LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II
Judul Percobaan
: Rangkaian RL
Nama Lengkap
: Skolastika Jumina
Nomor Pokok Mahasiswa
: 160403070030 160403070030
Kelas/kelompok Praktikum
: 2016 A / IV
Tanggal Percobaan
: 8 Mei 2018
Tanggal Penyerahan
: 15 Mei 2018
Dosen Pembimbing
:
Asisten Praktikum
: Ulfa Syagita
Kurriawan Budi Pranata, S.Si., M.Si.
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS KANJURUHAN MALANG 2018
ABSTRAK
Telah dilakukana praktikum rangkaian RL-seri
yang bertujuan untuk
mengetahui pengertian impedansi, mengetahui hubungan impedansi dengan resistansi, dan reaktansi, mengetahui hubungan antara fasor tegangan dan fasor arus. Praktikum ini dlakukan sebanyak tiga kali dengan sumber tegangan AC yang berbeda-beda yaitu 6 V, 9 V, dan 12 V. Data yang diperoleh dari hasil percobaan adalah besar tegangan tegangan berbanding lurus dengan kuat arus yang mengalir sementara itu sudut fasenya dari ketiga teganagan tersebut hampir sama. Sedangkan Besar tegangan total pada data hasil pengukuran dan tegangan total pada hasil perhitungan memiliki perbedaan dimana pada data hasil pengukuran dan tegangan total lebih besar daripada hasil perhitungan.
Kata kunci:Resistor, Induktorr, Rangkaian RC
ii
ABSTRACT
The RL-series series has been carried out in order to know the impedance, to know the relation of impedance with resistance, and reactance, to know the relationship between phasor voltage and current phasor. This practice is applied three times with different AC voltage source that is 6 V, 9 V, and 12 V. The data obtained from the experimental result is the voltage voltage is directly proportional to the current strength flowing while the phase angle of the three teganagan almost the same. While the total tension on the measurement data and the total voltage on the calculation results have a difference where the data measurement results and total voltage is greater than the calculation results.
Keywords: Resistor, Inductor, RC circuit
iii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ...................... ii ABSTRACT ............................................. ................................................................... ............................................ ....................................... ................. iii DAFTAR ISI ............................................ .................................................................. ............................................ ....................................... ................. iv DAFTAR GAMBAR ................ ...................................... ............................................ ............................................ ................................. ........... v BAB I PENDAHULUAN .......................................... ................................................................ ............................................ ...................... 1
1.1.
Latar Belakang .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 1
1.2.
Rumusan Percobaan ........................................................... ................................................................................. ...................... 1
1.3.
Tujuan Percobaan .................................................... ........................................................................... ................................. .......... 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.......................................... ................................................................. ................................. .......... 2
2.1.
Dasar Teori ....................................................... ............................................................................. ........................................ .................. 2
BAB III METODOLOGI METODOLOGI PERCOBAAN ......................................... ........................................................... .................. 4
3.1.
Variabel Percobaan ........................ ............................................... .............................................. .................................... ............. 4
3.2.
Bahan Percobaan ............................................................. ................................................................................... ......................... ... 4
3.3.
Alat Percobaan .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 5
3.4.
Prosedur Percobaan ..................................................... ............................................................................ ............................. ...... 5
3.5.
Diagram Alir Percobaan ........................... .................................................. .............................................. ......................... .. 6
3.5.1.
Diagram Alir Prosedur .................................. ........................................................ .................................... .............. 6
3.5.2.
Diagram Alir Perhitungan ......................... ............................................... ........................................ .................. 7
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN .................................... .................................... 9
4.1.
Hasil Percobaan ......................................... ............................................................... ............................................ ......................... ... 9
4.2.
Pembahasan ........................................... ................................................................. ............................................ ............................. ....... 9
BAB V KESIMPULAN ....................................................... ............................................................................. ............................... ......... 11 http://elektronika-dasar. http://elektronika-dasar.web.id/analisa-rangka web.id/analisa-rangkaian-r-l-ser ian-r-l-seri/. i/. .......................... .......................... 12 DAFTAR NOTASI .................................. ........................................................ ............................................ ...................................... ................ 13 APENDIKS .......................................... ................................................................ ............................................ .......................................... .................... 14 LAMPIRAN........................................................... .................................................................................. .............................................. ....................... 16
1.
