LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

DASAR 1

Hukum Ohm , Hukum Kirchoff dan Catu Daya

11 September 2013

Triapani Mukti G.A (1127030069)

Intan Dwi Nur Ramdini (11270300)

M.Arlan Sukma Gumilar (11270300)

Muhammad Salim M (112700300)

Nia Kurniasari (11270300)

Syifa Siddiq (112703000)

Asisten : Wahid Abdurrahman 1217030038

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2013

1

Ringkasan

We know that in all our daily activities rely heavily on electricity.

All electrical components have several important components such as

resistance, voltage and current. All components are arranged in the

law. The law is the law of Ohm’s Law and Kirchoff. Both of these

laws regulate how the circuit is working. Besides the most important

component in an electrical circuit is a source of energy. Power is a

renewable energy source of electric current in a circuit. Therefore in

this experiment we use a simulation program to menegetahui how the

power supply works. And how change the AC current to DC current

Keyword:law of Ohm’s Law and Kirchoff , resistance, voltage ,cur-

rent, power suply ,simulation program , AC , DC

Ringkasan

Kita tahu bahwa dalam ke aktivitas sehari-hari kita sangat bergan-

tung pada listrik. Semua komponen listrik tersebut memiliki beberapa

komponen penting seperti hambatan , tegangan dan arus . Semua

komponen tersebut diatur dalam beberapa hukum . Hukum terse-

but adalah Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff . Kedua hukum terse-

but mengatur bagaimana rangkaian listrik tersebut bekerja . Selain

itu komponen terpenting dalam suatu rangkaian listrik adalah sumber

energinya . Catu Daya merupakan sumber energi pengganti dalam su-

atu rangkaian arus listrik . Oleh karenna itu paa percobaan kali ini

kami menggunakan program simulasi untuk menegetahui bagaimana

catu daya bekerja . Dan bagaimana cara perubahan arus AC kedalam

arus DC

Kata Kunci:resistor , tegangan , arus , hukum Ohm dan Kirchoff ,

Catu Daya , program simulasi, AC , DC

2

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Rangkaian listrik sering di jumpai dalam kehidupan sehari-hari . Tanpa

adanya suatu rangkaian listrik yang lengkap kita tidak mungkin dapat me-

nikmati fasilitas dari listrik . Pada dasarnya komponen terpenting dalam

suatu rangkaian listrik harus memiliki suatu hambatan dan tegangan agar

arus dapat mengalir dalam rangkaian tersebut . Hukum Ohm dan Hukum

kirchoff merupakan suatu hukum yang berperan dalam suatu rangkaian lis-

trik baik rangkaian tersebut berbentuk seri atau paralel maupun rangkaian

terbuka maupun tertutup .Tetapi secara garis besar ada 2 bunyi hukum

Ohm yaitu :

1. Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda

potensial (Tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda potensial

dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara

matematika di tuliskan I V atau V I, Untuk menghilangkan keseban-

dingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian

di kenal dengan Hambatan (R) sehingga persamaannya menjadi V =

I.R. Dimana V adalah tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R

adalah hambatan (Ohm).

2. Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu

bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika

di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R.

Fungsi utama hukum Ohm adalah digunakan untuk mengetahui hubung-

an tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu

hambatan beban listrik tanpa menggunakan Ohmmeter .Oleh karena itu

tujuan dari praktikum ini adalah agar praktikan dapat mengetahui arus

dan tegangan yang mengalir berdasarkan hukum ohm, dan hukum kirchoff.

karena suatu rangkaian berhubungan dengan sumber energi , maka pada

percobaan kali ini kami juga mencoba bagaimana cara kerja dari suatu catu

daya untuk menghasilkan suatu arus DC dari arus AC

1.2 Tujuan

Adapun tujuan praktikum elektronika dasar kali ini adalah :

