I.
Tujuan Selesai melaksanakan percobaan praktikan diharapkan dapat : 1. Menjelaskan symbol-simbol alat ukur listrik 2. Menjelaskan data pada alat ukur listrik 3. Menggunakan Menggunakan alat ukur listrik dengan benar 4. Menentukan batas ukur yang tepat tepat dari alat ukur listrik li strik bila digunakan dalam pengukuran 5. Menentukan kesalahan kesalahan pengukuran dari alat ukur listrik li strik
II.
Teori Dasar Sebelum kita menggunakan alat ukur listrik, misalnya : ampermeter, voltmeter, wattmeter, power faktor meter, dsb, suatu hal yang perlu diketehui adalah symbol-simbol alat ukur listrik dahulu (pelajaran kembali masalah symbolsimbol ini pada Course Note Instrumentasi Semester II) Disamping itu kita harus mengerti maksud dari data yang terdapat pada suatu alat ukur listrik. Contoh : alat ukur voltmeter
Gambar 1 Dari data alat ukur diatas dapat dijelaskan : = alat ukur dengan asas kumparan putar = pemakaian alat ukur untuk arus searah dan arus bolak balik 1,5
= kelas alat ukur 1,5 = pemakian alat ukur tegak (vertical)
2
= isolasinya sudah diuji pada tegangan 2000 volt
Pembacaan Pembacaan Alat Ukur Contoh pembacaan pada mistar yang betul
Gambar 2 Diantara arah pembacaan a, b, dan c hanya dari arah b yang benar, lakukan pembacaan dari arah a, b dan c dan isikan hasil pembacaannya pada tabel
Gambar 3 Arah Pembacaaan a
b
c
…………………… v
…………………… v
…………………… v
Pembacaan Pembacaan Skala Alat Ukur Batas ukur
=6
Jumlah strip
= 30
Satu strip skala 6/30 = 0,2
Gambar 4 Berapa besar penunjuk ? a. Batas ukur
= 25 V O
b. Satu strip skala
= ……….. VO
c. Jarum petunjuk
= ……….. VO
Gambar 5
Macam Skala Alat Ukur Alat ukur dengan asas kumparan putar dengan skala linier
Gambar 6 Alat ukur dengan asas besi putar dengan skala non linier
Gambar 7
Kelas Alat Ukur Ketelitian dari alat ukur disebut kelas alat ukur : Kelas alat ukur dibagi menjadi 2 macam : Group 1 : Meter presisi (teliti) Termasuk meter kelas : 0,1 ; 0,2 sampai 0,5 Group 2 :
Meter kerja Kelas meter : 1 ; 1,5 ; 2,5 sampai 5
Gambar 8 Alat ukur presisi
Gambar 9 Alat ukur kerja (portable)
Menentukan Kesalahan Pengukuran P engukuran Contoh : Voltmeter dengan batas ukur maksimum = 60 V Kelas alat ukur
= 2,5
Kesalahan ukur
= + 2,5 % dari 60 Volt = + 2,5 x
= + 1,5 Volt
Lihat gambar 3
(a)
(b)
Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa hasil pengukuran yang presisi adalah pada daerah 2/3 skala ke kanan dan presisi jelek j elek pada 1/3 skala ke kanan.
Cara Menggunakan Alat Ukur Ampermeter selalu dihubungkan seri dengan beban
A
R
Gambar 11 Voltmeter selalu dihubungkan parallel dengan beban
A
R
Gambar 12 Cara menggunakan wattmeter : -
Kumparan arus dihubungkan seri dengan beban
-
Kumparan tegangan dihubungkan parallel dengan beban
Sumber Daya
Gambar 13
Contoh Alat Ukur Meter untuk panel-panel
Meter untuk kerja (portable)
Meter untuk laboratorium
Multimeter
Multidigital
Wattmeter
Power faktor meter
Oscilloscope
III.
Pertanyaan 1. Ampermeter dengan data sbb : 1,5
2
Jawab : 1,5
: : : :
2
2.
