Sifat-Sifat Meter - Laporang Praktikum Fisika Gelombang - FISIKA

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Sifat-sifat meter listrik erat kaitannya dengan mengetahui lebih dulu dengan baikapa yangterdapat dalam Hukum Ohm.Hukum Ohm merupakan sebuah teori yang membahas mengenai hubungan antara Tegangan (Volt), Arus (Ampere), dan Hambatan listrik dalamsirkuit (Ohm). 1 Ohm adalah hambatan listrik yang menyebabkan perbedaan satu volt saat arus sebasar 1 Ampere mengalir.Bunyi hukum Ohm: "Kuat arus listrik pada suatu beban listrik berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan". Suatu alat konduksi memenuhi hukum Ohm apabila hambatan dari alat tersebut tidak bergantung pada besar dan polaritas dari beda potensial yang diaplikasikan. Hal ini sering ditentang bahwa V= IR adalah suatu pernyataan dari hukum Ohm. Dalam bahan konduktor padat, sejumlah elektron dalam tiap atom tidak terikat pada atom , tetapi bebas bergerak dalam bahan. Elektron semacam ini disebut elektron bebas.  Jika baterai tidak mengalami kehilangan energi dalam, maka beda potensial di antara terminal – terminalnya disebut gaya gerak listrik baterai.

Oleh karena ini, dilakukannya praktikum ini untuk mengetahui aplikasi dari liniar air track, dan dapat membantu dalam proses blajar mengajar baik dalam kelas maupun dalam kehidupan sehari

1.2 Tujuan

1.      Untuk mengetahui hukum ohm

2.      Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan kuat arus yang mengalir dalamsebuah rangkaian

3.      Untuk mengetahui perbandingan antara rangkaian paralel dan seri.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Ada beberapa sifat muatan listrik. Muatan listrik ada dua macam, muatan positif dan muatan negatif. Muatan sejenis saling tolak, muatan yang berlainan jenis saling tarik. Muatan bersifat kekal, artinya muatan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan . ketika suatu benda digosok dengan benda lain, yang terjadi bukan penciptaan muatan, tetapi perpindahan muatan.                                               Sebagai hasilnya, benda yang satu akan mempunyai muatan positif  lebih banyak. Jadi, ketika sebatang sebatang kaca digosok dengan kain sutra, muatan negatif dari kaca akan mengalir ke kain sutra menyebabkan kain sutra bermuatan negatif. Karena kehilangan muatan negatifnya, kaca menjadi bermuatan positif. Jumlah netto muatan negatif kain sutra sama dengan jumlah netto muatan positif kaca. Muatan terkuantisasi, artinya muatan listrik dari suatu partikel atau benda selalu kelipatan muatan terkecil (muatan fundamental) yaitu e.                                                (Surya, 2009) Telah dilakukan pembuatan dan analisis sifat listrik elektroda superkapasitor berbahan dasar polimer polianilin dengan penambahan bottom ash. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari sifat listrik polimer konduktif polianilin terhadap penambahan bottom ash dibawahpengaruh temperatur antara 308º K hingga 373º K. Karakterisasi sifat listrik sampel dilakukan menggunakan rangkaian sederhana dengan media minyak sayur untuk memperoleh temperatur yang sesuai. Karakterisasi FTIR digunakan untuk memperoleh informasi dari gugus fungsi yang terbentuk akibat kombinasi polianilin-bottom ash.                

Seiring perkembangan teknologi, super kapasitor yang menjadi salah satu topik penelitian yang saat ini menarik untuk dikembangkan. Menurut Chen bahwa bahan material yang dijadikan sebagai elektroda superkapasitor terbentuk dari material komposit yaitu dengan menamakan polimer konduktif pada permukaan karbon. Polimer konduktif merupakan polimer yang dapat menghantarkan arus listrik seperti halnya logam. Polimer yang dalam keadaan normal tidak bersifat konduktif dapat ditingkatkan konduktivitasnya dengan memberikan penambahan pembawa muatan.

