LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I PRAKTI KUM OSI OSI LOSKO LOSKOP P SI NAR KATODA KATODA
Nama
: Adjie Prasatia Sakti
NIM
: 17/409386/PA/17693 17/409386/PA/17693
Partner
: Egi Candra Fatimah Ar-Rahma
Kelompok
:IA
Tanggal Praktikum
: 6 November 2017
Asisten Praktikum
: Willy Bordus Rendy K
LABORATORIUM FISIKA DASAR DEPARTEMEN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2017
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN PRAKTIKUM OSI LOSKOP SI NAR K ATODA
Telah dipersiapkan dan disusun oleh:
Adjie Prasatia Sakti 17/409386/PA/17693
Yogyakarta, 6 November 2017 Asisten
Praktikan
Willy Bordus Rendy K
Adjie Prasatia Sakti \
BAB I . PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Sering kali dalam kehidupan sehari-hari, kita membutuhkan sistem pengukuran maupun analisis bentuk gelombang untuk mempermudah pekerjaan kita s ebagai manusia. Salah satu alat yang dapat digunakan adalah osiloskop. Osiloskop adalah alat ukur yang dapat menunjukkan bentuk dari sinyal listrik dengan menunjukkan grafik dari tegangan terhadap waktu pada layar osiloskop tersebut. Osiloskop sinar katoda (cathode ray oscilloscop, selanjutnya disebut CRO) adalah instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat dan terandalkan yang digunakan untuk pengukuran dan analisa bentuk-bentuk gelombang dan gejala lain dalam rangkaian-rangkaian elektronik. Selain itu osiloskop juga dapat digunakan untuk CRO digunakan untuk menyelidiki bentuk gelombang, peristiwa transien dan besaran lainnya yang berubah terhadap waktu dari frekuensi yang sangat rendah ke frekuensi yang sangat tinggi. Osiloskop sinar katoda dapat digunakan untuk bermacam-macam pengukuran besaran fisika. Besaran listrik yang dapat diukur dengan menggunakan alat itu antara lain tegangan searah, tegangan bolak balik, arus searah, arus bolak-balik, waktu, sudut fasa, frekuensi, dan untuk bermacam kegiatan penilaian bentuk gelombang seperti wakt u timbul dan waktu turun. Banyak besaran nirlistrik seperti tekanan, gaya tarik, suhu, dan kecepatan dapat diukur dengan menggunakan tranduser sebagai pengubah ke besaran tegangan. Fungsi osiloskop tersebut banyak diterapkan dan di aplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, seperti dalam bidang kesehatan pendidikan, elektronika dan lain sebagainya. Mengingat besarnya peranan osiloskop diatas, maka perlu dilaksanakan praktikum mengenai osiloskop ini. Dengan adanya praktikum osilioskop ini, diharapkan praktikan mampu mamahami pengoperasian osiloskop secara baik dan benar, mengetahui elemen-elemen penting dalam osiloskop dan kegunaannya serta penerapan osiloskop dalam kehidupan sehari-hari
I.2
Tujuan a. b. c. d. e. f. g.
Mengoperasikan dan menggunakan osiloskop secara baik dan benar. Memperoleh bintik yang tajam Menggerakkan bintik sepanjang layar Mengetahui penggunaan saklar Time/Div. Mengukur tegangan DC. Menunjukkan tegangan AC pada layar Memisahkan komponen DC dari sumber AC yang tidak murni.
BAB II DASAR TEORI II. 1 OSILOSKOP Osiloskop adalah suatu alat elektronik yang dapat menggambarkan bentuk sinyal listrik dengan menunjukan grafik dari tegangan terhadap waktu pada layarnya. Itu seperti layaknya voltmeter dengan fungsi kemampuan lebih, penampilan te gangan berubah terhadap waktu, sebuah graticule setiap 1 cm grid membuat kita dapat melakukan pengukuran dari tegangan dan waktu pada layar (screen). Pada dasarnya CRO adalah alat pembuat grafik atau gambar (plotter) X-Y yang sangat cepat yang memperagakan sebuah sinyal masukan terhadap sinyal lain atau terhadap waktu. Pena (st ylus) plotter adalah sebuah bintik cahaya yang bergerak melalui permukaan layar dalam memberi tanggapan terhadap tegangan-tegangan masukan. Kecepatan tanggap osiloskop sa ngat tinggidan interval frekuensi yang panjang, dari frekuensi yang rendah ke frekuensi yang tinggi dangan periodik bergerak dari kiri ke kanan pada layar.
