modul praktikum fisdas 2.pdf
TRANSCRIPT
-
MODUL PRAKTIKUM
FISIKA DASAR 2
NAMA :
NIM :
Program Studi :
Jurusan :
Fakultas :
LABORATORIUM FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS MATARAM TAHUN 2014
-
Kata Pengantar ii
KATA PENGANTAR
Fisika sebagai salah satu cabang dari ilmu penegtahuan alam mempunyai hubungan yang sangat erat dengan ilmu-ilmu terapan seperti ilmi Teknik, Ilmu Pertanian, Ilmu
Peternakan, Ilmu Kedokteran dan ilmu-ilmu lainnya. Ini merupakan alasan mengapa fisika
sangat perlu dipelajari oleh setiap mahasiswa yang mengikuti ilmu eksak.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar ini disusun sedemikian rupa dengan tujuan untuk
membantu mahasiswa mempelajari dasar ilmu fisika dan dapat menunjang disiplin ilmu yang
dipelajari, baik secara teori maupun aplikasinya di Laboratorium. Dalam Petunjuk Praktikum
ini mahasiswa dilatih menggunakan alat-alat ukur, mengambil data, mengolah data,
menginformasikan dan menyimpulkan hasil pengukuran. Hal ini sangat dibutuhkan oleh
mahasiswa bilamana mengadakan penelitian dimasa mendatang.
Petunjuk praktikum ini disusun dalam bentuk yang sederhana, disesuaikan dengan
kemampuan mahasiswa. Disamping berpedoman pada petunjuk praktikum ini, mahasiswa
hendakny juga mempelajari literatur lainnya yang berhubungan dengan acara praktikum.
Selain itu mahsiswa diharapkan pula membuat laporan untuk menginformasikan hasil yang
diperoleh sesuai tujuan praktikum.
Akhirnya penyusun mengharapkan keritik dan saran yang bersifat membangun guna
perbaikan petunjuk praktikum ini pada penyusunan berikutnya. Untuk itu tak lupa penyusun
menyampaikan terima kasih.
Mataram, .2014
Penyusun,
-
Daftar Isi iii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ..................................................................................................................................... i
Kata Pengantar ..................................................................................................................................... ii
Daftar Isi ............................................................................................................................................... iii
Pendahuluan ........................................................................................................................................ iv
Tujuan Percobaan ................................................................................................................................ v
Tata Cara Praktikum ........................................................................................................................... vi
Laporan Praktikum ............................................................................................................................. viii
Modul 01. Osiloskop ..................................................................................................................... 1
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) ................. 5
Modul 03. Kapasitas Kapasitor ................................................................................................. 11
Modul 04. Karakteristik Rangkaian RLC ................................................................................ 14
Modul 05. Jembatan Wheatstone .............................................................................................. 17
Modul 06. Lensa .......................................................................................................................... 20
Modul 07. Laser dan Difraksi .................................................................................................... 24
Modul 08. Refraktometer ........................................................................................................... 27
-
Pendahuluan iv
PENDAHULUAN
Buku petunujuk praktikum disusun untuk kebutuhan mahasiswa tingkat pertama
Universitas Mataram, Institut maupun Akademi Jurusan Pendidikan Science.
Buku petunuk praktikum ini berisikan materi-materi tentang pengukuran dan alat ukur,
mekanika, fluida, panas, listrik, lensa, magnet yang bertujuan agar melatih mahasiswa untuk
melakukan percobaan-percobaan kecil, memperkenalkan mahasiswa peralatan-peralatan yang
digunakan dalam dalam mempelajari konsep-konsep dalam fisika yang pada akhirnya
menguatkan tingkat penguasaan konsep-konsep dasar fisika mahasiswa yang telah
didapatkannya melalui proses perkuliahan dikelas.
Penyajian matematis yang diungkapkan dalam buku petinjuk praktikum ini dipaparkan
secara sederhana, denga dasar pemikiran bahwa penekanan yang diharapkan adalah dasar
pengetahuan mereka tentang pengukuran besaran fisis, peruses pengolahan data hasil
pengamatan dan interpretasi dari data yang diperoleh serta penguatan terhadap penguasaan
konsep dasar fisika yang terdapat pada setiap materi praktikum.
-
Tujuan Percobaan v
TUJUAN PERCOBAAN
Salah saru dasar dari ilmu pengetahuan adalah pengamatan (observasi). Pengamatan
biasanya berupa pengukuran suatu besaran. Kumpulan pengukuran yang diperoleh dari
berbagai sumber diolah dan dijadikan suatu modal atau teori tenyang sesuatu gejala alam agar
suatu teori dapat berguna. Pada dasarnya teori dan pengalaman (eksperimen) saling berkaitan.
Keduanya akan salaing membantu dalam penegmbangannya seperti terlihat pada skema
berikut
Disini kelihatan bahwa pengukuran dan percobaan memegang peranan penting dalam
pengambangan ilmu, tetapi sebenarnya tidaklah selalu demikian. Percobaan dapat kita
golongkan pada banyak sedikitnya penegtahuan si pengamat sebelumnya. Pengetahuan disini
dapat bersifat lengkap dapat juga merupakan suatu gejala baru seperti misalnya suatu gejala
yang belum dikenal. Dalam praktikum fisika dasar percobaan yang dilakukan tidak akan
sampai pada pembentukan teori dan model baru. Percobaan yang dijadwalkan hanya akan
berkisar pada dua sasarn utama.
1. Pengecekan rumus yang sudah terbukti kebenarannya
Contoh: Hukum Ohm V = R I dengan mengukur V dan I diharapkan dapat diukur dan
dibuktikan kembali kebenaran teori tersebut.
2. Mencari konstanta-konstanta suatu persamaan
Contoh: pV = nRT dengan menguku p, V dan T diharapkan konstanta dari gas tersebut
dapat ditentukan.
Disisni untuk mahasiswa tingkat pertama, hasail yang didapat ada baiknya
dibandingkan dengan harga yang telah ditemukan oleh para ahli dan dengan peralatan yang
cukup teliti. Kemungkinan besar, hasil yang kita peroleh dengan perlatan yang sederhana itu,
akan tidak sesuai dengan hasil mereka, tetapi ini bukan berarti bahwa percobaan kita tidak
berarti dan tidak bermanfaat.
Pengamtan dan
Pengukuran
Teori Model
Ramalan
Percobaan baru
Balikan
-
Tujuan Percobaan vi
TATA CARA PRAKTIKUM
Tujuan utama percobaan fisika dasar ini adalah pengambilan sejumlah data dari obyek
yang diamati dengan menggunakan alat-alat ukur. Data tersebut selanjutnya diolah dan
dianalisis untuk memperoleh kesimpulan dari obyek yang diamati. Untuk mencapai hasil
tersebut pada dasarnya harus ditempuh empat langkah:
I. Persiapan praktikum
II. Pengukuran-pengukuran
III. Analisis data
IV. Kesimpulan
A. Persiapan Praktikum
Persiapan praktikum ini diperlukan dengan maksud agar supaya praktikan sebelum
melakukan pengukuran, sudah harus mengetahui apa yang mereka harus ukur dan
mengapa pengukuran itu harus dilakukan. Jadi sebelum praktikum, praktikan sudah
mempunyai dasar pengetahuan tentang
a. Tujuan praktikum
b. Besaran-besaran yang harus diukur
c. Cara dan proses pengukuran
Dasar pengetahuan ini agar saja nanti jangan terjadi bahwa praktikum ini gagal karena
suatu besaran tidak terukur atau terjadi kesalahan dalam pengambilan data.
