Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Arus Arus listrik listrik akan akan timbul timbul pada pada suatu suatu rangka rangkaian ian apabil apabilaa rangka rangkaian ian tertutu tertutup, p, artiny artinyaa terdapatTerdapat beban RI yang dipasang pada rangkaian. Kuat arus listrik didefenisikan sebagai sebagai jumlah jumlah muatan muatan yang memasuki sebuah penghantar penghantar dalam sebuah satuan waktu. waktu. Secara matematis dituliskan sebagai berikut I= !R. Atau yang lebih dikenal dengan h"kum #hm. $esarnya arus listrik sebanding dengan tegangan yang di berikan pada rangkaian dan berbanding terbalik dengan hambatannya. %alam p"tensi"meter dapat ada resist"r tunggal dan sebuah wiper yang berfungsi sebagai membelah resist"r tunggal menjadi dua bagian dan bergerak untuk mengatur perbandinganresistansi dari dua bagian resist"r tersebut. Kemudian sens"r dengan tahanan sebagai "utput &embagi tegangan 'Voltage Divider ( secara sederhana dibentuk "leh rangkaian seri dari dari dua buah buah hambat hambatan, an, dengan dengan sebuah sebuah suplai suplai tegang tegangan. an. %ianta %iantara ra kedua kedua hambat hambatan an tersebu tersebut, t, diambi diambill sebuah sebuah jalur jalur yang yang akan akan diguna digunakan kan sesuai sesuai keperlu keperluan an kita, kita, misaln misalnya ya sebagai inputan ke mikr"k"ntr"ler. Asumsi terdapat arus tunggal yang mengalir pada rangkaian tersebut ' I 1= I 2= I (, (, dan dua buah resist"r ' R ' R1dan R dan R2( yang terhubung secara seri kita jadikan sebagai sebuah hambatan pengganti..)ungsi dari &embagi Tegangan ini di Rangka Rangkaian ian *lektr *lektr"ni "nika ka adalah adalah untuk untuk membag membagii Teganga egangan n Input Input menjad menjadii satu atau beberapa Tegangan Tegangan #utput yang diperlukan "leh K"mp"nen lainnya didalam Rangkaian. Tegangan egangan adalah didefinisikan didefinisikan sebagai perbandinga perbandingan n antara gaya yang bekerja pada benda dengan luas penampang benda. "ltage %i+ider atau &embagi Tegangan adalah suatu rangkaian sederhana yang mengubah tegangan besar menjadi tegangan yang lebih kecil.
1.2 Tujuan . -ntuk menyelidiki hubungan antara dan dengan harga tegangan yang berbeda . -ntuk menyelidiki pengaruh kedudukan p"tensi"meter terhadap harga dan /. -ntuk mengetahui k"mp"nen yang digunakan dalam perc"baan pembagi tegangan
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
&embagian tegangan digunakan untuk menyatakan tegangan pada satu dari beberapa resist"r seri dalam bentuk tegangan k"mbinasinya. Tegangan dapat diper"leh melalui K0 dan h"kum #hm yaitu sebagai berikut 1 =2= I R2 IR2 = i'R 2R (33333333333333333333'.( 4ampak bahwa tegangan masukan terbagi menjadi dua bagian ' " S + , + (, masing5masing sebading dengan harga resist"r yang dikenai tegangan tersebut. Sehingga besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut. = ' R ! R 2 R (33...333333333333333333333'.( &erhatikan bahwa kedua persamaan terakhir ini memiliki sebuah fakt"r yang sebagiannya berbeda dengan fakt"r yang digunakan dalam prinsip pembagian tegangan. K"ndisi ini penting untuk dicermati demi menghindari kesalahan5kesalahan yang mungkin terjadi.meskipun terdapat kesamaan p"la antara keduanya penting disadari bahwa resist"ryang lebih besar diantara dua resist"r parallel selalu mengalirkan arus lebih kecil. Resist"r 6 resist"r harus bercabang pada pasangan n"de yang sama .
