Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff (1)
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
1
Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff
(E1)
Nurul Yanti Cahaya, Riyan Yefta Purba, Rozaq Alfan, Endarko
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya, 60111
e-mail: nurulyca@yahoo.co.id
Abstrak—Telah dilakukan percobaan hukum Ohm dan
hukum Kirchoff. Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari
hubungan antara tegangan, arus, dan resistansi secara teori
dan eksperimen dalam hukum Ohm dan membuktikan hukum
Kirchoff dengan membandingkan tegangan yang diperoleh
melalui eksperimen dan teori. Prinsip yang digunakan dalam
percobaan ini adalah hukum Ohm dan hukum Kirchoff. Pada
percobaan hukum Ohm ini digunakan dua variasi hambatan,
yaitu 10kΩ dan 1kΩ dengan variasi tegangan, yaitu 5V, 6V,
dan 10V. Untuk pengukuran nilai i digunakan multimeter.
Sedangkan pada percobaan hukum kirchoff ini digunakan
empat variasi hambatan, yaitu 4,7 kΩ; 6,8 kΩ; 10 kΩ dan 15
kΩ dengan variasi pada tegangan pula, yaitu 5V, 10V dan 12V.
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini
antara lain : multimeter, power supply, resistor, kabel, dan
project board. Pada percobaan ini akan digunakan 2 model
rangkaian. Satu rangkaian untuk percobaan hukum Ohm dan
satu rangkaian untuk percobaan hukum Kirchoff. Pada
percobaan hukum Ohm menggunakan variasi tegangan 5V, 9V
dan 12V dengan variasi resistor sebesar 1 kΩ dan 10 kΩ. Pada
percobaan hukum Kirchoff menggunakan variasi resistor
sebesar 1 kΩ, 3 resistor 4,6 kΩ dan variasi tegangan 5V, 9V,
dan 12V. Berdasarkan percobaan hukum Ohm yang telah
dilakukan, didapatkan nilai error yang kecil dan nilai error
maksimalnya adalah 0,04%. Berdasarkan hukum Ohm
diketahui bahwa semakin besar tegangan yang diberikan,
semakin besar pula arus yang dihasilkan. Bedasarkan
percobaan hukum Kirchoff, nilai error dari seluruh percobaan
yang dilakukan dengan berbagai variasi memiliki nilai error
maksimalnya 7%.
Kata Kunci—Arus, Hukum Kirchoff, Hukum Ohm
I. PENDAHULUAN
L
Istrik merupakan sumber yang umum digunakan dan banyak
bermanfaat dalam kehidupan manusia. Listrik sangat erat
kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Contohnya
penggunaan listrik pada lampu rumah, setrika, televisi dan
alat-alat listrik lainnya yang disesuaikan dengan
tegangannya pula. Didalam listrik terdapat arus, tegangan,
dan hambatan listrik yang saling berhubungan. Dasar –
dasar tentang elektronika, misalnya tegangan dan resistor
ada pada Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff merupakan
hukum dasar mengenai elektronika. Dalam hukum Ohm
besar arus listrik yang mengalir yang mengalir melalui
sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda
potensial yang diberikan kepada penghantar tersebut dan
berbanding terbalik dengan hambatannya. Sedangkan
hukum kirchoff merupakan salah satu teori elektronika yang
digunakan untuk menganalisa nilai tegangan dan arus pada
rangkaian.. Untuk mengetahuinya, maka dilakukanlah
percobaan hukum Ohm dan hukum Kirchoff ini.
a. Hukum Ohm
Hukum Ohm merupakan salah satu hasil percobaan
laboratorium yang dilakukan oleh George Simon Ohm
tentang hubungan arus dan tegangan yang kemudian dikenal
dengan hukum Ohm Hukum Ohm sendiri merupakan hasil
analisis matematis dari rangkaian galvanic yang didasarkan
pada analogi antara aliran listrik dengan aliran panas.
Formulasi Fourier untuk aliran panas adalah
dQ
dT
=−kA
dt
dl
dengan Q adalah kuantitas panas dan T adalah temperatur,
sedangkan k adalah konduktivitas panas, A adalah luas
penampang. Dengan formulasi Fourier untuk persamaan
konduksi pana dan menganalogikan intensitas medan listrik
dengan gradient temperature, Ohm menunjukkan bahwa
arus listrik yang mengalir pada konduktor dapat dinyatakan
dengan
A dv
I=
.
ρ dl
Dalam hal konduktor, konduktor mempunyai luas
penampang A yang merata, maka persamaan arus itu
menjadi :
AV V
ρl
I= ρ l = R dengan R = A
V adalah beda potensial pada konduktor sepanjang l yang
luas penampangnya A, ρ adalah karakteristik material yang
disebut resistivitas, sedangkan R adalah resistor konduktor.
Selanjutnya persamaan itu dapat ditulis sebagai
V =i R
Dimana konstanta pembanding R dinamakan resistansi
(tahanan). Jika persamaan ini digambarkan pada sumbusumbu v terhadap i , maka diperoleh sebuah garis lurus yang
melalui titik pusat koordinat. Persamaan tersebut adalah
linier sehingga dapat didefinisikan tahanan linier. Jadi, jika
perbandingan di antara arus dan tegangan dari suatu elemen
rangkaian sederhana adalah sebuah konstanta, maka elemen
tersebut adalah sebuah tahanan linier yang mempunyai
tahanan yang sama dengan perbandingan tegangan terhadap
arus. Terdapat dua pembagian peranan hambatan dalam
suatu rangkaian yaitu short circuit dan open circuit. Nilai
dari hambatan berkisar antara nol sampai dengan tak hingga.
Rangkaian dengan nilai hambatan mendekati nol disebut
short circuit, sedangkan rangkaian dengan hambatan yang
nilainya tak hingga disebut open circuit. Pada rangkaian
listrik terdapat pula komponen komponen yang dinamakan
node, brances dan loop, terminal. Terminal merupakan
ujung akhir sambungan piranti atau rangkaian. Rangkaian
(circuit) adalah beberapa piranti/elemen yang dihubungkan
pada terminalnya. Node adalah titik sambung antara dua
atau lebih piranti. Branch adalah sebuah komponen tunggal
dalam sebuah sirkui seperti resistor atau sumber tegangan.
Loop adalah rangkaian tertutup.