3

1. Dapat mengenali bentuk dan jenis resistor

2. Dapat menghitung nilai resistansi resistor melalui urutan cincin war-

nanya

3. Dapat merangkai resistor secara seri maupun paralel

4. Dapat memahami penggunaan hukum ohm pada rangkaian resistor

5. Dapat memahami hukum kirchoff pada rangkaian seri dan paralel

1.3 Dasar Teori

1.3.1 Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff

Arus listrik adalah aliran muatan listrik. Jika dalam selang waktu t jumlah

muatan listrik yang mengalir adalah Q, maka besarnya arus listrik didefini-

sikan sebagai :

I =Q

t(1)

Muatan listrik dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain karena ada-

nya beda potensial. Tempat yang memiliki potensial tinggi melepaskan

muatan ke tempat yang memiliki potensial rendah. Besarnya arus yang

mengalir berbanding lurus dengan beda potensial antara dua tempat, atau

. Kesebandingan di atas selanjutnya dapat ditulis Hukum ohm berbunyi

sebagai berikut : ”Besarnya kuat arus yang timbul pada suatu pengan-

tar berbanding lurus dengan beda potensial atau tegangan antara kedua

ujung pengantar tersebut” . Hukum ohm menggambarkan bagaimana arus,

tegangan, dan tahanan berhubungan. George ohm menentukan secara eks-

perimental bahwa jika tegangan yang melewati sebuah tahanan bertambah

nilainya maka arusnya juga akan bertambah nilainya. Begitu juga sebalik-

nya. Sebuah eksperimen membuktikan bahwa ketika sebuah kawat diberikan

beda potensial atau tegangan, maka arus di dalam kawat tersebut akan se-

banding dengan beda potensianlya. Hasil eksperimen tersebut kini dikenal

dengan sebutan hukum Ohm dengan konstanta kesebandingannya ditulis:

”I

R, di mana I disebut arus dan R disebut resistansi atau I=(1/R)V atau

R=V/I”.

Resistansi suatu material bergantung pada pada panjang, luas penampang

lintang, tipe material dan temperature .

4

(a) Rangkaian SeriRseri

Jika pada suatu percabangan dalam rangkaian listrik, pada sebagian

cabang arus mengalir masuk

dan pada sebagian cabang yang lain arus mengalir keluar maka terpe-

nuhi aturan pada Hukum pertama Kirchoff berbunyi pada setiap rangkaian

tertutup, maka jumlah aljabar dari beda potensialnya harus sama dengan

nol. ”Jumlah arus masuk = jumlah arus keluar” Hukum pertama Kirchoff

juga sering disebut hukum Simpal karena pada kenyataannya beda poten-

sial di antara dua titik dalam suatu rangkaian pada keadaan tunak selalu

konstan. Pada keadaan tunak, mdan listrik pada stiap titik ( di luar sumber

ggl) dalam rangkaian terjadi karena menumpuknya muatan pada permuka-

an reisitor atau elemen lain pada rangkaian tersebut. karena medan listrik

merupakan medan konservatif, dengan demikian fungsi potensialnya akan

berlaku di setiap titik pada ruang. Sedangkan hukum kedua Kirchoff ber-

bunyi ”Pada setiap titik percabangan jumlah arus yang masuk melalui titik

tersebut sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut”.

V = IR (2)

V = IR (3)

I =V

R(4)

1.3.2 Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel

Rangkaian Seri

Hambatan R1 , R2 dan R3 disusun secara seri (lihat gbr).

Terminal-terminal ujung hambatan tersebut diberi beda potensial Vad

sehingga mengalir arus I . Jika hambatan total adalag R maka terpenuhi ,

maka :

V ad = IR (5)

5

(b) Rangkaian Para-lel Rparalel

Jika beda potensial antar ujung masing-masing hambatan adalah Vab, Vbc,

dan Vcd maka terpenuhi , maka :

V ad = V ab + V bc + V cd (6)

Karena arus yang mengalir pada semua hambatan sama maka :

V ab = IR1 (7)

V bc = IR2 (8)

V cd = IR3 (9)

Substitusi persamaan (5) dan (7-9) ke dalam persamaan (6) maka :

