Calonpendidik.com – Memasuki praktikum fisika dasar 2, dihadapkan pada pembuatan laporan rangkaian seri dan paralel fisika. Rangkaian seri dan paralel merupakan salah satu materi pada mata kuliah fisika dasar 2.
Laporan rangkaian seri dan paralel ini disusun berdasarkan format praktikum yang berlaku di Universitas Negeri Makassar terkhusus pada jurusan fisika.
Berikut ini laporan rangkaian seri dan paralel yang teman-teman bisa dapatkan secara gratis:
Bab I Pendahuluan Laporan Rangkaian Seri dan Paralel
A. Latar Belakang
Seringkali korban luka bakar dirawat sambil berbaring pada brankar di ruang tertutup yang diisi dengan udara yang diperkaya oksigen. Setelah sesi pengobatan selesai, seorang pekerja rumah sakit menarik brankar dan pasien ke troli, yang kemudian di dorong keluar dari ruangan itu. Pada setidaknya dua kejadian, brankar tersebut terbakar pada ujung yang terakhir keluar di ruang tertutup itu. Jelas bahwa brankar yang terbakar ketika sedang berisi pasien yang memang sudah menderita luka bakar adalah situasi yang berbahaya, dan jelas api mudah terbakar di udara yang kaya akan oksigen, akan tetapi pertanyaan yang tetap belum terjawab adalah apa yang menyebabkan brankar itu terbakar.
Petir adalah proses alam untuk membebaskan muatan yang dihasilkan selama terjadi badai listrik. Pembebasan muatan ini diikuti dengan emisi cahaya tampak dan radiasi gelombang elektromagnetik yang lain. Aliran muatan mengalir dalam bentuk suatu garis yang membawa panas dan menyebar ke udara menjadi plasma yang memproduksi gelombang kejut berupa gemuruh. Fenomena ini merupakan salah satu bentuk listrik yang dihasilkan oleh alam. Dalam kehidupan sehari-hari kamu menemukan listrik dalam bentuk listrik dinamis.
Salah satu tujuan fisika adalah sebagai ilmu yang mendasari cara kerja perangkat praktis yang dirancang oleh para insyinyur. Kapasitor merupakan sebuah perangkat yang dapat menyimpan energi listrik. Contohnya, baterai di dalam kamera menyimpan energi di dalam unit lampu kilat dengan cara mengisi kapasitor. Baterai hanya dapat memasok energi pada tingkat menengah, telalu lambat bagi unit lampu kilat untuk memancarkan kilatan cahaya. Namun, kapasitor yang telah diisi dapat memasok energi pada tingkat yang jauh lebih besar ketika pengaktifan unit lampu kilat, energinya cukup untuk memungkinkan unit tersebut memancarkan kilatan cahaya terang.
Fisika kapasitor dapat digeneralisasi ke perangkat lain, dan untuk setiap situasi yang melibatkan medan listrik. Sebagai contoh, medan listrik atmosfer bumi dimodelkan oleh ahli meteorologi sebagai medan yang diproduksi oleh sebuah kapasitor berbentuk bola besar, yang sebagian muatannya dilepaskan melalui petir. Muatan yang dikumpulkan pada bilah ski ketika diluncurkan sepanjang tanah bersalju dapat dimodelkan sebagai muatan yang disimpan dalam sebuah kapasitor yang sering kali dilepaskan sebagai bunga api (yang dapat dilihat oleh orang yang bermain ski malam hari di atas salju kering).
Sangat banyak penerapan prinsip dasar listrik dalam rangkaian listrik arus searah. Dimana rangkaian tersebut ada dua macam yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Untuk mengetahui lebih dalam lagi tentang rangkaian tersebut maka dilakukanlah praktikum ini.
B. Rumusan Masalah
- Bagaimana cara merangkai resistor menjadi susunan seri dan paralel?
- Bagaimana cara menempatkan dan menggunakan basicmeter dengan benar?
- Bagaimana prinsip hukum-hukum kirchoof?
- Bagaimana karakteristik rangkaian seri dan rangkaian paralel resistor?
C. Tujuan Praktikum
- Mahasiswa terampil dalam merangkai resistor menjadi susunan seri dan paralel.
- Mahasiswa dapat menempatkan dan menggunakan basicmeter dengan benar.
- Mahasiswa dapat memahami prinsip hukum-hukum kirchoof.
