percobaan rangkaian resistor hukum ohm pembagi tegangan
Percobaan
RANGKAIAN RESISTOR, HUKUM OHM DAN PEMBAGI TEGANGAN
(Oleh : Sumarna, Lab-Elins, Jurdik Fisika FMIPA UNY)
E-mail : [email protected])
1. Tujuan
1). Mempelajari cara-cara merangkai resistor.
2). Mempelajari watak rangkaian resistor.
3). Mempelajari hubungan antara beda tegangan, kuat arus, dan resistansi.
4). Mempelajari rangkaian pembagi tegangan.
2. Alat-alat yang Percobaan
1). Voltmeter (analog atau digital)
2). Amperemeter (analog atau digital)
3). Catu daya variabel
4). Beberapa resistor (minimal 5 buah)
5). Kabel-kabel penghubung
6). Papan rangkaian (dapat berupa Breadboard).
3. Dasar Teori
Rangkaian Resistor
Nilai resistansi suatu resistor yang tersedia di
sembarang nilai yang diperlukan orang.
pasaran tidak mencakup
Apabila seseorang ingin mendapatkan
resistor dengan resistansi tertentu yang tidak tersedia di pasaran, maka ia harus
merangkai sendiri dari resistor-resistor yang tersedia di pasaran. Atau sebaliknya,
orang dapat menggantikan serangkaian resistor dengan satu resistor pengganti. Pada
dasarnya rangkaian resistor dapat dikelompokkan menjadi rangkaian-rangkaian seri,
paralel atau delta-bintang.
Dua atau lebih resistor masing-masing dengan resistansi R1, R2, R3 … Ri
dirangkai secara seri. Rangkaian seri resistor-resistor tersebut dapat digantikan
16
dengan sebuah resistor pengganti yang nilainya RS
apabila terpenuhi keadaan
berikut :
RS = R1 + R2 + R3 + … + Ri.
Gambar konfigurasi seri adalah sebagai berikut :
R1
R2
R3
Ri
RS
Dua atau lebih resistor masing-masing dengan resistansi R1, R2, R3 … Ri
dirangkai secara paralel. Rangkaian paralel resistor-resistor tersebut dapat digantikan
dengan sebuah resistor pengganti yang nilainya RP
apabila terpenuhi keadaan
berikut :
1
RP
=
1
1
1
1
+
+
+…+
.
R2
R3
R1
Ri
Gambar konfigurasi paralel adalah sebagai berikut :
R1
R2
R3
Ri
RP
17
Jika dua buah resistor R1 dan R2 dirangkai secara paralel, maka besar tahanan
penggantinya RP dapat dinyatakan sebagai
RP =
R1.R2
R1 R2
.
Sering dijumpai rangkaian resistor yang tidak dapat digolongkan ke dalam
rangkaian seri ataupun rangkaian paralel. Rangkaian tersebut memiliki tiga ujung,
seperti dapat dilihat pada gambar berikut :
Rx
R3
R2
Ry Rz
R1
Pada gambar di atas R1, R2 dan R3 membentuk konfigurasi delta atau segitiga,
sedangkan Rx, Ry dan Rz membentuk konfigurasi bintang atau Y. Kedua konfigurasi
tersebut dapat saling menggantikan, artinya konfigurasi delta dapat digantikan
dengan konfigurasi bintang atau sebaliknya. Hubungan nilai resistansi antara kedua
konfigurasi tadi adalah sebagai berikut :
Rx =
Ry =
Rz =
R2 .R3
R1 R2 R3
R1 =
R1.R3
R1 R2 R3
R2 =
R1.R2
R1 R2 R3
R3 =
18
Rx Ry Ry Rz Rz Rx
Rx
Rx Ry Ry Rz Rz Rx
Ry
Rx Ry Ry Rz Rz Rx
Rz
Hukum Ohm
Jika pada kedua ujung resistor dengan resistansi R dipasang beda tegangan
sebesar V, maka di dalam resistor tersebut mengalir arus sebesar I. Hubungan ketiga
besaran itu dikenal sebagai Hukum Ohm dan secara matematis dituliskan seperti
berikut :
+
-
V = I.R
I
R
V
Pembagi Tegangan
Pembagi tegangan merupakan rangkaian attenuator yang berfungsi untuk
memperkecil tegangan atau sinyal. Pembagi tegangan sering dijumpai pada masukan
alat-alat ukur untuk
mencegah terjadinya kelebihan arus yang mengalir pada
-ampere. Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Vi
R1
Vi
R2
R1
atau
Vo
R2
Dari rangkaian tersebut dapat dibuktikan bahwa
Vo =
R2
R1 R2
Vi .