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Gambar 1. Simbol Resistor Umum
Hasil perkalian antara V dan I akan memberikan daya yang
diserap oleh tahanan tersebut, yakni, V dan I dipilih
sehingga memenuhi konvensi tanda pasif. Daya yang
diserap timbul sebagai panas dan nilainya selalu positif,
sebuah tahanan (resistor) adalah elemen pasif yang tidak
bisa memberikan daya dan menyimpan energi. Cara lain
untuk menyatakan daya yang diserap adalah
P = vi = i 2 R =
V2
R
Perbandingan diantara arus dan tegangan adalah juga sebuah
konstanta.
i 1
= =G
v R
G merupakan konduktansi. Satuan untuk konduktansi adalah
mho, yakni 1 A/V, dan berlambangkan omega yang terbalik
Ʊ. Symbol rangkaian yang sama digunakan untuk
menyatakan resistansi dan konduktansi. Satuan SI untuk
konduktansi adalah Siemens. Tegangan, dengan symbol v ,
berkaitan dengan perubahan energi yang dialami oleh
muatan pada waktu ia berpindah dari satu titik ke titik yang
lain di dalam rangkaian. Tegangan antara titik A dan titik B
di suatu rangkaian didefinisikan sebagai perubahan energi
per satuan muatan, yang dalam bentuk diferensial dapat
dituliskan sebagai :
v=
dW
dq
Arus merupakan perpindahan muatan dari suatu titik ke titik
lain. Perpindahan ini dikarenakan adanya perbedaan
potensial (V) pada suatu titik terhadap titik lain. Arus
memiliki symbol i yang merupakan laju perubahan jumlah
muatan yang melewati titik tertentu. Dalam bentuk
differensial arus didefinisikan sebagai
i=
dq
dt
Menurut SI arus mempunyai satuan ampere. Karena satuan
muatan adalah Coulomb, maka 1 ampere = 1 coulomb/detik.
Perlu diingat bahwa ada dua jenis muatan yaitu muatan
positif dan negatif. Arah arus positif ditetapkan sebagai arah
aliran muatan positif netto, mengingat bahwa aliran arus di
suatu titik mungkin melibatkan kedua macam muatan
tersebut. [1]
b. Hukum Kirchoff
Hukum Kirchoff merupakan karya ilmuwan Jerman
Gustav Kirchoff yang disebut hukum Kirchoff. Hukum
kirchoff berisi tentang analisa tegangan dan arus dalam
suatu rangkaian. Hukum Kirchoff dibagi menjadi dua, yaitu:
hukum arus Kirchoff dan hukum tegangan Kirchoff. Hukum
Arus Kirchoff (KCL) merupakan hukum Kirchoff yang
pertama. Hukum ini menyatakan bahwa “setiap saat, jumlah
aljabar dari arus di suatu simpul adalah nol”. Hukum Arus
Kirchoff merupakan pernyataan prinsip konservasi muatan.
Jumlah elektron per detik yang datang maupun yang pergi
haruslah sama di titik manapun dalam rangkaian. Pada
hukum arus Kirchhoff harus memiliki referensi arah arus.
Bila arus yang menuju simpul diberi tanda positif, maka arus
yang meninggalkan simpul diberi tanda negatif (atau
2
sebaliknya). Arah arus disini adalah arah referensi dan
bukanlah arah arus sebenarnya. Oleh karena itu, jumlah arus
di suatu simpul harus nol. Jika tidak, akan terjadi
penumpukan muatan di simpul tersebut yang menurut
hukum Coulomb akan menyebabkan ledakan muatan.
Hukum tegangan Kirchoff (KVL) merupakan hukum
Kirchoff yang kedua menyatakan bahwa “setiap saat, jumlah
aljabar tegangan dalam satu loop adalah nol.” Di sini pun
kita harus memperhatikan tanda referensi tegangan dalam
menuliskan persamaan tegangan loop. Tegangan diberi
tanda positif jika bergerak dari positif ke negatif dan
sebaliknya. Hukum tegangan Kirchoff merupakan
pernyataan kembali prinsip konservasi energi. Menurut
prinsip konservasi energi, energi yang diberikan oleh
sumber dalam suatu selang waktu tertentu harus sama
dengan energi yang diserap oleh beban selama selang waktu
yang sama. Mengingat konvensi pasif, hal itu berarti bahwa
jumlah aljabar energi di semua piranti adalah nol, dan pula
jumlah aljabar daya sama dengan nol. Perlu diketahui bahwa
Hukum arus Kirchoff berlaku untuk simpul tunggal maupun
simpul super dan Hukum tegangan Kirchoff berlaku untuk
mesh tunggal maupun mesh super yaitu keadaan dimana
jumlah seluruh tegangan pada rangkaian tertutup adalah nol.
[2]
c. Multimeter Analog
Multimeter merupakan alat yang dapat mengukur besar
arus listrik, tegangan, dan hambatan listrik. Terdapat
kumparan tembaga yang diletakkan diantara kutub selatan
dan utara magnet yang didalam kumparan tersebut terdapat
jarum penunjuk/jarum meter. Jarum meter tersebut akan
bergerak bila terdapat aliran arus listrik akibat perubahan
garis-garis gaya magnet. [3]
II. METODE
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan hukum
Ohm dan hukum Kirchhoff ini adalah sebagai berikut :
multimeter untuk mengukur arus dan tegangan, power
supply sebagai sumber tegangan, resistor sebagai
penghambat arus yang mengalir dalam rangkaian, kabel
untuk merangkai rangkaian, dan project board sebagai
tempat merangkai rangkaian.
a. Percobaan pertama yaitu hukum Ohm.
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum hukum
Ohm adalah :
1. Multimeter
2. Power supply
3. Resistor 1 kΩ dan 10 kΩ
4. Kabel
5. Project board
Percobaan ini dilakukan dengan resistor 1 kΩ dan 10
kΩ dan variasi tegangan 5V, 9V, 12V dengan tiga kali
pengulangan. Langkah pertama ialah mengukur dan
mencatat nilai dari resistansi resistor dengan metode
menghitung urutan warna pita pada resistor. Tegangan
power supply diatur 5V dan resistor sebesar 10 kΩ.
Kemudian komponen disusun seperti pada Gambar 1.
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Gambar 1. Rangkaian Percobaan Hukum Ohm
Kemudian arus pada rangkaian diukur dengan menggunakan
multimeter dan nilai arus yang ditampilkan dicatat. Dari
hasil eksperimen dan teori nilai arus dibandingkan.
Percobaan ini diulangi dengan variasi tegangan dan resistor..
Berikut merupakan flowchart yang digunakan dalam
percobaan ini
Start
Seluruh alat dan bahan
disiapkan
Nilai resistansi resistor
diukur
Alat-alat dirangkai
seperti Gambar 1
3
5,09 V
0,95 k Ω
i=5,357 mA
iTeori−i Eksperimen
:
x 100 %
iTeori
5,357−5,10
:
x 100 %
5,357
i=
Error
|
|
|
|
: 4,79 %
b. Percobaan kedua yaitu hukum kirchoff.