- Mahasiswa dapat memahami karakteristik rangkaian seri dan rangkaian paralel resistor.
Bab II Tinjauan Pustaka Laporan Rangkaian Seri dan Paralel
Fisika merupakan salah satu mata pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam yang mempelajari mengenai fenomena alam di kehidupan sekitar. Salah satu materi yang dipelajari di fisika adalah Rangkaian Listrik. Banyak masyarakat sekarang yang kurang mengerti tentang teori, rumus perhitungan dan mengenai praktikum dari rangkaian listrik. Padahal rangkaian listrik sangat perlu dan merupakan salah satu materi fisika yang digunakan di kehidupan sehari. Seringkali masyarakat umum kurang tertarik untuk mempelajari teori dan rumus dari buku, juga dalam mempraktikan rangkaian listrik harus dibutuhkan komponen dan bahan penunjang. Hal ini menjadi masalah baru, karena terkadang ada bahan yang susah dicari dan didapatkan (Farizki, 2016).
A. Rangkaian Seri dan Paralel
Rangkaian seri adalah rangkaian yang arusnya mengalir hanya pada satu jalur. Dalam rangkaian seri ini, arus I akan sama dalam semua bagian rangkaian tersebut.
Apabila beberapa resistansi dihubungkan secara seri, resistansi total (RT) dalam rangkaian ialah (Gussow, 2004) :
RT = R1 + R2 + R3…………………………………..(1)
Rangkaian seri adalah rangkaian listrik dimana rangkaian listrik yang tidak memiliki percabangan kabel. Ketiadaan pada rangkaian listrik percabangan kabel pada rangkaian seri mengakibatkan aliran listrik akan terputus jika salah satu ujung kabel terputus, sehingga arus tidak ada yang mengalir didalam rangkaian (Farizki, 2016).
Tegangan total pada rangkaian seri merupakan penjumlahan tegangan pada setiap resistansi rangkaiannya seperti pada gambar di atas. Hal ini dituliskan dengan persamaan :
VT = V1 + V2 + V3………………………………….(2)
Daya total PT dalam satu rangkaian seri diberikan oleh :
PT = IVT………………………………….(3)
Daya total PT yang dihasilkan oleh sumber tersebut dalam rangkaian seri dapat juga dinyatakan sebagai penjumlahan daya sendiri-sendiri pada setiap bagian rangkaiannya (Gussow, 2004),
PT = P1 + P2 + ….. + Pn = IV1 + IV2 + ….. + IVn……………..(4)
Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang memiliki percabangan kabel. Jika salah satu ujung kabel terputus, maka arus listrik akan tetap mengalir pada kabel lain yang masih terhubung (Farizki, 2016).
Rangkaian paralel ialah rangkaian dengan dua atau lebih komponen yang dihubungkan di antara sumber tegangan yang sama. Resistor R1, R2, dan R3 adalah sejajar (paralel) satu sama lain dan paralel degnan baterainya. Oleh sebab itu setiap jalur paralel merupakan cabang yang mempunyai arusnya sendiri-sendiri. Tegangan pada setiap resistor paralel sama (V=V1=V2=V3).
Daya total yang dihamburkan oleh resistansi-resistansi paralel sama dengan penjumlahan daya-daya yang dihamburkan pada setiap cabang dituliskan dalam persamaan (Gussow, 2004) :
PT = P1 + P2 + ….. + Pn………………………………….(5)
Rangkaian listrik campuran (seri-paralel) merupakan rangkaian listrik gabungan dari rangkaian listrik seri dan rangkaian listrik paralel. Rangkaian hambatan campuran seri-paralel terdiri dari dua jenis rangkaian, yaitu rangkaian hambatan seri dan rangkaian hambatan paralel (Farizki, 2016).
B. Basicmeter
Tanpa tambahan kelengkapan yang lain, meter dasar ini hanya berfungsi sebagai galvanometer, digunakan untuk menunjukkan adanya arus listrik dengan arus maksimal sebesar 100µA. Meter dasar ini dapat berubah menjadi amperemeter, digunakan untuk mengukur arus listrik, dengan menambahkan penghambat shunt yang diletakkan parallel dengan meter dasar. Fungsi shunt untuk memperbesar daya ukur meter dasar sehingga dapat digunakan untuk mengukur arus yang lebih besar. Bagian-bagiannya :
- Mempunyai skala ganda, batasan -10 sampai 100 dan -5 sampai 50. Didalamnya terdapat hambatan 1000 ohm.
