Praktikum Fisika Dasar " Daya Listrik "

BAB I

PENDAHULUAN

I.1        Judul Praktikum:

Daya Listrik

I.2        Tanggal praktikum:

18 Oktober 2014

I.3        Tujuan Praktikum:

a.       Mempelajari Prinsip tegangan dan arus pada rangkaian seri dan parallel.

b.      Menghitung dan membandingkan besarnya pada daya pada rangkaian seri dan parallel.

BAB II

LANDASAN TEORI

Daya listrik adalah besaran listrik yang menyatakan besarnya energi yang digunakan untuk mengaktifkan komponen atau peralatan listrik/elektronik.

Besarnya daya listrik dapat dihitung berdasarkan rumus P=VxI dimana:
P   = Daya listrik, dinyatakan dalam satuan Watt (w) atau VA

I    = Arus listrik, dinyatakan dalam satuan Ampere (A)

V  = Tegangan listrik, dinyatakan dalam satuan Volt (V)

Contoh:
Sebuah radio kecil yang diaktifkan dengan dua buah batere kecil yang masing-masing baterenya bertegangan 1,5V saat bekerja arus yang mengalir adalah sebesar 100 milli Ampere (100mA).

Maka energi listrik yang terpakai adalah sebesar: 3×100/1000 = 300/1000 = 0,3Watt

Catatan:
3V adalah tegangan dari 2 batere 1,5V

100/1000A adalah 100mA.

Untuk membatasi pemakaian daya listrik PLN memasang sekering (MCB) pembatas arus pada meteran listriknya. Jadi bila pada meteran anda terpasang sekering sebesar 5A dan tegangan PLN adalah 220V, maka jatah maksimum pemakaian daya listrik anda adalah sebesar 220×5 = 1100Watt (Daniel dan Alberty.1980).

Tegangan listrik atau yang lebih dikenal sebagai beda potensial listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Tegangan listrik merupakan ukuran beda potensial yang mampu membangkitkan medan listrik sehingga menyebabkan timbulnya arus listrik dalam sebuak konduktor listrik.

Berdasarkan ukuran perbedaan potensialnya, tegangan listrik memiliki empat tingkatan:

1.      Tegangan ekstra rendah (extra low Voltage)

2.      Tegangan rendah (low Voltage)

3.      Tegangan tinggi (high Voltage)

4.      Tegangan ekstra tinggi (extra high Voltage)

Sesuai dengan definisi di atas, bahwa tegangan merupakan perbedaanpotensial antara dua titik, yang bisa didefinisikan sebagai jumlah kerja yang diperlukan untuk memindahkan arus dari satu titik ke titik lainnya, maka rumus dasar tegangan antara 2 titik adalah:

V_a - V_b = ∫E . dI

Dimana Va = potensial di titik a; Vb = potensial di titik b; E = medan listrik, dan I = arus listrik. Berdasarkan penerapannya, beda potensial ada pada arus listrik searah (DC) dan arus listrik bolak- balik (AC). Pada arus searah:

V = √(P.R)

V = I . R

dimana V = tegangan; P = daya; R = hambatan; dan I = arus. Sedangkan pada arus bolak-balik: dimana V = tegangan (Volt); I = arus (Ampere); P = daya (Watt); R = hambatan (Ohm); Z = impedansi; dan ф adalah beda fase antara I dan V (Halliday,D.R.Resnich dan P.Silaban1984).

Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurun tegangan diantara kedua salurannya sesua dengan arus yang mengalirinya  berdasarkan hokum Ohm. Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit elektronik dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film., bahkan resistansi/ kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium. Karaktristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat diboroskan. Karaktristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan indukstansi (http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor).