Data Percobaan.................... Percobaan.......................................... ............................................ ............................................ ........................... ..... 16
2.
Jawaban Tes Pertanyaan ............................................................ ............................................................................ ................ 17
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.2.1. Modul Praktikum Pra ktikum RC.................... RC ....................................... ......................................... ................................4 ..........4 Gambar 3.2.2. Induktor 0 dan 1600 lilitan............................. lilitan................................................... ..................................4 ............4 Gambar 3.2.3. Resistor 10 Ω............................................ ................................................................... ........................................4 .................4 Gambar 3.2.4. Kabel Penghubung................................ Penghubung....................................................... ...........................................4 ....................4 Gambar 3.3.1. Transformator...................... Transformator............................................... ............................................... ....................................5 ..............5 Gambar 3.3.2. Digital multimeter AC............................................ AC.................................................................. ..........................5 ....5 Gambar 3.3.3. Project board......................................... board................................................................. ...........................................5 ...................5 Gambar 3.4.1. Rangkaian RL....................................... RL................................................................. ..................................5 ........5
v
DAFTAR GAMBAR
Tabe 3.2.1. Bahan Percobaan....................... Percobaan................................................ ............................................... ...................................4 .............4 Tabel 3.3.1. Alat Percobaan...................... Percobaan............................................ ............................................. .........................................5 ..................5 Tabel 4.1.1. Hasil Percobaan........................................ Percobaan.............................................................. ............................................9 ......................9
vi
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering mendengar istilah rangakaian listrik. Rangkaian elektronik terdiri dari rangakain RC, Rangkaian RLC dan rangkaian RL. Pada rangkaian listrik terdiri dari berbagai macam komponen penyusunnya yang terdiri dari kuat arus, tegangan, hambatan, Kapasitor dan resistor. Induktor dan resistor sering dijumpai bersama-sama dalam suatu rangkaian RL. Pada rangkaian RL dimanfaatkan
sumber arus AC. AC. Pada
rangkaian RL memanfaatkan Induktor yang merupakan rangkaian sederhana. Rangkaian RL ini digunakan untuk menyaring signal dengan cara menahan frekuensi signa tertentu dan meneruskan signal yang lainnya. Untuk mengetahui tentang rangkaian RC maka selanjutnya akan dilakukan praktikum. 1.2. Rumusan Percobaan
Berdasarkan latar belakang diatas maka rumusan percobaannya adalah sebagai berikut: 1. Apa itu impedansi? 2. Bagaimana hubungan antara tegangan dan arus pada rangkaian RL? 3. Bagaimana perbedaan fasa tegangan dan fasa arus pada rangkaian RL? 1.3. Tujuan Percobaan
Dari rumusan percobaan di atas maka adapun tujuan dilakukannya praktikum tersebut adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui pengertian impedansi 2. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan arus pada rangkaian RL 3. Untuk mengetahui perbedaan fasa tegangan dan fasa arus pada rangkaian RL.
