PERCOBAAN I ALAT UKUR DAN KOMPONEN PASIF
I.
TUJUAN
PERCOBAAN
Setelah selesai melakukan praktikum dan membuat laporan, mahasiswa diharapkan memiliki kemampuan-kemampuan sebagai berikut: 1.
Mampu menggunakan alat-alat ukur seperti amperemeter, voltmeter, dan multimeter untuk mengukur besaran-besaran elektronik yang diperlukan.
2.
Mampu menggunakan osiloskop untuk berbagai pengukuran.
3.
II. DASAR TEORI Untuk mengetahui agar suatu besaran itu dapat dikontrol dan tidak melebihi batas standar diperlukanlah pengukuran menggunakan alat ukur yang reprensentatif reprensentatif (setara). (s etara). Jadi, pengukuran dapat dipakai sebagai pengendali operasi untuk menghindari kerusakan alat dan sistem sebagai akibat pemberian perlakuan yang berlebihan atau tidak sesuai spesifikasi kerja alat. Untuk hal yang berhubungan dengan listrik, pengukuran sangat penting fungsinya. Alat-alat ukur tersebut misalnya, amperemeter, voltmeter, ohmmeter dan osilokop. a.
Amperemeter
Kuat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik diukur dengan amperemeter. Komponen utama amperemeter berupa galvanometer DCV, yang terdiri atas arus, sebuah magnet, sebuah kumparan kawat, sebuah pegas spiral, sebuah jarum penunjuk dan sebuah skala kalibrasi. Sebuah amperemeter mempunyai batas ukur tertentu, misalnta 0,10 mA. Agar ampemeter dapat digunakan untuk mengukur kuat arus yang lebih besar daripada batas ukurnya, harus ditambahkan suatu hambatan yang dipasang paralel dengan amperemeter, yang dinamakan hambatan shunt (R sh). Adapun skema amperemeter amperemeter itu adalah sebagai berikut: R A G A
sh R sh
B
Amperemeter dc adalah amperemeter analog menggunakan kumparan putar atau meter d¶Arsonval. Untuk menggunakan meter ini perlu diketahui kepekaan arus, yaitu aruslistrik yang menyebabkan simpangan penuh (sp), dan hambatan meter, yaitu hambatan kumparan. Agar dapat beroperasi sebagai amperemeter untuk berbagai jangka (range) nilai arus, orang menggunakan rangkaian yang disebut rangkaian Ayrton. Beberapa hal yang harus selalu diingat dalam menggunakan amperemeter dc ialah: 1. Jangan sekali-kali menghubungkan amperemeter antara dua kutub sumber ggl. Karena hambatan dalam sumber ggl sangat kecil, arus yang melalui meter menjadi sangat besar dan dapat merusak meter. 2. Selalu perhatikan kekutuban meter. Tanda + pada meter dihubungkan dengan titik berpotensial tinggi, sedang tanda ± dengan titik berpotensial rendah, sentuhkan dulu sebelum dipasang dengan kuat. 3. Dalam menggunakan meter berjangka ganda gunakan jangka untuk arus terbesar lebih dahulu, kemudian turunkan jangka menurut keperluan.
b .
Vol tmeter
Tegangan yang ada pada suatu rangkaian, dapat diukur dengan menggunakan voltmeter. Voltmeter disusun dari sebuah galvanometer dan hambatan yang dipasang seri. Biasanya batas ukur skala galvanometer sangat kecil (misalnya 5 mV). Agar voltmeter dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang besar, harus ditambahkan suatu hambatan yang dirangkai seri dengan voltmeter, yang dinamakan hambatan depan (R d). Adapun skema rangkaian voltmeter yaitu:
Rd
Rv G r G
Voltmeter dc meter d¶Arsonval dapat digunakan untuk mengukur beda tegangan dalam suatu rangkaian searah, yaitu dipasang paralel dengan beda tegangan yang diukur. Agar tak mengganggu arus I pada rangkaian yang diukur, arus I m yang melalui meter harus mempunyai nilai sekecil mungkin (Im < I). Untuk ini, resistor Rs bernilai besar dipasang seri dengan meter d¶Arsonval. Untuk jangka tegangan yang kecil, hambatan dalam yang besar tak mungkin dicapai dengan multimeter biasa, tetapi harus digunakan voltmeter elektronik, yaitu volmeter abung hampa, voltmeter FET, atau voltmeter digital. Untuk mengukur beda potensial antara dua ujung resistor 10 M haruslah digunakan voltmeter dengan hambatan dalam hingga 10 G
,
10
(10
). Voltmeter semacam ini diseut elektrometer. Dalam menggunakan voltmeter dc hendaklah diingat beberapa hal berikut: 1.