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan :
1. Multimeter
2. Power supply
3. Resistor 1 kΩ, 3 resistor 4,6 kΩ
4. Kabel
5. Project board
Percobaan ini dilakukan dengan resistor 1 kΩ, 3 resistor
4,6 kΩ dan variasi tegangan 5V, 9V, 12V dengan tiga kali
pengulangan. Langkah pertama yaitu nilai dari resistansi
resistor diukur dan dicatat dengan metode menghitung
urutan warna pita gelang pada resistor. Kemudian
komponen disusun seperti pada Gambar 2.
Tegangan Power Suply
diatur
Arus pada Resistor
diukur dan dicatat.
Hasil pengukuran arus
pada resistor
dibandingkan dengan
perhitungan Teori
Hukum Ohm.
Pengulangan dilakukan
dengan variasi yang
ditentukan
Finish
Gambar 2. Flowchart Percobaan Hukum Ohm
Berdasarkan data arus yang diperoleh dari percobaan
hukum Ohm yang telah disajikan pada tabel 1, maka
didapatkan arus sebagai berikut :
Contoh perhitungan :
Diketahui : Vmultimeter = 5,09 Volt
Rmultimeter = 0,95 kΩ
Tanya
: i perhitungan teori
Jawab
: i=
V multimeter
R multimeter
Gambar 3. Rangkaian Percobaan Hukum Kirchoff
Selanjutnya tegangan dan arus diukur dengan menggunakan
multimeter. Dari hasil eksperimen dan teori, nilai tegangan
dibandingkan. Percobaan ini diulangi dengan variasi
tegangan dan variasi resistor. Berikut adalah flowchart
percobaan hukum Kirchoff :
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Start
Seluruh alat dan bahan
disiapkan
Nilai resistansi resistor
diukur
Alat-alat dirangkai
seperti gambar 3
Tegangan Power Suply
diatur
Tegangan pada Resistor
diukur dan dicatat.
Hasil pengukuran
tegangan pada resistor
dibandingkan dengan
perhitungan Teori
Hukum Kirchoff.
10,05 I2 – 4,51 I1 = 0
Persamaan (1) & (2)
5,54 I2 + 4.56 I1 = 5,09
x 1,91
10,05 I2 - 4.51 I1 = 0
x1
8,27 I1 + 4,51 I1 = 9,21
12,78 I1 = 9,21
I1 = 0,72 kA
4
–
10,05 I2 = 4,51 I1
10,05 I2 = 4,51 (0,72)
10,05 I2 = 7,75
I2 = 0.32 kA
I4 = I1 – I2
= 0,72 – 0,32
= 0,4 kA
v1 = i1R1 = 0,72 (4.56) = 3,28V
v2 = i2R2 = 0,32 (4,54) = 1,45V
v3 = i3R3 = 0,32 (1) = 0,32V
v4 = i4R4 = 8,4 (4,51) = 1,8V
Error
Eksperimen
|v Teori−vv Teori
|x 100 %
3,28−3,28
=|
3,28 | x 100 %
=
=0%
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Analisa Data
Percobaan hukum Ohm menggunakan resistor 1 kΩ dan
10 kΩ. Setelah melakukan percobaan maka didapatkan datadata dalam tabel berikut ini :
Tabel 1. Hasil pengukuran untuk percobaan Hukum Ohm
Pengulangan dilakukan
dengan variasi yang
ditentukan
Vmultimeter
Vpower supply
5,09
5
8,97
9
12,15
12
Finish
Gambar 4. Flowchart Percobaan Hukum Kirchoff
Berdasarkan data tegangan yang diperoleh dari
percobaan hukum Kirchoff yang telah disajikan pada tabel
2, maka didapatkan tegangan dari percobaan ini sebagai
berikut :
Contoh perhitungan tegangan :
Loop I
KVL:
-5,09 + I2.R3 + I2.R2 + I1.R3 = 0
5,54 I2 + 4,56 I1 = 5,09
Loop II
KVL:
I2.R2 + I2.R3 – I4.R4 = 0
5,54I2 – I4.R4 = 0
KCL:
I4 = I1 - I2
Jadi, 5,54 I2 – 4,51 I1 + 4.51 I2 = 0
I (mA)
I (10)
0,504
0,504
0,504
0,889
0,889
0,889
1,208
1,208
1,208
I (1)
5,10
5,10
5,10
8,99
9,00
9,00
12,18
12,18
12,19
Setelah didapatkan data percobaan, maka dilakukan
perhitungan arus dengan tegangan yang didapat dan resistor
yang diberikan dalam percobaan yang disajikan dalam tabel
sebagai berikut :
Tabel 2. Hasil Perhitungan Arus pada 5V dan 10kΩ
No
.
1
2
3
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
5,09
9,75
5,09
9.75
5,09
9,75
i eksperimen
(mA)
0,504
0,504
0,504
i perhitungan
(mA)
0,52
0,52
0,52
Tabel 3. Hasil Perhitungan Arus pada 5V dan 1 kΩ
No
.
1
2
3
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
5,09
0,95
5,09
0,95
5,09
0,95
i eksperimen
(mA)
5,10
5,10
5,10
i perhitungan
(mA)
5,36
5,36
5,36
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Tabel 4. Hasil Perhitungan Arus pada 9V dan 10 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
8,97
9,75
8,97
9.75
8,97
9,75
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
i perhitungan
(mA)
0,889
0,889
0,889
0,92
0,92
0,92
Tabel 5. Hasil Perhitungan Arus pada 9V dan 1 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
8,97
0,95
8,97
0,95
8,97
0,95
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
8,99
9
9
i perhitungan
(mA)
9,44
9,44
9,44
Tabel 6. Hasil Perhitungan Arus pada 12V dan 10 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
12,15
9,75
12,15
9.75
12,15
9,75
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
1,208
1,208
1,208
i perhitungan
(mA)
1,246
1,246
1,246
Tabel 7. Hasil Perhitungan Arus pada 12V dan 1 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
12,15
0,95
12,15
0,95
12,15
0,95
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
12,18
12,18
12,19
i perhitungan
(mA)
12,79
12,79
12,79
Hukum Kirchoff menggunakan R1=R2=R4= 4,6 kΩ dan R3
= 1 kΩ. Setelah melakukan percobaan, didapatkan data
sebagai berikut :
Tabel 8. Hasil Percobaan Hukum Kirchoff
Vmultimeter
Vpower Supply
5,09
5
8,97
9
12,15
12
V
VR1
VR2
VR3
VR4
3,28
3,28
3,28
5,79
5,79
5,79
7,85
7,86
7,86
1,46
1,46
1,46
2,59
2,59
2,59
3,52
3,52
3,52
0,30
0,30
0,29
0,53
0,53
0,53
0,73
0,73
0,73
1,78
1,78
1,78
3,14
3,15
3,14
4,27
4,27
4,27
Setelah didapatkan data percobaan, maka dilakukan
perhitungan tegangan yang disajikan dalam tabel sebagai
berikut :
Tabel 9. Hasil Perhitungan Tegangan dan Error Hukum
Kirchoff
Sumber
Error
Teganga R (kΩ) Vperhitungan (V) Veksperimen (V)
(%)
n (V)
4,56
3,28
3,28
0
4,54
1,45
1,46
1
5,09
1
0,32
0,30
6,2
4,51
1,8
1,78
1,1
4,56
5,79
5,79
0
4,54
2,59
2,59
0
8,97
1
0,57
0,53
7
4,51
3,15
3,14
0,3
4,56
7,84
7,86
0,12
4,54
3,49
3,52
0,85
12,15
1
0,77
0,73
5,19
4,51
4,28
4,27
0,23
5
b. Pembahasan
Resistor memiliki sifat menghambat. Resistor dapat
menghambat arus listrik yang mengalir dalam sebuah
rangkaian karena resistor memiliki dua kutub yang akan
dialiri arus listrik, arus listrik yang dihambat itu diteruskan
hingga ke ujung hantaran selanjutnya dan menghasilkan
tegangan listrik di kedua kutubnya sehingga resistor dapat
menghambat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian.