Dalam banyak pemakain, dijumpai sumber tegangan dan beberapa buah resistor yang dihubungkan dengan cara tertentu. Rangkaian seri adalah rangkaian dimana resistor disusun secara berderet sehingga arus yang melalui tiap-tiap komponen adalah sama. Rangkaian paralel adalah rangkaian dimana resistor disusun secara sejajar, sehingga tegangan atau beda potensial tiap-tiap komponen adalah sama

Banyak rangkaian mengandung lebih dari satu hambatan (tahanan). Tahanan-tahanan tersebut dapat dihubungkan dengan cara: 1) seri (dua penahan dihubungkan deret). 2) paralel (sejajar) atau tiga tahanan dihubungkan sejajar. 3) gabungan  antara seri dan paralel. Dalam hubungan seri, arus yang melalui tahanan-tahanan mempunyai kuat arus yang sama. Jumlah tegangan antara tahanan jumlah dari tegangan masing-masing. Sedangkan dalam hubungan paralel, tegangan tegangan pada tiap-tiap tahanan sama besarnya dan jumlah arus yang diberikan oleh sumber tenaga sama dengan jumlah arus melalui tahanan masing-masing (Daryanto, 2000: 23-26).

Satuan dari tahanan adalah Ohm, sedangkan satuan dari arus listrik adalah ampere dan satuan dari teganngan listrik adalah volt. Menurut hasil percobaan sudah dibuktikkan bahwa sebuah sumber tegangan sebesar 1 volt jika dihubungkan dengan sebuah tahanan sebesar 1ohm, maka arus yang mengalir 1 ampere. Berarti dalam tegangan, arus, dan hambatan listrik mempunyai kaitan yang sangat erat. Dan kaitan tersebut dapat ditulis sebagai berikut (Depati, 2003: 25-26).

Arus listrik didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik (elektron) yang mengalir melalui konduktor dalam tiap satuan waktu.

Daya listrik adalah besar energi listrik yang ditransfer oleh suatu rangkaian listrik tertutup. Daya listrik sebagai bentuk energi listrik yang mampu diubah oleh alat-alat pengubah energi menjadi berbagai bentuk energi lain, misalnya energi gerak, energi panas, energi suara, dan energi cahaya.

Selain itu, daya listrik ini juga mampu disimpan dalam bentuk energi kimia. Baik itu dalam bentuk kering (baterai) maupun dalam bentuk basah (aki) (Darryanto. 2000).

            Rangkaian listrik tertutup adalah rangkaian listrik yang saling berhubungan yang di dalamnya terdapat hambatan (R) dan sumber arus listrik (elemen, E atau ɛ) sehingga pada rangkaian tersebut mengalir arus listrik. Pada dasarnya ada dua jenis rangkaian istrik, yaitu : rangkaian seri dan parallel.
a. Rangkaian seri adalah Rangkaian seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusunsecara sejajar (seri). Baterai dalam senter umumnya disusun dalam rangkaian seri.

Banyaknya muatan lisrik yang mengalir tiap satuan waktu adalah sama di sepanjang rangkaian. Jumlah muatan yang mengalir tiap satuan waktu adalah besaran kuat arus, sehingga kita mendapati sifat yang khas dari rangkaian seri, yaitu : “kuat arus di sepanjang rangkaian adalah sama.”
Bila kuat arus pada hambatan R1, R2, dan R3 berturut-turut I1, I2,I3, sedangkan arus rotal pada rangkaina disebut I, maka : I1= I2=I3=I
Beda potensial pada masing-masing hambatan dapat dihitung dengan persamaan hukum Ohm, V=IR, yang berarti bila harga masing-masing resistor adalah V1 : V2 : V3 =IR1 : IR2 : IR3

b. Rangkaian parallel adalah rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Sifat khas dari rangkaian paralel adalah “beda potensial pada masing-masing cabang adalah sama.”
            Bila V1 adalah tegangan pada resistor R1 , V2 adalah pada resistor R2 dan V3 adalah tegangan pada resistor R3 maka berlaku : V1 =V2 = V3
Kalau rangkaian seri berlaku sebagai pembagi tegangan, maka rangkaian paralel berlaku sebagai pembagi arus. Hal ini karena sesuai hukum Kirchoff, bahwa arus total pada rangkaian akan dibagi-bagi ke masing-masing cabang melalui rasio I1 : I2 : I3 = I/R1 : I/R2 : I/R3 Gabungan antara rangkaian seri dan rangkaian paralel disebut rangkaian seri-paralel (kadang disebut sebagai rangkaian campuran). (Daniel, M. 1998)

