LAPORAN PERCOBAAN
NO PERCOBAAN PERCOBAAN
: JOB SHEET 9
JUDUL
: TEOREMA TEOREM A THEVENIN
NAMA PRATIKAN PRATIKAN
: RATNA WULANDARI WULANDARI
NIM
: 3.33.16.1.20
KELAS / KELOMPOK
: TK – TK – 1B 1B
TANGGAL PERCOBAAN PERCOB AAN
: 03 MEI 2017
PENYERAHAN LAPORAN
: 09 MEI 2017
PENGAMPU
: SRI ANGGRAENI .K, S.T.,M.Eng. S.T.,M. Eng.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI SEMARANG TAHUN 2016 / 2017
LAPORAN PERCOBAAN 9 TEOREMA THEVENIN 9.1 Tujuan Percobaan
Setelah melaksanakan percobaanmahasiswa akan dapat: 1. Pengertian teori thevenin serta manfaatnya 2. Membuktikan kebenaran teori thevenin dengan pengukuran 3. Menjelaskan aplikasi teori thevenin di bidang telekomunikasi dan elektronika 4. Menerangkan kelebihan teori thevenin menghitung rangkaian dalam menyelesaikan masalah rangkaian listrik 9.2 Landasan Teori
Teori thevenin ditemukan oleh seorang perancis ML T hevenin (1883), yang menyatakan bahwa : Pada setiap dua terminal yang terdapat pada suatu rangkaian yang terdiri dari elemen-elemen rangkaian pasif dan aktif, dapat digantikan oleh satu sumber tegangan dan satu tahanan pengganti yang dihubungkan seri dengan sumber tegangan (gambar 9.1) Sumberteganganituadalahsamadenganbedapotensial yang terdapatpadakeduat itik terminal tersebut, yang disebabkanolehadanyaelemenaktifdandengansyarattanpaadanyaelementambahan. Sedangkantahananseriadalahtahananpenggantipadakedua t erminal tersebutdengansyaratmenghubungsingkatanseluruhsumberdaya.
Gambar 9.1. Kotak Hitam dengan rangkaian pengganti menurut teori thevenin
VTh adalah tegangan pada rangkaian terbuka pada terminal a – b, sedangkan RTh adalah tahanan yang dilihat dari terminal a – b,dengan syarat semua sumber daya diganti dengan tahan dalam atau dihubung singkat. Sedangkan teori norton menyatakan bahwa rangkain pengganti berupa sumber arus yang dipasang paralel dengan tahanan pengganti, seperti yang ditunjukan gambar 9.2
Gambar 9.2 KotakHitamdanrangkaianpenggantimenurut tori norton
I N adalah sumber arus yang besarnya sama dengan arus yang mengalir pada
terminal a – b
saat di hubung singkat. Sedangkan R N adalah tahanan pengganti norton yang besarnya sama dengan R Th. Contoh analisa rangkaian menggunakan teori thevenin dan norton adalah seperti yang ditunjukan gambar 9.3 berikut
Gambar 9.3
a) Rangkaian Listrik b) Rangkaian ekivalen. Thevenin c) Rangkaian ekivalen. Norton
1. Analisis Rangkaian setara Thevenin Menghitung tegangan thevenin sebagai pengganti sumber daya menjadi sumber tegangan, maka lepaskan tahanan beban Rb sehingga terminal a – b terbuka, bahwa tegangan thevenin (VTh) = VAB” = VAB, adalah tegangan keadaan terbuka (open circuit) yaitu tahanan R 2 dan R 4 keadaan terbuka sehingga :
VT = VA’B’ = (Es x R 3) / (R 1+R 3)
Selanjutnya tahanan pengganti thevenin dapat dihitung dengan tahanan dalam sumber tegangan yang ideal Rd = 0 (Hubung Singkat). Namun kenyataannya sumber tegangan mempunyai tahanan dalam. Oleh karena itu rangkaian tahanan thevenin menjadi rangkaian yang ditunjukan gambar 9.4
Gambar 9.4 Rangkaian Tahanan Thevenin Besarnya tahanan Thevenin Rt :
R Th = ((R1 + Rd) R3) / (R1 + Rd + R3) + R2 + R4
Dengan diketemukan nilai tegangan thevenin dan tahanan thevenin, dapat digambarkan seperti pada gambar 3.b) d iatas
2. Analisis Rangkaian setara Norton Untuk mengetahui nilai sumber daya menjadi sumber arus, lepaskan tahanan beban RL hubung singkat terminal A – B, maka arus norton I N = IAB = IR2 = IR4 Dapat dinyatakan sebagai berikut :
I = Es/ {[(R 2+R 4) x R 3 / (R 2 + R 3 + R 4)]}
I N = IR2 = IR4 = I x R 3 / (R 2 + R 3 + R 4) Selanjutnya nilai tahanan norton RN da lam contoh ini nilainya sama dengan tahanan thevenin R Th, sehingga dapat digambarkan seperti gambar 9.3 c)
Kelebihan kedua teori tersebut adalah jika menganalis a rangkaian listrik yang bebannya berubah – ubah. Aplikasi kedua teori tersebut adalah pada saat digunakan untuk menentukan transfer daya maksimum antara pemancar dengan antenanya di bidang elektronika dan telekomunikasi.
