## Analisis Resistansi Material Semiconductor Menggunakan Wheatstone Bridge
1 Susilo, 2 Adi Mulyadi
1 Program Studi Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi, Kabupaten Banyuwangi
2 Program Studi Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi, Kabupaten Banyuwangi
1 susilo4017@gmail.com, 2 adimulyadi@unibabwi.ac.id
Abstract—  This  paper  discusses  about  discussing  sand-type semiconductor  materials.  The  type  of  sand  is  divided  into  two, namely beach sand and river sand which has a Fe content of 5.03 ppm  at  a  distance  of  two  meters  from  the  riverbank  and  a distance of ten meters from the riverbank increased to 9.52 ppm. In  determining  the  unknown  resistance  value  in  a  material,  the Wheatstonetone  bridge  method  and  Kirchooff's  Law  II  are proposed  to  determine  the  value  of  the  voltage  balance.  The results  of  the  measurement  of  the  resistance  value  in  river  sand obtained  an  average of 516.6 KΩ and  an  average of 8.6 KΩ for beach sand. While the average voltage value of river sand is 5.98 volts  and  the  value  of  beach  sand  voltage  is  5.16  volts.  This  is because  the  size  of  the  cross-sectional  length  and  the  density  of the  material  and  the  amount  of  Fe  content  affect  the  potential difference resistance value. The deposition of Fe content in river sand is influenced by a distance of ten meters greater than that of beach  sand  with  a  distance  of  two  meters  which  results  in  the resistance  value  of  river  sand  being  greater  than  that  of  beach sand.

## Keywords—Resistance, Sand , Semiconductor, Electricity
Abstrak —  Tulisan  ini  membahas  tentang  bahan  material semikonduktor  jenis  pasir.  Jenis  pasir  dibagi  menjadi  dua  yaitu pasir  pantai  dan  pasir  sungai  yang  mempunyai  kandungan  Fe 5,03  ppm  pada  jarak  dua  meter  dari  bibir  sungai  dan  jarak sepuluh  meter  dari  bibir  sungai  meningkat  menjadi  9,52  ppm. Dalam  menentukan  nilai  resistansi  yang  belum  diketahui  pada suatu  bahan  material,  maka  metode  jembatan  Wheatstonetone dan  Hukum  Kirchooff  II  diusulkan  untuk  menentukan  nilai keseimbangan tegangan.   Hasil pengukuran nilai resistansi pada pasir  sungai  didapatkan  rata-rata  516.6  KΩ  dan  pasir  pantai rata-rata  8.6  KΩ.  Sedangkan  nilai  tegangan  rata-rata  pasir sungai sebesar 5,98 volt dan nilai tegangan pasir pantai  sebesar 5.16  volt.  Hal  ini  disebabkan  ukuran  luas  panjang  penampang serta kerapatan material dan jumlah kandungan Fe mempengaruhi  nilai  resistansi  beda  potensial.  Pengendapan kandungan  Fe  pada  pasir  sungai  dipengaruhi  jarak  sepuluh meter lebih besar daripada pasir pantai dengan jarak  dua meter yang mengakibatkan nilai resistansi pasir sungai lebih besar dari pasir pantai.