Kekutuban tegangan, yaitu tanda + pada voltmeter dc dihubungkan dengan tegangan yang lebih tinggi, sedangkan tanda ± dihubungkan dengan tegangan yanglebih rendah.
2.
Biasakan untuk menyentuhkan dulu hubungan antara voltmeter dengan rangkaian, sebelum mengubungkan dengan kuat.
3.
Gunakan jangka tegangan besar dulu,baru turunkankepada jangka yang diinginkan.
4.
Lihat dulu berapa besar hambatan yang akan diukur beda tegangannya, dan bandingkan dengan RT voltmeter. Jangan sampai voltmeter membebani tegangan rangkaian yang diukur.
c .
Ohmmeter
Selain amperemeter dan voltmeter, sering juga diperlukan ohmmeter yakni untuk mengukur hambatan. Suatu alat ukur yang dapat digunakan
untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan listrik disebut multimeter. Ohmmeter yang biasa digunakan adalah ohmmeter seri. Beberapa hal yang perlu diingan dalam menggunakan ohmmeter (seri) adalah : 1. Sebelum digunakan untuk mengukur hambatan, ujung A dan b dihubungkan singkat dulu dan R 2 diatur agar I m = Isp. (Pada keadaan ini jarum menunjukkan nilai skala 0. inilah yang terjadi bila anda memutar knop nol pada multimeter bila digunakan pada ohmmeter). 2. Ohmmeter memerlukan baterai. Jika baterai sudah lemah, ohmmeter tak dapat dibuat menunjuk 0 dengan mengatur R 2. 3. Kabel multimeter merah (untuk kutub + pada meter), berhubungan dengan kutub negaif baterai, dan kabel hitam (kutub ± pada meter) berhubungan dengan kutub positif baterai. Karena adanya baterai ini, ohmmeter tak dapat digunakan mengukur hambatan dalam suatu amperemeter, karena akan menyebabkan arus mengalir lebih dari Isp dalam meter yang diukur. Selain alat-alat ukur di atas, di dalam elektronika kita juga mengenal sebuah koponen yang disebut komponen pasif. Komponen pasif ini merupakan komponen yang dapat bekerja tanpacatu daya. Komponen pasif yang biasa digunakan adalah resistor, kapasitor, dioda dan in duktor. a. Resist or
Resistor merupakan komponen pasif yang dibuat untuk mendapatkan hambatan tertentu. Agar dapat menggunakan resistor dengan baik kita perlu mengetahui beberapa hal seperti bahan pembuatnya, nilai hambatan, toleransi, lesapan daya, derau dan perilakunya pada frekuensi tinggi. Resistor yang paling banyak digunakan terbuat dari karbon yang dilapiskan pada sebatang keramik. Resistor semacam ini disebut resistor film karbon. Nilai hambatannya ditentukan oleh tebal dan panjang lapisan. Untuk nilai hambatan yang tinggi lapisan karbon dibuat berbentuk spiral. Hambatan resistor dipengaruhi oleh campuran karbon yang digunakan. Resistor ini tidak lagi digunakan karena banyak sifatnya yang kurang baik, seperti misalnya hambatannya berubah dengan frekuensi dan deraunya teramat besar.