19
Vo
4. Langkah-langkah Percobaan
1). Ambillah 5 buah resistor dengan nilai yang berbeda-beda dan masing-masing
berilah kode sebagai R1, R2, ..., R5. Catat kode warna dan ukurlah resistansi setiap
resistor dengan ohmmeter. Selanjutnya buatlah rangkaian berikut
a
b
R1
a
R2
a
R3
R1
b
R4
a
R5
b
R4
b
R2
R5
R3
Ri
a
R4
R3
Rz
b
R5
Ukurlah resistansi antara ujung-ujung a dan b pada setiap konfigurasi rangkaian di
atas. Antara R1 s/d R5 dapat saling menggantikan. Sehingga dapat dibuat banyak
variasi. Bandingkanlah antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan untuk
setiap konfigurasi yang sama !
2). Ambillah satu resistor yang nilai hambatannya cukup besar (1 k), kemudian
pasanglah beda tegangan pada kedua ujung resistor tersebut, menurut rangkaian
berikut ini. Dalam menggunakan amperemeter perlu mengingat batas ukurnya.
Amperemeter
Catu daya
variabel
A
Vi
R
20
VR Voltmeter
Variasilah tegangan dari catu daya untuk beberapa nilai (dari kecil semakin besar)
dan catatlah penunjukkan pada VR dan A pada kondisi yang simultan. Ingat batas
ukur pada A dan VR jangan sampai terlewati. Buatlah grafik hubungan antara V
dan I untuk resistor tertentu. Hasil pengamatan yang diperoleh dapat dicatat dalam
model tabel berikut ini.
R (terukur) =
No.
R (terbaca) =
VR
Vi
Teoritis
A
Terukur
Teoritis
Terukur
Dst.
3). Buatlah rangkaian pembegi tegangan seperti gambar di bawah ini :
Vin
dari catu daya
Vb
Rx
Va
Ry
0
Rx dan Ry dapat dipilih dari R1 s/d R5. Ukurlah Va dan Vb. Bandingkan hasil
pengukuran itu dengan hasil perhitungan secara teoritis !. Hasil pengamatan yang
diperoleh dapat dimasukkan dalam model tabel berikut ini.
Vin
Rx
Ry
Va
Teori
Vb
Empiris
Dst.
21
Teori
Empiris
RANGKAIAN RESISTOR, HUKUM OHM DAN PEMBAGI TEGANGAN
(Oleh : Sumarna, Lab-Elins, Jurdik Fisika FMIPA UNY)
E-mail : [email protected])
1. Tujuan
1). Mempelajari cara-cara merangkai resistor.
2). Mempelajari watak rangkaian resistor.
3). Mempelajari hubungan antara beda tegangan, kuat arus, dan resistansi.
4). Mempelajari rangkaian pembagi tegangan.
2. Alat-alat yang Percobaan
1). Voltmeter (analog atau digital)
2). Amperemeter (analog atau digital)
3). Catu daya variabel
4). Beberapa resistor (minimal 5 buah)
5). Kabel-kabel penghubung
6). Papan rangkaian (dapat berupa Breadboard).
3. Dasar Teori
Rangkaian Resistor
Nilai resistansi suatu resistor yang tersedia di
sembarang nilai yang diperlukan orang.
pasaran tidak mencakup
Apabila seseorang ingin mendapatkan
resistor dengan resistansi tertentu yang tidak tersedia di pasaran, maka ia harus
merangkai sendiri dari resistor-resistor yang tersedia di pasaran. Atau sebaliknya,
orang dapat menggantikan serangkaian resistor dengan satu resistor pengganti. Pada
dasarnya rangkaian resistor dapat dikelompokkan menjadi rangkaian-rangkaian seri,
paralel atau delta-bintang.
Dua atau lebih resistor masing-masing dengan resistansi R1, R2, R3 … Ri
dirangkai secara seri. Rangkaian seri resistor-resistor tersebut dapat digantikan
16
dengan sebuah resistor pengganti yang nilainya RS
apabila terpenuhi keadaan
berikut :
RS = R1 + R2 + R3 + … + Ri.
Gambar konfigurasi seri adalah sebagai berikut :
R1
R2
R3
Ri
RS
Dua atau lebih resistor masing-masing dengan resistansi R1, R2, R3 … Ri
dirangkai secara paralel. Rangkaian paralel resistor-resistor tersebut dapat digantikan
dengan sebuah resistor pengganti yang nilainya RP
apabila terpenuhi keadaan
berikut :
1
RP
=
1
1
1
1
+
+
+…+
.
