Modul Praktikum Fisika Dasar Pertanian F

PANDUAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR PERTANIAN
(FPU 617105)

OLEH
TIM DOSEN

FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG 2017

DAFTAR ISI

I.

PENGUKURAN SUHU DAN KALOR 1

II.

PENGUKURAN SUHU DAN KALOR 2

III.

KOEFISIEN RESTITUSI TUMBUKAN

IV.

PERCOBAAN HUKUM BOYLE

V.

MAGNET

VI.

KUMPARAN INDUKSI DAN ARUS AC

VII. LISTRIK SEARAH (DC)

PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERTANIAN FPU 617105
PENGUKURAN SUHU DAN KALOR

PRAKTIKUM 1
A. Tujuan
Mengetahui cara mengukur Suhu dengan Indera Peraba dan Termometer
B. TEORI
Indera perasa (kulit) kita sangatlah relatif dalam merasakan panas atau dingin udara
sekeliling kita. Suhu yang kita dirasakan bergantung pada suhu yang senelumnya rasakan
sebelumnya. Suhu udara terasa hangat bagi yang sebelumnya berada di lingkungan yang
dingin. Akan tetapi, suhu udara akan kita rasakan dingin jika kita sebelumnya berada di
tempat atau ruangan yang suhunya lebih tinggi. Jadi apa yang kita rasakan sangat relatif. Di
samping tidak dapat menentukan ukuran suhu secara tepat, kulit kita juga tidak tahan
menyentuh benda-benda yang sangat panas (misalnya, air mendidih). Oleh karena itu, untuk
mengukur suhu secara tepat diperlukan alat ukur suhu yang dinamakan termometer. Untuk
mengukur suhu benda, sentuhkan termometer pada benda yang akan diukur suhunya. Jika
kalian ingin mengukur suhu secangkir kopi panas, celupkan termometer ke dalamnya dan
tunggu beberapa saat. Setelah cairan bahan pengisi termometer tidak berubah lagi, bacalah
suhunya.
C. ALAT DAN BAHAN
1. Tiga bejana yang berukuran besar, misalnya ember.
2. Air hangat, air sumur, dan campuran antara es dan air secukupnya.

D. PROSEDUR KEGIATAN
1. Isilah bejana pertama dengan air hangat, bejana kedua dengan air sumur, dan bejana ketiga
dengan campuran antara es dan air.
2. Masukkan kedua telapak tangan kalian ke dalam bejana pertama. Diamkan beberapa saat
dan rasakan panasnya. Selanjutnya, angkatlah kedua tanganmu dan keringkan dengan lap.
Sekarang, celupkan kedua telapak tangan ke dalam bejana ketiga. Diamkan beberapa saat
dan rasakan panasnya.Setelah beberapa saat, angkatlah kedua telapak tangan dan keringkan
dengan lap.
3. Masukkan telapak tangan kananmu ke dalam bejana pertama dan telapak tangan kirimu ke
dalam bejana ketiga. Diamkan beberapa saat dan rasakan keduanya.
4. Pindahkan secara cepat kedua tanganmu ke dalam bejana kedua. Apakah kedua tanganmu
masih merasakan hal yang sama seperti pada langkah ke-3? Jika tidak, mengapa? Silahkan
dibahas dan disimpulkan.

1

E. HASIL DAN PEMBAHASAN

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

F. KESIMPULAN
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

2

PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERTANIAN FPU 617105
PENGUKURAN SUHU DAN KALOR
PRAKTIKUM 2
A. Tujuan:

Mengamati proses mencair dan mendidih
B. TEORI
Es adalah air yang membeku pada suhu sekitar dan di bawah 0 oC. Ketika es di biarkan
di lingkungan yang suhu lebih tinggi dari 0oC, maka es akan mencair dan menyerap panas
dari sekitar. Ketika sudah mencair, suhu air akan meningkat menyesuaikan suhu udara
sekeliling. Dan jika air dipanaskan, tentu suhu air juga akan meningkat menuju suhu didih
karena menyerap panas.