B. Pengukuran- Pengukuran
Dalam melaksanakan pengukuran kita dihadapkan kepada alat-alat ukur. Kita harus tahu
tata cara pengukuran dan tanpa pengetahuan kita mustahil akan didapat hasil yang
diinginkan. Beberapa hal yang harus diketahui untuk sesuatu alat sebelum digunakan:
1. Pengetahuan menggunakan alat ukur
Disini pengetahuan bagaimana proses pengukuran alat alat tersebut mutla perlu.
Tanpa pengetahuan mengenai proses pengukuran akan dapat menyebabkan bahwa
hasil yang akan diukur tidak sesuai dengan sebenarnya dan juga memungkinkan akan
dapat merusak alat-alat tersebut.
2. Batas ukur
Pengetahuan mengenai batas ukur ini mutlak diperlukan untuk menmjamin
keselamatan alat, jangan sekali-kali mengukur suatu besaran diatas kemampuan batas
alat ukur. Pengetahuan tentang ini juga akan sangat berguna dalam pemilihan alat
ukur yang bersesuaian dengan orde besaran yang akan diukur.
3. Skala terkecil
Pengetahuan sangat berguna dalam pengumpulan data. Gunakanlah alat yang batas
ukurnya jauh dibawah besaran yang akan diukur, ini dimaksudkan agar supaya
ketelitian pengukuran agar menjadi cukup besar.
-
Tujuan Percobaan vii
Dengan pengetahuan akan ketiga hal tersebut diatas diharapkan bahwa pengukuran
data dapat dilaksanakan sesuai dengan yang diinginkan, ini akan sangat membantu dalam
hal memperkecil ketidakpastian dan dengan sendirinya memperbesar derajat kepercayaan
hasil pengukuran tersebut. Dalam pengukuran sering sekali harus dikoreksi, yang paling
sering adalah titik nol alat ukur tersebut.
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah kesalahan paralaks, kami yakin bahwa
dengan pengetahuan ini dan ditambah dengan ketelitian kerja tentunya ketidakpastian
pengukuran akan sangat kecil.
-
Laporan Percobaan viii
LAPORAN PERCOBAAN
Dalam melakukan percobaan akhirnya kita akan dapatkan suatu hasil percobaan.
Tujuan dari penyusunan laporan adalah untuk mempublikasikan hasil yang diperoleh dari
percobaan.
Maka persyaratan utama ialah lapoaran tersebut harus jelas:
a. Apa maksudnya
b. Teori yang mendasarinya
c. Cara pengukurannya
d. Pengolahan datanya dan kesimpulan atau pembahasan yang didapat.
Penyajian laporan sebaiknya dengan pengungkapan yang jelas, teratur dan menarik serta
jangan terlalu panjang agar laporan tersebut tidak membosankan. Ada baiknya panjang laporan
disesuaikan dengan isinya, dan sangat tergantung pada penekanan hasil yang ingin
disampaikan pada laporan tersebut. Tapi bagaimana bentuknya suatu lapoaran praktikum.,
sebaiknya mengikuti komponen yang berikut:
1. JUDUL
2. TUJUAN
3. ALAT DAN BAHAN
4. TEORI
5. PROSEDUR PERCOBAAN
6. DATA PENGAMATAN
7. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
8. KESIMPULAN DAN SARAN
9. DAFTAR PUSTAKA
10. KESIMPULAN
1. JUDUL
Sebaiknya singkat saja, karena sifatnya hanya semacam identifikasi atau tanda pengenal,
sebagai contoh unutk percobaan pengecekan HUKUM OHM, cukup ditulis sebagai
HUKUM OHM dan bukan pengecekan HUKUM OHM dengan arus searah, judul yang
terakhir terlalu panjang.
2. TUJUAN
Dalam bagian ini, hendaknya diterangkan secara jelas tujuan apa yang perlu dicapai dalam
percobaan. Tujuannya meliputi tujuan umum dan tujuan khusus dari percobaan tersebut.
3. ALAT DAN BAHAN
Peralatan yang dipakai dijelaskan secara sengkat tentang ketelitiannya dan ditonjolkan alat
yang memeganag peranan utama dalam pengyukuran ini. Uraian tentang usaha untuk
menguaraikan timbulnya kesalahan. Dan tata cara pengambilan data dan disini dapat
diterangkan bahwa pengukuran ini berfungsi atau tidak.
-
Laporan Percobaan ix
4. TEORI
Disini hendaknya diberikan uaraian singkat namun jelas tentang teori yang mendasari
percobaan. Kejelasan uraiannya akan sangat bertambah bila disertai dengan gambar,
rangkaian, skema dan lainnya. Kalau ada beberapa rumus yang penting hendaknya
diberikan nomor urut. Rumus yang harus dibuktikan dituliskan disini, akalau perlu dengan
menyebutkan buku acaranya.
Suatau nasehat
Kalau instruksi praktikum mengandung penjelasan tentang suatu teori, jangan dikutip mentah-
mentah sebaiknya disadur dan dilengkapai dengan buku referansi
5. PROSEDUR PERCOBAAN
Langkah-langkah percobaan ditulis dalam bentuk kalimat yang singkat dan jelas agar
mudah dipahami. Bila perlu setiap langkah diberikan nomor urut.
6. DATA PENGAMATAN
Data pengamatan disajikan dalam bentuk table-tabel agar mudah dibaca dan jangan lupa
menulis satuan dari table yang diamati.
7. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Pengolahan data (perhitungan) dilakukan dan dilaporkan tanpa langkah perantara. Jadi
sebutan bentuk rumus yang dipakai data yang didapat dan diperhitungkan secara langsung
didapatkan hasilnya (jangan dimasukkan perhitungan numerik yang bertele-tele). Dan
disusul dengan perhitungan ketidakpastian.
8. KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan hasil percobaan apakah sesuai dengan maksud dan tujuan percobaan
tersebut, hasil percobaan yang diperoleh dapat juga dibandingkan dengan teori atau hasil
yang diperoleh dengan metode pengukuran yang berbeda. Sesekali dirasa perlu ( dalam hal
ini memang diminta) hasil yang didapat diberi tanggapan, dalam hal ini bicarakanlah
secara kritis. Misalnya dapat dikemukakan saran perbaikan percobaan yang baik mengenai
metode pengukuran peralatan yang dipakai atau hasil yang didapat.
9. DAFTAR PUSTAKA
Berisi daftar referensi yang digunakan untuk percobaan tersebut. Disajikan sesuai dengan
Bahsa Indonesia yang benar dan tata cara penulisan referensi.
10. LAMPIRAN
Berisikan lampiran-lampiran, grafik dan perhitungan yang menunjang pembuatan laporan
dan hal-hal yang dianggap perlu.