IR = IR1 + IR2 + IR3 (10)

maka berdasarkan hukum Ohm akan diperoleh :

R = R1 + R2 + R3 (11)

Rangkaian Paralel

Hambatan-hambatan yang disusun secara parallel (lihat gbr) Arus total

yang mengaliradalah I .Ketika arus memasuki resistor arus akan tervagi

menjadi 3 jalur ,sehingga berdasarkan hukum Kirchoff terpenuhi

I = I1 + I2 + I3 (12)

6

Beda potensial antar ujung-ujung tahanan semuanya sama, yaitu Vab. Jika

hambatan total adalah R maka :

I =V ab

R(13)

Karena beda potensial antar ujung hambatan R1, R2, dan R3 juga Vab

maka :

I =V ab

R1(14)

I =V ab

R2(15)

I =V ab

R3(16)

(17)

Substitusi persamaan (13) dan (14-17) ke dalam persamaan (12), sehingga

diperoleh :

I

R= 1

R1 (18)

1R2 (19)

1R3 (20)

(21)

Catu Daya

Pada dasarnya power supply ini mempunyai konstruksi rangkaian yang ham-

pir sama yaitu terdiri dari trafo, penyearah, dan penghalus teganagan. Da-

lam pembuatan rangkaian catu daya selain menggunakan komponen utama

juga diperlukan komponen pendukung agar rangkaian berfungsi dengan ba-

ik .Catu daya merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengunag arus

listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Hampir semua peralatan

elektronik membutuhkan catu daya agar dapat berfungsi. Dioda-dioda se-

mikonduktor biasanya digunakan untuk mengkonversi arus bolak-balik ac

menjadi arus searah dc dimana dalam kasus ini dioda ini disebut sebagai

penyearah (rectifier). Bentuk paling sederhana dari rectiifier memilki satu

dioda tunggal dan, karena hanya bekerja pada setengah-siklus positif atau

negatif dari sumber.

7

2 Metode Praktikum

2.1 Waktu dan Tempat

Praktikum dilakukan di laboratorium Fisika Fakultas Sains dan Teknologi

UIN Sunan Gunung Djati Bandung. Praktikum ini dilakukan pada hari

Jum’at tanggal 06 September 2013 pukul 12.40 - 15.00 WIB.

2.2 Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali

ini antara lain:

1. Protoboard

2. Beberapa resistor

3. Multimeter

4. Catu Daya DC

5. Komputer

8

2.3 Prosedur Percobaan:

Rangkaian Seri

Mulai

Mengambil resistor sembarang kemudian mengukur nilai hambatan

Menyusun Rangkaian kemudian mengukur hambatan total

Mengukur tegangan dan kuat arus pada masing-masing resistor

Menggunakan program simulasi Multisim

Membandingkan hasil secara teori , perhitungan , eksperimen seta simulasi

Selesai

9

Rangkaian Paralel

Mulai

Merangkai skema rangkaian paralel menggunakan simulasi multisim

Mengukur hambatan R1,R2,R3 yang mengalir pada rangkaian

Mengukur kuat arus pada masing-masing resistor

Menggunakan program simulasi Multisim

Membandingkan hasil secara teori , perhitungan , eksperimen seta simulasi

Selesai

10

Hukum Kirchoff

Mulai

Merangkai skema rangkaian menggunakan simulasi multisim

Mengukur besar arus masing-masing resistor (I1,I2,dan I3) secara simulasi

Mengukur besar tegangan pada simulasi

Melakukan analis dan kesimpulan

Selesai

11

Catu Daya

Mulai

Merangkai skema regulator diode Zener dan LM7812Ct dengan menggunakan simulasi Multisim

Menguji dan menganalis tegangan output dari transformator stepdown

Menguji dan menganalis tegangan output dari penyearah diode

Menguji dan menganalis tegangan output dari kapasitor

Menguji dan menganalis tegangan output dari regulator diode zener atau LM7812CT

Menganalisisgrafik menggunakan osiloskop pada tiap bagian power suply

Selesai

12

3 Hasil dan Pembahasan

3.1 Data Hasil Pengamatan

Tabel 1: Data dan hasil percobaan Hukum Ohm rangkaian seri.