:
Voltmeter dengan batas ukur maksimum skala atas 80V dan batas ukur maksimum. Skala bawah 150V, maka jarum menunjuk pada harga : a. Skala atas = ……………Volt b. Skala bawah = ……………..Volt c. Skala voltmeter = …………………… d. Pemakaian alat ukur = …………… e. Tegangan uji isolasinya = ………… f. Kemungkinana kesalahan = -
Skala atas = + …………………….Volt
-
Skala bawah = + ……………….Volt
3. Perhatikan gambar dibawah ini : a. Batas ukur max = 120 Volt b. Satu strip skala = …………..Volt c. Voltmeter menunjuk pada = ………… d. Skala voltmeter = …………………….. e. Tegangan uji isolasi = ………….Volt f. Kemungkinan kesalahan = +……….. g. Pemakaian alat ukur = ……………… h. Asas alat ukur = ………………………
4. Isi tabel dibawah sesuai dengan gambar penunjukan ohmmeter. Ω
Petunjukan Jarum 1 2 3
5. Bila ampermeter dipasang (lihat gambar)
10 V
R
A
BU max 1A
a. Yang terjadi pada alat ukur tersebut : ……………………………………… b. Jelaskan alas an saudara : …………………………………….... 6. Bila voltmeter dipasang seperti pada gambar dibawah ini : a. Yang terjadi pada alat ukur tersebut : R
……………………………………… b. Jelaskan alasan saudara : ……………………………………….
10 V BU max 15 V
V
7. Tentukan rangkaian yang benar dari gambar rangkaian di bawah : a).
A
b).
V
c).
V
A
d).
A
V
Gambar yang benar ; Gb . a Gb. b Gb. c Gb. d
IV.
Alat Yang Digunakan : -
Baterai 12V
1 buah
-
Voltmeter (analog)
1 buah
-
Ampermeter (analog)
1 buah
-
Ohmmeter (Multimeter)
1 buah
-
Resistor : 220 Ω
1 buah
470 Ω
1 buah
680 Ω
1 buah
100 Ω
1 buah
-
Saklar tunggal
1 buah
-
Kabel penghubung
1 buah
V.
Percobaan 1. Pengukuran arus dengan ampermeter -
Buat rangkaian seperti terlihat pada gambar : s
A
I
R = 220Ω/
12 V
Perhatikan : sebelum saklar s tertutup, yakinkan bahw
-
Jarumpetunjuk menunjuk pada nol
Saklar pemilih : DC
Batas ukur : A, batas ukur tertinggi
Tutup saklar s, ukur arus I, isikan hasil pengukuran pada tabel I (lampiran) a. Ukur arus I dan hitung toleransinya (pilih batas ukur untuk kesalahan terkecil) b. Seperti diatas, tetapi pilih batas ukur yang lebih tinggi c. Buat kesimpulan tentang kesalahan pengukuran dan data ukur meter
-
Ulangi a, b, c untuk R = 470 Ω dan R = 680 Ω
2. Pengukuran tegangan dengan voltmeter -
Buat gambar seperti berikut : S
V
V
R = 100KΩ
Perhatikan : sebelum saklar s ditutup, yakinkan bahwa :
Jarum petunjuk menunjuk pada nol
-
Saklar pemilih : DC
Batas ukur : volt, batas ukur tertinggi
Tutup saklar s, ukur tegangan V, isikan hasil pengukuran pada tabel II (lampiran) a. Ukur tegangan V dan toleransinya (pilih batas ukur untuk kesalahan terkecil) b. Seperti diatas, tetapi pilih batas ukur meter yang lebih tinggi c. Buat kesimpulan tentang kesalahan pengukuran dan batas ukur meter
3. Pengukuran dengan Ohmmeter (Multimeter) -
Tentukan 9 kemungkinan hubungan resistor R 1 = 220 Ω, R 2 = 470 Ω dan R3 = 680 Ω (lihat tabel III), kemudian lakukan pengukuran pada masingmasing rangkaian. Perhatikan : sebelum pengukuran, yakinkan bahwa :
Saklar pemilih : R (ohmmeter)
Pilih bats ukur yang sesuai
Penunjuk jarum penunjuk nol (dengan menghubung singkatkan terminal-terminalnya)
-
Ulangi langkah diatas setiap memindah batas ukur
Matikan meter atau pindah dari R apabila tidak dipergunakan dan letakkan pada posisi Volt AC BU maksimum.
VI.
Percobaan 1. Tabel I Pengukuran
R
Pengukuran arus
(Ω)
I (mA)
Kesalahan Mutlak (mA)
a. .
220
b. a. .
470
b. a. .
680
Relative
Kesimpulan
b.
2. Tabel II Pengukuran
Pengukuran Tegangan (V)
Kesalahan Mutlak (V)
Kesimpulan
Relative
a. . b.