-
Modul 01. Osiloskop 1
MODUL 01
OSILOSKOP
I. Tujuan Percobaan
1. Dapat menggunakan osciloskop dengan baik dan benar sebagai alat untuk pengukuran
listrik dan pengamatan bentuk sinyal tegangan.
2. Menentukan frekuensi suatu sumber menggunakan kurva Lissajous.
II. Alat dan Bahan
1. Satu set osciloskop + probe (1 buah + 2 buah)
2. Power Supply AC/DC (1 buah)
3. Generator Audio (1 buah)
4. Multimeter analog (1 buah)
5. Kabel penghubung (6 buah)
6. Baterai (2 buah)
III. Teori
Osiloskop adalah salah satu alat ukur listrik yang penting disamping alat ukur lainnya.
Tidak seperti multimeter yang hanya memberikan pembacaan suatu tegangan. Osciloskop
juga memberikan gambar bagaimana tegangan berubah dalam suatu periode waktu dan
bentuk sinyal tegangan. Terdapat dua jenis osiloskop yaitu osiloskop analog dan osiloskop
digital. Osiloskop analog menggunakan tabung sinar katoda (Cathode Ray Tube (CRT)) yang
sepenuhnya bekerja berdasarkan prinsip-prinsip listrik analog. Gambar 1.1 menunjukkan
salah satu bentuk osiloskop analog dan diagram skematiknya.
Gambar 1.1. Diagram skematik osiloskop analog
Osiloskop digital adalah jenis osiloskop yang berkerja berdasarkan prinsip digital. Pada
osiloskop digital tidak lagi digunakan layar CRT sebagai display sinyal tetapi digunakan
monitor LCD. Gambar 1.2 menunjukkan diagram skematik sederhana dan prinsip kerja
osiloskop digital.
Gambar 1.2. Diagram skematik osiloskop digital
-
Modul 01. Osiloskop 2
Gambar yang dihasilkan osciloskop pada layar merupakan hasil kombinasi dari 2
gerakan: titik cahaya (spot light) dibuat untuk bergerak dari arah kiri ke kanan layer secara
terus menerus, dan adanya tegangan input yang melalui test probe menyebabkan titik
tersebut bergerak naik turun seperti tampak pada gambar berikut.
Fungsi dari beberapa bagian osciloskop:
Input Selector dan Socket berfungsi sebagai chanel input/masukan dengan probe
pengukur., dimana switch ini dapat diatur untuk pilihan masukan AC, DC atau input
tetap pada 0 V (GD untuk ground)
Chanel selector berfungsi untuk menampilkan satu atau dua jejak dengan cara yang
berbeda.
Kontrol channel (ChanelI dan Chanel II) berfungsi mengontrol posisi jejak (secara
vertical), pergerakan jejak untuk tegangah yang ada dan arah pergerakan.
Kontrol trace berfungsi mengotrol ketajaman dan kecerahan gambar.
Kontrol Timebase berfungsi mengontrol laju.rate dimana titik cahaya bergerak secara
horizontal dan saat pergerakan dimulai.
Untuk menggunakan osciloskop hal pertama yang dilakukan adalah menentukan jejak
pada layer tanpa adanya tegangan yang diberikan pada probe test (input).
Catatan: jangan membiarkan titik nyala (spot) statis pada layer, sebab akan merusak layer.
Gambar berikut menunjukkan bentuk sinyal listrik AC dan DC.
-
Modul 01. Osiloskop 3
IV. Prosedur Percobaan
A. Mengukur tegangan arus searah (DC)
Dalam percobaan ini kita akan mengukur tegangan dari perangkat batere. Tersedia
batere tunggal, dua batere berhubungan seri dan dua batere berhubungan paralel.
1. Siapkan osiloskop anda sehingga siap untuk pengukuran tegangan DC.
2. Atur vertikal position tepat di tengah-tengah skala horizontal.
3. Ukurlah batere yang sudah disiapkan.
4. Catat nilai dan bentuk gelombang yang teramati pada layar osiloskop
5. Lakukan juga pengukuran dengan multimeter.
B. Mengukur tegangan arus bolak balik
1. Siapkan osiloskop anda agar siap pakai untuk pengukuran tegangan AC.
2. Siapkan catu daya AC dan amati keluarannya pada osiloskop
3. Catat tegangan maksimum dan periodanya.
4. Gunakan juga multimeter untuk mengukur tegangan keluarannya.
C. Mengukur tegangan dari pembangkit sinyal
1. Siapkan osiloskop anda agar siap pakai untuk pengukuran AC
2. Siapkan pembangkit sinyal dan amati keluarannya pada osiloskop.
3. Atur sinyal hingga diperoleh sinyal sinus dengan amplitude 2 V dengan frekuensi 1
KHz.
4. Atur hingga sinyal terlihat jelas
5. Catat hasil pengamatan
6. Ulangi untuk amplitude dan frekuensi yang berbeda.
D. Menentukan Frekuensi Suatu Sumber dengan metode Lissajous.
1. Gunakan sebuah pembangkit sinyal dan sebuah sebuah catu daya AC sebagai input
pagi kedua channel pada osiloskop
2. Atur sinyal sehingga diperoleh sinyal sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz dan
amplitudo 1V.
3. Atur knop time/div pada posisi XY
4. Gunakan pembangkit sinyal sebagai input channel 1 dan catu daya AC sebagai
input channel 2.
5. Atur frekuensi pada channel 1 sehingga diperoleh perbandingan X dan Y : (1:1),
(2:1), (3:1), (4:1).
6. Catat lukisan lissajous yang dihasilkan.
7. Tentukan frekuensi sumber catu daya AC
V. Tugas Pendahuluan
1. Dalam kertas millimeter, gambarkanlah sketsa sebuah gelombang sinus pada suatu
posisi tertentu, yang mempunyai amplitudo 2 cm dan perioda 0,02 sekon (ambillah
sumbu X sebagai sumbu waktu, dan buatlah skalanya 3 cm = 0,01 sekon)
-
Modul 01. Osiloskop 4
2. Apakah yang dimaksud kurva lissajous?
3. Apakah artinya Vmaksimum dan Vefektif
VI. Tugas Akhir
1. Bandingkan hasil pengamatan anda dengan perhitungan teori.
2. Lukiskan bentuk gelombang yang anda amati. Bagaimanakah hubungan antara
pengukuran dengan menggunakan osiloskop dan dengan multimeter?