1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Dasar Teori
Dalam arus bolak-balik gelombang sinus, impedansi didefinisikan sebagai perbandingan antara fasor tegangan terhadap fasor faso r arus. Dari hubungan tegangan dan arus, terlihat bahwa pada: R : Fasa tegangan adalah sefasa dengan fase arus L : Fasa tegangan mendahului 90 ° terhadap fasa arus C : Fasa tegangan tertunda ( tertinggal, delay ) 90 ° terhadap fasa arus ( Tim Lab ELIN : 2018). Impedansi listrik tau lebih sering disebut impedansi, menjelaskan ukuran penolakan terhadap arus bolak-balik Sinusoid. Impedansi listrik memperluas konsep resistansi listrik ke sirkuit AC, menjelaskan tidak hanya amplitudo relatif dari tegangan dan arus, tetapi juga fasa relatif. Secara dimensi impedansi sama dengan resistansi; dan satuan SInya adalah Ohm. Istilah impedasi pertama kali dikenal
oleh Oliver Heaviside pada Juli 1886, Arthur Kennelly Kennelly adalah yang yang
pertama kali menunjukan impedansi dengan bilangan kompleks pada 1893. Kebalikan dari impedansi adalah admitansi. (Tipler, Paul A: 2001). Rangkaian R-L seri, sifat rangkaian seri dari sebuah resistor dan sebuah induktor yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik sinusioda adalah terjadinya pembagian tegangan secara vektoris. Arus (i) yang mengalir pada hubungan seri adalah sama besar. Arus (i) tertinggal 90 derajad terhadap tegangan induktor (v L). Tidak terjadi perbedaan fasa antara tegangan jatuh pada resistor (vR ) dan arus (i). Gambar berikut memperlihatkan rangkaian seri R-L dan hubungan arus (i), tegangan resistor (vR ) dan tegangan induktor (v L) secara vektoris. (http://elektronika-dasar.web.id/analisa-rangkaian-r-l-seri/). Melalui reaktansi induktif (XL) dan resistansi (R) arus yang sama i = i m.sin ω t .
Tegangan efektif (v) = i.R berada sefasa dengan arus (i). Tegangan reaktansi
induktif (vL) = i.XL mendahului 90 0 terhadap arus (i). Tegangan gabungan gabungan vektor
2
(v) adalah jumlah nilai sesaat dari tegangan resistor (v R ) dan tegangan induktif (vL), dimana tegangan ini juga mendahului sebesar φ terhadap arus (i). (http://elektronika-dasar.web.id/analisa-rangkaian-r-l-seri/).. (http://elektronika-dasar.web.id/analisa-rangkaian-r-l-seri/)
3
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1.
Variabel Percobaan
a. Variabel Bebas
: Resistor
b. Variabel Terikat
: Tegangan Induktor dan Tegangan Resistor
c. Variabel Kontrol
: Tegangan AC
3.2.
Bahan Percobaan
Tabe 3.2.1. Bahan Percobaan No Nama Bahan
Jumlah
1.
1
Gambar 3.2.1. Modul Praktikum RL 2.
1
Gambar 3.2. 2. Induktor 0 dan 1600 lilitan 3
1
Gambar 3.2.3. Resistor 100 Ω 4
2
Gambar 3.2.4 Kabel penghubung
4
5
2
Gambar 3.2.5. Kabel Penjepit
3.3.
Alat Percobaan
Tabel 3.3.1. Alat Percobaan` No
Nama Alat
1.
Jumlah 1
Gambar 3.2.1.1 Transformator 2.
1
Gambar 3.2.1.2 Digital multimeter AC 3.
1
Gambar 3.2.1.3 Project board
3.4.
Prosedur Percobaan
1. Menyusun rangkaian RL seperti pada gambar dibawah ini
Gambar 3.4.1. Rangkaian RL2. Menghidupkan sumber tegangan 6 AC
5
3. Menjepit kedua kaki resistor menggunakan kabel penjepit untuk menentukan nilai Vr, lalu membaca hasil pada digital multimeter AC 4. Menjepit lilitan Induktor (0 dan 1600 lilitan) menggunakan kabel penjepit untuk menentukan nilai VL, lalu membaca hasil pada digital multimeter AC 5. Menjepit salah satu kaki resistor dan salah satu lilitan pada induktor menggunakan kabel penjepit untuk menentukan nilai VT, lalu membaca hasil pada digital multimeter AC. 6. Mengganti sumber tegangan AC dengan 9 V, dan d an 12 V. 7. Mencatatat hasil pengamatan pada tabel hasil pengamatan. 3.5.
