaikan suhu semikonduktor yang menyebabkan berkurangnya

nilai resistansi dan sifat konduktor menjadi optimal.

3. Analisis Grafik

Dari data yang diapat praktikan dapat menggambarkan 1 grafik dalam pengolahan data

yaitu grafik yang menghubungkan antara I rata-rata dengan V rata-rata. Grafik yang

dihasilkan merupakan grafik yang linear dimana sumbu Y merupakan nilai kuat arus listrik

yang mengalir dan merupakan variabel terikat, kemudian sumbu X merupakan beda potensial

atau tegangan listrik yang merupakan variabel bebas. Dapat dilihat bahwa grafik memiliki

gradien yang positif dan nilainya dapat dihitung dengan menggunakan metode least square.

Dengan gradien yang positif dapat diketahui bahwa semakin tinggi beda potensial, maka

semakin besar kuat arus listrik yang dihasilkan dan begitu pula sebaliknya.

4. Analisis Kesalahan

Dalam prercobaan R-Lab ini praktikan telah menghitung nilai kesalahan relatif yang

terjadi adalah sebesar 8,878041072545%.Besarnya nilai kesalahan relatif tersebut

disebabkan karena :

• Alat-alat praktikum yang tidak dikalibrasikan sebelumnya, sehingga nilai arus dan

tegangan yang diperoleh tiap detik untuk kecepatan angin yang sama berbeda-

beda.

• Kesalahan dalam perhitungan, misalnya dalam pembulatan angka yang dapat

mempengaruhi ketepatan perhitungan.

P a g e | 18

• Percobaan yang dilakukan secara online, sehingga praktikan tidak dapat

mengetahui apakah alat yang digunakan dalam percobaan ini telah berfungsi

dengan baik

• Kondisi suhu yang tidak diketahui oleh praktikan, sehingga praktikan

mengasumsikan bahwa perubahan suhu yang terjadi relatif konstan atau perubahan

yang terjadi tidak signifikan.

• Kondisi internet yang seringkali terputus-putus, sehingga pengambilan data

kadang menjadi terhambat.

VIII. Kesimpulan

♦ Tegangan dan kuat arus listrik memilik perbandingan yang lurus, namun keduanya

berbanding terbalik dengan nilai hambatan

♦ Relasi karakteristik V I merupakan relasi linear yang memenuhi hukum ohm.

♦ Grafik hubungan antara beda potensial dengan arus listrik pada semikonduktor

berbentuk linear

♦ Kesalahan relatif yang terdapat pada percobaan ini adalah 8,878041072545%

IX. Referensi Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John

Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

Serway, Jewett; Physics for Scientists & Engineers, Ninth Edition, Cengage Learning, 2013

Tripler, P.A.; Fisika Untuk Sains dan Teknik-Jilid 2 (Terjemahan), Jakarta: Erlangga, 1998

Young, Freedman; Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga, 2006

X. Lampiran

V(volt) I(mA) 0.07 9.46 0.07 9.46 0.07 9.36 0.07 9.36 0.07 9.46 0.16 19.03 0.16 19.13

P a g e | 19

0.16 19.03 0.16 19.13 0.16 19.13 0.24 27.35 0.24 27.56 0.24 27.66 0.24 27.45 0.24 27.66 0.35 37.23 0.35 36.81 0.35 36.81 0.35 37.02 0.36 37.23 0.47 45.24 0.48 44.72 0.48 45.03 0.48 44.61 0.49 44.61 0.66 54.18 0.65 54.91 0.68 53.56 0.69 53.45 0.69 54.08 0.79 61.04 0.81 59.79 0.83 59.38 0.87 59.07 0.86 59.59 1.04 66.55 1.08 65.83 1.10 65.31 1.12 64.79 1.15 64.27