- Pada bagian depan terdapat dua buah terminal ulir/tancap, tempat menghubungkan meter dasar dengan jaringan yang akan diketahui arusnya dan tempat perlengkapan meter dasar.
- Ada dua buah shunt.
- Ada dua buah multiplier (Manurung, 2018).
C. Hukum Kirchoof
Pada waktu menggunakan hukum kirchoof, kita akan menyadari bahwa pengunaan indeks yang berbeda untuk setiap cabang rangkaian, seperti I1, I2, dan I3. Kita tidak perlu tahu lebih dulu mengenai arah dan arus yang sebenarnya. Kita menebak dan menghitung potensial sekeliling rangkaian dengan arah tersebut. Jika arus sebenarnya mengalir ke arah yang berlawanan, maka jawabannya memiliki tanda negative (Giancoli, 2001).
Hukum kirchoof pertama merupakan hukum kirchoof yang berkaitan dengan arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum kirchoof pertama ini sering disebut juga dengan hukum arus kirchoof (HAK) atau Kirchoof’s Current Law (KCL). Bunyi hukum kirchoof pertama adalah sebagai berikut :
| “Arus total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut” (Galih, 2019). |
Pada susunan seri, resistor berfungsi sebagai pembagi tegangan yang berarti jika tegangan pada setiap resistor dijumlahkan maka jumlahnya sama dengan besarnya tegangan sumber. Sedangkan jika resistor disusun paralel, maka resistor berfungsi sebagai pembagi arus yang berarti jika kuat arus listrik yang melewati setiap resistor diukur, maka akan memiliki nilai yang sama dengan arus total sebelum titik percabangan sesuai dengan pernyataan hukum I kirchoof (Tim Penyusun,2020).
Bab III Metode Percobaan Laporan Rangkaian Seri dan Paralel
A. Alat dan Bahan
- Power Supply AC/DC, 0-12 V (1 buah)
- Resistor dengan nilai berbeda (2 buah)
- Basicmeter 90 (2 buah)
- Kawat Penghubung (secukupnya)
B. Identifikasi Variabel
Kegiatan 1: Rangkaian Seri.
- Variabel kontrol : resistor (hambatan) (Ω)
- Variabel manipulasi : tegangan sumber (V)
- Variabel respon : kuat arus listrik (A) dan tegangan (V)
Kegiatan 2: Rangkaian Paralel.
- Variabel kontrol : resistor (hambatan) (Ω)
- Variabel manipulasi : tegangan sumber (V)
- Variabel respon : kuat arus listrik (A) dan tegangan (V)
C. Defenisi Operasional Variabel
Kegiatan 1: Rangkaian Seri.
Variabel kontrol
Resistor adalah alat yang dipasang pada rangkaian untuk diukur kuat arus listrik yang mengalir dan tegangannya pada resistor tersebut dengan satuan ohm(Ω).
Variabel manipulasi
Tegangan sumber adalah tegangan yang berasal dari power supply yang disambungkan dengan resistor sebagai sumber tegangan .Satuannya yaitu volt (V).
Variabel respon
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut diukur menggunakan basicmeter/amperemeter dengan satuan ampere (A).Sedangkan tegangan adalah perbedaan beda potensial di antara dua titik yang diukur menggunakan voltmeter dengan satuan volt(V).
Kegiatan 2: Rangkaian Paralel.
Variabel kontrol
Resistor adalah alat yang dipasang pada rangkaian untuk diukur kuat arus listrik yang mengalir dan tegangannya pada resistor tersebut dengan satuan ohm(Ω).
Variabel manipulasi
Tegangan sumber adalah tegangan yang berasal dari power supply yang disambungkan dengan resistor sebagai sumber tegangan .Satuannya yaitu volt (V).
Variabel respon
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut diukur menggunakan basicmeter/amperemeter dengan satuan ampere (A). Sedangkan tegangan adalah perbedaan beda potensial di antara dua titik yang diukur menggunakan voltmeter dengan satuan volt(V).
D. Prosedur Kerja
Kegiatan 1: Rangkaian Seri.
- Semua perangkat percobaan dipastikan telah tersedia, dan berfungsi dengan baik.
