LAPORAN PRAKTIKUM II HUKUM KIRCHHOFF Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Elektronika Dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T, M.T. Asisten Praktikum: Muhammad Arif Syarifudin Muhammad Bagus Arifin Oleh : Dwitha Fajri Ramadhani 160533611410 S1 PTI OFF B UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA September 2016 1.1 Tujuan 1. Mahasiswa dapat memahami tentang Hukum Kirchhoff 2. Mahasiswa dapat menerapkan Hukum Kirchhoff pada rangkaian resistor seri 3. Mahasiswa dapat menerapkan Hukum Kirchhoff pada rangkaian resistor paralel 1.2 Pendahuluan Dua hukum dasar rangkaian yang digunakan untuk menganalisis rangkaian-rangkaian listrik adalah Hukum Kirchhoff I dan Hukum Kirchhoff II. Oleh karena itu, mahasiswa perlu memahami tentang Hukum Kirchhoff, menerapkan Hukum Kirchhoff pada rangkaian seri maupun rangkaian paralel. 1.3 Dasar Teori 1.3.1 Hukum Kirchhoff Gustav Robert Kirchhoff (lahir di Königsberg, Prusia, 12 Maret 1824 – meninggal di Berlin, Jerman, 17 Oktober 1887 pada umur 63 tahun) dia adalah seorang fisikawan Jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan. Dia menciptakan istilah radiasi “benda hitam” pada tahun 1862. Gustav robert pernah menggambarkan komposisi spektrum optik obyek-obyek pijar. Kirchhoff merupakan ilmu fisika yang berfungsi untuk mengukur rangkaian arus dan tegangan listrik. Bedasarkan hukum kirchhoff dibagi menjadi dua pertama hukum kirchhoff 1 dan hukum kirchhoff 2. 1.3.2 Hukum Kirchhoff I Hukum Kirchhoff I merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik yang ada pada sebuah sistem tertutup adalah tetap. Hal ini berarti dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus listrik yang masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang ke luar percabangan itu. ∑Imasuk = ∑Ikeluar 2 Simulator : Livewire ITotal – (IR1 + IR2 + IR3 ) = 0 ITotal = IR1 + IR2 + IR3 Dimana : IRn = Sehingga : IR1 = IR2 = IR3 = V V V V R R R R e e e e IRn = Arus yang mengalir pada beban Rn IR1 = Arus yang mengalir pada beban R1 IR2 = Arus yang mengalir pada beban R2 IR3 = Arus yang mengalir pada beban R3 Tegangan yang jatuh pada masing masing beban sama dengan tegangan sumber. VSumber = VR1 = VR2 = VR3 Misalnya : Jadi : ∑Imasuk = ∑Ikeluar I1 + I2 = I3 + I4 1.3.3 Hukum Kirchhoff II Hukum Kirchhoff II adalah hukum kekekalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkaian tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah sumber tegangan dan tegangan jatuh dalam sebuah rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol. ∑E + ∑V = 0 3 Simulator : Livewire VSumber – (VR1 + VR2 + VR3 ) = 0 VSumber = VR1 + VR2 + VR3 Dimana : VRn = I . Rn VRn = Tegangan jatuh pada beban Rn Sehingga : VR1 = I . R1 VR1 = Tegangan jatuh pada beban R1 VR2 = I . R2 VR2 = Tegangan jatuh pada beban R2 VR3 = I . R3 VR3 = Tegangan jatuh pada beban R3 Arus yang mengalir pada masing masing beban sama dengan arus pada rangkaian. I = IR1 = IR2 = IR3 Dimana : I = V R e 1.4 Data dan Analisis (Foto) 1.4.1 