C. Alat dan Bahan
2 Gelas kimia, 2 termometer skala Celsius, statif, pembakar spiritus, kaki tiga, kawat kasa, dan
air 50 mL

D. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Tuangkan beberapa potong es batu ke dalam gelas kimia, masukkan termometer,
amati sampai suhu turun terendah dan kemudian catatlah setiap 1 menit sampai
semua es mencair dan terus catat suhunya sampai suhu naik mendekati suhu
lingkungan. Buat grafik hubungan antara waktu dan suhu es ketika mencair sampai
suhu mendekati suhu lingkungan
2. Dalam waktu yang bersamaan, tuangkan beberapa air 50 mL dalam gelas kimia yang
lain (jangan terlalu penuh), letakkan gelas kimia yang berisi air tadi di atas kaki tiga
dengan menggunakan alas kawat kasa.
3. Pasang termometer pada statif dan masukkan termometer ke dalam air tanpa
menyentuh dasar gelas.
4. Panaskan air dengan menggunakan pembakar spiritus. Perhatikan dan catat perubahan
suhu air setiap menit hingga air mendidih dan tunggu beberapa menit.
5. Setelah air mendidih, apakah terjadi perubahan suhu? Buat grafik hubungan antara
waktu dan suhu
E. HASIL DAN PEMBAHASAN

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

1

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

F. KESIMPULAN
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

2

PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERTANIAN FPU 617105
KOEFISIEN RESTITUSI TUMBUKAN
PRAKTIKUM 3
A. TUJUAN
1. Menentukan koefisien restitusi antara:
a. Kelereng dengan lantai.
b. Bola pingpong dengan lantai.
c. Bola bekel dengan lantai.
d. Bola tennis dengan lantai.
2. Menentukan jenis tumbukan pada percobaan ini.
3. Memberi alasan mengapa nilai koefisien restitusi = 1 pada percobaan ini.

B. TEORI
Koefisien restitusi merupakan konstanta yang menyertai dua benda ketika
mengalami tumbukan. Koefisien restitusi dalam peristiwa tumbukan menunjukkan jenis
tumbukan dua benda. Tumbukan itu dapat berupa tumbukan lenting sempurna dengan
nilai koefisien restitusi sama dengan satu (e = 1), tumbukan lenting sebagian dengan nilai

koefisien restitusi lebih kecil dari satu dan lebih besar dari nol (0 < e < 1), dan tumbukan
tidak lenting sama sekali dengan nilai koefisien restitusi sama dengan nol (e = 0).
Besar nilai koefisien suatu benda sangat bergantung pada kecepatan dua benda
sebelum dan sesudah tumbukan. Untuk benda jatuh bebas, koefisien tergantung pada
ketinggian benda ketika dijatuhkan. Hal tersebut dikarenakan kecepatan benda yang jatuh
bebas sangat ditentukan oleh ketinggian benda dan percepatan gravitasi bumi.
Pada tumbukan yang terjadi pada benda yang jatuh dari ketinggian h meter:
v A  2 gh , vB sebagai vB lantai, yaitu 0 (baik vB maupun vB’), sehingga:

e 

v A'  v B'
v A  vB

 e 

v 'A
2 gh'
 e
vA

(  2 gh)

 e

h'
h

3

Untuk mencari tinggi pantulan ke-n dapat dicari dengan cara:
hn ho .e 2 n

C. ALAT DAN BAHAN:
Meteran, Kelereng, Bola pingpong, Bola bekel, Bola tenis
D. PROSEDUR:
1. Menyiapkan semua alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan
2. Menempelkan meteran pada dinding
3. Mengambil salah satu contoh bola, kemudiaan mengangkat bola tersebut pada
ketinggian tertentu di depan mistar, kemudian menjatuhkannya, sambil mengamati
4.
5.
6.
7.

tinggi pantulan bola yang pertama kalinya.
Menandai tinggi pantulan bola yang pertama kalinya dengan mistar
Melakukan hal yang sama dengan bola yang lain.
Melakukan percobaan sampai mendapat data sebanyak 5 kali.
Mencatat data yang diperoleh.