3. Tabel III No
Rangkaian
1
R1
2
R2
3
R3
4
R1 + R2
5
R1 // R2
6
……………………
7
……………………
8
……………………
9
……………………
Pengukuran (Ω)
I.
HUKUM OHM 1. Tujuan Selesaikan percobaan praktikan diharapkan dapat : -
Membuktikan kebenaran hukum ohm dengan percobaan
-
Menganalisa hubungan antara tegangan dan arus listrik pada suatu tahanan tertentu
-
Menganalisa hubungan antara arus dan tahanan pada tegangan tertentu
-
Menggambar grafik tegangan fungsi arus pada 5 buah tahanan yang berbeda
2. Pendahuluan Ohm adalah suatu satuan tahanan listrik yang sering ditulis dengan simbol Ω. Dalam suatu rangkaian listrik, hukum ohm menyatakan hubungan antara tegangan, arus dan tahanan yang dirumuskan sebagai berikut : R=
Dimana : R = Resistor/ tahanan (Ω) V = Tegangan yang diberikan pada tahanan (Volt) I = Rus yang mengalir pada tahanan (Ampere)
3. Peralatan yang digunakan -
Sumber tegangan DC
: ACCU 12V
-
Tahanan (Ω)/5W
: 47, 100, 220, 470, 680
-
Ampermeter DC
: 1 buah
-
Papan percobaan
-
Kabel penghubung
4. Langkah kerja 4.1.Telitilah semua peralatan sebelum digunakan
4.2.Buat rangkaian seperti gambar I.1 Perhatian : Setiap penggantian R, saklar S harus di “OFF” kan S
A
R V
V
Gambar I.1 4.3.Lakukan pengamatan sesuai dengan I.1
5. Tugas dan pertanyaan 5.1.Gambarkan grafik tegangan fungsi arus dari data percobaan 5.2.Jelaskan hubungan antara tegangan dan arus listrik pada tahanan yang konstan 5.3.Jelaskan hubungan antara listrik dan tahanan pada tegangan yang konstan 5.4.Bandingkan hasil percobaan dengan teori
II.
HUKUM KIRCHOFF 1. Tujuan Selesaikan percobaan praktikan diharapkan dapat : -
Membuktikan kebenaran hukum kirchoff dengan percobaan
-
Menentukan harga arus yang mengalir pada suatu cabang, bila cabang yang lain diketahui harganya
-
Membuktikan kebenaran hukum kirchoff II dengan percobaan
2. Pendahuluan Hukum kirchoff ada 2 yaitu hukum kirchoff I yang membahas tentang arus listrik, dan hukum kirchoff II tentang tegangan listrik.
Hukum kirchoff I menyatakan bahwa jumlah aljabar arus yang menuju ke satu titik cabang adalah nol (
∑ = 0). Dalam perjanjian arus yang
arahnya masuk ke suatu titik diberi tanda positif, sedang yang keluar diberi tanda negatif. i2
i3
i1
i5
i4
Hukum kirchoff II menyatakan bahwa jumlah aljabar tegangan pada suatu rangkaian tertutup adalah nol (
∑ = 0). Dalam menggunakan
hukum kirchoff II ini kita memberikan tanda polaritas positif pada tahanan diarah datangnya arus.
I
R1
V1
R2
R3
V2
-
V2 + IR1 + IR2 + V2 + IR3 = 0
-
Hukum kirchoff ini dalam pemakaiannya digunakan pada analisa rangkaian listrik, analisa rangkaian elektronika, perencanaan instalasi dan sebagainya.
III.
IV.
PERALATAN YANG DIGUNAKAN -
Sumber tegangan DC
: ACCU 12V, baterai 9V
-
Tahanan (Ω)/5W
: 47, 100, 150, 1K2, 1K8, 3K3
-
Voltmeter DC
: 3 buah
-
Ampermeter DC
: 3 buah
-
Papan percobaan
-
Kabel penghubung
LANGKAH KERJA 4.1.Buat rangkaian seperti gambar II.1 A1
R1
V A2
R2
R3 A3
Gambar II.1 4.2.Lakukan pengamatan sesuai dengan tabel II.1 4.3.Ubahlah rangkaian diatas menjadi seperti gambar II.2 A
R1= 100Ω
V
R2 = 52Ω
V
V V
R3 =150Ω
Gambar II.2
4.4.Lakukan pengamatan sesuai dengan tabel II.2 4.5.Buat rangkaian seperti gambar II.3
R1 = 1K2Ω
V
V2
V1
R2 = 1K6Ω V V
R3 = 3K3Ω Gambar II.3 4.6.Lakukan pengamatan sesuai dengan tabel II.3.a dan tabel III.3.b
V.