Resistor dapat membagi tegangan berarti resistor tersebut
merupakan resistor yang dirangkai seri. Hanya saja yang
dihitung adalah nilai tegangan yang dihasilkan oleh resistor
tersebut. Sedangkan resistor yang dapat membagi arus
berarti resistor tersebut merupakan resistor yang dirangkai
paralel. Hanya saja yang dihitung adalah nilai arus yang
melewati oleh resistor.
Tabel 1 menunjukkan hasil pengukuran arus pada
percobaan hukum Ohm yang menggunakan resistor tetap
sebesar 1kΩ dan 10 kΩ dengan variasi tegangan 5V, 9V,
dan 12V. Dari data yang didapatkan dari pengukuran arus
menggunakan multimeter, terlihat bahwa semakin besar
tegangan yang diberikan maka arus pun semakin besar.
Namun, semakin besar hambatan yang diberikan maka
semakin kecil arus yang dihasilkan. Pada tabel-tabel
selanjutnya dapat dilihat bahwa meskipun hambatan yang
diberikan adalah sama namun arus berubah bila tegangan
yang diberikan berubah. Hal ini membuktikan bahwa arus
yang mengalir pada suatu rangkaian hanya bergantung pada
tegangan dan tidak bergantung pada resistor yang
digunakan. Bila digambarkan dalam grafik, hubungan arus
dengan tegangan yaitu berbanding lurus sehingga berbentuk
linier/garis lurus. Hal ini sesuai dengan hukum Ohm yang
menyatakan bahwa v ≈ i dan R merupakan konstanta yang
konstan karena telah dirancang sedemikian rupa sehingga
dapat mengatur besar arus yang mengalir dalam rangkaian
supaya tidak terjadi ledakan muatan.
Pada tabel 2 sampai dengan tabel 7 terdapat nilai arus
secara eksperimen dan nilai arus secara perhitungan.
Terdapat perbedaan nilai antara arus yang diperoleh melalui
eksperimen dan arus yang diperoleh secara perhitungan.
Perbedaan diantara nilai keduanya kecil. Nilai error yang
didapatkan mencapai 0,47%. Hal ini dikarenakan pada
proses pengukuran terdapat faktor-faktor yang diabaikan,
salah satunya yaitu adanya hambatan pada kawat. Karena
setiap bahan mempunyai nilai hambatan walaupun nilainya
kecil. Hal ini dikarenakan kerapatan atom pada bahan
tertentu juga mempengaruhi jalannya elektron dalam suatu
konduktor.
Pada percobaan hukum Kirchoff, hasil percobaan
disajikan dalam tabel 8 yang menyatakan bahwa dari
sumber tegangan yang sama dengan besar resistor yang
berbeda menghasilkan
tegangan yang berbeda-beda
misalnya dengan sumber tegangan 5,09V dan resistor
sebesar 4,56kΩ dan 4,51kΩ memiliki tegangan berturutturut sebesar 3,28V dan 1,45V. Hal ini berarti tegangan pada
rangkaian pada percobaan hukum Kirchoff dipengaruhi oleh
resistor. Tegangan dalam rangkaian harus sama dengan nol
seperti bunyi kedua hukum Kirchoff, dimana hal ini berarti
ada tegangan keluar dan ada tegangan masuk yang saling
meniadakan. Hal ini terjadi supaya tidak terjadi kelebihan
kerja dalam mengangkut pada suatu simpul dalam
rangkaian, sehingga rangkaian dapat berjalan dengan baik.
Tegangan yang diperoleh secara eksperimen dan
perhitungan memiliki nilai error terbesar yaitu 7% pada
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
sumber tegangan 8,97V dan resistor sebesar 1kΩ dengan
error terkecil 0% pada beberapa data. Ketidakakuratan nilai
tegangan yang menyebabkan perbedaan antara nilai
tegangan yang didapat melalui eksperimen dan perhitungan
ini dikarenakan nilai ketelitian skala pada multimeter terlalu
kecil sehingga menyebabkan kesulitan dalam pembacaan
nilai yang ditunjukkan, energi disipasi resistor lebih besar
dari pada saat percobaan hukum Ohm, dan resistor yang
digunakan pun banyak.
IV. KESIMPULAN
Dari percobaan hukum Ohm didapatkan bahwa arus
semakin besar bila tegangan yang digunakan semakin besar
pula dan hukum Kirchoff terbukti karena nilai error yang
dihasilkan hanya 7%.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih untuk Endarko selakuk dosen Elektronika
Dasar I, teman-teman kelompok III B yang telah membantu
saya, Asisten Laboratorium Elektronika Dasar Riyan Yefta
Purba dan Rozaq Alfan yang telah membimbing saya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Halliday, David, dkk, “Fisika Dasar Jilid 2 Edisi 7”,
Jakarta : Erlangga, 2010
[2] Charles K.Alexander, Matthew N. O. Sadiku,.