Diagram Alir Percobaan
3.5.1. Diagram Alir Prosedur Mulai Menyusun rangkaian RL
Menghidupkan sumber tegangan 6 AC
Menjepit kedua kaki resistor menggunakan kabel penjepit untuk menentukan nilai Vr, lalu membaca hasil pada digital multimeter AC Menjepit lilitan Induktor (0 dan 1600 lilitan) menggunakan kabel penjepit untuk menentukan nilai VL, lalu membaca hasil pada digital multimeter AC
Menjepit salah satu kaki resistor dan salah satu lilitan pada induktor menggunakan kabel penjepit untuk menentukan nilai VT, lalu membaca hasil pada digital multimeter AC.
(a)
6
(a)
Mengganti sumber tegangan AC dengan 9 V, dan 12 V.
Mencatatat hasil pengamatan pada tabel hasil pengamatan.
Selesai
3.5.2. Diagram Alir Perhitungan Mulai Diketahui:
Vac (6 V): = 4,2 V; = 0,3 V;
= 4,7 V Vac (9 V): = 6,3 V; = 0,5 V;
= 7,1 V
Vac (12 V): = 8,2 V = 0,7 V;
= 9,2 V Ditanya: i, , , ,
, ,
Masukkan rumus :
; ; ; L = 1600 ;
+ ;
+
(a)
7
(a) Vac (6 V): I = 0,03 A ;
= 140; = 86° ;
= 4,21 V Vac (9 V): I = 0,05 A ; = 126; = 85,5° ; Z = 126,4 ; = 6,32 V Vac (12 V): I = 0,07 A ; = 117,1 ; = 85° ; Z = 117,52 ; = 8,22 V Z =140,36 ;
Menemukan hasil
Selesai
8
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN 4.1.
Hasil Percobaan
Tabel 4.1.1. Hasil Percobaan N o
Pengukuran Va
VL
VR
Perhitungan VT
I
4,7 V
0,03
XL
L
Z
VT
0,45
140,3
4,21
6
V
126,4
6,32
c 1
6 V 4,2
0,3
V 2
3
4.2.
V
9 V 6,3
0,5
V
V
12
8,2
0,7
V
V
V
140
86°
A 7,1 V
0,05
126
0,07
0,4
°
A 9,2 V
85,5
117,1
A
V
85°
0,37
117,5
8,22
2
V
Pembahasan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan pada praktikum rangkaian RL dilakukan sebanyak tiga kali dengan seumber teganagan AC 6 V, 9 V dan 12 V. Pada praktikum pertama dengan sumber tegangan AC 6 V, diperoleh data pengamatan yaitu VL = 4,2 V, VR = 0,3 V, dan VT = 4,7 V. Sedangkan pada perhitungan besar arus yang mengalir adalah I= 0,03 A, XL = 140,
= 86°, L = 0,45 , Z = 140,36, dan VT =4,21 V. Pada
praktikum kedua,dengan sumber tegangan AC 9 V, diperoleh data pengamatan yaitu VL = 6,3 V, VR = 0,5 V, dan VT = 7,1 V. Sedangkan pada perhitungan besar arus yang mengalir mengali r adalah I= 0,05 A, XL X L =126,
= 85,5°, L = 0,4, Z = 126,4, dan VT = 6,32 V. Pada praktikum ketiga,dengan sumber tegangan AC 912 V, diperoleh data pengamatan yaitu VL = 8,2 V, VR VR = 0,7 V, dan VT VT = 9,2 9,2
V. Sedangkan Sedangkan pada
perhitungan besar arus yang mengalir adalah I= 0,07 A, XL =117,1 , 85,°, L = 0,37, Z = 117,52, dan VT = 8,22 V. 9
=
Berdasrkan data diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar tegangan AC yang digunakan maka semakin besar pula arus yang mengalir
dalam
rangkaian
10
RL-Seri.
BAB V KESIMPULAN
Berdasarkan hasil praktiukum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa semakin sumber tegangan yang digunakan maka semakin besar b esar arus yang mengalir pada rangkaiantersebut. Sehingga sumber tegangan berbanding lurus dengan kuat arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut.