Tugas Pendahuluan 1. Jelaskan tentang Hukum Kirchhoff Tegangan dan Hukum Kirchhoff Arus Hukum Kirchhoff Arus Penjumlahan secara aljabar dari arus pada setiap persambungan adalah sama dengan nol. ∑I = 0 I1 – I2 + I3 + I4 – I5 = 0 I1 + I3 + I4 = I2 – I5 4 Hukum Kirchhoff Tegangan Pada setiap jaringan/rangkaian tertutup, penjumlahan secara aljabar electromotiveforce (emf/batere) sama dengan penjumlahan secara aljabar pembagi tegangan yang ada pada jaringan/rangkaian. ∑E = ∑IR Contoh : ABEFA : E1 = I1 R1 + (I1 + I2) R3 CBEDC : E2 = I2 R2 + (I1 + I2) R3 ABCDEFA : E1 – E2 = I1 R1 – I2 R2 2. Hitung besar arus yang mengalir pada masing-masing beban rangkaian dibawah ini Simulator : Livewire 5 Diketahui : R1 = 100 KΩ R2 = 330 KΩ R3 = 220 KΩ R4 = 10 KΩ R5 = 47 KΩ VTotal = 15 V Ditanyakan : Besar arus masing-masing beban Jawab : IR1 = � � = = 0,00015 A Ω = 0,15 mA = 150 µA IR2 = � � = Ω = 0,0000454 A = 45,4 µA Simulator : Livewire IR3 = � � = Ω = 0,0000682 A = 68,2 µA IR4 = � � = = 0,0015 A Ω = 1,5 mA = 1500 µA IR5 = � � = 7 Ω = 0,000319 A = 0,319 mA = 319 µA 6 Praktikum menghitung arus masing-masing beban rangkaian dengan menentukan sendiri nilai resistornya a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Catu Daya : 1 Buah 2. Multimeter Analog : 1 Buah 3. Resistor : 5 Buah 4. Project Board : 1 Buah 5. Kawat Penghubung : Beberapa Utas b. Langkah Percobaan : 1. Merangkai Resistor pada Project Board seperti gambar berikut : 2. Mengatur Catu daya sebesar 10 V dan dibuktikan 7 3. Kemudian Kalibrasi 4. Pasang kawat penghubung diujung kaki resistor kanan dan kiri 5. Kemudian menghitung Arus masing-masing Resistor, dengan memutus rangkaian (Open Circuit) dan kemudian menghubungkan terminal alat ukur pada titik yang telah terputus tersebut. R1 = Coklat, Hitam, Jingga, Emas = 10x103 ±5% = 10000Ω R2 = Coklat, Hitam, Merah, Emas = 10x102 ±5% = 1000Ω 8 R3 = Coklat, Merah, Merah, Emas = 12x102 ±5% = 1200Ω R4 = Kuning, Ungu, Merah, Emas = 47x102 ±5% = 4700Ω R5 = Kuning, Ungu, Merah, Emas = 47x102 ±5% = 4700Ω IR1 = 1,5 mA Jarum menunjukkan nilai 15, namun karena yang dipakai adalah skala 25m jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-250 dibagi dengan 10 maka hasilnya adalah 1,5mA IR2 = 2,5 mA Jarum menunjukkan nilai 25, namun karena yang dipakai adalah skala 25m jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-250 dibagi dengan 10 maka hasilnya adalah 2,5mA 9 IR3 = 2 mA Jarum menunjukkan nilai 20, namun karena yang dipakai adalah skala 25m jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-250 dibagi dengan 10 maka hasilnya adalah 2 mA IR4 = 4 mA Jarum menunjukkan nilai 40, namun karena yang dipakai adalah skala 25m jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-250 dibagi dengan 10 maka hasilnya adalah 4 Ma IR5 = 4 mA Jarum menunjukkan nilai 40, namun karena yang dipakai adalah skala 25m jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-250 dibagi dengan 10 maka hasilnya adalah 4 mA 10 A. Percobaan Hukum Kirchhoff pada rangkaian seri