3. Dengan lukisan lissajous, tentukan frekuensi sumber yang tidak diketahui (sumber catu
daya AC)
-
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 5
MODUL 02
AMPEREMETER DAN VOLTMETER DALAM
RANGKAIAN LISTRIK SEARAH (DC)
I. Tujuan
1. Mempelajari rangkaian seri dan paralel
2. Memahami penggunaan amperemeter dan voltmeter dalam rangkaian seri dan paralel.
3. Mengukur arus dan tegangan listrik pada rangkaian seri dan parallel dari resistor.
II. Alat dan Bahan
1. Resistor dengan beberapa ukuran (3 buah)
2. Amperemeter (2 buah)
3. Voltmeter (1 buah)
4. Power Supply (1 buah)
5. Kabel Banana Banana 50 cm (2 buah)
6. Kabel Banana Banana 30 cm (6 buah)
7. Papan Rangkaian (1 buah)
8. Jumper set (1 set)
III. Teori
A. Rangkaian Seri
Rangkaian seri merupakan rangkaian yang disusun pada satu jalur rangkaian
listrik. Rangkaian ini tidak memiliki percabangan.Seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.1. Hambatan disusun seri
Dari gambar Nampak bahwa tegangan yang diukur berbeda pada setiap
hambatannya. Artinya jika besar hambatannya berbeda pada setiap hambatan maka
tegangannyapun ikut berbeda. Namun Arus pada rangkaian ini sama pada masing-
masing setiap hambatan dikarenakan tidak memiliki percabangan aliran listrik. Maka
secara sisitematis persamaannya akan menjadi :
I1 = I2=I3
Vab = V1 + V2 + V3
Sehingga
Rseri = R1 + R2 + R3 + + Rn (1)
B. Rangkaian Paralel
Rangkaian Paralel merupakan rangkaian yang disusun secara sejajar dan
memiliki percabangan pada rangkaian tersebut. Seperti pada gambar di bawah ini.
-
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian
Perhatikan gambar di atas. Terlihat bahwa arus pada rangkaian paralel berbeda
pada tiap hambatan. Seperti prinsip yang telah dijelaskan oleh Khirchof yang
menyatakan bahwa umlah arus listrik yang msauk pada suatu titik percabangan akan
sama dengan jumlah arus yang keluar melalui titik percabangan. Namun tegangan pada
rangkaian ini sama. Sehingga per
V1 = V2 = V3
I = I1 + I2 + I3
Sehingga
paralel RR11
1
+=
C. Amperemeter
Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik.
Amperemeter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan
untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang
besar ditambahkan dengan hambatan shunt. Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya
lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti med
magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum
amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula
simpangannya. Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk
akan dikembalikan ke posisi semula
dengan Prinsip gaya Lorentz
Kuat arus yang terukur I dapat dihitung dengan rumus :
I = maksimum skalayang Angka
Gambar
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC)
Gambar 2.2. Hambatan disusun paralel
Perhatikan gambar di atas. Terlihat bahwa arus pada rangkaian paralel berbeda
n. Seperti prinsip yang telah dijelaskan oleh Khirchof yang
menyatakan bahwa umlah arus listrik yang msauk pada suatu titik percabangan akan
sama dengan jumlah arus yang keluar melalui titik percabangan. Namun tegangan pada
rangkaian ini sama. Sehingga persamaannya dapat ditulis sebagai berikut
nRRR1
...
1132
+++
Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik.
meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan
untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang
an dengan hambatan shunt. Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya
lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti med
magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum
amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula
Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk
akan dikembalikan ke posisi semula oleh pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai
dengan Prinsip gaya Lorentz F = B.I.L.
Kuat arus yang terukur I dapat dihitung dengan rumus :
BatasUkur x maksimum
ditunjuk yang
Gambar 2.3. Amperemeter dan voltmeter
6
Perhatikan gambar di atas. Terlihat bahwa arus pada rangkaian paralel berbeda
n. Seperti prinsip yang telah dijelaskan oleh Khirchof yang
menyatakan bahwa umlah arus listrik yang msauk pada suatu titik percabangan akan
sama dengan jumlah arus yang keluar melalui titik percabangan. Namun tegangan pada
samaannya dapat ditulis sebagai berikut:
(2)
Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik.
meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi
untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang
an dengan hambatan shunt. Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya
lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan
magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum
amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula
Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk
oleh pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai
-
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 7
D. Voltmeter
Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik.
Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran
alat voltmeter berkali-kali lipat. Gaya magnetik akan timbul dari interaksi antar medan
magnet dan kuat arus. Gaya magnetic tersebut akan mampu membuat jarum alat
pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Semakin besar arus listrik yang
mengelir maka semakin besar penyimpangan jarum yang terjadi.
Prinsip Kerja Voltmeter hampir sama dengan Amperemeter karena desainnya
juga terdiri dari galvanometer dan hambatan seri atau multiplier. Galvanometer
menggunakan prinsip hukum Lorentz, dimana interaksi antara medan magnet dan kuat
arus akan menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang menggerakan jarum
penunjuk sehingga menyimpang saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan.
Makin besar kuat arus akan makin besar penyimpangannya.
Untuk mengukur tegangan kita harus menggunakan voltmeter yang dipasang
paralel terhadap komponen yang kita ukur beda potensialnya. Jadi tidak perlu
dilakukan pemutusan penghantar seperti pada amperemeter Pada rangkaian arus
searah pemasangan kutub-kutub voltmeter harus sesuai. Kutub positip dengan
potensial tinggi dan kutub negatip dengan potensial rendah. Biasanya ditandai dengan
kabel yang berwarna hitam dan merah atau biru. Bila pemasangan terbalik akan terlihat
penyimpangan yang arahnya ke kiri. Sedangkan pada rangkaian arus bolak balik tidak
menjadi masalah. Setelah voltmeter terpasang dengan benar maka hasil pengukuran
harus memperhatikan bagaimana menuliskan hasil pengukuran yang benar. Tegangan
yang terukur (V) adalah:
V = UkurBatas x
maksimum skaladitunjuk yang Angka
Cara pengukuran menggunakan Amperemeter dan voltmeter dalam rangkaian
(a) (b)
Gambar 2.4. Amperemeter dan voltmeter dalam rangkaian seri (a) dan paralel (b)
-
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 8
IV. Prosedur Percobaan
Catatan : Perhatikanlah selalu posisi alat ukur di dalam rangkaian. Kesalahan dalam
menempatkan alat ukur akan mengakibatkan kerusakan pada alat ukur tersebut atau
alat ukur tidak bisa berfungsi. Perhatikan batas ukur alat yang dipilih jangan sampai
kurang dari nilai besaran yang akan diukur. Atau pilihlah batas ukur yang paling
besar terdahulu.
1. Rangkaian Seri Resistor
1. Susun rangkaian seperti gambar 2.4.a
2. Catat nilai resistor yang digunakan.
3. Atur tegangan sumber sebesar 6 volt
4. Catat arus yang terbaca pada amperemeter (Arus total)
5. Ukur tegangan pada setiap Resistor R1 dan R2 dan R3
6. Ulangi langkah 4 dan 5 untuk tegangan 8V, 9V, 10V dan 12V.
2. Rangkaian Paralel Resistor
1. Susun rangkaian seperti gambar 2.4.b
2. Catat nilai resistor yang digunakan
3. Atur tegangan sumber sebesar 6 volt
4. Catat arus yang terbaca pada amperemeter (Arus total)
5. Ukur tegangan pada ujung-ujung resistor (V)
6. Ukur arus pada setiap Resistor R1 dan R2 dan R3
7. Ulangi langkah 4 dan 5 untuk tegangan 8V, 9V, 10V dan 12V.
3. Rangkaian Kombinasi Resistor
1. Susun rangkaian seperti dibawah ini
2. Catat nilai resistor yang digunakan
3. Atur tegangan sumber sebesar 6 volt
4. Catat arus yang terbaca pada amperemeter (Arus Total)
5. Ukur tegangan pada titik (ab) dan (bc)
6. Ukur arus pada setiap Resistor R1 dan R2
7. Ulangi langkah 4 s/d 6 untuk tegangan 8V, 9V, 10V dan 12V.
-
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 9
V. Tugas Pendahuluan
1. Bagaimana cara memasang dan menggunakan ampermeter dan voltmeter pada
komponen yang ada dalam rangkaian listrik? Jelaskan dan buat gambar rangkaiannya!