4

E. TABEL PENGAMATAN:
Jenis bola
No.
h1
h2
1.
2.
3.
4.
5.
Rata-rata
Standart deviasi
Kesalahan relatif

e

F. HASIL DAN PEMBAHASAN
(Uraikan hasil pengamatanmu, misalnya berapakah koefisien restitusi masing-masing
benda tersebut?, jenis tumbukan, Mungkinkah nilai koefisien restitusi = 1 pada percobaan
tersebut?)
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
5

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
G. KESIMPULAN
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
H. GAMBAR / FOTO-FOTO

6

PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERTANIAN FPU 617105
PERCOBAAN HUKUM JOULE
PRAKTIUKM 4

A. LATAR BELAKANG
Thermodinamika merupakan ilmu tentang energi, yang secara spesific membahas
tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Seperti telah diketahui bahwa energi
didalam alam dapat terwujud dalam berbagai bentuk, selain energi panas dan kerja, yaitu
energi kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gelombang elektromagnet, energi akibat gaya
magnet, dan lain-lain . Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara
alami maupun hasil rekayasa tehnologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak
dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk
menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai
prinsip konservasi atau kekekalan energi.
Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali kita menemui listrik, seperti lampu di
kamar, AC, laptop, dan lain-lain. Dalam listrik tersebut terdapat suatu energi yang mengalir
atau biasa disebut dengan arus listrik. Seperti yang kita ketahui kalau arus listrik dalam
rangkaian listrik tersebut dapat mengasilkan panas. Pada peralatan–peralatan yang
menggunakan arus listrik sebagai sumber energinya, apabila kita aktifkan dalam jangka
waktu tertentu, maka akan timbul panas pada bagian rangkaian listrik yang merupakan
tempat atau pusat aktifitas arus listrik.
Berdasarkan hal inilah yang melatar belakangi praktikum kami tentang panas yang
ditimbulkan oleh arus listrik. Kenyataan tersebut perlu dipelajari dan dikaji lebih lanjut
mengingat panas yang ditimbulkan tergantung oleh beda potensial, arus listrik serta waktu
yang diperlukan.
Permasalahan yang ada dalam percobaan ini adalah bagaimana cara menentukan
panas yang ditimbulkan oleh arus listrik dan membuktikan hokum Joule, serta menentukan
harga 1 Joule.
B. TUJUAN
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan panas yang ditimbulkan oleh arus
listrik dan untuk membuktikan hokum Joule, serta menentukan harga 1 Joule.

7

C. TEORI
C.1 Arus Listrik
Ketika terminal-terminal baterai dihubungkan dengan jalur penghantar yang kontinu,
maka didapatkan rangkaian listrikseperti pada Gambar 2.1(a), dan pada diagram rangkaian,
seperti pada Gambar 2.1(b). Baterai disimbolkan seperti ini
+

[Symbol baterai]

-

Garis yang lebih panjang pada symbol ini menyatakan terminal positif, dan yang lebih
pendek terminal negative. Alat yang diberi daya oleh baterai bisa berupa bola lampu (yang
hanya merupakan kawat halus di dalam bola kaca hampa udara), pemanas, radio, atau
apapun. Ketika rangkaian seperti ini terbentuk, muatan dapat mengalir melalui kawat
rangkaian, dari satu terminal baterai ke yang lainnya. Aliran muatan seperti ini dinamakan
arus listrik. Lebih tepat lagi, arus listrik pada kawat didefinisikan sebagai jumlah total muatan
yang melewatinya persatuan waktu pada suatu titik. Dengan demikian arus rata-rata I
didefinisikan sebagai
I=

(2.1)