TUGAS DAN PERTANYAAN 5.1.Jelaskan maksud percobaan pada : a. Gambar II.1 b. Gambar II.2 c. Gambar II.3 5.2.Sesuaikan percobaan-percobaan yang telah saudara lakukan dengan teoi? Jelaskan! 5.3.Mengapa
ketika
baterai
V2
dibalik
polaritasnya
berubahnya penunjukan tegangan pada setiap tahanan?
menyebabkan
VI.
DATA PERCOBAAN
1. Tabel I.1 Tegangan (V)
Arus (mA) R = 47
R = 100
R = 220
Keterangan R = 470
R = 680
4 6 8 10 12
2. Tabel II.1 Tegangan (V)
Arus I (mA) A1
A2
Keterangan A3
4 6 8 10 12
3. Tabel II.2 Tegangan (V)
Tegangan (Volt) R1
4 6 8 10 12
R2
Keterangan R3
4. Tabel II.3.a Tegangan (V) V1
V2
4
9
6
9
8
9
10
9
12
9
Arus I (mA) VR1
VR2
Keterangan VR3
5. Tabel II.3.b Jika polaritas V 2 dibalik Tegangan (V) V1
V2
4
9
6
9
8
9
10
9
12
9
Arus I (mA) VR1
VR2
Keterangan VR3
1. Tujuan Selesai melaksanakan percobaan praktikan diharapkan dapat : -
Membuktikan bahwa tahanan seri (R S) dapat dicari dengan rumus R S = R1 + R2 + R3 + …….. + R n
-
Membuktikan bahwa nilai tahanan parallel (R p) dapat dicari dengan rumus
= + + + ……………. + -
Menghitung nilai tahanan yang dihubungkan secara kombinasi berdasarkan rumusan RS dan Rp
-
Menentukan nilai tahanan pengganti pada hubungan seri, parallel dan kombinasi
2. Pendahuluan Dalam rangkaian listrik, biasanya tidak hanya terdapat satu buah tahanan saja pada rangkaian tersebut, tetapi dihubungkan dengan tahanan yang lain, yang dapat dirangkaikan dalam beberapa cara antara lain : 1. Tahanan yang dihubungkan secara seri 2. Tahanan yang dihubungkan secara parallel 3. Tahanan yang dihubungkan secara kombinasi
2.1.Hubungan Seri Gambar 2-1 memperlihatkan rangkaian 3 buah tahanan yang dihubungkan secara seri. Gambar 2-1
V1
V2
R1
R2
I E
V3 R3
Dari hukum kirchoff II didapatkan : E = I R1 + I R2 + I R3 Dari hukum Ohm bahwa E = I R S Sehingga persamaan diatas menjadi I.RS = I (R1 + R2 + R3) Jadi RS = R1 + R2 + R3 Dari persamaan diatas terbukti bahwa tahanan total dari rangkaian seri adalah jumlah dari harga masing-masing tahanan atau dalam rumus umumnya dituliskan. RS = R1 + R2 + R3 + ………………..+ R n 2.2.Hubungan parallel Gambar 2.2 adalah rangkaian 3 buah tahanan dalam hubungan parallel R1
I1 R2
I2 I3
R3
I E
Gambar 2.2 Berdasarkan hukum kirchoff maka besar arus : I = I1 + I2 + I3 Kemudian berdasarkan hukum Ohm dapat disubstitusikan :
=++ =++ Sehingga :
atau dalam
rumus umumnya :
= + + + ……………. +
khusus untuk 2 tahanan yang dihubungkan parallel dapat digunakan rumus : Rp =
2.3.Hubungan Kombinasi/Campuran Dalam rangkaian kombinasi (campuran seri parallel) besarnya tahanan pengganti dapat dicari dengan menggabungkan rumus-rumus pada hubungan seri dan parallel (bergantung susunan/rangkaian). Sebagai salah satu contoh adalah gambar 2-3 yang merupakan rangkaian dari 3 buah tahanan yang dihubungkan secara kombinasi seri parallel. R2
A
B
R1
R3
Gambar 2-3 Berdasarkan rumus-rumus seri parallel, maka : RAB = R1 +
3. Peralatan Yang Digunakan -
Sumber tegangan DC : 10Volt
-
Ampermeter DC
-
Voltmeter DC
-
Tahanan (Ω)/0,5W : 3 x 1K ; 2K2 ; 3K3
-
Tahanan (Ω)/5W : 330Ω
-
Saklar
-
Kabel penghubung
4. Langkah Kerja 4.1.Hubungan Seri 4.1.1. Telitilah semua peralatan/komponen sebelum digunakan 4.1.2. Buat rangkaian seperti gambar 4.1 S
A
R1 = ?