a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Catu Daya : 1 Buah 2. Multimeter Analog : 1 Buah 3. Resistor : 3 Buah 4. Project Board : 1 Buah 5. Kawat Penghubung : Beberapa Utas b. Langkah Percobaan : 1. Merangkai Resistor dan menghubungkan kawat penghubung pada Project Board seperti gambar berikut : 2. Mengatur Catu daya sebesar 10 V dan dibuktikan 11 3. Kemudian Kalibrasi 4. Kemudian menghitung Resistor Total, Tegangan masing-masing, Tegangan Total, Arus (Untuk Arus dengan memutus rangkaian (Open Circuit) dan kemudian menghubungkan terminal alat ukur pada titik yang telah terputus tersebut.) Mengukur Besar Resistansi Teori R1 = Coklat, Hitam, Jingga, Emas = 10x103 ±5% = 10000Ω Rtotal = R1 + R2 + R3 = 10000+1000+1200 = 12200Ω R2 = Coklat, Hitam, Merah, Emas = 10x102 ±5% = 1000Ω R3 = Coklat, Merah, Merah, Emas = 12x102 ±5% = 1200Ω 12 Praktik Rtotal = 1200Ω Karena mengukur hambatan dilihat dari 0 kanan. Sehingga ketika jarum menunjukkan 120 dan skala yang digunakan x100 maka hambatan tersebut bernilai 120x100 = 1200 Ω Mengukur Besar Tegangan dengan besar tegangan 10Vdc Teori Rtotal = R1 + R2 + R3 = (10 + 1 + 1,2) KΩ = 12,2 KΩ VR1 = Itotal . R1 = 0,82mA . 10KΩ = 0,00082 A . 10000 Ω = 8,2 V VR2 = Itotal . R2 = 0,82mA . 1KΩ = 0,00082 A . 1000 Ω = 0,82 V VR3 = Itotal . R3 = 0,82mA . 1,2KΩ = 0,00082 A . 1200 Ω = 0,984 V Vtotal = 10 V ������ Itotal = ������ = Ω = 0,00082 A = 0,82 mA Simulasi Simulator : Liveware 13 Praktik VR1 = 8,2V Karena yang dipakai adalah skala 10V jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-10V VR2 = 0,8V Karena yang dipakai adalah skala 10V jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-10V VR3 = 1V Karena yang dipakai adalah skala 10V jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-10V 14 VTotal = 10V Karena yang dipakai adalah skala 50V jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-50V ITotal = 0,8 mA Jarum menunjukkan nilai 8, namun karena yang dipakai adalah skala 25m jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-250 dibagi dengan 10 maka hasilnya adalah 0,8 mA Data Praktikum Rangkaian Seri No. RTotal VR1 VR2 VR3 VS I VS - (VR1 + VR2 + VR3) 1 1200 Ω 8,2 V 0,8 V 1V 10 V 0,8 mA 10 – (8,2+0,8+1) = 0 15 B. Percobaan Hukum Kirchhoff pada rangkaian paralel a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Catu Daya : 1 Buah 2. Multimeter Analog : 1 Buah 3. Resistor : 3 Buah 4. Project Board : 1 Buah 5. Kawat Penghubung : Beberapa Utas b. Langkah Percobaan : 1. Merangkai Resistor dan menghubungkan kawat penghubung pada Project Board seperti gambar berikut : 2. Mengatur Catu daya sebesar 10 V dan dibuktikan 16 3. Kemudian Kalibrasi 4. Kemudian menghitung Resistor Pengganti, Tegangan, Arus masing-masing Resistor, Arus Total (Untuk Arus dengan memutus rangkaian (Open Circuit) dan kemudian menghubungkan terminal alat ukur pada titik yang telah terputus tersebut.) Mengukur Besar Resistansi Teori R1 = Coklat, Hitam, Jingga, Emas = 10x10 ±5% = 10000Ω Rtotal = 3 R2 = Coklat, Merah, Merah, Emas = 