TEOREMA THEVENIN NORTHO JurusanPendidikanFisikaFakultasTarbiyahUINAlauddin Makassar
Abstrak Telah dilakukan praktikum elektronika dasar 1 dengan judul “Teorema “Teorema Thevenin Northon”.Praktikum Northon”.Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan Pendidikan Fisika.Praktikum Fisika.Praktikum ini bertujuan untuk memahami dan menerapkan menerapkan rangkaian setara thevenin thevenin dan rangkaian setara Northon.Variabel yang diukur dalam praktikum ini adalah tegangan, arus pada rangkaian tanpa potensiometer atau RL dan tegangan, arus pada rangkaian dengan menggunakan potensiometer. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa untuk mengukur tegangan dan hambatan pada rangkaian thevenin serta kuat arus dan tegangan pada hambatan beban yaitu dengan menghidupkan power suply, sedangkan pada kuat arus norton dihubung singkat. singkat. Pembahasan pada praktikum ini ini adalah pada percobaan percobaan yang dilakukan, digunakan empat buah resistor dimana R1 paralel dengan R2 kemudian seri dengan R3 lalu seri dengan R4 dan pada rangkaian dipasang amperemeter secara seri dan voltmeter secara paralel. Kemudian mencari nilai E Th Th , RTh , , dan yang akan dibandingkan dengan hasil analisis data dan analisis grafik. Kesimpulan yang diperoleh dari hasil praktikum ini adalah pada rangkaian setara Thevenin nilai tegangan keluaran tetap meskipun arus yang mengalir beda pada tegangan yang sama. Pada rangkaian setara Norton nilai arus yang dihasilkan tetap meskipun hambatan yang digunakan atau yang dipasang pada keluarannya beda pada tegangan yang sama. Dan, dari praktikum ini adalah hubungan Vrl dan Irl berbanding terbalik, jika nilai Vrl semakin naik (besar) maka nilai Irl semakin turun (kecil). (kecil).
Kata kunci :
, , , dan
TUJUAN
Dapat memahami dan menerapkan Rangkaian setara Thevenin dan rangkaian setara Northon. METODE EKSPERIMEN Teori Singkat
Thevenin dan Teorema Norton adalah dua yang paling banyak digunakan untuk teorema menyederhanakan rangkaian linear untuk kemudahan analisis jaringan.Pada tahun 1883, telegraf Perancis insinyur ML Thevenin Teorema diterbitkan tentang analisis jaringan metode. Empat puluh tiga tahun kemudian, insinyur Amerika EL Norton di Bell Telephone laboratorium menerbitkan sebuah teorema yang sama, tetapi ia menggunakan sumber arus untuk menggantikan sumber tegangan dalam rangkaian ekuivalen. Kedua teorema negara bahwa setiap seti ap jaringan j aringan dua terminal linear rumit dengan pasokan listrik dapat disederhanakan dis ederhanakan rangkaian ekivalen yang mencakup sumber tegangan yang sebenarnya (Thevenin Teorema) atau sumber arus yang sebenarnya (Norton Teorema) (Wang, 1994: 44).
Teorema Norton mengubah jaringan bilateral linear menjadi setara sirkuit yang terdiri dari sumber arus tunggal dan impedansi paralel.Meskipun rangkaian ekuivalen Norton dapat ditentukan oleh temuan pertama rangkaian ekuivalen Thevenin dan kemudian melakukan konversi sumber, kami umumnya menggunakan metode yang lebih langsung diuraikan di bawah ini.Langkah-langkah untuk menerapkan teorema Thevenin dan Norton: 1.
Buka dan menghapus cabang beban ( atau tegangan saat ini atau tidak diketahui cabang ) dalam jaringan , dan menandai huruf a dan b pada dua terminal .
2.