11
DAFTAR PUSTAKA
http://elektronika-dasar.web.id/analisa-rangkaian-r-l-seri/. Tim , Lab Elin. 2018. Modul 2018. Modul Praktikum Getaran Gelombang Gelombang dan Optik. Malang Optik. Malang Tipler, A. P. 2001. Fisika 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Teknik. Jakarta: Erlangga.
12
DAFTAR NOTASI
No
Simbol
Keterangan
satuan
1
I
Kuat arus
A
2
V
Tegangan
V
3
Z
Impedansi
-
4
R
Resistor/ Hambatan
Ω
6
L
Induktor
H
7
Tegangan total
V
Tegangan pada
V
8
induktor 9
Tegangan pada resistor
13
V
APENDIKS
= i.R
(Tegangan pada resistor)
+ (menghitung impedansi) = + (menghitung teganaga total) = i.
(Tegangan pada kapasitor)
(menghitung sudut fase antara dan
Percobaan 1
Diketahui: 6 V; VL = 4,2 V; VR = 0,3 V, dan VT = 4,7V Ditanya : ⋯ ? ⋯ ? ⋯ ? Penyelesaian :
⋯ ? ⋯ ? ⋯ ?
, 0,03 A , XL = 140 , , = 14 ,
− = 86° = 0,45 . , . √ + = √ 10 10 +140 = √ 100 1 00 + 1960 196000 = √ 19700 19700 = 140,36
√ +
= 0,3 0,3 +4,2 =
0 ,09 + 17,6 17,644 √ 0,09
= √ 17,74 17,74
= 4,21 V. Percobaan 2
Diketahui: 9 V; VL = 6,3 V; VR = 0,5 V, dan VT = 7,1 V Ditanya : ⋯ ? ⋯ ? ⋯ ? Penyelesaian :
⋯ ? ⋯ ? ⋯ ?
, 0,05 A , XL = 126 , , = 12,6 ,
− = 85,5° = 0,4 . , . 14
√ +
=
√ 10 10 +126
1 00 + 1587 158776 76 = √ 15976 15976 = √ 100
= 126,4
√ +
= 0,5 0,5 +6,3 =
0,25 0 ,25 + 39,6 39,699
= √ 39,94 39,94
= 6,32 V. Percobaan 3
Diketahui: Sumbe tegangan AC = 12 V; VL = 8,2 V; VR = 0,7 V, dan VT = 9,2 V Ditanya : ⋯ ? ⋯ ? ⋯ ? ⋯ ? ⋯ ? Penyelesaian :
⋯ ?
, 0,07 A , XL = 117,1 , , = 11,71 ,
− = 85° , , = 0,37 . , . √ + = 10 10 + 117, 117,11 = √ 100 + 13712,4 2,41 √ 13812,41 13812,41 = 117,52
√ +
0,7 +8,2 = √ 0,49 0 ,49 + 67,2 67,244 =√ 67,73 67,73 = 0,7
= 8,22 V.
15
LAMPIRAN 1. Data Percobaan
16
2. Jawaban TesPertanyaan
1. Tuliskan persamaan tegangan dan arus pada masing-masing variasi tegangan AC 6V, 9V dan 12 V. Jawaban : a. Tegangan AC 6 V
, 0,03 A , XL = 140 ,
√ +
0,3 +4,2 = = 0,3
0 ,09 + 17,6 17,644 √ 0,09
17,74 = √ 17,74
0,25 0 ,25 + 39,6 39,699
= √ 39,94 39,94
= 4,21 V. b. Tegangan AC 9 V
, 0,05 A , XL = 126 , √ + = 0,5 0,5 +6,3
=
= 6,32 V. c. Tegangan AC 12 V
, 0,07 A , XL = 117,1 ,
√ +
0,7 +8,2 = √ 0,49 0 ,49 + 67,2 67,244 =√ 67,73 67,73 = 0,7
= 8,22 V 2. Gambarkan persamaan tegangan dan arus jika terdapat perbedaan fase antara tegangan dan arus pada setiap variasi tegangan AC 6 V, 9 V dan 12 V. Jawaban:
:
17