2. Berdasarkan jawaban anda pada nomor 1, maka bagaimanakah hambatan dalam dari
amperemeter dan voltmeter tersebut?
3. Jelaskan cara menaikkan batas ukur ampermeter dan voltmeter, tuliskan rumus beserta
gambar rangkaiannya?
4. Apakah rangkaian seri atau paralel yang digunakan untuk instalasi listrik dalam rumah
anda?, jelaskan kenapa harus demikian?
VI. Tugas Akhir
1. Hitunglah besar masing-masing hambatan dan juga hambatan pengganti dengan
menggunakan hukum Ohm.
2. Hitunglah besar arus pada rangkaian gambar 2.1.a dan gambar 2.1.b dengan persamaan
yang ada. Bandingkan hasilnya dengan pengamatan !.
3. Buatlah grafik hubungan antara tegangan dan arus berdasarkan percobaan anda!
4. Tuliskan kesimpulan dan analisa dari percobaan yang anda lakukan !
Data Pengamatan
1. Rangkaian Seri
No. V Sumber
(V)
Arus (mA) Tengangan (V)
I Vae V1 V2 V2
1 6V
2 8V
3 9V
4 10V
5 12V
2. Rangkaian Paralel
No. V Sumber
(V)
Arus (mA) Tengangan (V)
I I1 I2 I3 Vab
1 6V
2 8V
3 9V
4 10V
5 12V
-
Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 10
3. Rangkaian Kombinasi
No. V Sumber
(V)
Arus (mA) Tengangan (V)
I I1 I2 Vab Vbc
1 6V
2 8V
3 9V
4 10V
5 12V
-
Modul 03. Kapasitas Kapasitor 11
MODUL 03
KAPASITAS KAPASITOR
I. Tujuan Percobaan
1. Menetukan kapasitas kapasitor yang tidak diketahui melalui perbandingan dengan
bantuan pembagian tegangan kapasitif.
2. Menentukan kapasitas kapasitor lempeng.
II. Alat dan Bahan
1. Penguat electrometer (1 bh)
2. Batang penghubung (1 bh)
3. Plat besi (29 cm)
4. Adapter 4 mm (1 bh)
5. Spacer (5bh)
6. Kabel merah 10 cm (1)
7. kabel biru 10 cm (1)
8. kabel merah 25 cm (1)
9. Kabel biru 25 cm (1)
10. kabel hitam 50 cm (1)
11. Kabel biru 50 cm (1)
12. Kabel hitam 1 m (1)
13. Kapasitor (3 bh)
14. Power Supply 450V (1bh)
15. Volmeter 3V (max 100V) (1bh)
Gambar 3.1. Rangkaian alat pembagian tegangan kapasitansi
III. Teori
Kapasitor adalah peralatan listrik yang mempunyai dua konduktor yang dipisahkan
oleh isolator atau media dielektrik. Kapasitor dimaksudkan untuk menyimpan energi listrik
dengan cara elektrostatis dalam dielektrik. Nilai kapasitansi dari kapasitor adalah
-
Modul 03. Kapasitas Kapasitor 12
perbandingan muatan salah satu konduktor terhadap beda potensial dari keduanya,
sehingga dapat dituliskan pada persamaan 1:
VQC =
(1)
Dengan
C = Kapasitansi kapasitor (Farad)
Q = Muatan konduktor (Coulomb)
V = beda potensial pada kedua konduktor (Volt)
Kapasitor dapat disusun secara seri maupun paralel. Jika kapasitor disusun seri
maka tegangan untuk masing-masing kapasitor V = VC1 + VC2, sehingga besarnya kapasitansi
kapasitor yang disusun seri adalah:
21
111CCC
+= (2)
Dan jika kapasitor disusun secara paralel maka tegangan pada masing-masing
kapasitor bernilai sama sedangkan muatan total dari kapasitor adalah Q = Q1 + Q2, sehingga
besarnya kapasitansi kapasitor yang disusun paralel adalah:
C = C1 + C2 (3)
Pada percobaan ini kita akan menentukan nilai kapasitansi suatu kapasitor yang
tidak diketahui menggunakan metode perbandingan tegangan.
IV. Cara Kerja
1. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 1 (Tegangan 3V dan 12V dapat diambilkan
dari power supply 450V).
2. Ujilah tegangan dengan cara sebagai berikut: Masukkan plug c ke dalam soket a.
Catatlah tegangan pada voltmeter (U0) dan kemudian masukkan plug c ke dalam soket
b.
3. Percobaan 1. Kosongkan kapasitor C1 dengan cara menghubung-singkatkan dengan
batang penghubung dengan soket pada penguat electrometer seperti gambar 1.
Lakukan hal yang sama pada C2 dan plug tetap pada posisi bebas.
Catatlah potensial pada voltmeter (U1)
Percobaan 2. Lakukan seperti percobaan 1, tetapi dengan harga kapasitor yang berbeda
C1 = 10 nF dan C2 = 1 nF, dan catatlah tegangan U1. Gantilah C2 dengan kapasitor yang
ain (C = 100 nF)
Percobaan 3. Kapasitas kapasitor lempeng.
a. Tempatkan sekat-sekat 1 mm pada pojok-pojok lempeng, tempatkan pasangan
lempeng pada tepi meja dan kemudian hubungkan kabel pada lempeng atas,
panjang 10 cm dan hubungkan melalui adapter 4 mm.
-
Modul 03. Kapasitas Kapasitor
b. Cek tegangan U0
lemepeng dan kapasitor 1 nF dengan menghubung
penghubung, kemudian masukkan kapasit
Catatlah tegangan
V. Tugas Pendahuluan
1. Buktikan persamaan 2 dan 3
2. Mengapa pada setiap percobaan, kapasitor harus selalu dikosongkan dengan
menghubung singkatkan kedua kakinya
3. Bagaimana menentukan besarnya
VI. Tugas Akhir
1. Tentukan nilai kapasitor yang tidak diketahui dan bandingkanlah dengan nilai
sebenarnya
2. Tentukan hubungan antara muatan dengan pasangan kapasitor dalam percobaan
tersebut?
3. Berikan kesimpulan anda!
0 seperti pada percobaan 1, kemudian kosongkan kapasitor
lemepeng dan kapasitor 1 nF dengan menghubung-singkatkan dengan batang
penghubung, kemudian masukkan kapasitor 1 nF pada posisi yang sudah ditandai.
Catatlah tegangan U1.
Buktikan persamaan 2 dan 3
Mengapa pada setiap percobaan, kapasitor harus selalu dikosongkan dengan
menghubung singkatkan kedua kakinya
Bagaimana menentukan besarnya C1 jika diketahui C2, U0, dan U1?
Tentukan nilai kapasitor yang tidak diketahui dan bandingkanlah dengan nilai
Tentukan hubungan antara muatan dengan pasangan kapasitor dalam percobaan
Berikan kesimpulan anda!