No. Rs (Ω) Rph (Ω) Vpc (V ) Vs (V ) Vph (V )

1. 57.0 × 103 (Gambar 6.(a))

2. 1.0 × 103 (Gambar 6.(b))

3. 3.9 × 103 (Gambar 6.(c))

dengan

Rs adalah hambatan resistor dalam simulasi,

Rph adalah hambatan resistor yang diukur secara manual (Yaitu berdasarkan

urutan dan warna cin-cin),

Vpc adalah tegangan yang terukur oleh multimeter dalam percobaan langsung,

Vs adalah tegangan yang terukur oleh multimeter dalam simulasi, dan

Vph adalah tegangan yang dihitung berdasarkan Hukum Ohm.

Vph = I.Rn

dimana n adalah indeks resistor.

Gambar 1: Simulasi percobaan Hukum Ohm rangkaian seri

13

Tabel 2: Data dan hasil percobaan Hukum Ohm rangkaian pararel.

No. Rs (Ω) Rph (Ω) Ipc (A) Is (A) Iph (A)

1. 57.0 × 103 (Gambar 7.(a))

2. 1.0 × 103 (Gambar 7.(b))

3. 3.9 × 103 (Gambar 7.(c))

dengan

Ipc adalah kuat arus yang terukur oleh multimeter dalam percobaan langsung,

Is adalah kuat arus yang terukur oleh multimeter dalam simulasi, dan

Iph adalah kuat arus yang dihitung berdasarkan Hukum Ohm.

Iph =V

Rn

Gambar 2: Simulasi percobaan Hukum Ohm rangkaian pararel

Tabel 3: Data dan hasil percobaan Hukum Kirchoff.

No. R (Ω) Is (A) Iph (A) Vs (V ) Vph (V )

1. 2 (Gambar 8.(a)) −1.00 (Gambar 8.(d)) −2.00

2. 3 (Gambar 8.(b)) −0.33 (Gambar 8.(e)) −0.99

3. 6 (Gambar 8.(c)) 0.67 (Gambar 8.(f)) 4.02

Hukum Kirchoff menyatakan∑E +

∑IR = 0

14

maka, pada loop pertama berlaku

(V2 − V1) + (I1R1 + I2R2) = 0 (22)

karena I2 = I1 + I3, dari persamaan 22 kita miliki

(9 V − 6 V ) + (I1R1 + (I1 + I3)R2) = 0

3 V + (R1 + R2)I1 + I3R2 = 0

(R1 + R2)I1 + I3R2 = −3 V

(2 Ω + 3 Ω)I1 + (3 Ω)I3 = −3 V

(5 Ω)I1 + (3 Ω)I3 = −3 V (23)

dan pada loop kedua berlaku

(V2 − V3) + (I3R3 + I2R2) = 0 (24)

karena I2 = I1 + I3, dari persamaan 24 kita miliki

(9 V − 12 V ) + (I3R3 + (I1 + I3)R2) = 0

−3 V + (R3 + R2)I3 + I1R2 = 0

(R3 + R2)I3 + I1R2 = 3 V

(6 Ω + 3 Ω)I3 + (3 Ω)I1 = 3 V

(9 Ω)I3 + (3 Ω)I1 = 3 V (25)

Dengan metode eliminasi terhadap persamaan 23 dan 25, kita peroleh

(12 Ω)I1 = −12 V

I1 = −12 V

12 Ω

I1 = −1 A

15

Dengan mensubstitusikan hasil ini ke dalam persamaan 22 kita peroleh

(V2 − V1) + I1R1 + I2R2 = 0

(9 V − 6 V ) + (−1 A)(2 Ω) + I2(3 Ω) = 0

I2(3 Ω) = 2 A.Ω − 3 A.Ω

I2 = −1 A.Ω

3 Ω

I2 = −1

3A

Dan dengan mensubstitusikan hasil ini ke dalam persamaan 24 kita per-

oleh

(V2 − V3) + I3R3 + I2R2 = 0

(9 V − 12 V ) + I3R3 + (−1

3A)(3 Ω) = 0

I3(6 Ω) = 3 A.Ω + 1 A.Ω

I3 =4 A.Ω

6 Ω

I3 =2

3A

Jadi

V1 = −(1 A)R1, V2 = −(0.33 A)R2, dan V3 = (0.67 A)R3.