(Willia H. Ha!t" Dkk. 2##
%$Tegangan adalah didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda dengan luas penampang benda. "ltage %i+ider atau &embagi Tegangan adalah suatu rangkaian sederhana yang mengubah tegangan besar menjadi tegangan yang lebih kecil. )ungsi dari &embagi Tegangan ini di Rangkaian *lektr"nika adalah untuk membagi Tegangan Input menjadi satu atau beberapa Tegangan #utput yang diperlukan "leh K"mp"nen lainnya didalam Rangkaian. 7anya dengan menggunakan dua buah Resist"r atau lebih dan Tegangan Input, kita telah mampu membuat sebuah rangkaian pembagi tegangan yang sederhana. &engetahuan pembagi tegangan atau "ltage %i+ider ini sangat penting dan merupakan rangkaian dasar yang harus dimengerti "leh setiap *ngineer ataupun para pengh"bi *lektr"nika. Terdapat dua bagian penting dalam merancang pembagi tegangan yaitu Rangkaian dan &ersamaan &embagi Tegangan. Rangkaian pembagi tegangan berfungsi membagi tegangan input menjadi beberapa bagian tegangan "utput. &ada c"nt"h rangkaian diatas, tegangan input in dibagi menjadi dua buah tegangan yaitu tegangan dan tegangan
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
. $erdasarkan hukum "hm dapat diketahui bahwa nilai sama dengan kuat arus 'I( kali Resist"r 'R( dan sama dengan kuat arus 'I( kali Resist"r 'R(. Sedangkan nilai I adalah tegangan in dibagi resist"r t"tal 'Rt"tal( yang merupakan hasil dari resist"r R ditambah resist"r R. Aplikasi rangkaian pembagi tegangan dapat dijumpai pada rangkaian penguat transist"r dengan bias pembagi tegangan. Selain itu pembagi tegangan dapat dijumpai pada te"ri rangkaian The+enin. %alam ilmu elektr"nika banyak sekali cara yang dapat di pergunakan untuk memperkecil atau membagi sebuah tegangan. Apabila kita memiliki sebuah tegangan yang besar dan perlu untuk memperkecilnya kita bisa membaginya dengan salah satu cara yaitu membuat sebuah rangkaian pembagi tegangan. %ari rangkaian pembagi tegangan di atas dapat disimpulkan bahwa, besarnya nilai tegangan "utput '"( ditentukan "leh besarnya nilai resistansi atau hambatan pada R 8 R. "ltage di+ider dapat gunakan untuk beberapa hal, diantaranya adalah membuat tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih besar, memberikan bias pada rangkaian penguat, memberikan bias pada k"mp"nen elektr"nika aktif, dan masih banyak lagi lainnya. $erikut adalah skema dasar rangkaian pembagi tegangan. Tegangan berfrasa, adalah apabila ketiga faasa lilitan disusun dalam hubungan y diagram fas"r dari tegangan ada fasa a mecapai maksimum. Tegangan tiga frasa juga dinamakan tegangan saluran saluran ke5netral. Ketiga tegangan saluran atau h"kum tegangan kirch"ff, tegangan jala5jala adalah tegangan dengan kata5kata, persamaan5persamaan menyatakan bahwa pada suatu hubungan y, fas"r arus yang bersangkutan pada hubungan y pada arus jala5jala dan arus fasa sama besar arusnya.pada kedua sistem hubungan y dan hubungan a dapat ditunjukkan bahwa daya sesaat keseluruhan untuk ketiga fasa dari rangkaian /5frasa setimbang tidak berpulsa menurut waktu. 9adi dengan
mengambil tiga titik waktu pada titik p"sitif maksimum dari gel"mbang
tegangan fasa tegangan sesaat dari ketiga fasa tersebut.