R2 = ?
V1
V2
R3 =? V3
10V
Gambar 4.1 4.1.3. Lakukan pengukuran sesuai dengan tabel I 4.2.Hubungan Paralel 4.2.1. Ubah rangkaian menjadi rangkaian gambar 4.2 S A1 A2
R1
A3
V1
R2
Gambar 4.2 4.2.2. Lakukan pengukuran sesuai dengan tabel II
4.3.Hubungan Kombinasi 4.3.1. Ubah rangkaian menjadi rangkaian gambar 4.3
V2
A1
S
A2
R1
R2
V1
V2
10V R3 A3
V3
Gambar 4.3 4.3.2. Lakukan pengukuran sesuai dengan tabel III
5. Tugas Dan Pertanyaan 5.1.Dari hasil percobaan saudara, tunjukkan bahwa hubungan seri suatu tahanan merupakan penjumlahan dari tahanan-tahanan! 5.2.Sesuaikan percobaan rangkaian gambar 4.2 yang telah saudara lakukan dengan teori? Jelaskan! 5.3.Pada percobaan rangkaian gambar 4.3, bandingkan hasil pengukuran antara VR2 dan VR3! Mengapa demikian? Jelaskan! 5.4.Ada 7 buah tahanan masing-masing 3 x 18Ω; 2 x 10 Ω; 2 x 1 Ω. Rangkaian tahanan tersebut agar diperoleh tahanan 13 Ω! 5.5.Tentukan nilai tahanan total pada rangkaian ini ! R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = 18Ω R2 R1
R3
R4 R5
Tabel I R(Ω) Menurut kode R1 = 1K R2 = 1K R3 = 1K R1 = 1K R2 = 2K2 R3 = 3K3 Tabel II R(Ω) Menurut kode R1 = 1K R2 = 1K R1 = 2K2 R2 = 1K R1 = 3K3 R2 = 330
R(Ω) diukur
Tegangan V VR VTOT
R(Ω) diukur
Arus I (mA)
Arus I (mA) I1 I2 I3
Tahanan total Diukur Dihitung
keterangan
Tahanan total Diukur Dihitung
keterangan
Tahanan total Diukur Dihitung
keterangan
Tabel III R(Ω) Menurut kode R1 = 1K R2 = 1K R3 = 1K R1 = 1K R2 = 2K2 R3 = 3K3
R(Ω) diukur
Tegangan VR (Volt)
Arus IR (mA)
1. Tujuan -
Mengenal dua macam rangkaian untuk mengukur arus dan tegangan
-
Mengenal pengaruh tahanan dalam alat ukur serta ikut memperhatikan pengaruh itu kedalam hasil ukur
-
Mengenal cara menggambar dan menulis system koordinat
-
Mengerti cara-cara menunjukkan hubungan fungsional dalam table maupun dalam grafik lingkungan.
2. Teori
2.1.Penentuan Tahanan secara tidak langsung Tahanan (dan daya) dari hambatan yang hanya terdiri atas hambat murni dapat dihitung berdasarkan hasil pengukuran tegangan dan arus yang dipasang atau mengalir dalam hambat itu.