12x102 ±5% = 1200Ω � + � + = + = = = + � + + = 517,24Ω R3 = Coklat, Hitam, Merah, Emas = 10x102 ±5% = 1000Ω 17 Praktik RPengganti = 500Ω Karena mengukur hambatan dilihat dari 0 kanan, menunjukkan 5 dan skala yang digunakan x100 maka hambatan tersebut bernilai 5x100 = 500 Ω Mengukur Besar Arus dengan besar tegangan 10Vdc Teori Rpengganti = = � + + � + = = = + IR1 = � + � � = = 0,001 A + = 1 mA IR2 = � � = = 0,01 A = 517,24Ω Vtotal = V1 = V2 = V3 = 10 V = ������ Ω = 10 mA IR3 = � � = = 0,0083 A Itotal = Ω Ω = 8,33 mA ������ 7, Ω = 0,01933 A = 19,33 mA 18 Simulasi Simulator : Liveware Praktik IR1 = 1 mA Jarum menunjukkan nilai 1, skala yang dipakai adalah 0,25A, jika dijadikan mA maka dikali 1000 jadi skala tersebut 250 mA sehingga hasil arusnya 1 mA IR2 = 10 mA Jarum menunjukkan nilai 10, skala yang dipakai adalah 0,25A, jika dijadikan mA maka dikali 1000 jadi skala tersebut 250 mA sehingga hasil arusnya 10 mA 19 IR3 = 8,4 mA Menggunakan multimeter digital, sehingga hasil arus adalah 8,4 mA VTotal = 10V Karena yang dipakai adalah skala 50V jadi skala yang dilihat dari jangkauan 0-50V. Data Praktikum Rangkaian Paralel No. RPengganti IR1 IR2 IR3 ITotal V ITotal - (IR1 + IR2 + IR3) 1 500Ω 1 mA 10 mA 8,4 mA 19,4 mA 10 V 19,4 – (1+10+8,4) 20 1.5 Kesimpulan Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan membuktikan bahwa : - Hukum tegangan kirchhoff yaitu tegangan yang diberikan pada suatu rangkaian tertutup sama dengan penjumlahan tegangan jatuh - Hukum arus kirchhoff yaitu penjumlahan arus yang masuk satu simpul sama dengan penjumlahan arus yang meninggalkan simpul tersebut - Resistor dalam kondisi baik karena dari hasil pengukuran dengan menggunakan multimeter dan berdasar pembacaan kode warna memiliki selisih yang tidak jauh (sesuai dengan toleransinya). - Sebelum melakukan pengukuran tegangan, hambatan, maupun arus dengan multimeter harus dilakukan kalibrasi (meng-nol kan) karena jika tidak di kalibrasi maka nilai nya akan berbeda. - Cara pengukuran Tegangan menggunakan paralel (rangkaian tertutup) sedangkan mengukur Arus menggunakan serial (rangkaian terbuka) apabila rangkaian tidak terbuka akan merusak alat ukurnya. - Hukum kirchhoff pada rangkaian seri diperoleh resistansi totalnya 12000, dan tegangan masing-masing yang diperoleh 8,2 V, 0,8 V, dan 1 V. - Hukum kirchhoff pada rangkaian paralel diperoleh resistansi penggantinya 500, dan arus masng-masing yang diperoleh 1 mA, 10 mA, 8,4 mA. - Jika dibandingkan antara nilai dari perhitungan teori, simulasi dan pengukuran sudah mendekati kesamaan. 1.6 Daftar Pustaka Ariningsih ,2010 Hukum Kirchoff, http://maribelajarfisika.blogspot.co.id/2010/04/hukumkirchoff.html _______, Pengertian dan Bunyi Hukum Kirchhoff, http://teknikelektronika.com/pengertianbunyi-hukum-kirchhoff-1-2/ Diana, Fiska ,2015 HUKUM I KIRCHHOFF DAN RANGKAIAN PADA RESISTOR , http://fiskadiana.blogspot.co.id/2015/05/hukum-i-kirchhoff-dan-rangkaian-pada.html ______, 2012 Hukum Kirchhoff, http://elektronika-dasar.web.id/hukum-kirchhoff 21