13
seperti pada percobaan 1, kemudian kosongkan kapasitor
singkatkan dengan batang
or 1 nF pada posisi yang sudah ditandai.
Mengapa pada setiap percobaan, kapasitor harus selalu dikosongkan dengan
Tentukan nilai kapasitor yang tidak diketahui dan bandingkanlah dengan nilai
Tentukan hubungan antara muatan dengan pasangan kapasitor dalam percobaan
-
Modul 04. Karakteristik Rangkaian RLC 14
MODUL 04
KARAKTERISTIK RANGKAIAN RLC
I. Tujuan Percobaan
1. Mempelajari pengaruh frekuensi terhadap impedansi, reaktansi induktif dan reaktansi
kapasitif.
2. Menghitung harga induktansi L.
3. Menghitung harga kapasitansi C.
II. Alat dan Bahan
1. Multimeter analog (2 buah)
2. Kapasitor set (1 buah)
4. Resistor set (1 buah)
5. Air Cored Inductor (3 buah)
6. Function Generator (1 buah)
III. Teori
Sebuah rangkaian RLC terhubung seri seperti gambar berikut:
Gambar 4.1. Rangkaian RLC terhubung seri
Dari rangkaian pada gambar 1 di atas diperoleh persamaan
Cq
dtdiLRiV ++= (1)
Vm sin t = Cq
dtdiLRi ++ (2)
Dengan:
q = muatan pada kapasitor
i = arus
dari persamaan (2) diperoleh:
i = ( ) ( ) + tXXRV
CL
m sin22
(3)
dimana :
beda sudut fase : R
XX CL = arctan (4)
impedansi rangkaian : ( )22 CL XXRZ += (5) reaktansi induktif :
eff
LeffLL I
VX == (6)
-
Modul 04. Karakteristik Rangkaian RLC 15
reaktansi kapasitif : eff
Ceff
CC I
VX ==
1 (7)
nilai efektif dari arus : Z
VI Ceffeff = (8)
Dengan menggunakan persamaan (4) dapat dibuktikan bahwa beda fasa antara arus
dan tegangan dalam induktor, kapasitor dan resistor berturut-turut adalah 90, - 90 dan 0.
Jadi fasa tegangan pada R sama dengan fasa arus yang mengalir dalam rangkaian seri RLC.
Sehingga dengan membandingkan fasa tegangan pada kedua ujung rangkaian RLC dan fasa
tegangan pada R, akan dapat diketahui beda fasa arus dan tegangan dalam rangkaian seri
RLC. Dari gambar 4.2. dibawah ini terlihat :
1. Dalam induktor, fase tegangan mendahului fase arus sebesar 90. Dalam kapasitor fase
tegangan ketinggalan dari arus sebesar 90, Dan dalam resistor fase tegangan sama
dengan fase arus.
2. adalah beda fase antara tegangan dan arus dalam rangkaian RLC. Pada saat resonansi
VL = VC, karena = 0.
Gambar 4.2.
IV. Cara Kerja
A. Menentukan Z, XL, XC, dan R
1. Susun rangkaian seperti gambar 3 di bawah ini
2. Atur amplitudo gelombang pada harga tertentu dan jangan diubah lagi, atur
frekuensinya pada generator nada sehingga diperoleh arus yang cukup besar. Catat
penunjukkan arusnya pada amperemeter (Ieff).
3. Ukur tegangan untuk R (=VR), C (=VC) dan L (=VL).
4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk 10 macam frekuensi.
R =
L = .
C =
B. Menentukan Induktansi dari Induktor
1. Buat rangkaian seperti di atas.
2. Atur amplitudo gelombang pada harga tertentu (maksimum).
-
Modul 04. Karakteristik Rangkaian RLC 16
3. Dengan mengubah-ubah frekuensi pada generator nada, tentukan frekuensi
resonansi yaitu frekuensi dimana terjadi arus maksimum (lihat pada amperemeter).
4. Ulangi langkah 3 untuk 2 macam/variasi harga C.
V. Tugas Pendahuluan
1. Jelaskan apa bedanya tegangan DC dengan AC? dan bagaimana cara mengubah sumber
AC menjadi DC atau sebaliknya dari AC menjadi DC?
2. Jelaskan bagaimana cara menghasilkan arus dan tengangan AC, dan bagaimana bentuk
grafik dari arus dan tegangan AC tersebut?
3. Jelaskan karakteristik dan fungsi dari : Resistor, Induktor dan Kapasitor ?
5. Buktikan bahwa 2
effeff
VI =
6. Apa yang di maksud dengan : Reaktansi Kapasitif, Reaktansi Induktif, Impedansi dan
Frekuensi Resonansi ?
7. Apa yang terjadi bila pada percobaan rangkaian RLC harga : XL>XC, XL
-
Modul 05. Jembatan Wheatstone 17
MODUL 05
JEMBATAN WHEATSTONE
I. Tujuan
1. Mamahami dasar pengukuran nilai hambatan dengan metode arus nol (metode
Jembatan Wheatstone)
2. Menentukan besarnya nilai hambatan suatu penghantar
II. Alat dan Bahan
1. Bangku jembatan wheatstone (1 buah)
2. Power Supply (1 buah)
3. Resistor 5 Watt (2 buah)
4. Kabel banana-banana 50 cm (3 buah)
5. Kabel banana-alligator 50 cm (3 buah)
6. Kabel alligator-aligator 50 cm (2 buah)
7. Galvanometer (1 buah)
8. Bangku Hambatan/Rheostat 50 , 3.3 A (1 buah) 9. Kawat penghantar (1 buah)
10. Bread board (1 buah)
III. Teori
Rangkaian jembatan Wheatstone merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari 4
buah hambatan, sebuah meter nol (galvanometer) yang sensitif dan dihubungkan pada
suatu sumber DC, seperti tampak pada gambar.
Gambar 5.1. rangkaian jembatan wheatstone
R1, R2 dan R3 merupakan hambatan yang sudah diketahui, sedangkan Rx adalah hambatan
yang akan di cari besarnya. Pada keadaan setimbang,galvanometer akan menunjukkan
angka nol. Karena tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer tersebut. Dalam
keadaan ini berlaku hubungan :
32
1 RRR
Rx = (1)
Namun pada percobaan ini, jembatan Wheatstone yang kita manfa'atkan adalah tampak
seperti pada gambar dibawah ini :
-
Modul 05. Jembatan Wheatstone 18
Gambar 5.2. Rangkaian percobaan
L adalah kawat homogen, sehingga panjang kawat sebanding dengan nilai hambatannya.
Rs adalah hambatan standar yang nilainya dapat kita tentukan dengan mengatur variabel
yang ada. Untuk harga Rs tertentu dan dengan mencatat kedudukan kontak geser K yaitu
panjang l1 dan l2, maka pada saat galvanometer menunjukan harga nol hubungan
persamaan (1) menjadi :
sx Rll
R2
1= (2)
IV. Cara Kerja
1. Susun rangkaian seperti pada gambar 5.2 dengan Rx1 sebagai hambatan yang belum
diketahui nilainya.