Kemampuan polimer ini menghantarkan listrik terjadi karena adanya elektron ikatan terdelokasasi yaitu kecendrungan elektron terluar untuk pindah dari suatu tingkatan ke tingkatan energi lainnya. salah satu polimer konduktif yang banyak dikembangkan saat ini adalah polianilin, atau sering disingkat dengan polianilin.

Dilihat dari tiga bentuk ini, LB dan PB memiliki keadaan yang tidak stabil dan tidak dapat dibuat konduktif , berbeda dengan EB. Hal ini menjadikan EB lebih bnyak diteliti secara luas. EB dapat dibuat konduktif dengan doping asam protonik seperti HCl, dimana proton-proton ditambahkan ke situs-situs –N=, sementara jumlah elektron pada rantai tetap. Bentuk konduktif dari EB disebut Emeraldine Salt (ES).

Melihat sifat karbon sebelumnya yang mampu meningkatkan konduktivitas polianilin, pemanfaatan bottom ash diharapkan juga menunjukkan sifat yang sama dengan karbon. konduktivitas listrik merupakan kemampuan suatu bahan untuk mengalirkan arus listrik. Pengaruh unsur – unsur pemadu, pengotor atau ketidaksempurnaan dalam kristal. Sangat mempengaruhi konduktivitas sautu penghantar. Dengan σ adalah konduktivitas listrik suatu bahan (Ωm)--1, ρ adalah resistivitas suatu bahan (Ωm), R adalahresistansi suatu bahan (Ω), L adalah panjang sampel (m) dan A adalah luas penampang sampel (m2).                                  (Susmita, 2013) ZnO merupakan material semikonduktor tipe-n yang mempunyai struktur kristal wurtzite. Film tipis ZnO biasanya menunjukkan nilai resistivitas yang rendah karena kekosongan (vakansi) oksigen dan penyisipan (interstitial) Zn pada komposisi yang nonstoichiometric. Kelebihan ZnO yang lain adalah dapat ditumbuhkan pada temperatur substrat yang relatif rendah sekitar 200-400ºC.

Kelemahan ZnO adalah memiliki sifat listrik, sifat optik serta struktur unit yang kurang bagus sehingga diperbaiki dengan cara diberi doping.Untuk menaikkan konduktivitas listriknya, ZnO seringkali didoping dengan dopan ekstrinsik. Unsur golongan III A khususnya aluminium (Al) banyak digunakan sebagai dopan dan dapat menaikkan konduktivitas listrik film tipis ZnO hingga berorde 10⁵ Ω.cm.

Logam Al merupakan unsur yang paling baik digunakan sebagai doping dibanding Boron (B), Galium (Ga), Indium (In)  didasarkan pada mobilitas elektron yang paling tinggi, dan memberikan pembawa muatan level yang tinggi. ZnO doping Al sangat berpotensial untuk diaplikasikan sebagai TCO. Selain karena konduktivitas dan transparansinya tinggi.                                    (Wibowo, 2016)

Arus listrik ketika ditindak lanjuti oleh medan listrik.muatan mengalami gayaa dan dengan demikian bergerak. Salah satu definisarus yang terkait dengan aliran muatan sebagaimana jumlah muatan Q yang mengalir melewati suatu titik dalam Interval waktu.

Satuan arus begini C/s yang diberi nama Ampere (A) Dengan konvensi, aliran arus dalam arah gerakan muatan positif.

Salah satu di antara bahan yang dapat menghubungkan arus / adalah bahan dengan sifat muatan atom. Misalkan dalam bahan ada muatan persatuan volume masing-masing membawa muatan. Ketika ditindaklanjuti oleh medan listrik muatan ini mulai bergerak, marilah kita menghubung kan kecepatan aliran rata-rata v dengan masing-masing muatan individu.