- Perangkat percobaan dirangkaikan (susunan seri 2 resistor), dilakukan pengukuran tegangan pada masing masing resistor, dicatat hasilnya.
- Arus yang melewati masing-masing resistor diukur, lalu dicatat hasil pengukuran. Pengukuran dilanjutkan untuk nilai tegangan sumber yang berbeda, kemudian dicatat hasilnya.
Kegiatan 2: Rangkaian Paralel.
- Semua perangkat percobaan dipastikan telah tersedia, dan berfungsi dengan baik.
- Perangkat percobaan dirangkai (susunan paralel 2 resistor), dilakukan pengukurantegangan pada masing masing resistor, dicatat hasilnya.
- Arus yang menuju titik cabang dan yang menuju ke masing–masing resistor diukur, hasil pengukuran dicatat. Pengukuran untuk nilai tegangan sumber yang berbeda dilanjutkan, kemudian dicatat hasilnya.
Bab IV Hasil dan Pembahasan Laporan Rangkaian Seri dan Paralel
A. Hasil Pengamatan
Kegiatan 1. Rangkaian Seri Resistor
R1= |200 ± 10|Ω R2= |100 ± 5|Ω
Tabel 3.1. Hasil pengukuran tegangan sumber, kuat arus dan tegangan resistor
Kegiatan 2. Rangkaian Paralel Resistor
R1= |200 ± 10|Ω R2= |100 ± 5|Ω
Tabel 3.2. Hasil pengukuran tegangan sumber, kuat arus dan tegangan resistor
B. Analisis Data
Berikan analisis secara teori dan bandingkan hasil pengukuran anda dengan nilai teori tersebut, lengkap dengan ketidakpastiannya! Klik link disini untuk mendapatkan analisis datanya.
C. Pembahasan
Komponen sebuah rangkaian listrik atau rangkaian elektronik dapat dihubungkan dengan berbagai cara. Dua tipe paling sederhana adalah rangkaian seri dan parallel. Rangkaian yang disusun secara sejajar disebut rangkaian seri, sedangkan rangkaian yang disusun secara berderet disebut rangkaian paralel. Komponen yang tersusun seri akan terhubung melalui satu jalur, sehingga aliran arus listrik akan mengalir ke semua komponen. Pada rangkaian paralel, tegangan yang melewati tiap komponen adalah sama, dan total arus adalah jumlahan arus yang melewati tiap komponen. Resistor adalah Komponen Elektronika yang paling sering ditemui dalam rangkaian Elektronika. Fungsi dari Komponen Resistor adalah sebagai penghambat listrik dan juga dipergunakan sebagai pengatur arus listrik dalam rangkaian Elektronika. Satuan pengukuran Resistor (Hambatan) adalah OHM (Ω). Dalam Rangkaian Elektronika, Resistor atau Hambatan ini sering disingkat dengan huruf “R”.
Pada kegiatan pertama yang digunakan adalah rangkaian seri dimana berdasarkan hasil analisis data membuktikan bahwa resistor berfungsi sebagai pembagi tegangan pada rangkaian seri. Hal ini menunjukkan jika tegangan pada setiap resistor dijumlahkan maka jumlahnya sama dengan besarnya tegangan sumber. Di samping itu arus yang dilewati oleh setiap resistor sama besarnya dengan sumber kuat arus listrik awal pada rangkaian seri. Dari hasil analisis data, pada saat tegangan sumber 3,3 V pengukurannya tepat karena jumlah dari tegangan setiap resistor sama dengan besarnya tegangan sumber. Sedangkan untuk pengukuran pada saat tegangan sumber 6,4 V dan 9,5 V, jumlah dari tegangan setiap resistor tidak sama dengan besarnya tegangan sumber. Hal ini dikarenakan kurang telitinya pada saat pembacaan skala voltmeter.
Pada kegiatan kedua yang digunakan adalah rangkaian paralel. Berdasarkan hasil analisis data membuktikan bahwa resistor berfungsi sebagai pembagi arus. Hal ini berarti jika kuat arus listrik yang melewati setiap resistor diukur maka akan memiliki nilai yang sama dengan arus total sebelum titik percabangan. Sedangkan untuk besar kuat arus pada setiap resistor sama. Dalam rangkaian paralel ini terbukti pernyataan hukum Kirchoof I yang menyatakan bahwa “Jumlah arus listrik yang masuk melalui titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan jumlah arus yang keluar melalui titik percabangan tersebut”. Pada analisis data yang didapatkan ada beberapa kesalahan dimana jumlah arus yang masuk pada titik percabangan tidak sama dengan jumlah arus yang keluar melalui titik percabangan tersebut. Hal ini dikarenakan kurang telitinya pada saat pembacaan skala amperemeter.