Gambar 1 Osiloskop sinar katoda dapat digunakan untuk menyelidiki gejala yang bersifat periodic. Komponen utama osiloskop adalah tabung sinar katoda , prinsip kerja tabung sinar katoda adalah sebagai berikut : a)
Electron dipancarkan dari katoda akan menumbuk bidang gambar yang bersifat florocent. Bidang gambar ini berfungsi sebagai anoda. b) Arah gerak electron ini dapat dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetic. Umumnya osiloskop sinar katoda mengandung medan gaya li strik untuk mempengaruhi gerak electron kearah anoda. Medan listrik yang dipasang oleh lempeng secara vertikal akan terbentuk garis lurus vertikal di layar , namun lempeng tersebut harus merupakan lempeng kapasitor , namun jika pada lempeng horizontal dipasang tegangan periodic kini gerak electron akan melaju kearah horizontal dengan gerak tetap sambil tetap bergerak kearah vertikal , sehingga terbentuklah garis sinusoidal ( bentuk gelombang naik turun). c) Hal ini dipengaruhi juga dan ditetapkan oleh teori gelombang yang menyebabkan benda bergetar sekaligus gerak harmonic.getaran harmonic yang berfrekuensi dan mempunyai arah getar sama akan menghasilkan satu getaran
harmonic baru berfrekuensi sama dengan amplitude dan fase te rgantung pada amplitude danfrekuensi setiap bagian getaran harmonik tersebut.
Gambar 2
Gambar 3 Osiloskop terdiri dari dua bagian penting, yaitu Display dan Panel Control.Display menyerupai tampilan layar pada televisi, layar ini merupakan bagian depan dari suatu tabung panjang yang disebut tabung sinar katoda. Tabung ini merupakan komponen terpenting pada osiloskop, terdiri dari s ilinder yang dihampakan dan persegi di baguan depan sebagai layar. Bagian dalam layar diberi lapisan tipis dari zat berpendar (fluorescent material), zat ini akan mengeluarkan sumber cahaya jika ditembakkan elektron. Display pada osiloskop berfungsi sebagai tempat tampilan sinyal uji. Padadisplay osiloskop terdapat garis-garis melintang secara verti kal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak yang disebut dengan div. Sumbu Y (vertikal) mempresentasikan tegangan (V) dan sumbu X (horizontal) mempresentasikan besaran waktu (t), seperti contoh Gambar 1. Sedangkan panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar seperti Gambar 3. Tombol-tombol pada panel osiloskop antara lain :
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Intensity : Untuk mengatur kecerahan garis yang ditampilkan di layar Focus : Digunakan untuk mengatur focus Trace rotation: Mengatur kemiringan garis sumbu Y=0 di layar Power : Untuk menghidupkan dan mematikan osiloskop Pilot Lamp : Penanda, akan menyala jika osiloskop dihidupkan Position : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol) 7. Swp Var : Untuk kejelasan pergerakan gambar pada layar osiloskop 8. Time/div : Mengatur berapa nilai waktu yang diwakili oleh satu div di layar 9. Level : Tombol pemicunya 10. External triggering : Untuk memasukkan tegangan ke osiloskop 11. Mode : Untuk mengatur mode yang digunakan osiloskop 12. Source : Untuk mengatur sumber yang ditampilkan dalam osiloskop 13. Volt/div : Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh satu div di layar 14. Position : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol) 15. Position : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol) 16. Volt/div : Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh satu div di layar 17. Mode : Untuk mengatur mode yang digunakan osiloskop 18. Input CH1 : Untuk memasukkan input di channel 1 19. Saklar Geser: Untuk menentukan tegangan (AC, DC, GND) yang ditampilkan osiloskop. 20. Ground : Digunakan untuk melihat letak posisi ground di layar. 21. Saklar Geser: Untuk menentukan tegangan (AC, DC, GND) yang ditampilkan osiloskop. 22. Input CH2 : Untuk memasukkan input di channel 2 23. Amplitude 24. Frequency 25. Range 26. Func 27. Triger Alt 28. Xio MAG 29. Slopt 30. Alt/chop 31. Layar 32. CH21NV