Dalam banyak bahan ada hubungan sederhana antara perbedaan potensial diberikan pada dua titik dan arus yang dihasilkan antara titik-titik tersebut. Bahan tersebut disebut bahan Ohmic, dan mengikuti suatu prinsip yang disebut. Hukum Ohm: Dimana R adalah konstanta yang disebut tahanan atau hambatan bahan yang memiliki satuan v atau Ohm bahanan tergantung pada jenis bahan. Bahan-bahan dengan tahanan rendah yang disebut konduktor yang baik Sedangkan bahan-bahan dengan tahanan tinggi adalah isolator yang baik tergantung padi keadaan bahan. Hal ini sesuai menurut keadaan untuk menurut beberapa keadaaan untuk memperkenalkan kuantitas disebut resistivitas, yang mana hanya bergantung pada jenis bahan

            Jika kita mempertimbangkan unsur dalam sebuah rangkaian listrik yang dialiri sebuah rangkaian listrik yang dialiri arus I. Misalkan ada sebuah beda potensial V di elemen ini, dan dalam waktu 𝚫t dengan muatan Q lewat. Usaha W yang dilakukan oleh listrik dalam memindahkan muatan ini diberikan oleh usaha terhadap muatan. Ingat satuan daya adalah J/s atau Watts (W).

Sekarang akan meninjau beberapa metode untuk menganalisis rangkaian listrik memungkinkan kita. Misalnya memprediksi arus yang yang melalui elemen rangkaian yang diberikan. Sebuah rangkaian yang diberikan. Sebuah rangkaian yang akan kita pertimbangkan hal ini meliputi dua jenis elemen: 

1.      Sebuah sumber daya dirangkaian, untuk rangkaian searah DC kita akan bekerja dengan baterai. Penilaian baterai dalam volt disebut dengan ggl atau gaya gerak listrik baterai yang diberi simbol E. Konvensi yang digunakan adalah untuk memasok daya baterai saat keluar dari terminal positip dan memasukkan kembali yang negatif, namun saat baterai diisi arus mengalir kearah yang berlawanan.

2.      Sebuah resitor ditempatkan dalam sebuah rangkaian, atau mungkin resistensi yang dihubungkan dengan unsur lain pada rangkaian, sebagaimana resistensi internal baterai.

Resistor dalam rangkaian seri, dikatakan secara seri, dan seperti ditunjukkan adalah memungkinkan dapat dipertimbangkan sebagai salah satu resistor setara. Untuk menemukan resistor setara, kita menggunakanpristiwa kekekalan energi sehingga Vout, yang menggunakan hukum Ohm.

Resistor dalam rangkaian paralel, dikatakan secara paralel dan seperti sebelumnya, memungkinkan mereka dipertimbangkan sebagai salah satu yang setara. Untuk mencari resistor setara kita menggunakan perhitungan kekekalan muatan sehingga I. Kemudian kita menggunakan lagi hukum Ohm, dengan perbedaan potensial dititik R dan adalah sama.Karena berguna untuk dapat mengurangi resistor yang terjadi dalam rangkaian seri tetapi pada rangkaian tidak tersusun oleh eksklusif yang bisa saja dalam satu rangkaian yang terdiri dari kombinasi dari seri dan paralel untuk kasus satu set hubungan daya penuh yang disebut dengan Hukum Kirchoff  rangkaian sembarang atau dua Hukum Kirchoff dan hukum Kirchoff 1 adalah kaidah perpindahan untuk perpindahan atau simbol tertentu dalam rangkaian jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang meninggalkan. Hukum ini adalah pernyataan daru kekekalan muatan.                         (Sutarno, 2013)

Fabrikasi dan karakterisasi material ZnO murnidan ZnO yang didoping Ga dan Al dengan teknik yang berbeda intensif dipelajari. Hal ini dikarenakan material ZnO murni dan ZnO yang didoping berpotensi dalam aplikasi elektronik dan opto-elektronik. ZnO adalah semi konduktor transparan tipe-n dengan direct band gap 3,37 eV pada suhu ruang dan memiliki energi ikat eksitasi yang besar (60 meV). Selain itu, material ZnO mempunyai stabilitas panas besar, sifat kimia stabil dan transmitansi optik yang tinggi pada cahaya tampak. Beberapa dekade terakhir ini, material ZnO dipabrikasi dalam bentuk film tipis yang diaplikasikan sebagai sensor kimia, emiter ultra violet dan transduserpiezo elektronik. Selain itu, ZnO dapat dijadikan.