”Fundamental of Electric Circuit”, New York :
McGraw-Hill Companies, 2009
[3] Miller, Franklin, Jr, “College Physics”, New York :
Harcourt, Brace, and Company, 1959
6
1
Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff
(E1)
Nurul Yanti Cahaya, Riyan Yefta Purba, Rozaq Alfan, Endarko
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya, 60111
e-mail: nurulyca@yahoo.co.id
Abstrak—Telah dilakukan percobaan hukum Ohm dan
hukum Kirchoff. Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari
hubungan antara tegangan, arus, dan resistansi secara teori
dan eksperimen dalam hukum Ohm dan membuktikan hukum
Kirchoff dengan membandingkan tegangan yang diperoleh
melalui eksperimen dan teori. Prinsip yang digunakan dalam
percobaan ini adalah hukum Ohm dan hukum Kirchoff. Pada
percobaan hukum Ohm ini digunakan dua variasi hambatan,
yaitu 10kΩ dan 1kΩ dengan variasi tegangan, yaitu 5V, 6V,
dan 10V. Untuk pengukuran nilai i digunakan multimeter.
Sedangkan pada percobaan hukum kirchoff ini digunakan
empat variasi hambatan, yaitu 4,7 kΩ; 6,8 kΩ; 10 kΩ dan 15
kΩ dengan variasi pada tegangan pula, yaitu 5V, 10V dan 12V.
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini
antara lain : multimeter, power supply, resistor, kabel, dan
project board. Pada percobaan ini akan digunakan 2 model
rangkaian. Satu rangkaian untuk percobaan hukum Ohm dan
satu rangkaian untuk percobaan hukum Kirchoff. Pada
percobaan hukum Ohm menggunakan variasi tegangan 5V, 9V
dan 12V dengan variasi resistor sebesar 1 kΩ dan 10 kΩ. Pada
percobaan hukum Kirchoff menggunakan variasi resistor
sebesar 1 kΩ, 3 resistor 4,6 kΩ dan variasi tegangan 5V, 9V,
dan 12V. Berdasarkan percobaan hukum Ohm yang telah
dilakukan, didapatkan nilai error yang kecil dan nilai error
maksimalnya adalah 0,04%. Berdasarkan hukum Ohm
diketahui bahwa semakin besar tegangan yang diberikan,
semakin besar pula arus yang dihasilkan. Bedasarkan
percobaan hukum Kirchoff, nilai error dari seluruh percobaan
yang dilakukan dengan berbagai variasi memiliki nilai error
maksimalnya 7%.
Kata Kunci—Arus, Hukum Kirchoff, Hukum Ohm
I. PENDAHULUAN
L
Istrik merupakan sumber yang umum digunakan dan banyak
bermanfaat dalam kehidupan manusia. Listrik sangat erat
kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Contohnya
penggunaan listrik pada lampu rumah, setrika, televisi dan
alat-alat listrik lainnya yang disesuaikan dengan
tegangannya pula. Didalam listrik terdapat arus, tegangan,
dan hambatan listrik yang saling berhubungan. Dasar –
dasar tentang elektronika, misalnya tegangan dan resistor
ada pada Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff merupakan
hukum dasar mengenai elektronika. Dalam hukum Ohm
besar arus listrik yang mengalir yang mengalir melalui
sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda
potensial yang diberikan kepada penghantar tersebut dan
berbanding terbalik dengan hambatannya. Sedangkan
hukum kirchoff merupakan salah satu teori elektronika yang
digunakan untuk menganalisa nilai tegangan dan arus pada
rangkaian.. Untuk mengetahuinya, maka dilakukanlah
percobaan hukum Ohm dan hukum Kirchoff ini.
a. Hukum Ohm
Hukum Ohm merupakan salah satu hasil percobaan
laboratorium yang dilakukan oleh George Simon Ohm
tentang hubungan arus dan tegangan yang kemudian dikenal
dengan hukum Ohm Hukum Ohm sendiri merupakan hasil
analisis matematis dari rangkaian galvanic yang didasarkan
pada analogi antara aliran listrik dengan aliran panas.
Formulasi Fourier untuk aliran panas adalah
dQ
dT
=−kA
dt
dl
dengan Q adalah kuantitas panas dan T adalah temperatur,
sedangkan k adalah konduktivitas panas, A adalah luas
penampang. Dengan formulasi Fourier untuk persamaan
konduksi pana dan menganalogikan intensitas medan listrik
dengan gradient temperature, Ohm menunjukkan bahwa
arus listrik yang mengalir pada konduktor dapat dinyatakan
dengan
A dv
I=
.
ρ dl
Dalam hal konduktor, konduktor mempunyai luas
penampang A yang merata, maka persamaan arus itu
menjadi :
AV V
ρl
I= ρ l = R dengan R = A
V adalah beda potensial pada konduktor sepanjang l yang
luas penampangnya A, ρ adalah karakteristik material yang
disebut resistivitas, sedangkan R adalah resistor konduktor.
Selanjutnya persamaan itu dapat ditulis sebagai
V =i R
Dimana konstanta pembanding R dinamakan resistansi
(tahanan). Jika persamaan ini digambarkan pada sumbusumbu v terhadap i , maka diperoleh sebuah garis lurus yang
melalui titik pusat koordinat. Persamaan tersebut adalah
linier sehingga dapat didefinisikan tahanan linier. Jadi, jika
perbandingan di antara arus dan tegangan dari suatu elemen
rangkaian sederhana adalah sebuah konstanta, maka elemen
tersebut adalah sebuah tahanan linier yang mempunyai
tahanan yang sama dengan perbandingan tegangan terhadap
arus. Terdapat dua pembagian peranan hambatan dalam
suatu rangkaian yaitu short circuit dan open circuit. Nilai
dari hambatan berkisar antara nol sampai dengan tak hingga.
Rangkaian dengan nilai hambatan mendekati nol disebut
short circuit, sedangkan rangkaian dengan hambatan yang
nilainya tak hingga disebut open circuit. Pada rangkaian
listrik terdapat pula komponen komponen yang dinamakan
node, brances dan loop, terminal. Terminal merupakan
ujung akhir sambungan piranti atau rangkaian. Rangkaian
(circuit) adalah beberapa piranti/elemen yang dihubungkan
pada terminalnya. Node adalah titik sambung antara dua
atau lebih piranti. Branch adalah sebuah komponen tunggal
dalam sebuah sirkui seperti resistor atau sumber tegangan.
Loop adalah rangkaian tertutup.