2.1.1. Pengaruh tahanan dalam alat ukur atas hasil ukur Bila tegangan yang dipasang pada suatu hambat dan arus yang mengalir di dalamnya harus diukur, ada 2 macam rangkaian pengukur
Rangkaian a A
Rangkaian b A
I IV
V
IR
V
R
I
VA
V
V
Rangkaian ini ditinjau terhadap hambat R akan mengukur Tegangan
Arus
VR
R
Dengan tepat dan teliti Dalam rangkaian ini : Ampermeter
Voltmeter
Akan mengukur tidak hanya Arus yang mengalir dalam
Tegangan yang dipasang pada
hambat R
hambat R
Akan tetapi juga Arus yang mengalir dalam
Jatuh tegangan pada
voltmeter
ampermeter
Kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh hal-hal di atas dalam praktek dapat diabaikan bila : IV ≤
IA ≥
Atau Tahanan dalam voltmeter RdV ≥ 100.R
Tahanan dalam ampermeter RdV ≤
Hanya persyaratan ini dapat dipenuhi dengan pemilihan alat ukur dan rangkaian pengukuran yang tepat. Bila persyaratan di atas tidak dapat dipenuhi, maka hasil ukur yang dipengaruhi oleh tahanan dalam alat ukur yang dapat dikoreksi dengan hubunganhubungan berikut : Harga Arus yang sebesarnya mengalir dalam
Tegangan yang sebenarnya terpasang pada
Hambat adalah ; IR = I – IV IV =
IR = I –
VR = V – VA VA = RiA . I VR = V – RdA.I
System Salib sumbu Untuk dapat menggambarkan hubungan antara dua buah besaran dengan bentuk dan tepat diperlukan salib sumbu tegak. Sumbu horizontal disebut absis atau sumbu-x dan sumbu tegak disebut ordinat atau sumbu-y. Titik potong kedua sumbu adalah titik nol atau titik awal sumbu. Pada kedua sumbu ditulis dan diukurkan angka dari besar-besaran yang saling berhubungan. Setiap titik dalam system salib sumbu ini selalu mempunyai dua harga, harga-x dan harga-y. daerah diantara kedua sumbu disebut kuadran (I-IV). Tidak selamanya ke-empat kuadran ini dibutuhkan. Pada umumnya, untuk menunjukkan hubungan-hubungan secaara grafis diperlukan hanya 1 atau 2 kuadran. Tugas : gambarkan titik-titik berikut dalam system sumbu di bawah ini . P1 ; x1 = 3
y1 = 2
P2 ; x2 = -4
y2 = -2
P3 ; x3 = -3
y3 = 4
P4 ; x4 = 4,5
y4 = -2,5
Pemilihan skala Setiap sumbu dalam system salib sumbu masing-masing dimaksudkan untuk dapat menggambarkan besaran-besaran fisis. Untuk dapat memenuhi tujuan ini perlu ditentukan terlebih dahulu skala yang tepat pada masing-masing sumbu. Harga dan satuannya harus ditulis dengan tepat. Dalam memilih skala ini, perlu diperhatikan agar harga-harga antara dua harga yang tercantum dapat dibaca atau diktaksi dengan baik. Contoh : Tugas : table berikut menunjukkan suatu contoh. Pilihan dan tentukanlah hal yang tepat. Pemilihan skala
Penulisan
Tepat
Lengkap
Kurang tepat
Kurang Lengkap
Lengkung, karakteristik dan fungsi-fungsi Bila harga atau nilai suatu besaran fisis tergantung pada harga besaran lain maka secara matematis hal ini didefinisikan sebagai besaran tadi meru[pakan fungsi dari besaran lain. Kedua besaran secara fungsional tergantung satu sama lain. Hubungan dan ketergantungan fungsional ini dapat ditunjukkan atau digambarkan memlalui persamaan, tabel,angka dan atau diagram lengkung. Contoh : Luas permukaan lingkaran tergantung pada besaran diameter lingkaran itu Persamaan :
A = d2 . π . 1/4
A 2 (mm )
Tabel d(mm)
2
A(mm
Diagram lengkung/grafik A = f(d)
)
1
0,7854
2
3,142
3
7,069
4
12,569
10 5
0
1
2
4
5 d(mm)