Dimana ΔQ adalah jumlah muatan yang melewati konduktor pada suatu lokasi selama
jangka waktu Δt. Arus listrik diukur dalam coloumb per detik, satuan ini diberi nama ampere
(A). Satuan yang sering digunakan adalah miliampere (1 mA = 10 -3 A) dan microampere (1
µA = 10-6 A).
Pada rangkaian tunggal, seperti pada Gambar 2.1, arus pada setiap saat sama pada
satu titik. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan muatan listrik(muatan tidak hilang).

arus
+

alat
6V

(a)

+

-

(b)

8

Gambar 2.1 (a) Rangkaian listrik sederhana. (b) Gambar skematis dari rangkaian yang
sama.
Konduktor mengandung banyak electron bebas. Berarti bila kawat penghantar
dihubungkan ke terminal-terminal baterai seperti pada Gambar 2.1, sebenarnya electron
bermuatan negative yang mengalir pada kawat. Ketika kawat pertama kali dihubungkan, beda
potensial antara terminal-terminal baterai mengakibatkan adanya medan listrik di dalam
kawat dan paralel terhadapnya. Dengan demikian elektron-elektron bebas pada satu ujung
kawat tertarik ke terminal positif, dan pada saat yang sama, elektron-elektron meninggalkan
terminal negative baterai dan memasuki kawat diujung yang lain. Ada aliran electron yang
kontinu melalui kawat yang mulai kawat terhubung ke kedua terminal. Ketika kita
membicarakan arus yang mengalir pada rangkaian, yang kita maksud adalah aliran muatan
positif. Hal ini kadang-kadang disebut sebagai arus konvensional. Ketika kita ingin
membicarakan arah aliran electron, kita akan menyebutnya arus electron secara spesifik. Pada
zat cair dan gas, baik muatan (ion) positif dan negative dapat bergerak.
C.2 Hambatan dan Resistor
Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian dibutuhkan beda potensial, yaitu
dengan baterai. Georg Simon Ohm (1787-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus
pada kawat logam sebanding dengan beda potensial v yang diberikan ke ujung-ujungnya.
Besarnya aliran arus pada kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga
pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron. Elektron-elektron diperlambat
karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Semakin tinggi hambatan ini, semakin
kecil arus untuk suatu tegangan V, maka dapat disimpulkan bahwa arus berbanding terbalik
dengan hambatan.
I=

…………………………………………...(2.2)

di mana R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda potensial yang
melintasi alat tersebut, dan I adalah arus yang mengalir. Hubungan ini dikenal sebagai
Hukum Ohm. Satuan untuk hambatan disebut Ohm dan disingkat Ω (huruf besar Yunani
untuk omega). Karena R = V/I . maka 1 Ω ekivalen dengan 1 V/A.
Semua alat listrik, dari pemanas sampai bola lampu hingga amplifier stereo,
memberikan hambatan terhadap aliran arus. Filament bola lampu dan pemanas listrik
9

merupakan jenis kawat khusus yang hambatannya mengakibatkan alat tersebut menjadi
sangat panas. Umumnya, kawat penghubung memiliki hambatan yang sangat kecil
dibandingkan dengan hambatan filament atau kumparan kawat. Kebanyakan rangkaian,
terutama pada alat-alat elektronik, resistor digunakan untuk mengendalikan besar arus.
Resistor mempunyai hambatan mulai kurang dari satu ohm sampai jutaan ohm. Dua jenis utama
adalah resistor gulungan kawat yang terdiri dari kumparan kawat halus, dan resistor komposisi yang
biasanya terbuat dari karbon semikonduktor.

Warna

Kode Warna Resistor
Angka
Faktor Pengali

Toleransi
(%)

Hitam
Coklat
Merah
Jingga
Kuning
Hijau
Biru
Ungu
Abu-abu
Putih
Emas
Perak
Tidak berwarna

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

1
101
102
103
104
105
106
107
108
109
10-1
10-2

5%
10%
20%

Nilai hambatan suatu resistor dituliskan di sebelah luarnya atau dinyatakan dengan
kode warna, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di atas dan pada tabel, dua warna
pertama menyatakan dua digit pertama nilai hambatan, warna ketiga menyatakan pangkat
sepuluh yang digunakan untuk mengalikan, dan keempat merupakan toleransi pembuatan.
Sebagai contoh, resistor yang keempat warnanya adalah merah, hijau, jingga, dan perak
mempunyai hambatan sebesar 25.000 Ω (25 kΩ), dengan penyimpanan 10 persen.