R2
R3
R1
Ri
Gambar konfigurasi paralel adalah sebagai berikut :
R1
R2
R3
Ri
RP
17
Jika dua buah resistor R1 dan R2 dirangkai secara paralel, maka besar tahanan
penggantinya RP dapat dinyatakan sebagai
RP =
R1.R2
R1 R2
.
Sering dijumpai rangkaian resistor yang tidak dapat digolongkan ke dalam
rangkaian seri ataupun rangkaian paralel. Rangkaian tersebut memiliki tiga ujung,
seperti dapat dilihat pada gambar berikut :
Rx
R3
R2
Ry Rz
R1
Pada gambar di atas R1, R2 dan R3 membentuk konfigurasi delta atau segitiga,
sedangkan Rx, Ry dan Rz membentuk konfigurasi bintang atau Y. Kedua konfigurasi
tersebut dapat saling menggantikan, artinya konfigurasi delta dapat digantikan
dengan konfigurasi bintang atau sebaliknya. Hubungan nilai resistansi antara kedua
konfigurasi tadi adalah sebagai berikut :
Rx =
Ry =
Rz =
R2 .R3
R1 R2 R3
R1 =
R1.R3
R1 R2 R3
R2 =
R1.R2
R1 R2 R3
R3 =
18
Rx Ry Ry Rz Rz Rx
Rx
Rx Ry Ry Rz Rz Rx
Ry
Rx Ry Ry Rz Rz Rx
Rz
Hukum Ohm
Jika pada kedua ujung resistor dengan resistansi R dipasang beda tegangan
sebesar V, maka di dalam resistor tersebut mengalir arus sebesar I. Hubungan ketiga
besaran itu dikenal sebagai Hukum Ohm dan secara matematis dituliskan seperti
berikut :
+
-
V = I.R
I
R
V
Pembagi Tegangan
Pembagi tegangan merupakan rangkaian attenuator yang berfungsi untuk
memperkecil tegangan atau sinyal. Pembagi tegangan sering dijumpai pada masukan
alat-alat ukur untuk
mencegah terjadinya kelebihan arus yang mengalir pada
-ampere. Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Vi
R1
Vi
R2
R1
atau
Vo
R2
Dari rangkaian tersebut dapat dibuktikan bahwa
Vo =
R2
R1 R2
Vi .
19
Vo
4. Langkah-langkah Percobaan
1). Ambillah 5 buah resistor dengan nilai yang berbeda-beda dan masing-masing
berilah kode sebagai R1, R2, ..., R5. Catat kode warna dan ukurlah resistansi setiap
resistor dengan ohmmeter. Selanjutnya buatlah rangkaian berikut
a
b
R1
a
R2
a
R3
R1
b
R4
a
R5
b
R4
b
R2
R5
R3
Ri
a
R4
R3
Rz
b
R5
Ukurlah resistansi antara ujung-ujung a dan b pada setiap konfigurasi rangkaian di
atas. Antara R1 s/d R5 dapat saling menggantikan. Sehingga dapat dibuat banyak
variasi. Bandingkanlah antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan untuk
setiap konfigurasi yang sama !
2). Ambillah satu resistor yang nilai hambatannya cukup besar (1 k), kemudian
pasanglah beda tegangan pada kedua ujung resistor tersebut, menurut rangkaian
berikut ini. Dalam menggunakan amperemeter perlu mengingat batas ukurnya.
Amperemeter
Catu daya
variabel
A
Vi
R
20
VR Voltmeter
Variasilah tegangan dari catu daya untuk beberapa nilai (dari kecil semakin besar)
dan catatlah penunjukkan pada VR dan A pada kondisi yang simultan. Ingat batas
ukur pada A dan VR jangan sampai terlewati. Buatlah grafik hubungan antara V
dan I untuk resistor tertentu. Hasil pengamatan yang diperoleh dapat dicatat dalam
model tabel berikut ini.
R (terukur) =
No.
R (terbaca) =
VR
Vi
Teoritis
A
Terukur
Teoritis
Terukur
Dst.
3). Buatlah rangkaian pembegi tegangan seperti gambar di bawah ini :
Vin
dari catu daya
Vb
Rx
Va
Ry
0
Rx dan Ry dapat dipilih dari R1 s/d R5. Ukurlah Va dan Vb. Bandingkan hasil
pengukuran itu dengan hasil perhitungan secara teoritis !. Hasil pengamatan yang
diperoleh dapat dimasukkan dalam model tabel berikut ini.
Vin
Rx
Ry
Va
Teori
Vb
Empiris
Dst.
21
Teori
Empiris