2. Atur bangku hambatan Rs pada posisi maksimum.
3. Atur tegangan catu daya sebesar 2 volt, kemudian catu daya dihidupkan.
4. Geserkan kontak geser K pada kawat AC sampai galvanometer menunjukkan nilai nol.
5. Setelah seimbang, catat nilai Rs, L1 dan L2 lengkap dengan ketelitiannya.
6. Matikan catu daya.
7. Lepaskan kawat kontak geser pada kawat.
8. Ulangi langkah 3 s/d 7 sebanyak 5 kali!
9. Ganti hambatan Rx1 dengan hambatan Rx2 dan ulangi langkah 3 s/d 8 di atas.
10. Ganti hambatan Rx2 dengan rangkaian seri Rx1 dan Rx2 dan ulangi langkah 3 s/d 8 di atas
11. Ganti hambatan seri Rx1 dan Rx2 dengan rangkaian seri Rx1 dan Rx2 dan ulangi langkah 3
s/d 8 di atas
V. Tugas Pendahuluan
1. Jelaskan apa kegunaan dari Rangkaian Jembatan Wheatstone dan bagaimana prinsip
bekerjanya jembatan wheatstone tersebut !
2. Buktikan persamaan (1) dan (2) !
VI. Tugas Akhir
1. Hitunglah nilai hambatan Rx1 dengan ketelitiannya.
2. Hitunglah nilai hambatan Rx2 dengan ketelitiannya.
3. Hitunglah nilai hambatan seri Rx1 dan Rx2 dengan ketelitiannya dan bandingkan dengan
teori.
-
Modul 05. Jembatan Wheatstone 19
4. Hitunglah nilai hambatan paralel Rx1 dan Rx2 dengan ketelitiannya dan bandingkan
dengan teori.
5. Berikan kesimpulan anda.
-
Modul 06. Lensa 20
MODUL 06
LENSA
I. Tujuan Percobaan
1. Menentukan jarak fokus dari lensa cembung, cekung dan lensa gabungan
2. Mempelajari lensa gabungan
II. Alat dan Bahan
1. Bangku optik. (1 buah)
2. Sumber cahaya (1 buah)
3. Power supply (1 buah)
4. Lensa positif dan negatif (masing-masing 2 buah)
5. Layar.(1 buah)
6. Meteran (1 buah)
III. Teori
A. Lensa Sederhana
Lensa adalah sistem optik yang dibatasi oleh dua atau lebih permukaan pembias
yang mempunyai sumbu persekutuan. Permukaan pembias dapat berupa permukaan
cekung atau cembung. Ada dua macam lensa tipis yaitu lensa cembung/lensa
positif/lensa konvergen dan lensa cekung/lensa negatip/lensa divergen.
Bentuk-bentuk lensa tipis dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 6.1. bentuk-bentuk lensa cembung dan lensa cekung
Dalam sistem lensa dikenal sumbu utama optik, pusat optik, titik fokus dan
panjang fokus (f) dan bidang fokus. Suatu lensa tipis mempunyai dua titik fokus yang
berjarak fokus (f) di kiri kanan dari pusat optik.
Hubungan antara jarak benda,bayangan dan fokus lensa tipis memenuhi
persamaan:
fss1
'
11=+ (1)
dengan :
s = Jarak benda terhadap lensa.
s= Jarak bayangan terhadap lensa
f = jarak lensa.
Jarak fokus lensa sederhana dapat dihitung dengan rumus :
-
Modul 06. Lensa 21
( )
+=
21
1111RR
nf (2)
disini R1 dan R2 masing-masing merupakan jari-jari permukaan lensapertama dan kedua
dan n merupakan indeks bias bahan lensa.
Pembesaran lensa m didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi bayangan
y dengan tinggi benda sebenarnya y.
m = yy'
(3)
B. Lensa Gabungan
Lensa gabungan adalah susunan lensa sederhana dengan sumbu-sumbu utama
saling berhimpit .Pada gambar 2 terlukis susunan lensa gabungan yang terdiri dari dua
lensa tipis. Untuk harga syang terhingga letak bayangan yang terjadi setelahcahaya
melalui lensa ditentukan dengan rumus :
Pada lensa pertama :
111
1'
11fss =+ (4)
Dan pada lensa kedua:
222
1'
11fss =+ (5)
indeks 1 dan 2 masing-masing menunjukan lensa 1 dan 2.
Jarak fokus lensa gabungan dua lensa yang berjarak d :
2121
111ff
dfff += (6)
IV. Cara Kerja
A. Menentukan jarak fokus lensa positif
1. Susunlah alat seperti pada gambar 6.2!
2. Atur jarak benda ke layar > 1 meter
3. Ukur dan catat jarak benda ke layar (L)
4. Geser-geserkan lensa hingga diperoleh bayangan yang jelas pada layar.
5. Catatlah jarak benda terhadap lensa (s) dan catat jarak bayangan (s) dan ukurlah
tinggi bayarangan pada layar.
6. Geserkan lagi kedudukan lensa sehingga diperoleh bayangan jelas yang lain (jarak
benda ke layar (L) jangan diubah) dan ulangi langkah (5).
7. Ulangi percobaan 2 s/d 6 beberapa kali (ditentukan asisten) dengan harga L yang
berbeda.
8. Ulangi percobaan 1 dan 7 untuk lensa positip yang lain!
-
Modul 06. Lensa 22
Gambar 6.2.
B. Menentukan jarak fokus lensa negatif dengan lensa gabungan
1. Susunlah alat-alat seperti gambar 6.3. lensa pertama negatif dan lensa kedua positif!
2. Letakkan benda pada jarak 10 cm terhadap lensa pertama dan atur jarak antara
kedua lensa (d) = 10 cm!
3. Atur posisi layar sehingga bayangan tertangkap dengan jelas dan catat jaraknya
terhadap lensa kedua!
4. Lakukan langkah 2 dan 3 untuk jarak benda : 15, 20,25 dan 30 cm. Jarak kedua lensa
tetap!
5. Ulangi langkah 2 , 3 dan 4 untuk d = 15 cm!
Gambar 6.3.
C. Menentukan indeks bias bahan lensa
1. Ukur jari-jari kelengkungan setiap permukaan lensa positif dan negatif.
2. Cari indeks bias dengan memakai rumus (2).
V. Tugas Pendahuluan
1. Untuk masing-masing lensa, lukiskan jalan cahaya dari sebuah benda di depan lensa!
2. Buktikan rumus (2) !
3. Apakah keuntungan yang diperoleh dengan memakai lensa gabungan?
4. Buktikan rumus (6) !
5. Sebutkan macam-macam aberasi pada lensa dan jelaskan !
6. Bagaimana hubungan antara pembesaran bayangan dengan jarak fokus lensa dan jarak
benda ?
7. Apa yang terjadi bila lensa negatif berada di belakang lensa positif ? Lukiskan jalan
cahayanya !