Pada rangkaian seri dan paralel besar hambatan pada resistor batu yang digunakan sesuai dengan hasil praktikum yang didapatkan karena dari analisis data, didapatkan selang interval antara Rteori dengan Rpraktikum.
Bab V Penutup Laporan Rangkaian Seri dan Paralel
A. Kesimpulan
- Dalam rangkaian resistor menjadi susunan seri yang diperlukan adalah bagaimana kita mengetahui bentuk susunannya dalam resistor, Adapun rangkaian paralel, yaitu rangkaian yang disusun secara paralel atau berjajar.
- Penggunaan basicmeter sebagai voltmeter dilakukan dengan cara memasang alat ukur secara paralel terhadap resistor yang ingin diukur tegangannya. Pemasangan voltmeter secara paralel dimaksudkan karena pada voltmeter terdapat nilai hambatan yang sangat besar, dan penggunaan basicmeter sebagai amperemeter dilakukan dengan cara memasang alat ukur secara seri terhadap resistor yang ingin diukur kuat arusnya.
- Prinsip Hukum-Hukum Kirchoff
- Pada Hukum Kirchoff I menjelaskan tentang hubungan arus listrik yang masuk dan arus listrik yang keluar pada suatu percabangan rangkaian, dimana “jumlah arus yang memasuki setiap percabangan dalam sebuah rangkaian harus sama dengan arus yang keluar dari percabangan tersebut”. Secara matematis, dapat dituliskan: ΣI masuk = ΣI keluar.
- Pada Hukum Kirchoff II, yaitu mengulas tentang hubungan tegangan dalam sebuah rangkaian tertutup kemudian disebut dengan loop, dimana “aturan potensial pada semua elemen disekeliling rangkaian tertutup sama dengan nol”. Secara matematis dapat dituliskan: ΔV = 0.
- Karakteristik rangkaian seri dan rangkaian paralel resistor:
- Rangkaian seri resistor.
- Arus yang mengalir pada masing-masing beban sama.
- Jika salah satu beban dalam rangkaian/kabel putus maka alirannya akan berhenti.
- Banyaknya beban listrik yang dihubungkanpada rangkaian seri maka tahanan total rangkaian menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.
- Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dan masing-masing tahanan seri adalah sama dengan tegangan total sumber tegangan.
- Berlaku Hukum Kirchoff II.
- Rangkaian paralel resistor
- Kuat arus tiap hambatannya tetap dan besar kuat arus tiap hambatan sama dengan kuat arus totalnya.
- Beda potensial atau tegangan tiap hambatannya berbeda-beda dan hasil penjumlahan tegangan tiap-tiap hambatannya sama dengan tegangan totalnya.
- Berlaku Hukum Kirchoff I.
- Rangkaian seri resistor.
B. Saran
Diharapkan pada asisten yang mempraktikkan atau mendemokan unit ini agar menerangkan prosedur kerja dengan tempo yang tidak terlalu cepat dan dengan bahasa yang ringkas agar mahasiswa mudah memahami prosedur praktikum. Diharapkan juga ke depannya keadaan sudah membaik agar tidak lagi praktikum secara daring, dan praktikum bisa berjalan normal.
Daftar Pustaka
Farizki, Abdul Ro’uf., Henry Novianus Palit., dan Alexander Setiawan, 2016, Aplikasi Pembelajaran Rangkaian Listrik Sederhana Berbasis Android, Jurnal Teknik (4)1.
Galih, Valentius,. Endah Purnomosari,. dan Ngadiyono. 2019. Pengantar Praktikum Mekatronika Tekstil. Bandung: Mulia Jaya.
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga.
Gussow, Milton. 2004. Dasar-dasar Teknik Listrik. Jakarta: Erlangga.
Manurung, Sondang R dan Masdiana Sinambela, 2018, Perangkat Pembelajaran IPA Berbentuk LKS Berbasis Laboratorium, Jurnal Inpafi, (1)6.