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Gambar 1. Simbol Resistor Umum
Hasil perkalian antara V dan I akan memberikan daya yang
diserap oleh tahanan tersebut, yakni, V dan I dipilih
sehingga memenuhi konvensi tanda pasif. Daya yang
diserap timbul sebagai panas dan nilainya selalu positif,
sebuah tahanan (resistor) adalah elemen pasif yang tidak
bisa memberikan daya dan menyimpan energi. Cara lain
untuk menyatakan daya yang diserap adalah
P = vi = i 2 R =
V2
R
Perbandingan diantara arus dan tegangan adalah juga sebuah
konstanta.
i 1
= =G
v R
G merupakan konduktansi. Satuan untuk konduktansi adalah
mho, yakni 1 A/V, dan berlambangkan omega yang terbalik
Ʊ. Symbol rangkaian yang sama digunakan untuk
menyatakan resistansi dan konduktansi. Satuan SI untuk
konduktansi adalah Siemens. Tegangan, dengan symbol v ,
berkaitan dengan perubahan energi yang dialami oleh
muatan pada waktu ia berpindah dari satu titik ke titik yang
lain di dalam rangkaian. Tegangan antara titik A dan titik B
di suatu rangkaian didefinisikan sebagai perubahan energi
per satuan muatan, yang dalam bentuk diferensial dapat
dituliskan sebagai :
v=
dW
dq
Arus merupakan perpindahan muatan dari suatu titik ke titik
lain. Perpindahan ini dikarenakan adanya perbedaan
potensial (V) pada suatu titik terhadap titik lain. Arus
memiliki symbol i yang merupakan laju perubahan jumlah
muatan yang melewati titik tertentu. Dalam bentuk
differensial arus didefinisikan sebagai
i=
dq
dt
Menurut SI arus mempunyai satuan ampere. Karena satuan
muatan adalah Coulomb, maka 1 ampere = 1 coulomb/detik.
Perlu diingat bahwa ada dua jenis muatan yaitu muatan
positif dan negatif. Arah arus positif ditetapkan sebagai arah
aliran muatan positif netto, mengingat bahwa aliran arus di
suatu titik mungkin melibatkan kedua macam muatan
tersebut. [1]
b. Hukum Kirchoff
Hukum Kirchoff merupakan karya ilmuwan Jerman
Gustav Kirchoff yang disebut hukum Kirchoff. Hukum
kirchoff berisi tentang analisa tegangan dan arus dalam
suatu rangkaian. Hukum Kirchoff dibagi menjadi dua, yaitu:
hukum arus Kirchoff dan hukum tegangan Kirchoff. Hukum
Arus Kirchoff (KCL) merupakan hukum Kirchoff yang
pertama. Hukum ini menyatakan bahwa “setiap saat, jumlah
aljabar dari arus di suatu simpul adalah nol”. Hukum Arus
Kirchoff merupakan pernyataan prinsip konservasi muatan.
Jumlah elektron per detik yang datang maupun yang pergi
haruslah sama di titik manapun dalam rangkaian. Pada
hukum arus Kirchhoff harus memiliki referensi arah arus.
Bila arus yang menuju simpul diberi tanda positif, maka arus
yang meninggalkan simpul diberi tanda negatif (atau
2
sebaliknya). Arah arus disini adalah arah referensi dan
bukanlah arah arus sebenarnya. Oleh karena itu, jumlah arus
di suatu simpul harus nol. Jika tidak, akan terjadi
penumpukan muatan di simpul tersebut yang menurut
hukum Coulomb akan menyebabkan ledakan muatan.
Hukum tegangan Kirchoff (KVL) merupakan hukum
Kirchoff yang kedua menyatakan bahwa “setiap saat, jumlah
aljabar tegangan dalam satu loop adalah nol.” Di sini pun
kita harus memperhatikan tanda referensi tegangan dalam
menuliskan persamaan tegangan loop. Tegangan diberi
tanda positif jika bergerak dari positif ke negatif dan
sebaliknya. Hukum tegangan Kirchoff merupakan
pernyataan kembali prinsip konservasi energi. Menurut
prinsip konservasi energi, energi yang diberikan oleh
sumber dalam suatu selang waktu tertentu harus sama
dengan energi yang diserap oleh beban selama selang waktu
yang sama. Mengingat konvensi pasif, hal itu berarti bahwa
jumlah aljabar energi di semua piranti adalah nol, dan pula
jumlah aljabar daya sama dengan nol. Perlu diketahui bahwa
Hukum arus Kirchoff berlaku untuk simpul tunggal maupun
simpul super dan Hukum tegangan Kirchoff berlaku untuk
mesh tunggal maupun mesh super yaitu keadaan dimana
jumlah seluruh tegangan pada rangkaian tertutup adalah nol.
[2]
c. Multimeter Analog
Multimeter merupakan alat yang dapat mengukur besar
arus listrik, tegangan, dan hambatan listrik. Terdapat
kumparan tembaga yang diletakkan diantara kutub selatan
dan utara magnet yang didalam kumparan tersebut terdapat
jarum penunjuk/jarum meter. Jarum meter tersebut akan
bergerak bila terdapat aliran arus listrik akibat perubahan
garis-garis gaya magnet. [3]
II. METODE
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan hukum
Ohm dan hukum Kirchhoff ini adalah sebagai berikut :
multimeter untuk mengukur arus dan tegangan, power
supply sebagai sumber tegangan, resistor sebagai
penghambat arus yang mengalir dalam rangkaian, kabel
untuk merangkai rangkaian, dan project board sebagai
tempat merangkai rangkaian.
a. Percobaan pertama yaitu hukum Ohm.
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum hukum
Ohm adalah :
1. Multimeter
2. Power supply
3. Resistor 1 kΩ dan 10 kΩ
4. Kabel
5. Project board
Percobaan ini dilakukan dengan resistor 1 kΩ dan 10
kΩ dan variasi tegangan 5V, 9V, 12V dengan tiga kali
pengulangan. Langkah pertama ialah mengukur dan
mencatat nilai dari resistansi resistor dengan metode
menghitung urutan warna pita pada resistor. Tegangan
power supply diatur 5V dan resistor sebesar 10 kΩ.
Kemudian komponen disusun seperti pada Gambar 1.
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Gambar 1. Rangkaian Percobaan Hukum Ohm
Kemudian arus pada rangkaian diukur dengan menggunakan
multimeter dan nilai arus yang ditampilkan dicatat. Dari
hasil eksperimen dan teori nilai arus dibandingkan.
Percobaan ini diulangi dengan variasi tegangan dan resistor..
Berikut merupakan flowchart yang digunakan dalam
percobaan ini
Start
Seluruh alat dan bahan
disiapkan
Nilai resistansi resistor
diukur
Alat-alat dirangkai
seperti Gambar 1
3
5,09 V
0,95 k Ω
i=5,357 mA
iTeori−i Eksperimen
:
x 100 %
iTeori
5,357−5,10
:
x 100 %
5,357
i=
Error
|
|
|
|
: 4,79 %
b. Percobaan kedua yaitu hukum kirchoff.