II. 2 GELOMBANG Gelombang adalah ganguan (usikan) secara teus menurus yang merambat melalui suatu medium.Gelombang merupakan salah satu cara perpindahan energi. Besaran gelombang sebagai berikut: Periode : Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang (sekon) Frekuensi : Banyaknya gelombang yang terbentuk setiap sekon ( Hz) Hubungan antara frekuensi dengan periode
f = 1/T
v = . f
Keterangan: Periode ( T ) ( s ) Frekuensi ( f ) ( Hz ) Panjang gelombang ( ) ( m ) Cepat rambat gelombang ( v ) ( m/s ) Gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah getar berimpit terhadap arah rambat gelombang .Dalam gelombang ini terbentuk adanya rapatan dan regangan.Contohnya gelombang suara yang berbentuk regangan dan rapatan pada molekulmolejul udara yang dilaluinya. Jadi udara berfungsi sebagai medium gelombang suara tersebut. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah getar berimpit terhadap arah rambat gelombang .Dalam gelombang ini terbentuk adanya rapatan dan regangan.Contohnya gelombang suara yang berbentuk regangan dan rapatan pada molekulmolejul udara yang dilaluinya. Jadi udara berfungsi sebagai medium gelombang suara tersebut.
III. 3 KELISTRIKAN dan LISTRIK Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik . Listrik , dapat juga diartikan sebagai berikut: a. Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seper ti elektron dan proton , yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaran ya. b. Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel . Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Bersama dengan magnetisme , listrik membentuk interaksi fundamental yang dikenal sebagai elektromagnetisme . Listrik memungkinkan terjadinya banyakfenomena fisika yang dikenal luas,seperti petir , medan listrik , dan arus listrik . Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasiaplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik .
Selanjutnya berdasarkan hukum ohm, untuk mengukur tegangan listrik dengan menggunakan atau mengalikan kuat arus listrik(I) dengan dengan hambatan listrik(R),dijabarkan melalui rumus sebagai berikut:
V=I.R Keterangan: V = tegangan listrik (volt) I = kuat arus listrik (Ampere) R = hambatan (ohm) BAB III METODE PENELITIAN III. 1
Alat dan Bahan
Untuk melakukan praktikum osiloskop ini, dibutuhkan alat dan bahan se bagai berikut; a. b. c. d. e. f.
Osiloskop (Scope) Osilator (Sumber bertegangan AC) Batu Baterai (Sumber tegangan DC) Probe (Kabel penghubung) Stopwatch Potensiometer (10k ℎ)
III. 2 Skema Penelitian
1 unit 1 unit 2 buah 5 buah 1 buah 1 buah
III. 3 Tata Laksana Penilitian III.3.1 Kalibrasi Osiloskop Menggunakan input Chanel 2 (percobaan1) a. b. c. d. e. f. g.
Osiloskop dihidupkan dengan cara menekan tombol power Peralatan dirangai sesuai dengan skema pada gambar III.2.1 Tombol mode dan source ditempatkan pada CH2 Atur volts/DIV pada CH2 ke arah IV Atur time/DIV menjadi 0,2 ms Beri tegangan dan luar dengan cara dihubungkan CH2 dengan CAL 1kHz Layar osiloskop difoto sebagai bahan membuat laporan praktikum
III.3.2 Memperoleh Bintik Tajam (percobaan II) a. b. c. d. e.