10

C.3 Efek Joule
Menjaga agar arus tetap mengalir dalam suatu konduktor memerlukan pengeluaran
energi. Energi juga harus diberikan untuk mempercepat suatu ion dalam sebuah akselerator
atau tabung electron, tetapi ada perbedaannya. Dalam akselerator energy yang diberikan
digunakan untuk mempercepat ionnya. Dalam suatu konduktor, karena adanya interaksi
antara elektron-elektron dan ion-ion positif dari lattice kristal, energy yang dipasok ke
electron-elektron dipindahkan ke lattice cristal sehingga memperbesar energy penggetar
lattice tersebut. Akibatnya suhu material akan naik dan ini adalah efek pemanasan arus yang
telah diketahui dengan baik dan disebut efek joule.
D. ALAT DAN BAHAN
Satu set Kalorimeter dengan perlengkapannya, 1 unit Thermometer, 1 unit Adaptor1
unit Stopwatch, 1 unit Tahanan geser (Rg), 1 unit Ampermeter (A) dan 1 unit Voltmeter (V).
E. PROSEDUR
Dalam melakukan percobaan Hukum Joule Panas yang Ditimbulkan oleh Arus Listrik
ini hal pertama yang perlu dilakukan yaitu merangkai alat seperti pada Gambar A setelah itu
dihubungkan dengan tegangan PLN seijin assisten, lalu kalorimeter K diisi dengan air, dicatat
massa air dalam Kalorimeter, kemudian diberi arus listrik (untuk variasinya 0.4 A dan 0.5 A),
diusahakan arus konstan dengan mengatur tahanan geser Rg. Waktu dihitung setiap
perubahan satu suhu. Dan begitu juga diulangi saat rangkaian 2, seperti pada Gambar B.

-

+
_+-

E

V
-

A

+
Thermometer
+

Gambar A.
Joule

K

(a)

oleh Arus

_

E

+
-

_

+

AV

V

Skema Alat Hukum
Panas yang
Ditimbulkan
Listrik

+
Thermometer

K

yang

(b)

Gambar B. Skema
Rangkaian
Percobaan Alat
Hukum Joule Panas
Ditimbulkan
11

oleh Arus Listrik
E. HASIL DAN PEMBAHASAN
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
F. KESIMPULAN
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

12

MAGNET
PERCOBAAN OERSTED
PRAKTIKUM 5
A.

TUJUAN

1.

Menyelidiki adanya medan magnet di sekitar kawat yang dialiri arus
listrik.
Menentukan induksi magnetik di sekitar kawat berarus listrik.

2.

B.

DASAR TEORI

Jika muatan listrik mengalir melalui kawat penghantar, akan timbul pengaruh
megnetik di sekitar kawat penghantar tersebut. Pengaruh magnetik ini mampu menarik bahan
magnetik yang lain. Jika serbuk besi disebarkan di sekitar kawat berarus listrik, serbuk besi
itu akan membentuk pola lingkaran yang teratur.
Hans Christian Oerstead mengadakan penelitian tentang pengaruh medan magnet di
sekitar kawat berarus listrik. Kawat berarus listrik menyebabkan jarum kompas bergerak.
Jadi, di sekitar kawat berarus listrik terdapat garis gaya magnet.

C.

ALAT DAN BAHAN
1.
2.
3.
4.
5.

D.

Sumber tegangan arus searah
Kabel penghubung
Saklar
Kompas
Amperemeter

PROSEDUR

Gambar 1. Susunan Rangkaian Percobaan

13

Catatan: saklar dalam posisi terbuka, atur rangkaian sehingga posisi jarum kompas sejajar
penghantar.
a.
b.
c.
d.
e.