Namun, dalamaplikasinya film tipis ZnO murni kurang stabil padalingkungan korosif, dan memiliki sifat listrik yangkurang baik dikarenakan konsentrasi pembawa yang rendah. Oleh sebab itu, doping pengotor pada film tipis ZnO diperlukan untuk meningkatkan struktur, sifat listrik dan sifat optik. Group II dan group III ion logam seperti indium (In), aluminium (Al), galium (Ga)tembaga (Cu), kadmium (Cd) dan yang lainnya digunakan sebagai doping untuk meningkatkan struktur, konduktivitas listrik, stabilitas kimia dan transmitansioptik. Unsur Ga dan Al digunakan sebagai doping pada penumbuhan film tipis ZnO karena tidak mudah teroksidasi dan memiliki jarak atom yang hampir sama dengan Zn. Selain itu, konduktivitas tipe-n dari film tipis ZnO biasa diperoleh dengan didoping unsurAl dan Ga. Target berbentuk peletdengan diamater 3,5 cm.                                                                                                                             (Aryanto, 2013) Elektron pada atom N tersebut akan berikatan dengan elektron dari atom C pada cincin benzoid, sehingga mangubah cincin benzoid menjadi kuinoid dan mengubah ikatan amina menjadi imina. Sebaliknya pada PANi yang tereduksi atom N yang mengapit cincin kuinoid akan menangkap atom H, sehingga akan mengubah cincin kuinoid menjadi cincin benzoid dan mengubah ikatan imin menjadi amin. Munculnya tingkat-tingkat energi di dalam celah energi dapat dideteksi dengan spektroskopi yang berkaitan dengan proses transisi antar berbagai tingkat energi. Pada gambar di atas juga ditunjukkan kemungkinan eksitasi elektron yang terjadi pada polimer konduktif yang mengandung polaron atau bipolaron.

Sifat konduktivitas listriknya dapat diatur dengan mengontrol parameter sintesis, seperti konsentrasi monomer, konsentrasi doping elektrolit, tegangan listrik, arus listrik, waktu polimerisasi dan temperatur polimerisasisi. Sebagai salah satu polimer yang memiliki konduktifitas yang baik, PANi juga memiliki kelebihan lainnya seperti bahannya ringan, biayanya murah, stabilitas lingkungannya baik dan memiliki sifat reversible pada reaksi asam basanya. Bahan ini digunakan dalam berbagai aplikasi seperti anti korosi, elektroda untuk baterai, sensor, dan sel foltovotaik. Selain itu, PANi juga merupakan polimer konduktif yang unik karena sifat optoelektriknya dapat dikontrol, yakni dengan mengubah derajat oksidasi pada rantai utama dengan melakukan protonasi pada rantai amina. Hal inilah yang menyebabkan polianilin dapat diaplikasikan sebagai sensorAsam sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4, merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan, termasuk dalam kebanyakan reaksi kimia. Kegunaan utama termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak. Reaksi hidrasi (pelarutan dalam air) dari asam sulfat adalah reaksi eksoterm yang kuat. Jika air ditambah kepada asam sulfat pekat, terjadi pendidihan. sebaliknya.                                                                                                                   (Setianingsih, 2014)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1     Peralatan dan Bahan

          3.1.1 Peralatan dan Fungsi

1.        Resistor Box   

      Fungsi  : Sebagai hambatan yang dapat di variasikan

2.        Multimeter digital ( 3 buah)

      Fungsi  : Untuk mengukur arus dan tegangan.