Untuk menggambarkan suatu lengkung, harus diketahui terlebih dahulu beberapa titik dalam lengkung itu. Titik-titk ini diperoleh dari hasil pengukuran atau perhitungan. Besaran yang tergantung (dalam contoh di atas luas lingkaran) ditempatkan di su mbu-y, sedang besaran lain yang tidak tergantung (dikenal juga dengan sebutan variable) ditempatkan disumbu-x. dalam suatu system salib sumbu dapat saja digambarkan beberapa besaran yang masing-masing tergantung pada satu besaran variable yang sama. Sesudah beberapa harga besaran yang tergantung pada suatu besaran variable dihitung atau diukur, maka perlu ditentukan harga-harga lain dari besaran itu untuk berbagai harga fisis dari variable itu. Harga-harga yang didapat, disusun dalam satu tabel. Sesudah itu baru dapat digambarkan dalam system salib sumbu sebagai beberapa titiktitik yang tak terhingga jumlahnya, maka harga besaran diantara dua titik yang dihitung atau diukur tadi harus dicari dengan cara interpolasi. Jadi bila ada suatu fungsi y = f(x), maka lengkung yang digambar haruslah menjadi suatu lengkung yang kontinyu
Contoh : Dalam hal seperti ini ; tidak tepat kalau
y
antara titik ditarik garis lurus
x
Tugas : Tabel ini harus digambar dalam system salib sumbu U = f (I) dan R = f (I) I(mA)
0
5
10
20
50
100
-5
-20
-20
-50
-100
U(V)
0
0.12
0.14
1.16
7.68
24.4
-0.12
-0.41
-1.16
-7.68
-21.4
R(Ohm)
22.5
25
41
80
153
244
25
41
80
153
244
Alat yang digunakan 1. Ampermeter DC analog 2. Voltmeter DC analog 3. Sumber tegangan searah, 12V, 3A 4. Tahanan geser 6.8 Ohm, 3A 5. Tahanan 2K ohm, 1W 6. Saklar pindah 7. Trasformator, belitan untuk 3A 8. Tahanan 20kΩ
Latihan Arus pada voltmeter 1. Ukurlah tegangan V dari sumber tegangan searah 12V. berapa arus yang mengalir dalam voltmeter. Arus IV ini diukur dengan rangkaian :
+
V
A
Arus
IV
akan
makin
besar
dengan membesar penunjukan arum voltmeter V
Catatan : Perhatikan bahwa arus I V juga dapat dihitung dari besarnya tegangan pada voltmeter dan tahanan dalam voltmeter pada skala maksimum tertentu. Tahanan ini ditulis pada alat ukur, besarannya ditulis untuk masing-masing skala maksimum atau harga yang disebut konstanta voltmeter (= Ohm per Volt untuk skala maksimum)
IV =
2. Penurunan tegangan pada ampermeter Dengan rangkaian berikut ampermeter dipakai untuk mengukur arus I yang mengalir dalam hambat R. berapa besar jatuh tegangan V A pada ampermeter A? (ukurlah VA)
V
Makin besar oenunjukan jarum makin besar jatuh tegangan pada
I
A
Ampermeter.
VA V
12V
R
2KΩ
Catatan : Jatuh tegangan V A pada Ampermeter dapat pula dihitung dengan arus I dan tahanan dalam Ampermeter R A VA = RdV . I
Biasanya jatuh tegangan pada setiap skala maksimal pada alat-alat ukur selalu diberikan.
Tugas : Tahanan murni dari belitan suatu transformator harus dihitung dengan mangukur arus dan tegangan dalam rangkaian berikut. Saklar pemindah dipasang dalam rangkaian voltmeter sedemikian sehingga tegangan dapat diukur sebelum atau sesudah ampermeter. Rangkaian percobaan :
IR V
VR 12V DC
R R1
2
1
A
Data dan pengamatan yang harus dilakukan : Untuk setiap posisi scalar pemindah ukurlah 5 macam harga arus dan tegangan. Gambarkanlah tegangan sebagai fungsi dari arus Berapa besar tahanan yang dihasilkan dari kedua macam pengukuran (kemiringan garis lurus) ? Yang mana yang lebih tepat ? Sesuai butir 2.1.1 hitunglah harga sebenarnya dari : 1. Arus IR pada posisi saklar kanan (1) 2. Tegangan VR pada posisi saklar kiri (2)
Tugas ; Tahanan beban R harus dicari dengan bantuan pengukuran arus dan tegangan pada rangkaian berikut. Suatu saklar pemindah pada rangkaian voltmeter akan memungkinkan pengukuran tegangan sesudah atau sebelum ampermeter (1) atau (2).
Rangkaian percobaan ;
IR
V
10kΩ R
12V DC
1
VR
2 A
Data dan pengamatan yang harus dilakukan untuk setiap posisi saklar pemindah, ukurlah arus untuk 5 (lima) macam tegangan. Gambarkanlah arus sebagai fungsi tegangan dalam system salip sumbu. Berapa besar tahanan yang diberikan oleh kedua garis fungsi tadi (= kemiringan garis lurus)? Pengukuran mana yang lebih teliti? Hitung berdasarkan butir 2.1.1 harga a. Arus pada saklar pemindah posisi satu b. Tegangan VR pada saklar pemindah posisi dua Yang sebenarnya.