Atur catu daya pada tegangan 1,5 volt DC
Tutup saklar dan amati penyimpangan jarum kompas
Buka saklar
Ubah besarnya arus dengan mengatur tegangan
Lakukan pengulangan sebanyak tiga kali dan catat hasilnya

E.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Isikan Tabel berikut dengan data hasil pengamatan yang diperoleh
No.

Tegangan
(V)

1

1,5

2

3

3

4,5

4

6

5

7,5

6

9

7

10,5

8

12

Besar
Simpangan ()

Kuat Arus (A)

(Buatlah grafik hubungan antara kuat arus (I) dan besar simpangan () yang terjadi. Berdasarkan
percobaan, hitunglah besar induksi magnetik B.)

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

14

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

F.

KESIMPULAN

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………

15

PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERTANIAN FPU 617105
KUMPARAN INDUKSI DAN ARUS LISTRIK
PRAKTIKUM 6
A. TUJUAN
1. Mempelajari watak kumparan jika dialiri arus listrik searah (DC).
2. Mempelajari watak kumparan jika dialiri arus listrik bolak-balik (AC).
3. Menentukan resistansi kumparan dengan Wheatstone Bridge.
4. Menentukan induktansi diri suatu kumparan.
5. Menentukan reaktansi induktif dari sebuah kumparan.
B. TEORI
Bila fluks magnetik jatuh pada suatu penghantar berbentuk kumparan, maka dalam
penghantar akan timbul gaya gerak listrik yang disebut gaya gerak listrik induksi atau imbas.
Perubahan fluks magnetik pada kumparan dapat diperleh dengan cara menggerakkan magnet
pada kumparan, sedangkan kumparan atau kawat dalam keadaan diam. Atau sebaliknya
kumparan atau kawat yang bergerak, sedangkan magnet tetap diam. Jika suatu penghantar
berbentuk kumparan dialiri listrik DC, maka dia berperilaku seperti magnet batang. Dalam
rangkaian tertutup dengan sumber tegangan DC, nilai resistansi dari induktor hanyalah
resistansi ohmik.
1. Bagaimana penjelasanmu tentang watak magnet kumparan ini?
Jika suatu kumparan dihubungkan dengan sumber arus
DC, maka dalam rangkaian tertutup kumparan tersebut
dapat berprilaku seperti magnet batang, yang sifatnya
adalah sementara, hanya jika ada arus yang lewat pada
kumparan.
Berdasarkan hukumnya Biot Savart, kawat lurus panjang
dialiri arus listrik maka akan timbul induksi magnet di
sekitar kawat tersebut. Kalau kawat lurus tersebut kita
buat kumparan (Solenoid) bagaimana arah medan
magnetnya? Kita lihat pada gambar berikut.