3.        Kabel Penghubung     

      Fungsi : Untuk menghubungkan kutub positif dan negatif dan penghantar arus dari rangkaian satu ke rangkaian lain.

4.        Protoboard     

      Fungsi  : sebagai tempat merangkai rangkaian sementara

3.1.2   Bahan dan Fungsi

1.        Resistor 100 ohm – 900 ohm

      Fungsi : Sebagai tahanan atau (hambatan) dalam  rangkaian.

2.        Baterai 9 V

      Fungsi : sebagai sumber tegangan DC

3.2     Prosedur Percobaan

a.  Rangkaian seri

1.      Disiapkan peralatan yang akan digunakan

2.      Dirangkai peralatan seperti gambar dibawah ini dengan baik dan benar

 

3.      Diatur R1 dengan hambatan 10 ohm dan R2 sebesar 10ohm.

4.      Dihubungkan rangkaian dengan sumber tegangan

5.      Diukur arus pada rangkaian dengan menggunakan multimeter.

6.      Dicatat hasil yang diperoleh

7.      Diulangi percobaan yang sama dengan mengubah nilai tegangan.

8.      Diukur arus yang mengalir pada rangkaian dengan menggunakan multimeter.

9.      Dicatat hasil yangdiperoleh

10.  Dilakukan percobaan yang sama dengan memvariasikan nilai tegangan

11.  Dicatat hasilnya.

b.    Rangkaian parallel

 

1.      Disiapkan peralatan yang akan digunakan

2.      Dirangkai peralatan seperti gambar dibawah ini dengan baik danbenar

 

3.      Diatur R1 dengan hambatan 10 ohm dan R2 sebesar 10 ohm.

4.      Dihubungkan rangkaian dengan sumber tegangan

5.      Diukur tegangan pada R1 dan R2 dengan menggunakan multimeter digital dan arus yang mengalir padarangkaian

6.      Dicatat hasil yang diperoleh

7.      Diulangi percobaan yang sama dengan mengubah tegangan

8.      Diukur tegangan dan arus yang mengalir pada rangkaian dengan menggunakan multimeterdigital

9.      Dicatat hasil yangdiperoleh

10.  Dilakukan percobaan yang sma dengan memvariasikan nilai hambatan R2 sampai dengan  900V.

11.  Dicatat hasilnya

 

c.     Rangkaian tunggal

1.      Disiapkan peralatan yang akan digunakan

2.      Dirangkai peralatan seperti gambar dibawah ini dengan baik danbena

3.      Diatur hambatan sebesar 10ohm.

4.      Dihubungkan rangkaian dengan sumber tegangan.

5.      Diukur arus pada rangkaian dengan menggunakan multimeter.

6.      Dicatat hasil yang diperoleh

7.      Diulangi percobaan yang sama dengan mengubah tegangan

8.      Diukur arus yang mengalir pada rangkaian dengan menggunakan multimeter

9.      Dicatat hasil yang diperoleh

10.  Dilakukan percobaan yang sama dengan memvariasikan nilai tegangan.

11.  Dicatat hasilnya

 

DAFTAR PUSTAKA

Aryanto, D, 2014. Karakteristik struktur dan sifat  listrik film tipis zinc oksida.                       

            Gallium dan Aluminium ; universitas negeri Semarang

Surya,Y.2009.Listrik dan Magnet.Tangerang:PT Kandel

            Halaman 3-4

Susmita,R.2013.Analisis sifat listrik kompisit polianilin (PANI).Edisi:Pertama.

            Kampus unand

Sutarno, 2013. Fisika untuk universitas. Yogyakarta ; Graha ilmu

           Halaman : 115-119

Wibowo, E, 2016. Pengaruh temperatur annealing pada sifat listrik film tipis zinc.                                                                                                                  

              Edisi:Pertama.Doping Aluminium oksida:universitas negeri Semarang