## Kata Kunci—Resistansi; Pasir ; Semikonduktor; Listrik

## I. Pendahuluan
Pasir  memiliki  sifat  material semiconductor .  Pasir  sungai memiliki kandungan Fe 5,03 ppm pada jarak 2 meter dari bibir sungai  dan  jarak  10  m  dari  bibir  sungai  meningkat  menjadi
9,52  ppm.  Sedangkan  kandungan  Fe  pasir  besi  pantai  5,64 ppm  pada  jarak  2  meter  dari  bibir  pantai  dan  jarak  10  meter dari bibir pantai meningkat menjadi 9,8 ppm. Pengukuran nilai resistivitas pasir besi sungai meningkat dari 5,4×10 4 Ωm pada jarak 2 meter dari bibir sungai menjadi 11×10 4 Ωm dan jarak 10  meter  dari  bibir  sungai.  Resistivitas  pasir  besi  pantai maningkat dari 6,8×10 4 Ωm dari jarak 2 meter dari bibir pantai menjadi  10,9×10 4 Ωm  dari  jarak  10  meter  dari  bibir  pantai. Hasil  pengukuran  konstanta  dielektrik  menunjukkan  nilai konstanta dielektrik pasir besi sungai meningkat dari 5,37×10 4 pada  jarak  2  meter  dari  bibir  sungai  menjadi  13,88×10 4 pada jarak  10  meter  dari  bibir  sungai.  Perbedaan  kandungan  Fe pada  pasir  besi  sungai  dan  pantai  disebabkan  oleh pengendapan  Fe  pada  sungai  yang  menyebabkan  kandungan Fe  pasir  besi  sungai  lebih  besar  daripada  pantai.  Terdapat anomali nilai resistivitas dan konstanta dielektrik pada jarak 6 meter dari bibir pantai  atau sungai  karena pada jarak tersebut kandungan pasir besi pantai dan sungai cenderung lebih besar dari  pantai  [1],[2],[3].  Sebuah  studi  meneliti  tentang  kolektor surya tubular dengan  menggunakan  3  variasi jenis pasir  yaitu pasir  warna  hitam  mengkilap,pasir  warna  hitam  dan  pasir warna  putih  sebagai  media  penyimpanan  panas.  Dimana  pipa penyerap  yang  disusun  secara  seri  dengan  fluida  kerja  yang mengalir  pada  susunan  kolektor  surya  tubular  mendapat pemanasan  yang  berulang  sepanjang  pipa  penyerapan  [4] . Dalam menentukan nilai resistansi yang belum diketahui pada suatu  bahan  material,  maka  penelitian  ini  mengusulkan metode  jembatan Wheatstonetone dan  Hukum  Kirchooff  II untuk  menentukan  nilai  keseimbangan  tegangan.  Nilai tegangan  pada  rangkaian  tertutup  yaitu  nol  dengan  merubah nilai  resistansi  satu  resistor  menggunakan  pasir,  maka diperoleh  suatu  kondisi  nilai  hambatan  berbanding  lurus terhadap arus yang mengalir [5].
Metode  jembatan wheatstone digunakan  untuk  menghitung besar hambatan yang belum diketahui dengan 4 resistor  yang disusun  seri  dan  paralel  [6],[7],[8].  Rangkaian  jembatan wheatstone dalam  pengujian  resistansi pada  pasir  sungai didapatkan rata-rata sebesar 516.6KΩ. Sedangkan pasir pantai memiliki nilai resistansi rata-rata sebesar 8.6KΩ.

## II. Metode Penelitian
Penerapan  Jembatan  Wheatstone  untuk  mencari  nilai  R X dengan  memutar R TB , sehingga nilai tegangan  mencapai pada Galvanometer  sama  dengan  nol.  Sehingga  VB=VC  dapat
dilihat tidak ada arus listrik antara  B dan C menunjukkan  nol [9],[10].
Dengan: RX = Tahanan yang dicari R3 dan R4 = Tahanan homogen RTB= Tahanan bangku G = Galvanometer PS = Power supply Apabila  perbandingan  R1  dan  R4  diketahui  pula,  maka  R1 dapat dihitung. Dalam percobaan R1 adalah Rx  yaitu tahanan yang akan diukur. R2  adalah tahanan variable yang diketahui nilainya.  R3  dan  R4  adalah  tahanan  homogen  (tahanan  dari bahan penampang yang sama) sehingga diperoleh:
𝑅_𝑋 = 𝑅_2 ∗ 𝐿_1/𝐿_2 (1) 𝑅_𝑋 = 𝑅_𝑇𝐵  ∗  𝐿_1/𝐿_2 (2) Keterangan: L1 = Panjang kawat homogen AC L2 = Panjang kawat homogen CD
Gambar 1. Rangkaian Jembatan Wheaststone
Beberapa  komponen  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini yaitu:
1) Resistor  1KΩ .................................................... 1pcs
2) Variabel Resistor 50KΩ .................................... 2pcs
3) Pasir Sungai dan Pasir Pantai ................. Secukupnya
4) Avometer Digital ............................................... 1pcs
5) Avometer Analog .............................................. 1pcs
6) Power Suplay ..................................................... 1pcs
7) Projek Board ...................................................... 1pcs
8) Kabel Jumper .......................................... Secukupnya
Dalam menentukan nilai resistansi yang belum diketahui pada suatu  bahan  material,  maka  penelitian  ini  mengusulkan metode  jembatan Wheatstonetone dan  Hukum  Kirchooff  II untuk  menentukan  nilai  keseimbangan  tegangan  (Nilai tegangan  pada  rangkaian  tertutup  yaitu  nol)  sehingga diperoleh:
∑ 𝜀 + ∑ 𝐼𝑅 = 0
(3)
Keterangan:
∑ 𝜀 = Jumlah GGL (V) ∑ 𝐼𝑅 = Jumlah penurunan tegangan (V) I = Arus listrik (A) R
= Hambatan ( Ω) dengan  merubah  nilai  resistansi  satu  resistor  menggunakan pasir, maka diperoleh suatu kondisi nilai hambatan berbanding lurus  terhadap  arus  yang  mengalir.  Pengambilan  data sebanyak  3  kali  dengan  jenis  pasir  sungai  dan  pantai  di Kabupaten  Banyuwangi.  Panjang  penampang  divariasi (9cm,6cm,3cm)  untuk  menentukan  nilai  rata-rata  resistansi. Langkah awal penelitian yang pertama Merangkain komponen seperti  gambar  1,  serta  menggunakan  tegangan  power  suplay sebesar  6v,  kemudian    putar  variable  resistor  sehingga galvanometer  menunjukkan  angka  nol.  Dalam  penelitian  ini pengganti galvanometer menggunakan avometer digital.
Gambar 2. Pungukuran Pasir Pantai
Gambar 3. Pengukuran Pasir Sungai