16

Pada kumparan di atas arus dari atas keluar bidang menuju ke bawah masuk bidang. Sesuai
dengan kaidah tangan kanan maka arah medan magnet mengumpul menjadi satu menuju ke arah
kanan. Hal inilah yang menyebabkan kumparan bila dialiri arus DC seperti magnet batang.
2. Bagaimana cara menentukan kutub-kutub magnet kumparan?
Pada magnet batang arah medan magnet di luar batang dari kutup utara ke selatan, kalau di
dalam batang dari selatan ke utara. Dari gambar di atas arah medan magnet di dalam kumparan,
sehingga kutup utara kumparan sebelah kanan dan kutup selatan sebelah kiri. Atau metode yang
lain menentukan kutub-kutub magnet kumparan, diuji dengan mendekatkan magnet batang yang
telah di ketahui kutub-kutubnya. Dengan prinsip untuk kutup sejenis tolak-menolak, kutub tak
sejenis tarik-menatik.
3. Bagaimana arah garis gaya magnet yang dibangkitkan oleh kumparan yang dialiri listrik DC?
Arah garis gaya yang magnet yang dibangkitkan oleh kumparan yang dialiri listrik DC,
tergantung arah aliran arus DC yang mengalir. Sebagai contoh pada gambar 2 tersebut, tetap
menggunakan kaidah tangan kanan yaitu ibu jari arah arus, empat jari yang lain arah medan
magnet. Maka pada gambar 2 arah medannya terpusat di dalam kumparan ke arah kanan. Kalau
di luar kumparan pada gambar 2 dari kanan ke kiri. Sama halnya dengan arah garis gaya magnet
pada magnet batang, di luar kumparan pada Gambar 2 dari kanan kekiri. Sama halnya dengan
arah garis gaya magnet pada batang, di luar magnet batang dari kutub utara ke selatan, di dalam
magnet batang dari selatan ke utara garis gaya magnetnya.
4. Faktor apa saja yang mempengaruhi besarnya kuat medan magnet yang dibangkitkan oleh
kumparan yang dialiri listrik DC?
Kita tinjau secara rumusan besar medan magnet kumparan:
Medan magnet di tengah kumparan: B   o ni
 ni
Medan magnet di ujung kumparan : B  o
2
Dari kedua rumusan di atas tampak bahwa faktor yang mempengaruhi besarnya kuat medan
magnet yang dibangkitkan oleh kumparan yang dialiri listrik DC adalah:
a. Jumlah lilitan (n)
b. Besar kuat arus yang mengalir (i)
5. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi nilai resistansi ohmik dari kumparan/penghantar?
l
untuk kawat lurus (penghantar), bila lilitan maka akan ada
A
pengaruh dengan banyak lilitan. Maka di dapat faktor yang mempengaruhi hambatan ohmik:

Kita tinjau rumus R  

a. Hambatan jenis kawat yang digunakan sebagai kumparan (ρ)
b. Panjang kawat (l) yang ada hubungannya dengan Jumlah lilitan (n)
c. Luas penampang kawat yang digunakan sebagai kumparan (A)
Jika suatu penghantar berbentuk kumparan dialiri listrik AC. maka, yang berpengaruh pada
rangkaian tersebut tidak hanya hambatan ohmik tetapi juga hambatan yang muncul dari
kumparan (reaktansi induktif). Nilai reaktansi induktif bergantung pada besarnya induksi diri
kumparan. Reaktansi induktor/kumparan, banyak difungsikan pada rangkaian-rangkaian
elektronik.

17

6. Apakah kumparan yang dialiri listrik AC juga berwatak sebagai magnet batang? Jelaskan!
Jika kumparan dialiri listrik AC tidak berwatak sebagai magnet batang, karena arus listrik
AC bersifat bolak-balik, setengah siklus pertama positif, setengah siklus berikutnya negatif,
begitu seterusnya. Hal ini dapat mempengaruhi arah medan magnet yang di timbulkan oleh
kumparan berubah-ubah sangat cepat yang dapat mengakibatkan hambatan dalam kumparan
(reaktansi induktif) disamping itu juga muncul hambatan ohmik.
7. Apa reaktansi induktif itu? '
Reaktansi/hambatan yang muncul pada suatu induktor apabila induktor tersebut di aliri arus
AC. Karena isyarat AC sesekali positif, sesekali negatif (berubah-ubah fasenya), menyebabkan
perubahan fluks magnetik.
8. Jelaskan proses munculnya reaktansi induktif !
Pada saat arus bolak-balik mengalir ke dalam kumparan terjadi perubahan fluks magnet.
Pada saat arus AC fase positif maka medan magnet yang ditimbulkan mempunyai arah tertentu,
pada saat fase negatif, maka medan magnet yang ditimbulkan akan berlawanan arah pada saat
fase positif. Adanya perubahan arus imbas dan medan magnetik yang saling berlawanan
menyebabkan timbulnya reaktansiinduktif.
9. Apakah induksi diri dari sebuah kumparan itu? Jelaskan!
Induksi diri dari subuah kumparan adalah besarnya GGL imbas yang timbul jika ada
perubahan arus sebesar 1 A, fluks magnetik yang dihasilkan oleh kumparan itu sendiri. Induktansi
diri berharga 1 henry bila pada kumparan timbul GGL induksi sebesar 1 volt dengan perubahan
kuat arusnya 1 ampere tiap detik. Besarnya induktansi diri dari sebuah kumparan dengan N
lilitan:
N
L
dan X L 2fL
i
10. Bagaimana kaitan antara reaktansi induktif dengan koefisien induksi diri dari sebuah
kumparan? .
Kaitan antara reaktansi induktif dengan koefisien induksi diri (L) dari sebuah kumparan
semakin besar koefisien induksi diri, maka makin besar pula reaktansi induktifnya. Karena dari
rumus di atas tampak XL berbanding lurus dengan L.
11. Apakah yang dimaksud dengan V efektif?
Nilai tegangan pada listrik AC yang disetarakan dengan nilai tegangan pada listrik DC yang
menghasilkan jumlah kalor yang sama pada penghantar dalam waktu yang sama. Apabila kita
mengukur dengan osiloskop berlaku:
Veff 