(A.E. &it'geral" Dkk.1))2%
&embagi tegangan adalah k"mbinasi seri resist"r yang dipilih sehingga satu sumber tegangan dapat memas"k satu atau lebih +"ltase yang dikurangi. &embagi tegangan yang akan memberikan tegangan suplai * dan dua +"ltase yang dikurangi. %alam prakteknya, beban resistansi dihubungkan antara titik referensi gr"und 'diambil terminal negati+e ( dan terminal +"ltase kran A,$ dan :. jika beban atau rangkaian ini memrlukan arus yang dapat diabaikan, artinya keran tegangan pasukan secara efektif n"l saat ini, pembagi tegangan dinyatakan di ubah.maka satu5satunya arus sekarang adalah arus penerima , arus
yang terbatas pada
jaringan pembagi, yang di dalam hal ini sama dengan tegangan supplay dibagi dengan
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
resistansi t"tal. ;; pembagi tegangan sederhana yang di bagi.c"nt"h pembagi tegangan misalkan +"ltase ;; dan <; harus disediakan "leh sumber ;;. jaringan pembagi membutuhkan dua resist"r. Kemudian jika arus pemutus secara sewenang5 wenang dipilih ; a,tahanan Rid an Ri dihitung dengan <; ; mA ;;5<; ; ; mA namun dipertimbangkan apa yang terjadi jika arus beban I, yang dipas"k "leh pembagi, sehingga tidak dapat dibagi lagi. Arus dalam arus R sebelumnya arus penerima tapi sekarang sama dengan jumlah sama dan / penurunan +"ltase pada R menurun penurun +"ltase pada R meningkat, sehingga +"ltase menurun +"ltase + dari yang diinginkan dari <; . jika sese"rang memiliki gagasan tentang arus beban pemas"k, sese"rang dapat menjelaskan arus ini dan karenanya merancang pembagi tegangan yan dimuat,arus penerima arus minimum yang terbatas pada jaringan pembagi. 9ika tidak ditentukan biasanyadiambil ;> dari t"tal arus beban yang dipas"k. Aturan praktis untuk arus pemeras ini memberikan kemudahan nilai arus penerima harus yang lebih besar menghasilkan daya yang hilang pada pembagi dan nilai yang lebih kecil menghasilkan regulasi +"ltase yang lebih buruk jika arus beban berubah,seperti yang selalu terjadi. %esain +"lt yang terisi. &embagin usia berjalan seperti c"nt"h. Rancangan pembagi tegangan menggunakan arus pemecah yang sama denga ;> arus beban. S"lusi desainnya membutuhkan empat resist"r kemudian arus bleeder adalah ;> ';; mA( ; a karena arus minimum terbatas pada jaringan pemisah.
( *+,ert
A. Bartk+-iak% Tegangan untuk mendapatka aliran arus, kita harus menerapkan kekuatan untuk mengatur muatan bergerask yang telah dilakukan
"leh kekuatan eksternal sehingga mereka
mendapatkan energi. Atau muatannya bekerja dan kehilangan energy kinetic kemampuan sebuah arus untuk energgi transfer dapat dinyatakan dalam kaitannya dengan perbedaan p"tensi"nal atau r"l"ue, seperti yang biasa disebut diukur dalam +"lt dan didefenisikan sebagai perubahan unit charge karena ditransfer dari titik A ke titik $. dengan demikianperbedaan p"tensial diperlukan untuk menambah j"ule '9( energy ke c biaya. Secara matematis dapat dituliskan sebagai tegangan p antara titik a dan titik b dw5energi, 9, diper"leh atau hilang dengan biaya saat melewati didepan d ke b karena tegangan harus ditentukan didua titik, maka diklarifikasikan sebagai +ariable. 9ika titik a berada pada p"tensial yang lebih tinggi daripada titik b, kita mengatakan bahwa ada penurunan +"ltase dari a ke b kita memahami n"tasi. %apatkah tegangan turun dari a ke b. mengilustrasikan k"n+ensi tanda yang biasa digunakan untuk +"ltase tanda pada titik p"tensial yang
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
diasumsikan lebih tinggi dan titik p"tensial lebih rendah. &embagi diper"leh dengan menggukan keran p"tensial n"l. Tegangan p"sitif dapat di ukur pada titik a dan b yang diferensikan ke titik gr"und. %an tegangan negati+e diukur pada titik yang dilekatkan ke gr"und.perhatikan bahwa arus dibagian p"sitif pembagi digabungkan disimpul tanah dan jumlahnya sama dengan jumlah arus yang meninggal simpul tanah yang menancap dibagian negatif jaringan. Arus pembagi dihitung dari arus beban p"sitif saja dan perlindungasn sdampai saat ini sirkuit telah terhubung sebelum penyelikan terjadi.sebagai masalah praktis bagaimanapun kita harus bisa menyelesaikan rangkaian sirkuit atau dalam berbagai kasus mengubah k"neksi perangkat untuk