Tentukan RTh resistensi setara atau R N . Ini sama dengan setara resistensi, melihat itu dari a dan b terminal ketika semua sumber yang dimatikan atau sama dengan nol dalam jaringan. Sebuah sumber tegangan harus digantikan oleh sirkuit pendek , dan sebuah sumber arus harus diganti oleh sirkuit terbuka.
(Boylestad, 2000: 56). Strategi yang umum digunakan dalam menganalisis rangkaian listrik adalah melakukan penyederhanaan rangkaian seminimal mungkin.Dalam hal ini, bagaimana caranya agar mendapatkan sub-rangkaian paling sederhana di mana paling sedikit elemennya tanpa mengubah besarnya arus dan tegangan di luar rangkaian (Bakri, 2001: 54). Teorema Thevenin adalah sebuah metode yang mengubah sirkuit AC bilateral linear menjadi sumber tegangan AC tunggal dalam seri dengan impedansi setara. Mengakibatkan jaringan dua terminal akan setara bila terhubung untuk setiap cabang eksternal atau komponen. Jika sirkuit asli berisi unsur reaktif, rangkaian ekuivalen Thevenin akan berlaku hanya pada frekuensi di mana reaktansi ditentukan (Eggleston, 2011: 55). Suatu rangkaian setara yang juga sering digunakan adalah rangkaian setara Northon. Rangkaian ini terdiri dari suatu sumber tetap I N paralel dengan suatu hambatan R. Kita dapat menentukan hubungan antara I N dan
th jika
kedua ujung keluaran rangkaian Northon kita
hubungkan singkat, selurus arus I N akan mengalir melalui keluaran. Arus ini harus sama dengan arus yang mengalir bila kedua ujung rangkaian Thevenin dihubungkan singkat (A scientific society under departement of electronics. 1999: 125 ). Thevenin dan teorema Norton adalah dua yang paling banyak digunakan untuk teoremamenyederhanakan rangkaian linear untuk kemudahan analisis jaringan.Pada tahun 1883, telegraf Perancisinsinyur ML Thevenin Teorema diterbitkan tentang analisis jaringan metode.Empat puluh tiga tahun kemudian, insinyur Amerika EL Norton di Bell Telephonelaboratorium menerbitkan sebuah teorema yang sama, tetapi ia menggunakan
sumber
arusuntuk
menggantikan
Keduateoremanegarabahwa listrikdapat
sumber
dalam
setiapjaringandua-terminal
disederhanakanrangkaian
sebenarnya(Thevenin
tegangan
Teorema)
ekivalenyang
atausumber
rangkaian
ekuivalen.
linearrumit
denganpasokan
mencakupsumber
teganganyang
arusyang
sebenarnya(teorema
Norton)
(Boylestad. 2000: 98). TeoremaTheveninmenyatakanbahwa
rangkaianduaterminallineardapat
digantiolehrangkaian ekivalenyang terdiri darisumber tegangan secara seri denganVTH resistorR TH, di mana VTHadalahtegangan rangkaian terbukapada terminaldan R THadalah inputatasetara
perlawanandi
terminalsaatsumberindependendimatikan.Teorema
Norton
menyatakan bahwa rangkaian dua terminal linear dapat digantioleh rangkaian ekivalen yang terdiri dari I N sumber arus secara paralel dengansebuah resistor R N, di mana I N adalah hubungan pendek arus melalui terminaldan R N adalah input atau setara perlawanan di terminal ketikasumber-sumber independen dimatikan. Alatdan Komponen
1. Alat a. Power supply
1 buah
b. Breadboard (PapanRangkaian)
1 buah
c. Multimeter digital
2 buah
d. Kabel penghubung
12 buah
2. Komponen a. Resistor 39 Ω
1 buah
b. Resistor 22 Ω
1 buah
c. Resistor 219 Ω
1 buah
d. Resistor 125 Ω
1 buah
e. Potensiometer B 10 K
1 buah
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1: Menentukan E Th, RTh, dan I N 1. VariabelRespon:Kuat
arus
Norton( I N ) satuannya
Ampere,Tegangan
Thevenin( E Th) satuannya Volt dan Hambatan total Thevenin ( RTh)sat uannya Ω. 2. Variabel Kontrol
: Resistansi Resistor dengan satuan Ω dan Tegangan Sumber (Vs) dengan satuan Volt
Kegiatan 2: Hubungan V RL, dengan I RL. 1. Variabel Kontrol
: TeganganSumber (Vs) dengansatuan Volt danHambatan (R)
dengansatuan Ω 2. Variabel Manipulasi: Hambatan Beban (RL) dengan satuan Ω 3. Variabel Respon
: Tegangan Beban (VRL) dengan satuan volt danKuat Arus Beban (IRL) dalam satuan Ampere.