Rangkaian pada percobaan I dilepas sehingga tidak ada input ke CH2 TIME/DIV ditempatkan pada posisi X-Y Focus dan intensity diatur, sehingga mendapatkan bintik yang tajam Bintik tajam diletakkan pada posisi (0,0) menggunakan tombol posisi Layar osiloskop difoto sebagai bahan membuat laporan praktikum
III.3.3 Memindahkan Posisi Bintik Tajam (percobaan III) a. Bintik pada osiloskop dgerakkan pada 4 titik b. Layar osiloskop difoto sebagai bahan membuat laporan praktikum
III.3.4 Menggunakan Saklar TIME/DIV (percobaan IV) a. Tombol TIME/DIV diputar perskala yang ada satu demi satu b. Waktu yang dibutuhkan untuk kembali ke posisi awal dicatat,diulangi sebanyak tiga kali (t1,t2,t3). c. Percobaan dilakukan pada setiap skala hingga pergerakan bintik tidak dapat diamati lagi d. Layar osiloskop difoto sebagai bahan membuat laporan praktikum
III.3.5 Mengukur Tegangan DC (percobaan V) a. b. c. d. e.
Peralatan dirangkai sesuai skema pada gambar III.2.2 Tombol TIME/DIV diposisikan pada 1ms, dan tombol volts/DIV pada skala 1 volt/DIV Saklar geser pada CH2 dipasang pada DC Layar osiloskop difoto sebagai bahan membuat laporan praktikum\ Lakukan kembali percobaan ini denga skala volts/DIV 0,5 volt/DIV
III.3.6 Menunjukkan Tegangan AC (percobaan VI) a. Peralatan dirangkai sesuai skema gambar III.2.3 b. Tombol TIME/DIV pada osiloskop divariasi sebanyak 3 kali (0,5 ms, 50 mikrosekon, 5mikrosekon) c. Frekuensi pada osilator divariasi sebanyak 4 kali d. Layar osiloskop difoto sebagai bahan membuat laporan praktikum
III.3.7 Memisahkan Komponen DC dari AC yang tidak murni(percobaan VII) a. b. c. d. e. f. g.
Peralatan dirangkai sesuai skema gambar III.2.4 Saklar geser CH2 diposisikan pada AC Potensiometer diputar, gelombang pada layar diaamati Saklar geser CH2 diletakkan pada DC Potensiometer diputar, gelombang pada layar diaamati Tampilan gelombang saat potensiometer sebelum dan sesudah diputar Layar osiloskop difoto sebagai bahan membuat laporan praktikum
III.4 Analisa Data
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN IV.1 HASIL PERCOBAAN
IV. 3 Pembahasan
Pada percobaan Osiloskop sinar katoda ini, praktikan mendapatkan besar tegangan, periode dan frekuensi. Dalam percobaan pertama, yaitu kalibrasi osi loskop menggunkan input chanel 2 dengan frekuensi yang berasal dari osiloskop sendiri yaitu 1kHz. Setelah muncul grafik sinusoida pada layar osiloskop yang menunjukkan bahwa osiloskop berada dalam keadaan yang baik dan dapat digunakan untuk percobaan-percobaan selanjutn ya, karena output pada layar osiloskop menunjukkan kecocokan dengan inputnya di CH2. Pada percobaan kedua, yaitu memperoleh bintik tajam, praktikan mengoperasikan beberapa tombol, yaitu TIME/DIV yang ditempatkan pada skala x-y agar bintik tidak bergerak. Selanjutnya tombol intensity yang berfungsi untuk mengatur tingkat kecera han bintik. Lalu tombol fokus untuk mengatur lebar sempitnya (luas) bintik. Setelah dirasa nyaman, selanjutnya praktikan mengoperasikan tombol position < >untuk menggerakkan bintik secara vertikal, kemudian bintik yang tajam itu diposisikan tepat di tengah-tengah (0,0). Pada percobaan ketiga, yaitu memindahkan posisi bintik, praktikan cukup mengoperasikan tombol position < > dan position atas bawah untuk memindahkan posisi bintik hitam menuju koordinat yang telah ditentukan yaitu: (2 ,2 ); ( 1, 1); ( 5, 4). Pada percobaan keempaat, yaitu menggunakan saklar TIME/DIV, praktikan melakukan pengukuran waktu yang diperlukan bintik tajam untuk kembali ke posisi awalnya(sweep time/waktu sapu). Seperti