## III. Hasil dan Pembahasan
Perubahan  nilai  resistansi  pasir  sungai  dan  pantai  dengan panjang  penampang  3cm  samapai  9cm.  Nilai  resistansi  dari pasir  sungai  340KΩ    menjadi  790KΩ  dan  pasir  pantai  3KΩ menjadi  14KΩ.  Hal  ini  dipengaruhi  oleh  luas  dan  panjang penampang  serta  kerapatan  material.  Hasil  pengukuran resistansi pasir sungai dan pantai ditujukan pada tabel 1.
(a) (b) Gambar 4. (a) Pasir Sungai (b) Pasir Pantai
Tabel 1. Nilai Resistansi Pasir Sungai dan Pantai
Jenis Bahan Pengukuran R TB R 4 R 3 R X (Resistansi Bahan) Pasir Sungai 1 1KΩ  10Ω 7900Ω 790KΩ 2 1KΩ  20Ω 8400Ω 420KΩ 3 1KΩ  30Ω 10200Ω 340KΩ Pasir Pantai 1 1KΩ  57Ω 798Ω 14KΩ 2 1KΩ  92Ω 828Ω 9KΩ 3 1KΩ  300Ω 900Ω 3KΩ
Gambar 5. Grafik Resistansi Pasir Sungai
Gambar 6. Grafik Resistansi Pasir Pantai
Perubahan beda potensial pada pasir sungai dan pantai dengan panjang  penampang  3cm  sampai  9cm.  Nilai  tegangan  pada pasir sungai mengecil 5,99V-5,97V dan pasir pantai mengecil 5,6V-4,5V.  Hal  ini  dipengaruhi  kandungan  Fe  pasir  sungai serta nilai resistansi bahan material
Tabel 2. Nilai Tegangan Pasir Sungai dan Pantai
Jenis Bahan Pengukuran VR TB VR4 VR3 VR X Pasir Sungai 1 0,0075V 0,0075V 5,99V 5,99V 5,98V 5,97V 2 0,0142V 0,0142V 5,98V 3 0,0175V 0,0175V 5,98V Pasir Pantai 1 0,4V 0,4V 5,6V 5,6V 2 0,6V 0,6V 5,4V 5,4V 3 1,5V 1,5V 4,5V 4,5V
Gambar 7. Grafik beda potonsial pada pasir sungai dan pantai

## IV. Kesimpulan
Rangkaian  jembatan  wheatstone  dalam  pengujian  resistansi pasir  sungai  dan  pantai.  Nilai  resistansi  rata-rata  sebesar 516.6KΩ.  Pada  pasir  sungai  dan  nilai  resistansi  rata-rata sebesar 8.6KΩ pada pasir pantai serta nilai tegangan rata-rata sebesar  5,98V  Pada  pasir  sungai  dan  nilai  tegangan  rata-rata sebesar 5.16V pada pasir pantai. Hal ini dipengaruhi oleh luas panjang penampang dan kerapatan material serta pengendapan Fe  pada  pasir  sungai  lebih  banyak  mengakibatkan  nilai resistansi pasir sungai lebih besar dari pasir pantai.