Definisi Operasional Variabel
1. Teganagan sumber (Vs) adalah Tegangan yang bersumber pada power supply yang nilainyadiambil dari pengukuran voltmeter dengan satuan Volt. 2. Tegangan Thevenin (V Th) adalah tegangan yang melewati terminal beban saat hambatan terbuka, diukur dengan mengunkan alat ukur Voltmeter dengan sat uan Volt. 3. Hambatan Thevenin (R Th) adalah hambatan yang diukur antara terminal saat seluruh sumber
dibuat
nol
(dihubungsingkat)
dan
hambatan
beban
terbuka,
diukur
dengan menggunakan Ohmmeter, dengan satuan Ohm. 4. Arus Norton (I N) adalah arus beban saat hambatan beban dihubung singkat, diukur denganmenggunakan Ammeter, dengan satuan Ampere. 5. Hambatan beban (R L) adalah hambatan yang diperoleh dari potensiometer yang merupakanresistor variabel. 6. Arus
beban
(IL)
adalah
arus
yang
mengalir
pada
hambatan
yang
diukur
denganmenggunakan ammeter. 7. Tegangan beban (V L) adalah tegangan yang mengalir pada hambatan beban yang diukurdengan menggunakan voltmeter. ProsedurKerja
Kegiatan 1: Menentukan E Th, RTh, dan I N. 1. Mencatat harga pustaka/nilai masing-masing komponen yang digunakan 2. Membuat rangkaian seperti pada gambar dibawah ini: R1
a
R3 R2
R4
b Gambar 4.1 : Rangkaian Setara Thevenin
Keterangan: R 1= 39Ω, R 2= 22 Ω, R 3= 219 Ω, dan R 4=125Ω
3. Mengukur tegangan rangkaian buka (
) antara titik a dan b setelah melepaskan beban.
R1
a
R3 R4
R2
b Gambar 4.2 : Rangkaian Tegangan Thevenin 4. Mengukur arus (
) dengan menempatkan sebuah Ammeter seri dengan R dengan 3
menghubung singkat hambatan beban.
a
R3
R1 R2
b Gambar 4.3 : Rangkaian Arus Norton 5. Mengukur besar resistansi total rangkaian dengan menghubung singkat power supply.