yang terlihat pada tabel IV, yang nampak pada nomor 1 sampai 3 mempunyai nilai ralat yang besar dibandingkan dengan nomor 4 Hal ini disebabkan karena proses pengambilan datanya, pada nomor 1 sampai 3 yang mengambil data ada 3 praktikan, sedangkan pada nomor 4 yang mengambil data hanya 2 praktikan. Pada percoban kelima , yaitu mengukur tegangan DC, bintik tajam diubah menjadi garis saja dengan cara mengubah skala TIME/DIV ke arah skala TIME/DIV ke besaran yang lebih kecil. Alasannya adalah agar mempermudah mengamati hal yang terjadi pada l ayar. Dalam percobaan ini terdapat satu data yang tidak sesuai. Seharusnya mencatumkan angka 0,75.Kesalahan seperti ini dapat terjadi karena kesalahan penglihatan praktikan atau dapat juga terjadi karena kondisi osilator yang sudah tua(lama) Pada percobaan keenam, yaitu menunjukkan tegangan AC, praktikan memvariasi frekuensi pada osilator menjadi 4 macam dan skala TIME/DIV pada osiloskop menjadi 3 macam, sedangakan skala volts/DIV dibiarkan tetap. Pada percobaan ini juga terjadi ketidakcocokan antara input dan osilator dengan ouput yang ditunjukkan pda layar osiloskop. Berikut adalh penjabarannnya: a) 60 Hz pada osilator menjadi 60,6 Hz b) 600 Hz pada osilator menjadi 625 Hz c) 6000Hz pada osilator menjadi 6060.06 Hz d) 20000 Hz pada osilator menjadi 20833 Hz
Sama seperti percobaan keliama , kesalahan pada percobaan keenam dapat terjadi karena kesalahan penglihatan praktikan atau dapa juga terjadi karena kondisi osilator yang sudah tua(lama)
Pada percobaan ketujuh, yaitu memisahkan komponen DC dari s umber AC yang tidak murni, praktikan memperoleh gelombang yang ada di layar akan bergeser ketika potensiometer diputar, dengan saklar CH2 mengarah pada DC. Sedangkan jika mengarah pada AC, maka gelombang akan tetap diam atau tidak bergeser. Hal ini menunjukkan bahwa dengan bantuan potensiometer, osiloskop dapat membedakan sumber tegangan AC dengan DC.
BAB V PENUTUP V.1 KESIMPULAN Setelah melakukan praktikum osiloskop ini, dapat ditarik beberapa kesimpulan, diantaranya sebagai berikut; 1. Intensitas kecerahan bintik dapat diatur menggunakan tombol intensity dan kefokusan bintik dapat diatur menggunakan tombol focus. Hal yang perlu digarisbawahi adalah bintik yang terlalu tinggi intensitas dan fokusnya dapat merusak layar pada display osiloskop. 2. Bintik dapat digerakkan secara vertikal dan horizontal. Tombol vertical position digunakan untuk menggerakkan bintik secara vertikal (atas-bawah) dan tombol horizontal position digunakan untuk menggerakkan bintik secara horizontal (kanan-kiri). 3. Untuk mengetahui besarnya waktu sapuan bintik digunakan saklar Time/Div. Semakin kecil skala Time/Div maka semakin cepat waktu sapuan bintik dan sebaliknya, semakin besar skala Time/DIV maka semakin lambat waktu sapuan bintiknya. 4. Osiloskop dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC (baterai) dengan menggunakan tombol Volt/DIV. 5. Osiloskop juga dapat digunakan untuk periode dan frekuensi tegangan dengan menganalisa gelombang yang terbentuk pada layar osiloskop serta dapat digunakan untuk membedakan sumber tegangan AC dari tegangan DC yan tidak murni.
BAB VII DAFTAR PUSTAKA Staff Laboratorium Fisika Dasar. 2017. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar. Yogyakarta: Laboratorium Fisika Dasar UGM Abdullah, Mikrajudin, Dr. Eng, M.Si. 2006. Fisika SMA dan MA untuk Kelas XII Semester 1. Jakarta: Esis .
Cooper, William David. 2007. Diktat Pengukuran Listrik dan Instrumentasi Elektronik. Jakarta: Tim Penyusun Diktat.