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan :
1. Multimeter
2. Power supply
3. Resistor 1 kΩ, 3 resistor 4,6 kΩ
4. Kabel
5. Project board
Percobaan ini dilakukan dengan resistor 1 kΩ, 3 resistor
4,6 kΩ dan variasi tegangan 5V, 9V, 12V dengan tiga kali
pengulangan. Langkah pertama yaitu nilai dari resistansi
resistor diukur dan dicatat dengan metode menghitung
urutan warna pita gelang pada resistor. Kemudian
komponen disusun seperti pada Gambar 2.
Tegangan Power Suply
diatur
Arus pada Resistor
diukur dan dicatat.
Hasil pengukuran arus
pada resistor
dibandingkan dengan
perhitungan Teori
Hukum Ohm.
Pengulangan dilakukan
dengan variasi yang
ditentukan
Finish
Gambar 2. Flowchart Percobaan Hukum Ohm
Berdasarkan data arus yang diperoleh dari percobaan
hukum Ohm yang telah disajikan pada tabel 1, maka
didapatkan arus sebagai berikut :
Contoh perhitungan :
Diketahui : Vmultimeter = 5,09 Volt
Rmultimeter = 0,95 kΩ
Tanya
: i perhitungan teori
Jawab
: i=
V multimeter
R multimeter
Gambar 3. Rangkaian Percobaan Hukum Kirchoff
Selanjutnya tegangan dan arus diukur dengan menggunakan
multimeter. Dari hasil eksperimen dan teori, nilai tegangan
dibandingkan. Percobaan ini diulangi dengan variasi
tegangan dan variasi resistor. Berikut adalah flowchart
percobaan hukum Kirchoff :
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Start
Seluruh alat dan bahan
disiapkan
Nilai resistansi resistor
diukur
Alat-alat dirangkai
seperti gambar 3
Tegangan Power Suply
diatur
Tegangan pada Resistor
diukur dan dicatat.
Hasil pengukuran
tegangan pada resistor
dibandingkan dengan
perhitungan Teori
Hukum Kirchoff.
10,05 I2 – 4,51 I1 = 0
Persamaan (1) & (2)
5,54 I2 + 4.56 I1 = 5,09
x 1,91
10,05 I2 - 4.51 I1 = 0
x1
8,27 I1 + 4,51 I1 = 9,21
12,78 I1 = 9,21
I1 = 0,72 kA
4
–
10,05 I2 = 4,51 I1
10,05 I2 = 4,51 (0,72)
10,05 I2 = 7,75
I2 = 0.32 kA
I4 = I1 – I2
= 0,72 – 0,32
= 0,4 kA
v1 = i1R1 = 0,72 (4.56) = 3,28V
v2 = i2R2 = 0,32 (4,54) = 1,45V
v3 = i3R3 = 0,32 (1) = 0,32V
v4 = i4R4 = 8,4 (4,51) = 1,8V
Error
Eksperimen
|v Teori−vv Teori
|x 100 %
3,28−3,28
=|
3,28 | x 100 %
=
=0%
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Analisa Data
Percobaan hukum Ohm menggunakan resistor 1 kΩ dan
10 kΩ. Setelah melakukan percobaan maka didapatkan datadata dalam tabel berikut ini :
Tabel 1. Hasil pengukuran untuk percobaan Hukum Ohm
Pengulangan dilakukan
dengan variasi yang
ditentukan
Vmultimeter
Vpower supply
5,09
5
8,97
9
12,15
12
Finish
Gambar 4. Flowchart Percobaan Hukum Kirchoff
Berdasarkan data tegangan yang diperoleh dari
percobaan hukum Kirchoff yang telah disajikan pada tabel
2, maka didapatkan tegangan dari percobaan ini sebagai
berikut :
Contoh perhitungan tegangan :
Loop I
KVL:
-5,09 + I2.R3 + I2.R2 + I1.R3 = 0
5,54 I2 + 4,56 I1 = 5,09
Loop II
KVL:
I2.R2 + I2.R3 – I4.R4 = 0
5,54I2 – I4.R4 = 0
KCL:
I4 = I1 - I2
Jadi, 5,54 I2 – 4,51 I1 + 4.51 I2 = 0
I (mA)
I (10)
0,504
0,504
0,504
0,889
0,889
0,889
1,208
1,208
1,208
I (1)
5,10
5,10
5,10
8,99
9,00
9,00
12,18
12,18
12,19
Setelah didapatkan data percobaan, maka dilakukan
perhitungan arus dengan tegangan yang didapat dan resistor
yang diberikan dalam percobaan yang disajikan dalam tabel
sebagai berikut :
Tabel 2. Hasil Perhitungan Arus pada 5V dan 10kΩ
No
.
1
2
3
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
5,09
9,75
5,09
9.75
5,09
9,75
i eksperimen
(mA)
0,504
0,504
0,504
i perhitungan
(mA)
0,52
0,52
0,52
Tabel 3. Hasil Perhitungan Arus pada 5V dan 1 kΩ
No
.
1
2
3
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
5,09
0,95
5,09
0,95
5,09
0,95
i eksperimen
(mA)
5,10
5,10
5,10
i perhitungan
(mA)
5,36
5,36
5,36
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
Tabel 4. Hasil Perhitungan Arus pada 9V dan 10 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
8,97
9,75
8,97
9.75
8,97
9,75
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
i perhitungan
(mA)
0,889
0,889
0,889
0,92
0,92
0,92
Tabel 5. Hasil Perhitungan Arus pada 9V dan 1 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
8,97
0,95
8,97
0,95
8,97
0,95
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
8,99
9
9
i perhitungan
(mA)
9,44
9,44
9,44
Tabel 6. Hasil Perhitungan Arus pada 12V dan 10 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
12,15
9,75
12,15
9.75
12,15
9,75
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
1,208
1,208
1,208
i perhitungan
(mA)
1,246
1,246
1,246
Tabel 7. Hasil Perhitungan Arus pada 12V dan 1 kΩ
Hasil Pengukuran
V (V)
R (kΩ)
12,15
0,95
12,15
0,95
12,15
0,95
No
.