-
Modul 06. Lensa 23
VI. Tugas Akhir
1. Buat grafik antara ssterhadap s + sdan hitung jarak fokus dan kuat lensa !
2. Hitung jarak fokus lensa negatif serta kuat lensanya!
3. Hitung indeks bias masing-masing lensa !
-
Modul 07. Laser dan Difraksi 24
MODUL 07
LASER DAN DIFRAKSI
I. Tujuan Percobaan
1. Memahami perbedaan antara laser dan cahaya biasa
2. Memahami prinsip dasar difraksi oleh kisi
3. Menetukan panjang gelombang sinar laser
4. Menentukan jarak antara celah dari kisi difraksi yang belum diketahui besarnya.
II. Alat dan Bahan
1. Sumber Laser (1 buah)
2. Kisi (1 buah)
3. Layar (1 buah)
4. Negatif film (klise) yang terbakar (bahan untuk membuat kisi) dipersiapkan mahasiswa.
5. Roll meter (1 buah)
6. Statif (1 buah)
7. Busur derajat (1 buah)
III. Teori
Laser adalah gelombang elektromagnetik yang memiliki intensitas sangat kuat dan
mempunyai sifat khusus yaitu, 1. Terkolimasi yang artinya intensitas sinar laser tidak
banyak berkurang meskipun jarak yang ditempuh cukup jauh, 2. Koheren dan
monokromatik berarti mempunyai panjang gelombang yang sama. Laser dihasilkan dari
sinar yang dikuatkan akibat adanya stimulasi dari emisi radiasi foton.
Difraksi merupakan peristiwa pelengkungan cahaya akibat melalui celah yang sempit,
gangguan/halangan atau medium yang berbeda. Jika lebar celah sempit proporsional
dengan panjang gelombang sinar datang maka akan terbentuk pola gelap terang yang
ditangkap pada layar. Pada praktikum ini akan dibahas difraksi pada celah banyak (kisi).
Persamaan umum difraksi pada celah banyak adalah:
m = d sin dimana adalah panjang gelombang cahaya, d adalah jarak antar celah, adalah sudut perbedaan fasa, dan m menyatakan orde terang.
-
Modul 07. Laser dan Difraksi 25
Gambar 7.1. Mekanisme difraksi pada kisi
IV. Cara Kerja
Catatan: Untuk keselamatan, meskipun laser ini berenergi rendah dan tidak
merusak pakaian atau kulit, tidak boleh dilihat secara langsung atau dari
pantulannya oleh cermin/permukaan mengkilat karena dapat merusak kornea
mata. Jagalah sinar laser anda tidak mengenai mata teman anda
A. Percobaan Menentukan Panjang Gelombang Sinar Laser
1. Letakkan sumber laser pada meja, tepat mendatar dan tegak lurus pada layar atau
tembok.
2. Letakkan kisi difraksi (dengan jarak antara celah yang telah diketahui) di depan
lubang tempat sinar laser keluar, sehingga pada difraksi terletak tepat horizontal
apda layar.
3. Ukurlah jarak antara kisi difraksi dengan laser.
4. Ukurlah jarak tiap pola difraksi yang terjadi (terang ke n) ke pola difraksi pusat.
B. Menentukan Jarak Antara Kisi Difraksi
1. Buatlah jarak antara dua garis sedekat mungkin pada negatip film dengan cara
menggores negatif film dengan menggunanakan silet.
2. Lakukan langkah percobaan 1 untuk menetukan ukuran kisi yang telah anda buat.
V. Tugas Pendahuluan
1. Apa kepanjangan dari Laser?
2. Jelaskan sifat-sifat laser dan apa keuntungan dari sifat-sifat tersebut?
3. Sebutkan macam-macam jenis laser dan apa perbedaan mendasar satu dengan yang
lainnya.
4. Apa yang dimaksud dengan pola difraksi dan bagaimana terjadinya!
5. Apakah yang dimaksud dengan difraksi dan interferensi
6. Jelaskan yang dimaksud dengan interferensi gelombang
-
Modul 07. Laser dan Difraksi 26
VI. Tugas Akhir
1. Tentukan panjang gelombang laser berdasarkan percobaan anda.
2. Berikan kesimpulan anda!
-
Modul 08. Refraktometer 27
MODUL 08
REFRAKTOMETER
I. Tujuan Percobaan
1. Mempelajari penggunaan refraktometer
2. Menentukan indeks bias larutan gula dengan konsentrasi tertentu.
II. Alat dan Bahan
1. Refraktometer (1 buah)
2. Gelas Ukur 10 mL (2 buah)
3. Timbangan digital (1 buah)
4. Sukrosa/gula (10 gram)
5. Aquades (100 ml)
6. Pipet tetes (2 buah)
7. Pengaduk (1 buah)
III. Teori
Indeks bias merupakan suatu nilai yang menunjukkan perbandingan antara kecepatan
cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya pada suatu medium/zat padat. Secara
matetatis dapat dituliskan sebagai berikut
v
cn = (1)
Dengan
n = indeks bias medium
c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (3x108 m/s)
v = kecepatan cahaya dalam medium
Alat yang digunakan untuk mengukur indeks bias (n) dari suatu larutan (zat) adalah
refraktometer. Perubahan konsentrasi dari zat terlarut dalam suatu larutan mempunyai
besar nilai indeks bias suatu larutan tersebut, begitu pula halnya dengan larutan gula
dimana dengan meningkatnya konsentrasi larutan gula besarnya indeks bias larutan gula
juga semakin besar.
-
Modul 08. Refraktometer 28
IV. Prosedur Percobaan
1. Buatlah larutan gula dengan perbandingan (gula : aquades) = (0,1 gr : 10 ml) dengan
bantuan gelas ukur. Timbanglah gula pada timbangan digital.
2. Bersihkan permukaan kaca larutan uji pada refraktometer kemudian teteskan larutan
tersebut kemudian amati pembacaan skala nilai indeks biasnya.
3. Lakukan perulangan pengamatan indeks bias 3 kali dengan konsentrasi larutan gula
yang sama.
4. Catat hasil pengamatan nilai indeks bias untuk 3 kali pengamatan tersebut.
5. Lakukan percobaan yang sama untuk larutan dengan perbandingan gula (gr) : aquades
(ml) = (0,2:10), (0,3:10), (0,4:10), (0,5:10). Ulangi langkah (3) untuk setiap konsentrasi
larutan.
V. Pertanyaan
1. Jelaskan apa yang dimaksud refraktometer.
2. Terangkan apa yang dimaksud dengan konsentrasi larutan!
3. Jelaskan dengan contoh cara-cara pengenceran larutan dengan konsentrasi tertentu
sehinga setelah pengenceran tersebut tetap diketahui konsentrasinya!
4. Jelaskan hubungan antara teori refraksi dengan indeks bias larutan!
VI. Tugas Akhir
1. Hitunglah kecepatan cahaya dalam medium (v) menggunakan persamaan (1)
berdasarkan data yang anda peroleh disertai ralat relative dan ralat mutlak.
2. Berdasarkan data hasil pengamatan buatlah grafik yang menyatakan hubungan antara
konsentrasi (sumbu-X) dan nilai indeks bias (sumbu-Y).
3. Buatlah kesimpulan anda!
LEMBAR KERJA MAHASISWA
Tabel pengamatan
No. Gula
(gr)
Aquades
(ml) Konsentrasi
Indeks bias (n) Kec. Cahaya dlm
medium (v) I II III Rerata
1 0,1 10 10%
2 0,2 10 20%
3 0,3 10 30%
4 0,4 10 40%
5 0,5 10 50%
Rerata