a
R3
R1 R2
R
b Gambar 3 : Rangkaian Hambatan Total 6. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang telah tersedia. Kegiatan 2:Hubungan V RL, dengan I RL. 1. Mencatat harga pustaka/nilai masing-masing komponen yang digunakan 2. Mengukur besarnya kuat arus dan tegangan pada hambatan beban (V RL dan IRL)
+
A
R 3
R 1
A R 2
R 4
V R L B
Gambar 4 : Rangkaian dengan Hambatan Beban 5. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang telah tersedia.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA HasilPengamatan
Kegiatan 1
: Menentukan ETh, R Th, dan I N
Tabel 1
: Menentukan ETh, R Th, dan I N
R 1
: 39Ω
NST Ammeter
: 0,01 A
R 2
: 22Ω
NST Voltmeter
: 0,1 V
R 3
: 219 Ω
NST Ohmmeter
: 0,1 Ω
R 4
: 125Ω
Kegiatan 2 Tabel 2
Potensiometer
VS (V)
ℎ (V)
5,82
0,74
ℎ
: B10K
(A)
(Ω)
82,0
0,00912
: Menentukan : Menentukan
= 39Ω = 22 Ω 3= 219Ω = 125 Ω
NST Ammeter
: 0,01 A
NST Voltmeter
: 0,1 V
NST Ohmmeter
: 0,1 Ω
Potensiometer
: B10K
No
Vs (V)
( A)
(V)
1
5,82
0,00823
0,01
2 3
5,82 5,82
0,00794 0,00722
0,04 0,10
4 5 6
5,82 5,82 5,82
0.00559 0.00443 0,00268
0,25 0,31 0,51
7 8 9 10
5,82 5,82 5,82 5,82
0,00103 0,00058 0,00030 0,00016
0,67 0,70 0,73 0,74
B. Analisis Data 1. Analisis Perhitungan
Kegiatan 1: Menentukan E Th, RTh, dan I N
Gambar 4.1: RangkaianSetara Thevenin
Keterangan: Vs = 5,82 Volt
R 3 = 219 Ω
R 1 = 39 Ω
R 4 = 125 Ω
R 2 = 22 Ω
a. Perhitungan dengan teorema Thevenin 1. Perhitungan Hambatan Thevenin (R Th) R Th’
= R1//R2
. ) + 3 . ) =( 3 + 858 = 6 =(
= 14,06 Ω R Th
= (Rth’+R3) // R4 = (14,06 + 219) // 125 = 233,06 // 125 =
33,6 . 5 (33,6 + 5 )
=
(3,5 358,6 )
= 81,36 Ω
2. Perhitungan Tegangan Thevenin (E Th)
× + = 3 + (5,82) 8, = 6
ETh’
=
= 2,09 Volt
Gambar 4.2:Tegangan Thevenin ETh
=
′′ + 3+ × ℎ ′
=
,6 + 5 + 5 2,09
=
(6,5 358,6)
= 0,72 Volt
b. Perhitungan dengan Teorema Norton 1. Perhitungan Hambatan Norton R N’
= R1//R2
. ) +
=(
(33+. )
=
858 6
=
= 14,06 Ω R N
= ((R N’+R3) // R4 = (14,06 + 219) // 125 = 233,06 // 125
33,6 .5 ) 33,6+5 3,5) =( 358,6 =(
= 81,36 Ω 2. Perhitungan Arus Norton
5,8 = 3
I N’ =
= 0,14 A
Gambar 4.3: Perhitungan Arus Northon I N
=
′ + 3 × ′
=
,6 ,6+ ×0,14
=
,6 33,6
′
= 0,008 A 3. Perhitungan Dengan Menggunakan Analisis Grafik Grafik : hubungan antara IRLdengan VRL pada rangkaianThevenin – Norton
Grafik hubungan VRL dan IRL
) V ( L R V0.8
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
y = -90.857x + 0.7527 R² = 0.9976
0.2 0.1 0 0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01 IRL (A)
a. PerhitunganTeganganThevenin (E Th) Untuk menghitung E Th maka I N = 0 dimana: Eth = Y, dan I N = X Y
= -mX + C
Eth = - m I N + C = -m (0) + 0,75 = 0,75 Volt b. Perhitungan Arus Norton (I N) Untukmenghitung I N, maka ETh = 0 Y
= -mX + C
Eth = -m I N + C 0
= -m I N + C
mI N = C I N I N
C ,75 = ,85
=
= 0,008 A c. Perhitungan HambatanThevenin (R Th) Untukmencari R Th
(mI + C) R Th = R Th =
R Th = m R Th = 90,85Ω
PEMBAHASAN
Dari perhitungan analisis dapat diperoleh seperti pada tabel dibawah ini : Tabel : perbandingan
ℎ ℎ dan ,
Berdasarkan Percobaan
Berdasarkan Perhitungan