1
2
3
i eksperimen
(mA)
12,18
12,18
12,19
i perhitungan
(mA)
12,79
12,79
12,79
Hukum Kirchoff menggunakan R1=R2=R4= 4,6 kΩ dan R3
= 1 kΩ. Setelah melakukan percobaan, didapatkan data
sebagai berikut :
Tabel 8. Hasil Percobaan Hukum Kirchoff
Vmultimeter
Vpower Supply
5,09
5
8,97
9
12,15
12
V
VR1
VR2
VR3
VR4
3,28
3,28
3,28
5,79
5,79
5,79
7,85
7,86
7,86
1,46
1,46
1,46
2,59
2,59
2,59
3,52
3,52
3,52
0,30
0,30
0,29
0,53
0,53
0,53
0,73
0,73
0,73
1,78
1,78
1,78
3,14
3,15
3,14
4,27
4,27
4,27
Setelah didapatkan data percobaan, maka dilakukan
perhitungan tegangan yang disajikan dalam tabel sebagai
berikut :
Tabel 9. Hasil Perhitungan Tegangan dan Error Hukum
Kirchoff
Sumber
Error
Teganga R (kΩ) Vperhitungan (V) Veksperimen (V)
(%)
n (V)
4,56
3,28
3,28
0
4,54
1,45
1,46
1
5,09
1
0,32
0,30
6,2
4,51
1,8
1,78
1,1
4,56
5,79
5,79
0
4,54
2,59
2,59
0
8,97
1
0,57
0,53
7
4,51
3,15
3,14
0,3
4,56
7,84
7,86
0,12
4,54
3,49
3,52
0,85
12,15
1
0,77
0,73
5,19
4,51
4,28
4,27
0,23
5
b. Pembahasan
Resistor memiliki sifat menghambat. Resistor dapat
menghambat arus listrik yang mengalir dalam sebuah
rangkaian karena resistor memiliki dua kutub yang akan
dialiri arus listrik, arus listrik yang dihambat itu diteruskan
hingga ke ujung hantaran selanjutnya dan menghasilkan
tegangan listrik di kedua kutubnya sehingga resistor dapat
menghambat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian.
Resistor dapat membagi tegangan berarti resistor tersebut
merupakan resistor yang dirangkai seri. Hanya saja yang
dihitung adalah nilai tegangan yang dihasilkan oleh resistor
tersebut. Sedangkan resistor yang dapat membagi arus
berarti resistor tersebut merupakan resistor yang dirangkai
paralel. Hanya saja yang dihitung adalah nilai arus yang
melewati oleh resistor.
Tabel 1 menunjukkan hasil pengukuran arus pada
percobaan hukum Ohm yang menggunakan resistor tetap
sebesar 1kΩ dan 10 kΩ dengan variasi tegangan 5V, 9V,
dan 12V. Dari data yang didapatkan dari pengukuran arus
menggunakan multimeter, terlihat bahwa semakin besar
tegangan yang diberikan maka arus pun semakin besar.
Namun, semakin besar hambatan yang diberikan maka
semakin kecil arus yang dihasilkan. Pada tabel-tabel
selanjutnya dapat dilihat bahwa meskipun hambatan yang
diberikan adalah sama namun arus berubah bila tegangan
yang diberikan berubah. Hal ini membuktikan bahwa arus
yang mengalir pada suatu rangkaian hanya bergantung pada
tegangan dan tidak bergantung pada resistor yang
digunakan. Bila digambarkan dalam grafik, hubungan arus
dengan tegangan yaitu berbanding lurus sehingga berbentuk
linier/garis lurus. Hal ini sesuai dengan hukum Ohm yang
menyatakan bahwa v ≈ i dan R merupakan konstanta yang
konstan karena telah dirancang sedemikian rupa sehingga
dapat mengatur besar arus yang mengalir dalam rangkaian
supaya tidak terjadi ledakan muatan.
Pada tabel 2 sampai dengan tabel 7 terdapat nilai arus
secara eksperimen dan nilai arus secara perhitungan.
Terdapat perbedaan nilai antara arus yang diperoleh melalui
eksperimen dan arus yang diperoleh secara perhitungan.
Perbedaan diantara nilai keduanya kecil. Nilai error yang
didapatkan mencapai 0,47%. Hal ini dikarenakan pada
proses pengukuran terdapat faktor-faktor yang diabaikan,
salah satunya yaitu adanya hambatan pada kawat. Karena
setiap bahan mempunyai nilai hambatan walaupun nilainya
kecil. Hal ini dikarenakan kerapatan atom pada bahan
tertentu juga mempengaruhi jalannya elektron dalam suatu
konduktor.
Pada percobaan hukum Kirchoff, hasil percobaan
disajikan dalam tabel 8 yang menyatakan bahwa dari
sumber tegangan yang sama dengan besar resistor yang
berbeda menghasilkan
tegangan yang berbeda-beda
misalnya dengan sumber tegangan 5,09V dan resistor
sebesar 4,56kΩ dan 4,51kΩ memiliki tegangan berturutturut sebesar 3,28V dan 1,45V. Hal ini berarti tegangan pada
rangkaian pada percobaan hukum Kirchoff dipengaruhi oleh
resistor. Tegangan dalam rangkaian harus sama dengan nol
seperti bunyi kedua hukum Kirchoff, dimana hal ini berarti
ada tegangan keluar dan ada tegangan masuk yang saling
meniadakan. Hal ini terjadi supaya tidak terjadi kelebihan
kerja dalam mengangkut pada suatu simpul dalam
rangkaian, sehingga rangkaian dapat berjalan dengan baik.
Tegangan yang diperoleh secara eksperimen dan
perhitungan memiliki nilai error terbesar yaitu 7% pada
JURNAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR_HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOFF (1-6)
sumber tegangan 8,97V dan resistor sebesar 1kΩ dengan
error terkecil 0% pada beberapa data. Ketidakakuratan nilai
tegangan yang menyebabkan perbedaan antara nilai
tegangan yang didapat melalui eksperimen dan perhitungan
ini dikarenakan nilai ketelitian skala pada multimeter terlalu
kecil sehingga menyebabkan kesulitan dalam pembacaan
nilai yang ditunjukkan, energi disipasi resistor lebih besar
dari pada saat percobaan hukum Ohm, dan resistor yang
digunakan pun banyak.
IV. KESIMPULAN
Dari percobaan hukum Ohm didapatkan bahwa arus
semakin besar bila tegangan yang digunakan semakin besar
pula dan hukum Kirchoff terbukti karena nilai error yang
dihasilkan hanya 7%.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih untuk Endarko selakuk dosen Elektronika
Dasar I, teman-teman kelompok III B yang telah membantu
saya, Asisten Laboratorium Elektronika Dasar Riyan Yefta
Purba dan Rozaq Alfan yang telah membimbing saya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Halliday, David, dkk, “Fisika Dasar Jilid 2 Edisi 7”,
Jakarta : Erlangga, 2010
[2] Charles K.Alexander, Matthew N. O. Sadiku,.
”Fundamental of Electric Circuit”, New York :
McGraw-Hill Companies, 2009
[3] Miller, Franklin, Jr, “College Physics”, New York :
Harcourt, Brace, and Company, 1959
6