Resistor lain yang sering digunakan orang adalah resistor film logam. Film yang digunakan adalah suatu suasa nikel. Resistor ini dapat dibuat untuk pemakaian presisi dan mempunyai derau rendah. Satu jenis resistor lagi yang sering juga digunakan adalah resistor lilit kawat. Oleh karena terbuat dari lilitan kawat, resistor ini mempunyai induktansi dan kapasitansi parasitik, sehingga tanpa cara lilitan khusus tak dapat digunakan untuk frekuensi tinggi. Suatu besaran yang disebut toleransi menyatakan berapa persen tebaran nilai hambatan sebenarnya dari nilai hambatan yang tertulis. Suatu resistor dengan nilai hambatan bertoleransi 5% berarti bila diukur kemungkinan besar nilai hambatannya terdapat dalam jangka R s 5%. Nilai hambatan resistor yang dibuat orang berhubungan dengan toleransi. Resistor karbon menggunakan cincin sandi warna yang dicatkan pada badan resistor untuk menyatakan nilai hambatan. Untuk resistor dengan toleransi 10% dan 5% digunakan empat buah cincin, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah:
A B C
D
Cincin A adalah yang paling dekat dengan ujung resistor. Warna cincin A, b, dan C menyatakan nilai hambatan resistor, sedangkan warna cincin D menyatakan toleransi. Untuk cincin D hanya ada dua warna, yaitu perak untuk toleransi 10% dan emas untuk toleransi 5%. Untuk cincin A, B dan C tiap warna mempunyai nilai seperti t ertera pada tabel berikut:
Warna
Cincin ke1
Cincin ke-2
Cincin ke-3
Cincin ke4
Hitam
0
0
100
-
Coklat
1
1
101
-
Merah
2
2
10
2
-
Jingga
3
3
10
3
-
Kuning
4
4
10
4
4%
Hijau
5
5
10
5
-
Biru
6
6
106
-
Ungu
7
7
107
-
Abu-abu
8
8
10
8
-
Putih
9
9
10
9
-
Emas
-
-
10
-1
5%
Perak
-
-
10-2
10%
Tanpa
-
-
10-3
20%
warna
Nilai hambatan dapat dibaca dengan menggunakan rumus: R = (A) (B) x 10(C) ohm. (A) nilai warna cincin A, (B) nilai warna cincin B, dan (C) nilai warna cincin C. Sebagai contoh, resistor di atas dengan warna kuning, ungu, merah dan emas mempunyai harga hambatan, R = 47 x 10 2 = 4700 s
5%.
b . Ka pa sit or
Kapasitor merupakan komponen suatu komponen pasif yang dibuat untuk mendapatkan kapasitansi tertentu. Kapasitor dibuat dari dua buah pelat konduktor yang dipisahkan oleh suatu lapisan isolator. Untuk kapasitor pelat paralel, kapasitansi C mempunyai nilai: C ! K e 0
A d
Adapun bagan suatu kapasitor ditunjukkan seperti gambar di bawah ini:
konduktor
dielektrik
Rangkaian elektronik biasa menggunakan kapasitor dengan nilai kapasitansi dari pF higga 2200
F. Nilai kapasitansi yang besar didapat pada
kapasitor elektrolit. Pada kebanyakan kapasitor elektrolit digunakan dua keping aluminium, dan elektrolit yang dikandung dalam lembaran kertas berpori yang terletak di antaranya. Kapasitor elektrolit akan mempunyai kapasitansi sebagaimana tertera pada badannya jika diberi tegangan kerja sesuai dengan yang tertera. Jika kebutuhan kapasitor elektrolit terbalik, sehingga pelat aluminium yang murni bekerja sebagai katoda (-), maka lapisan oksida anoda akan terjadi pada pelat Al yang kurang murni. Akibatnya lapisan yang terjadi sangatlah tipis dan jika diberi tegangan kecil saja dapat terjadi medan listrik yang amat besar di dalamnya sehingga terjadi kerusakan. Inilah sebabnya mengapa kapasitor mempunyai kekutuban atau polaritas, yaitu tanda + dan -. Potensial yang lebih tinggi hendaknya dipasang pada ujung positif (+) dan yang lebih rendah pada ujung negatif (-). Jika terbalik kapasitor menjadi rusak dan mungkin juga dapat meletup. Adapun jenis-jenis kapasitor yaitu, kapasitor kertas, kapasitor mika, kapasitor keramik dan kapasitor elektrolit. c . Di oda
Dioda adalah suatu komponen elektronik yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja. Ada berbagai macam dioda, yaitu dioda tabung, dioda sambungan p-n, dioda kontak titik (point-contact diode) dan sebagainya. Dioda memegang peranan amat penting dalam elektronika, di antaranya adalah untuk menghasilkan tegangan searah dari tegangan bolak-balik, untuk mengesan gelombang radio, untuk membuat berbagai bentuk gelombang isyarat, untuk mengatur tegangan searah agar tidak berubah dengan beban
maupun perubahan tegangan jala-jala (PLN), untuk saklar elektronik, LED, laser semikonduktor, mengesan gelombang mikro dan lain-lain.