Berdasarkan Grafik
E Th(V)
I N (A)
R Th(Ω)
E Th(V)
I N (A)
R Th(Ω)
E Th(V)
I N (A)
R Th(Ω)
0,74
0,009
82,00
0,72
0,008
81,36
0,75
0,008
90,85
Pada percobaan ini, kami menggunakan tegangan sumber (Vs) sebesar 5,82 V dengan R 1 sebesar 39 Ω, R 2 sebesar 22 Ω, R 3 sebesar 219 Ω, dan R 4 sebesar 125 Ω. Pada analisis perhitungan didapatkan E Th, I N , dan RThsecara berturut-turut adalah 0,72 V, 0,008 A dan 81,36 Ω. Berdasarkan data percobaan didapatkan E Th, I N , dan RThsecara berturut-turut adalah 0,74 V, 0,009 A dan 82,00 Ω. Untuk analisis perhitungan grafik hubungan antara V RL dan I RL didapatkan E Th, I N , dan RTh secara berturut-turut adalah 0,75 V, 0,008 A dan 90,85 Ω sehingga dari tabel perbandingan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa antara ketiga cara analisis tersebut, ternyata nilai E Th ,I N dan RThmenunjukkan angka sebagian ada yang sama dan juga ada yang berbeda, walaupun perbedaannya hanya sedikit. Adanya hasil percobaan tidak sama/berbeda dengan hasil teori adalah karena dalam melakukan percobaan sering terjadi kesalahan-kesalahan seperti kesalahan pada saat merangkai dan kesalahan pada saat melakukan pengamatan yakni kesalahan pada komponen yang digunakan maupun kesalahan oleh pengamat saat melakukan percobaan.Sehingga apabila data yang diperoleh dalam percobaan tersebut mendekati teori dapat disimpulkan
bahwa percobaan yang dilakukan telah berhasil.Namun apabila data yang diperoleh sangat berbeda jauh dengan teorinya, maka dapat disimpulkan bahwa percobaan yang dilakukan tidak berhasil.
SIMPULAN DAN DISKUSI
Simpulan Berdasarkan praktikum yang telah kita lakukan maka simpulan yang kami peroleh menyatakan bahwa pada rangkaian setara Thevenin nilai tegangan keluaran tetap meskipun arus yang mengalir beda pada tegangan yang samaatau rangkaian setara Thevenin adalah rangkaian yang menggunakan sumber tegangan yang tetap yaitu tegangan keluaran tidak berubah. Dan pada rangkaian setara Norton nilai arus yang dihasilkan tetap meskipun hambatan yang digunakan atau yang dipasang pada keluarannya beda pada tegangan yang sama atau suatu rangkaian dengan menggunakan arus yang tetap. Diskusi Sebaiknya pada percobaan digunakan alat ukur yang dalam keadaan baik agar tidak terjadi kesalahan pengukuran baik pengukuran arus maupun pengukuran tegangan
DAFTAR RUJUKAN
A scientific society under departement of electronics. 1999. Basic Electronic Components and Hardware-1. India : New Delhi. Boylestad. 2000. Introductory Circuit Analiysis.New york : Cambridge University Press. Farchani, Rosyid Muhammad. 2007. Sains Fisika 3. Solo: PT Wangsa Jatso Lestari. Ramadhani, muhammad. 2008. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga. Wang, Meizong.1994. Understandable Electric Circuits.China : Global Media.
http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/34133771/JURNAL_THEVENIN_NORTHON_ardi .docx?AWSAccessKeyId=AKIAJ56TQJRTWSMTNPEA&Expires=1464857541&Signature=PZTp6MRbLdE 56A7evhe9%2FASGraU%3D&response-contentdisposition=attachment%3B%20filename%3DJURNAL_THEVENIN_NORTHON_ardi.docx