membuat menghancurkan atau mengubah k"neksi listrik disekitar saklar. Sakelar dapat di"perasikan secara manual, elektr"nik atau secara "t"matis menggunakan tekanan,suhu danatau efek lainnya. $anyak cara untuk menglklasifikasikannya salah satunya yaitu klasifikasi mekanika mekanisme switching dimana kita memiliki istilah deskriptif seperti t"mb"l tekan t"mb"l r"cker,t"ggle,r"tary. Saklar juga terg"l"ng sesuai dengan k"neksi yang dibuat atau rusak. Symb"l skematik untuk beberapa tipe pengaturan penyisipan yang berbeda.peralihan n"mekratur yang di per"leh. Sebagai c"nt"h aplikasi sens"r 0%R 'light dependent resist"r(,sens"r 0%R diletakkan pada R sedangkan nilai R tetap. &erubahan nilai resistansi 0%R bermacam5macam kita anggap saja sens"r 0%R terkena cahaya bernilai k sedangkan saat gelap bernilai ;k. tegangan "utput yang kita butuhkan separuh dari nilai in sehingga nilai R adalah separuh dari nilai maksimal ';k( yaitu ?k tetapi resist"r ?k dipasaran susah dicari sehingga diganti dengan
[email protected]"nt"h berikutnya yaitu p"tensi"meter. intesitas cahaya dapat diukur dengan mengukur nilai tegangan 0%R 'dalam +"lt(. Karena intensitas cahaya akan mempengaruhi nilai resistansi 0%R yang dengan demikian akan mempengaruhi pula nilai 0%R . &"tensi"meter juga merupakan k"mp"nen +"ltage di+ider yang mana kaki ke kaki adalah R , sedangkan kaki ke kaki / adalah R. Kaki dua adalah "utput dari +"ltage di+ider.pada prinsipnya saat gagang p"tensi" diputar kekanan searah jarum jam( maka hambatan pada R berkurang.sebaliknya untuk nilai R berkurang sebaliknya untuk nilai r berkurang. Aturan pemabgi tegangan yaitu Ketika output dari sebuah rangkaian tidak berbeban, aturan pembagi tegangan dabat digunakan untuk memperhitungkan tegangan output dari rangkaian tersebut. %engan asumsi arus yang mengalir pada rangkaian adalah sama. :ara sederhana untuk mengingat aturan pembagi tegangan 'voltage divider rule( adalah bahwa pada resist"r "utput
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
dibagi dengan jumlah t"tal resistansi rangkaian. Kemudian fraksi ini dikalikan dengan tegangan input untuk mendapatkan tegangan "utput. &erlu diingat bahwa pembagi tegangan selalu mengansumsikan bahwa resist"r output adalah tidak berbeban. Ketika beban BtetapC diparalel dengan resist"r output , nilai persamaan paralel terdiri dari resist"r output dan resist"r beban dapat digunakan dalam hitungan pembagi tegangan dengan tanpa err"r. Kebanyakan kita menghiraukan resist"r beban jika lebih besar daripada nilai resist"r output, tetapi perhitungan ini dapat menyebabkan error sampai sebesar ;>. 7ukum yang berkaitan dengan pembagi tegangan yaitu h"kum #hm dan h"kum kirch"ff sebagai analisanya yaitu adalah V = I.R %an selanjutnya dikatakan bahwa nilai resistansi, R, tidak tergantung terhadap I atau . %engan demikian nilai resistansi, R, adalah bergantung terhadap nilai resistansi, R, yang diberikan. 9ika dilihat dari rangkaian, nilai tegangan sumber, , sudah ditetapkan. %engan demikian, +ariabel yang berubah adalah besar arus, I. Sehingga hukum #hm dituliskan menjadi1 I = V / R. %an karena R dan R disusun secara seri, dan sistem di atas hanya terdiri atas satu l""p. Tenaga listrik seketika didefinisikan sebagai tingkat di mana energi diper"leh atau hilang, secara sistematika dapat dituliskan sebagai berikut1 p = dw! dt 3333333333333333333333.33333.3'./( %imana p satuannya adalah watt 'D(. Kita bisa menghubungkan kekuatan dengan arus dan tegangan tanpa itu, dengan kata lain dapat dituliskan 1 p = dw! dt = dw dE ! dE dt = + ab i 33333........................................................'.F( &engetahuan pembagi tegangan atau "ltage %i+ider ini sangat penting dan merupakan rangkaian dasar yang harus dimengerti "leh setiap engineer ataupun para pengh"bi elektr"nika. Terdapat dua bagian penting dalam merancang pembagi tegangan yaitu rangkaian dan persamaan pembagi tegangan. %alam ilmu elektr"nika banyak sekali cara yang dapat di pergunakan untuk memperkecil atau membagi sebuah tegangan. Apabila kita memiliki sebuah tegangan yang besar dan perlu untuk memperkecilnya kita bisa membaginya dengan salah satu cara yaitu membuat sebuah rangkaian pembagi tegangan.