## V. Daftar Pustaka
[1]  L.  A.  Didik,  H.  Aini,  and  A.  Zohdi,  “Jurnal  Fisika  Flux Analisis  Perbandingan  Kandungan  Fe  dan  Karakteristik Sifat,” J.  Fis.  Flux ,  vol.  17,  no.  2,  pp.  138–145,  2020, doi: 10.20527/flux.v1i1.7689.
[2]  M.  Pataras,  I.  F.  Astira,  J.  Arliansyah,  P.  Rangkuti,  and B.  Roynaldo,  “Analisis  penggunaan  pasir  pantai,  darat, dan  sungai  terhadap  kinerja  laston  dan  lataston  wearing course,” Pros.  Simp.  II  -  UNIID  2017 ,  pp.  479–487, 2017.
[3]  S.  A.  Sari,  T.  P.  Artiningsih,  and  H.  Purwanti, “Perbandingan  pengaruh  beberapa  jenis  pasir  terhadap kuat  tekan,  kuat  lentur  dan  kuat  tarik  belah  beton,” J. Online Mhs. Bid. Tek. Sipil , vol. 1, no. 1, pp. 1–10, 2017, [Online]. Available: file:///D:/Users/Lenovo/Downloads/688-1302-1-SM.pdf.
[4]  K.  Astawa  and  N.  Suarnadwipa,  “Pengaruh  variasi  jenis pasir  sebagai  media  penyimpan  panas  terhadap performansi kolektor suya tubular dengan pipa penyerap disusun  secara  seri,” J.  Energi  Dan  Manufaktur ,  vol.  9,
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 2 3 R esis ta nsi Pa sir (K Ω ) Percobaan Pasir Sungai 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 2 3 R esis ta nsi Pa sir (K Ω ) Percobaan Pasir Pantai 0 2 4 6 8 1 2 3 Bed a Pot ens ia l (v) Percobaan Pasir Sungai Pasir pantai
no. 2, pp. 161–165, 2017.
[5]  P.  Merupakan,  M.  Tindakan,  T.  Tidak,  and  T.  Terpuji, “Pelaksanaan Pembelajaran Fisika dengan Menggunakan Metode Inkuiri Terbimbing pada Pokok Bahasan Hukum Ohm dan Rangkaian Seri – paralel , Efektivitas dalam hal Hasil Belajarnya , Keterlibatan dan Kendala-Kendala.” p. 206, 2011.
[6]  R.  Arief,  “Analysis  Measurement  Accuracy  Of Resistence,  Capacitance  And  Impedance  With  Method Bridge  Feedback  Tk2941a  In  Laboratory  Marine Electrical And Automation System,” p. 169, 2017.
[7]  S.  N.  Putri,  Maharani  ,  Andri  Ramadhan,  “Desain  Dan Pengujian Rangkaian Kombinasi
Seri-Paralel Menggunaan Multisim 14.0,” Semnasstek Uisu , pp. 238–
241, 2021.
[8]  R.  Syech,  R.  Abdi,  W.  Tambunan,  J.  Wheatstone,  K. Listrik, and K. Logam, “Penentuan Konduktivitas Listrik Air  Sungai  Batang  Lubuh  Dengan,” Jurnal  Fakultas Teknik Universitas Pasir Pengaraian , pp. 92–101, 2017.
[9]  P.  I.  Nursuhud,  “Pengembangan  Perangkat  Praktikum Listrik  Dinamis  pada  Mata  Kuliah  Eksperimen  Fisika Materi  Jembatan  Wheatstone,” Univ.  Negeri  Semarang , 2016.
[10]  F.  U.  Rachmat  Hendi  Handian,  “Pengembangan Termometer Suara bagi Tuna Netra Berbasis Mikrokontroler  dengan  Sensor  Resistif,” J.  Rekayasa , vol. XIV, no. 2, pp. 49–59, 2010.