Gambar 3: Simulasi percobaan Hukum Kirchoff.

16

Gambar 4: Simulasi rangkaian power supply dengan regulator dioda Zener

Gambar 5: Simulasi rangkaian power supply dengan regulator LM7812CT

3.2 Pembahasan

Pada percobaan kali ini , pertama kami menghitung nilai resistor terlebih

dahulu dengan cara menghitung notasi warna pada cincinnya . Hasil dari

notasi tesebutlah yang kami gunakan pada percobaan , baik secara perco-

baan menggunakan alat ukur maupun simulasi . Dari hasil percobaan telah

didapat bahwa pada rangkaian seri :

I1 = I2 = I3

dan :

Vtot = V1 + V2 + V3

Maka hasil percobaan yang kami peroleh adalah sama berdasarkan persa-

maan diatas , yakni :

VpcR1 = 1, 9997V danVhtR1 = 2V

VpcR2 = 3, 9993V danVhtR2 = 4V

VpcR = 6, 01V danVhtR = 6V

Hasil percobaan yang kami lakukan sama dengan teori bahwa Arus pada

rangkaian seri akan sama pada setiap resistor serta tegangan yang diperoleh

akan sama dengan tegangan total yang digunakan . Pada percobaan untuk

17

rangkaian seri , hasil yang kami peroleh berdasarkan pada persamaan

Vtot = V1 = V2 = V3

Itot = I1 + I2 + I3

Maka hasil percobaan yang kami peroleh berdasarkan persamaan di atas

adalah :

IpcR1 = 0AdanIhtR1 = 0, 012A

IpcR2 = 60mAdanIhtR2 = 0, 06A

IpcR3 = 0AdanIhtR3 = 0, 04A

Pada percobaan hukum Ohm untuk rangkaian paralel ini terdapat ketidak-

samaan antara hasil dari perhitungan dan percobaan hal ini terjadi karena

nilai notasi yang terbaca pada simulasi tidak terbaca dikarenakan nilai no-

tasi arus terlalu kecil sehingga untuk beberapa rangkaian pada resistor 1

dan 2 terbaca nilai nol . Selain itu angka hasil percobaan pada alat ukur

adalah angka yang diskrit karena notasi angka yang terbaca terlalu kecil .

Untuk percobaaan mengetahui cara kerja pada catu daya , kami menco-

ba melakukan simulasi pembuatan catu daya masing-masing menggunakan

regulator yang berbeda .Pada regulator dengan menggunakan LM7812CT

, hasil outputnya masih berupa gelombang , namun bukan gelombang pe-

nuh . Hal ini terjadi karena sebelumnya trafo stepdown telah menurunkan

gelombang AC. Sedangkan saat menggunakan dioda zener gelombang su-

dah menjad gelombang tidak penuh . Regulator sendiri berfungsi untuk

membatasi tegangan , agar tegangan yang keluar tidak melebihi tegang-

an maksimum . Pada dasarnya fungsi regulator LM7812CT sama dengan

dioda zener hanya saja perbedaannya terlihat saat arus berubah menjadi

gelombang yang tidak penuh.