BAB III
(/arle0Bel+e" Dkk. 1))2%
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
ET3D3L34I PE*3BAAN 5.1 Peralatan an &ung0i . $aterai 1 buah )ungsi 1 Sebuah piranti yang digunakan untuk sumber listrik untuk piranti lainnya. . "ltmeter 1 buah )ungsi 1 -ntuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. /. Resist"r ' FG; H, ;;;; H( 1 buah )ungsi 1 &enghambat atau penahan arus listrik sebelum arus listrik di salurkan. F. &r"t"b"ard )ungsi 1 -ntuk tempat rangkaian sementara.
5.2 Ba/an . Kabel penghubung secukupnya
5.5 4a,ar Per6+,aan
5.5 4a,ar Per6+,aan . -ntuk mengukur "ut
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No! $")$ :
)"25 :
78## 9
2#K 9
Vin = 9,1 volt
. -ntuk mengukur "ut
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No! )"#5:
)"25 :
22## 9
2#K 9
Vin = 9,1 volt
/. -ntuk mengukur "ut
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No! 1"7$ :
)"25 :
78# 9
2#K 9
Vin = 9,1 volt
F. -ntuk mengukur "ut
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No! ;"27:
)"25 :
22# 9
2#K 9
Vin = 9,1 volt
7.2 Anali0a Data
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
.enghitung nilai "ut dan "ut secara te"ri . 9awab 1 -ntuk mencari "ut1
-ntuk mencari "ut 1
. embandingkan nilai "ut secara praktek dan "ut te"ri. "ut 'praktek(
"ut'te"ri(
"ut p 1 "ut t
?,?
@,
1 ,;
"ut 'praktek( ,;/
"ut 'te"ri(
"ut p 1 "ut t
,;
, 1
/. Sumber5sumber ralat dari perc"baan ini. 9awab 1 4ilai ralat muncul karena adanya keterbatasan ketelitian pengukuran. Ralat dapat dipandang sebagai keadaan atau perilaku kesalahan atau nilai ketakpastian yang tidak dapat dihindari karena selalu ada keterbatasan usaha untuk memperkecil. %ibawah ini sumber5sumber ralat 1 a. Subyek '&engamat!&elaku &engukuran( . &emakaian alat dengan cara yang salah. . *fek psik"l"gis 'harapan hasil sesuai dengan dugaan(. b. #byek '#byek yang diukur dan lingkungan pengukuran(. . &engaruh fakt"r luar!lingkungan 'misal suhu, tekanan, dll(. . #byek berubah karena pengaruh alat ukur.
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
/. #byek tidak seunif"rm yang diperkirakan. F. Alat 'alat ukur, alat yang berkaitan dengan "byek dan alat penunjang(
seperti Salah pengkalibrasian, empunyai watak n"n linear.
c. et"de 'm"del te"ri, et"de pengukuran, teknik pengukuran( .&embulatan. . &erhitunganet"de perc"baan yang kurang tepat. /. Teknik pengukuran 'misal cara pembacaan meter, penggunaan meter, dll( F. enghitung nilai > de+iasi pada "ut dan "ut. 9awab1 "ut > %e+iasi =
x 100 %
> %e+iasi = ,@/> "ut > %e+iasi =
x 100 %
> %e+iasi = ,?G>
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
BAB :
KESIPULAN DAN SA*AN
$.1 Ke0i
&"tensi"meter &"tensi"meter
adalah
+ariabel
resist"r
yang
dapat
digunakan
untuk
membuat! merancang sebuah pembagi tegangan yang dapat diatur keluarannya.
Sens"r %engan Tahanan Sebagai #utput
$.2 Saran . Sebaiknya praktikan lebih f"kus dalam melakukan praktikum. . Sebaiknya praktikan telah mengusai cara merangkai rangkaian pada pr"t"b"ard. /. Sebaiknya praktikan lebih teliti dalam memakai dan melakukan peralatan selama praktikum .
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
DA&TA* PUSTAKA
$artk"wiak A R"bert.
edan, G 4"+ember ;G Asisten
&raktikan
Laboratorium Fisika Gelombang Departemen Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jl Bioteknologi No!
'A4%R*AS 4I:# A4-R-4M( 'KRIS4A ARA4%#(