Untuk mengetahui tahanan dalam sumber tegangan, dapat digunakan pengukuran dengan persamaan berikut : Es = VRd + VL I x Rd = Es – VL Rd = (Es – VL) / I Keterangan : Es
: tegangan sumber sebelumdibebani
VRd
: tegangan pada tahanan dalam
VL
: tegangan beban
I
: arus total
Rd
: tahanan dalam
Arus I dapat diperoleh dengan mengukur langsung menggunaka ampere meter, Es diukur pada sumber tegangan sebelum terbebani dan VL mengukur sumber tegangan setelah diberi beban. Sedangkan Rd dihitung melalui persamaan diatas berdasarkan hasil pengukuran. Untuk lebih tepatnya hasil pengukuran tahanan dalam sumber tegangan tesebut, pengukuran dilakukan untuk beberapa nilai tahanan beban. Dengan mengetahui nilai tahanan dalam catu daya maka arus hubung singkat dan tegangan keadaan tanpa beban dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :
Ihs = Es / Rd
9.3 Daftar Alat dan komponen yang digunakan
1. Catu daya 0-40 Volt/DC
: 1 buah
2. Multimeter Analog
: 1 buah
3. Resistor 100 Ω
: 2 buah
4. Resistor 220 Ω
: 1 buah
5. Resistor 330 Ω
: 1 buah
6. Resistor 470 Ω
: 1 buah
7. Resistor 1kΩ
: 1 buah
8. Resistor 1,2kΩ
: 1 buah
9. Resistor 1,5kΩ
: 1 buah
10. Resistor 3,3kΩ
: 1 buah
11. Potensiometer 1kΩ
: 1 buah
12. Potensiometer 5kΩ
: 1 buah
13. Papan hubung breadbord
: 1 buah
14. Kabel penghubung secukupnya
9.4 Langkah Percobaan A. Pengukuran Tahanan dalam sumber tegangan
1. Hidupkan sumber tegangan , aturlah menurut skala tegangan sumber Es = 1 Volt. Pastikan besarnya tegangan ini dengan volt meter 2. Hubung kan tahanan RL = 100 Ω pada sumber tegangan seperti gambar 9.5 3. Ukur tegangan pada tahanan beban VL 4. Ukurlah arus yang melalui tahanan beban L 5. Hitunglah Rd = (Es – VL) / I 6. Gantilah RL = 220 Ω, ulangi langkah 3 s/d 5 7. Gantilah RL = 330 Ω, ulangi langkah 3 s/d 5 8. Hitunglah tahanan dalam Rd rata-rata dari ke tiga tahanan Rd tersebut
Gambar 9.5 Rangkaian Pengukuran Tahanan Dalam Sumber Tegangan
Rd =
Es (V)
VL(V)
I(mA)
Tahanan beban (Ω)
Tahanan dalam (Ω)
1
0,88
9,8
100
0,01224
1
0,84
4,16
220
0,03846
1
0,89
2,88
330
0,03819
0,01224+0,03846+0,03819 3
= 0,0299 Ω
B.TeoriThevenin
1. Susunlah rangakaian seperti gambar 9.6. 2. Berikan tegangan catu Es = 10 Volt, ukurlah tegangan beban dan arus yangmengalir pada resistor beban dan catatlah pada tabel 3 3. .Bandingkan tegangan dan arus hasil pengukuran dab hasil perhitungan teoripada tahanan beban. 4. Dari gambar 9.6, dengan R beban R L = 1 KΩ dan Rd = Rd rata-rata, tentukanVTH dan R TH 5. Menggunakan Ohm meter, aturlah tahanan potensiometer agar sama dengantahanan R TH 6. Menggunakan multimeter, aturlah Es = VTH. 7. Sususnlah rangkaian seperti gambar 9.7
8. Catatlah penunjukkan ampere meter dan masukkan tabel. 9. Ulangi langkah 2 – 8 untuk R L = 1,5 KΩ 10. Ulangi langkah 9 untuk R L = 100 Ω
9.5 Hasil Percobaan Tabel 9.2 Hasil Perhitungan Teori Thevenin
Es (V)
R L(V)
Rd(Ω)
VTh(V)
R Th(Ω)
IL awal
IL Th
(mA)
(mA)
10
1K
0,0299
7,674
766,74
4,329
4,34
10
1,5K
0,0299
7,674
766,74
3,378
3,38
10
100
0,0299
7,674
766,74
8,839
8,85
R Th(Ω)
IL awal
IL Th
(mA)
(mA)
Tabel 9.3 Hasil Percobaan Teori Thevenin
Es (V)
R L(V)
Rd(Ω)
VTh(V)
10
1K
0,0299
7,674
371
4,19
4,20
10
1,5K
0,0299
7,674
381
3,29
3,28
10
100
0,0299
7,674
327,6
8,68
8,43
Gambar rangkaian
9.6 Analisis Data
9.7 Pertanyaan
1.
Jelaskan pengertian Teori Thevenin serta manfaatnya?
2.
Bandingkan besarnya arus yaqng di ukur dengan Teori Thevenin dengan besaeran arus yang di hitung menggunakan Teori Loop?
3.
Bandingkanlah analisis Teori Theveninj dan Teo ri Loop untuk menentukan besarnya tengangan dan arus pada tahanan beban pada ketiga harga tahanan beban tersebut!
4.
Hitunglah daya yang diserap pada tahanan R= 470 Ω , untuk masing – masing tahanan beban!
5.
Jelaskan kelebihan Teori Thevenin untuk rangkaian yang bebannya berubah – ubah!
9.8 Kesimpulan