3.3 Analisis Data

Adapun yang mempengaruhi hasil dari praktikum kali ini yaitu , nilai no-

tasi yang diskrit menyebabkan hasil yang tidak sama untuk percobaan dan

simulasi . Selain itu saat mencoba mengukur tegangan dari catu daya ke

multimeter hasil yang diperoleh berubah , hal ini menyebabkan paralaks

praktikan menyulitkan untuk mengetahui hasil yang sebenarnya . Dan sa-

18

at praktikan mencoba untuk mengetahui rangkaian pada hukum Kirchoff ,

praktikan tidak dapat melakukannya karena sumber energi dari catu daya

tidak memungkinkan untuk melakukannya , apabila melakukan percobaan

pada hukum kirchoff , maka sumber energi yang dibutuhkan harus lebih dari

1 sumber catu daya , maka dari itu praktikan hanya mencoba mensimula-

sikannya melalui simulasi program multisim saja dan secara perhitungan.

Namun secara garis besar percobaan yang kami lakukan mendekati nilai

dari program simulasi dan teori , oleh karena itu percobaan kali ini dapat

dikatakan berhasil .

19

4 Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh maka dapat disimpulkan bah-

wa :

Untuk mengetahui jenis dan besarnya hambatan suatu resistor kita dapat

mengetahuinya dari notasi warna yang tertera pada resistor tersebut . Rang-

kaian resistor dapat disusun berdasarkan rangkaian seri dan paralel . Rang-

kaian Seri akan menghasilkan nilai hambatan yang lebih besar dibandingkan

nilai hambatan pada rangkaian paralel . Pada percobaan hukum Kirchoff

dapat diketahui bahwa besar tegangan total pada loop adalah nol , namun

arus yang didapat dari masing-masing resistor berbeda . Prinsip kerja catu

daya adalah catu daya dapat mengubah suatu arus AC ke DC . Bagian catu

daya sendiri dapat digolongkan kedalam 4 bagian , yaitu : trafo stepdown

, rectifier , filter kapasitor dan regulator. Penyearah gelombang regulator

LM7812CT memiliki prinsip kerja yakni untuk tegangan tetap positif dan

hanya akan mengeluarkan tegangan pada batas yang ditentukan Regulator

LM7812CT adalah agar tegangan tetap negatif dan hanya akan mengeluark-

an tegangan pada batas yang ditentukan . Sedangkan prinsip kerja Dioda

berfungsi sebagai penyearah arus dari AC menjadi DC,selain itu dioda juga

berfungsi sebagai pengaturan tegangan pada catu daya . Jadi prinsip kerja

Regulator digunakan untuk membatasi tegangan keluaran atau menstabilk-

an tegangan

20

Pustaka

[1] Abdullah,Mikrajuddin.2007. ”‘ Diktat Kuliah Fisika Dasar II Tahap

Persiapan Bersama ITB ”..diktat

[2] Resnick ,Halliday . ”‘ Fundamental of Physics 8th Edition” .Erlangga.

Jakarta

[3] Giancoli, Douglas. THE IDEAS OF PHYSIC Second Edition..1998

[4] Tim Pengajar SMP Kelas 1.1996.”Keterampilan Elektonika Da-

sar”.Bandung

[5] William H, dkk .2005.”RANGKAIAN LISTRIK Edisi Keenam Jilid 1.

Erlangga ”.Jakarta

[6] http://fisikasirintocoy.blogspot.com/2013/01/catu-daya-dan-

regulator.html

[7] http://dagaduelektronika.blogspot.com/2013/05/hukum-ohm-dan-

hukum-kirchoff.html

21

LAMPIRAN

(a) Tegangan di R1 (b) Tegangan di R2 (c) Tegangan di R3

Gambar 6: Hasil simulasi percobaan Hukum Ohm, rangkaian seri.

(a) Arus di R1 (b) Arus di R2 (c) Arus di R3

Gambar 7: Hasil simulasi percobaan Hukum Ohm, rangkaian pararel.

22

(a) Arus di R1 (b) Arus di R2 (c) Arus di R3

(d) Tegangan di R1 (e) Tegangan di R2 (f) Tegangan di R3

Gambar 8: Hasil simulasi percobaan Hukum Kirchoff.

(a) Output Tra-fo StepdownOutputtrafostepdown

(b) OutputLM7812CTOutputLM7812CT

(c) OutputDioda ZenerOtputDiodaZener

Gambar 9: Simulasi Output pada Catu daya

23