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1       Alat :

1.      Resistor 2 buah

2.      Power supply 1 buah

3.      Papan rangkaian 1 buah

4.      Kabel penghubung

5.      Multimeter

6.      Cok sambung

3.2       Cara Kerja 

1.      Alat dirangkai secara seri

2.      Rangkaian dihubungkan dengan power supply

3.      Tegangan pada power supply diatur bervariasi dari 0.5V – 0.8V

4.      Rangkaian dihubungkan dengan multimeter

5.      Besar hambatan dilihat pada multimeter

6.      Daya dihitung dengan menggunakan rumus

7.      Langkah di atas diulangi dengan mengganti rangkaian dengan rangkaian seri

8.      Langkah diatas diulangi dengan menggantikan rangkaian dengan rangkain paralel

BAB IV

KESIMPULAN

4.1       Hasil

4.1.1   Rangkaian Seri

Tegangan (Volt)	Kuat Arus (A)	Hambatan (Ω)	Daya (Watt)
2.0	0.177	11.30	0.354
2.5	0.177	14.09	0.441
3.0	0.175	17.16	0.525

4.1.2   Rangkaian Paralel

Tegangan (Volt)	Kuat Arus (A)	Hambatan (Ω)	Daya (Watt)
2.0	0.171	11.68	0.342
2.5	0.175	14.30	0.438
3.0	0.173	17.37	0.52

4.2       Pembahasan

Berdasarkan grafik 1 (besarnya perbandingan daya terhadap tegangan) dapat dilihat daya pada rangkain seri lebih kecil dibandingankan daya pada rangkain paralel pada tengan yang sama, ini dikarenakan rangkaian paralel disusun secara bercabang dan menggunakan arus bolak-balik. Sedangkan rangkaian seri di susun secara sejajar dan arus yang digunakan searah. Oleh karna itu, pada rangkaian paralel didapat hambatan lebih kecil dari pada rangkaian seri.

Aplikasi dalanm kehidupan sehari-hari dapat dimisalkan seperti seseorang sedang melintas suatu jalan yang lurus, maka hambatan yang melalui akan kecil dengan dayanya akan besar atau kekuatan orang tersebut besar. Sedangkan seorang yang memiliki jalan yang banyak tikungan dan berkelok atau bercabang maka hambatan akan semakin besar sedangkan kekuatan orang tersebut akan semakin kecil, walaupun pada posisi tegangan yang sama.

Teori menyebutkan pada rangkaian paralel akan menghasilkan hambatan yang lebih kecil, ini disebabkan karena daya berpengaruh terhadap hambatan. Sehingga apabila di subtitusikan ke rumus P = V² . R, maka semakin kecil hambatan semakin kecil pula dayanya. Jadi teori diatas benar bahwa rangkaian paralelmenghasilkan daya yang lebih besar dari rangkaian seri.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1       Kesimpulan

1.      Semakin besar hambatan maka semakin besar dayanya karena daya berpengaruh terhadap hambatan.

2.      Besarnya daya listrik yang dihasilkan bergantung pada besarnya tegangan yang dipakai. Antara daya listrik dan tegangan listrik mempunyai keseimbangan yang lurus.

3.      Rangkaian paralel memiliki hambatan lebih kecil dibandingkan rangkaian seri. Rangkaian seri memilki daya lebih kecil dibandingkan rangkaian paralel.

5.2       Saran

DAFTAR PUSTAKA

Daniel, M. 1998. Fisika I Telekomunikasi. PEDC. Bandung: Erlangga

Darryanto. 2000. Teknik Elektronika. Malaty: PT. Bumi Aksara

Depari, G. 2003. Ketrampilan Elektronika. Bandung: ITB

Share this post