III. METODE PENGUKURAN 3 .1
3 .2
W ak tu
Hari / tanggal
: Senin, 01 Desember 2008
Jam
: 14.00 sampai selesai
Tempat
: Laboratorium Elektronika Fisika MIPA
Alat dan Komponen
1. Kit praktikum 2. Multimeter digital/analaog 3. Osiloskop 4. Signal generator 5. Kabel jumper 6. Kapasitor 7. Resistor 8. Dioda
3 .3 Pr o sed ur K erj a
Alat ukur dan komponen pasif
1. Memperhatikan keterangan dan demonstrasi penggunaan multimeter, osiloskop dan signal generator oleh asisten. Bertanya kepada asisten, jika kurang jelas. 2. Mengambil box kit praktikum. 3. Mencatat kode warna resistor, lalu mengukur harga hambatannya dengan ohmmeter. 4. Memperhatikan komponen kapasitor yang ada, mencatat harga kapasitansi dan mendapatkan harga tegangan kerja pada masing-masing kapasitor. 5. mengukur hambatannya dengan ohmmeter, kemudian memperhatikan apa yang terjadi. 6. Untuk komponen dioda, mengukur hambatannya untuk keadaan terpanjar maju (bias forward) dan terpanjar mundur (bias reverse).
7. Mengkalibrasi osiloskop. 8. Membuat
gelombang
sinusoida
tunggal
di
osiloskop
dengan
menggunakan signal generator dengan frekuensi 1KHz. Mengukur juga keluaran signal generator tadi dengan voltmeter AC dan mencatat hasilnya. 9. Membuat gelombang sinsoida. Membaca data-data gelombang yang terbentuk tanpa terlebih dahulu melihat penunjukkan signal generator. Mencocokkan
hasil
pembacaan
dengan
penunjukkan
di
signal
generator. Melakukan kegiatan ini bergantian dengan rekan praktikum berulang-ulang sampai benar-benar mengerti.
IV. HASIL PENGAMATAN
A. Resistor 1. Secara Teori 2
5%
3
5%
Hijau-Coklat-Jingga-Emas = 41 x 10 3
5%
R 1
= Coklat-Hitam-Merah-Emas = 10 x 10
R 2
= Coklat-Merah-Jingga-Emas = 12 x 10
R 3 =
2. Dengan Ohmmeter R 1 =
1,011 K
R 2 =
11,85 K
R 3 =
50,6 K
B. Kapasitor C = 1000 µF V = 25 volt R = Hambatan kapasitor bisa mengecil kemudian membesar C. Dioda Untuk
panjar mundur, R = 1,7 m
Untuk
panjar maju, R = 0 m
Chanel
1
Volt/Div = 5 volt Time/Div = 5 ms A = 1 cm f = 1 KHz Chanel
2
Volt/Div = 2 volt Time/Div = 5 ms A = 5 cm f = 1 KHz
V. ANALISA DATA
VI. PEMBAHSAN
VII. PENUTUP
DAFTAR PUSTAK A
Tim Penyusun. 2008. Modul Praktikum Elektronika I. Palu : Laboratorium Elektronika Dan Instrumentasi Jurusan Fisika FMIPA UNTAD