Vmax

0.707 Vmax
2
12. Apakah yang dimaksud dengan I efektif ?
Nilai arus pada listrik AC yang disetarakan dengan nilai arus pada listrik DC yang
menghasilkan jumlah kalor yang sama pada penghantar dalam waktu yang sama. Apabila kita
mengukur dengan osiloskop berlaku:
I
I eff  max 0.707 I max
2

18

C. ALAT DAN BAHAN
1. Kumparan 1000 lilit
2. Kumparan 1500 lilit
3. Voltmeter AC
4. Ampermeter AC
5. Wheatstone Bridge

6. Power Supply AC
7. Frekuensimeter
8. Papan rangkaian
9. Kabel penghubung
10. Multimeter

D. PROSEDUR
1. Menyusun peralatan seperti pada gambar berikut:

Pada rangkaian di atas berlaku hukum Ohm untuk rangkaian tertutup yaitu V=IZ. Dengan Z
adalah reaktansi induktor, V dan I merupakan nilai efektif dari tegangan dan kuat arus.
2. Menentukan V dan I sedikitnya 5 kali (a)
3. Mengulangi langkah 1 dan 2 untuk rangkaian (b)
4. Menentukan resistansi kumparan dengan wheatstone bridge
5. Mengukur frekuensi tegangan AC dengan frekuensimeter.
E. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Rangkaian penentuan induksi diri kumparan (L)
No.

Rangkaian (a)
V (volt)
I (mA)

Rangkaian (b)
V (volt)
I (mA)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

2. Reaktansi kumparan dengan wheatstibe bridge: ........... Ω
3. Frekuensi sumber AC: 50 Hz

19

Analisis Data
1. Menentukan reaktansi induktif kumparan
Dengan menentukan nilai V dan I maka akan didapatkan Z (impedansi), jika hubungan V dan
I adalah linier, maka Z dapat ditentukan dengan menghitung koefisien arah kurva.
Hubungan ini dirumuskan: V=ZI
V: tegangan (volt), sebagai sumbu y
I : kuat arus (A) sebagai sumbu x
Z : impedansi kumparan (Ω) sebagai gradien kurva
Dari grafik yang telah kita fitting di Microsoft Excel diperoleh persamaan garis umum
Y=bX+ a, koeffisien dari x yaitu b adalah gradien garis, bila kita hubungkan dengan rumus
V=ZI, maka b=Z, a=0, V=Y dan I=X.
Kita buat grafik hubungan tegangan dan arus dari rangkaian (a) dengan data:
No.

Sumbu x
I (A)

Sumbe y
V (Volt)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Grafik hubungan antara tegangan dan arus

20

(Uraian)

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

21

2.Kita buat grafik hubungan tegangan dan arus dari rangkaian (b) dengan data:

No.

Sumbu x
I (A)

Sumbe y
V (Volt)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Grafik hubungan antara tegangan dan arus

(Uraian)

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

22

………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

F. KEIMPULAN
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………..

23

PRAKTIKUM FISIKA