Tujuan: Pada akhir percobaan praktikan diharapkan dapat : Mengukur macam-macam besaran tahanan dengan menggunakan cara (jembatan Wheatstone) Pendahuluan : Jembatan Wheatstone pada dasarnya terdiri dari empat tahanan ditambah dengan sebuah alat penunjuk yang biasa dipakai adalah alat penunjuk Galvanometer. Galvanometer/ penunjuk gunanya untuk menunjukkan apakah rangkaian jematan Wheatstone dalam keadaan setimbang atau tidak. Supaya lebih jelas lihat gambar dibawah ini : A
R1
R3 C
D
R2
R4
B Gambar. 2 – 1 Gambar diatas terdiri dari 4 buah tahanan yang dirangkai secara jembatan Wheatstone. Adapun untuk mengetahui setimbang atau tidaknya rangkaian kita tempatkan alat ukur galvanometer antara titik C dan D. besarnya tanhana-tanahana dalam jembatan dapat ditetapkan asedemikian rupa sehingga terjadi kesetimbangan yang mana bila titik C dan
D dihubungkan, maka antara C dan D tidak ada arus yang mengalir (tegangan anatara titik C dan D adalah NOL). R1 : R2 = R3 : R4 (V R1 = VR2 dan VR3 = vR4) Contoh : R1 = 20 kΩ R2 = 10 kΩ R3 = 5 kΩ Berapa harga R4 agar jembatan dalam keadaan setimbang? Jawab: R1 : R2 = R3 : R4 R1 . R4 = R2 . R3
R4 = R4 =
R4 = 2,5 kΩ 1. PERALATAN YANG DIGUNAKAN : -
Pencatu daya DC 9 volt
-
Tahanan : R1 = 100Ω/5W ; R2 = 56Ω/5W ; R3 = 3,3kΩ ; R4 = 1,2kΩ
-
Galvanometer
-
Voltmeter
-
Ohmmeter
-
Tahanan geser 1000Ω (R V1)
-
Potensio meter 5000 Ω (R V2)
-
RX (tahanan yang dicari harganya)
2. LANGKAH KERJA -
Telitilah semua peralatan sebelum digunakan
-
Buat rangkaian seperti gambar 4.1
A
B
R1 9V
RV1 R2
C
D
E
F Gambar 4 – 1
-
Pasang voltmeter antara titik C dan E begitu juga antara titik D dan F
-
Atur posisi tahanan geser sehingga rangkaian jembatan mencapai keadaan seimbang (VCE = VDF)
-
Ukur dengan voltmeter antara lain : V AC ; VBD ; VCD
-
Ukur arus yang melalui titik CD dengan ampermeter
-
Ganti ampermeter dengan galvanometer
-
Semua data percobaan masukkan kedalam data percobaan tabel I
-
Buatlah rangkaian seperti gambar 4 – 2
R3
Galvanometer
Rx
+ 9V -
R4
RV2
-
Atur posisi potensio meter sehingga rangkaian jembatan menjadi setimbang (penunjukan galvanometer persis ditengah-tengah)
-
Ukur semua tahanan dengan ohmmeter masukkan ke dalam data percobaan tabel II
3. TUGAS DAN PERTANYAAN 5.1.Mengapa pada keadaan setimbang (gambar 4 – 1) tidak ada arus yang melalui titik C dan D? jelaskan dan buktikan dengan menggunakan teori loop atau arus mesh. 5.2.Buktikan harga R AC . RDF = RCE . RDB (gambar 4 – 1) 5.3.Cari harga Rx (gambar 4 – 2) dari hasil percobaan yang menggunakan rangkaian system jembatan. 5.4.Bandingkan harga R x dari hasil perhitungan no. 3 dengan hasil pengukuran langsung dengan ohm meter.
DATA PERCOBAAN
C-E
Tegangan (Volt) D-F A-C B-D
R4 (Ohm)
C-D
Arus (Amp) C-D
RV2 (Ohm)
Galvanometer C-D
RX (Ohm)
Tujuan Pada akhir percobaan praktikum diharapkan dapat : -
Membuktikan kebenaran nilai transformasi dari Δ → Y dan Y → Δ
-
Menerangakan
dan
menjelaskan
bentuk
rangkaian
listrik
dengan
menggunakan transformasi segitiga → bintang dan bintang → segitiga Pendahuluan Penyederhanaan
rangkaian
(network
simplification)
mempermudah
perhitungan-perhitungan
rangkaian
adalah listrik,
suatu
cara
untuk
seperti
halnya
penyederhanaan rangkaian hubungan seri dan parallel. Kombinasi rangkaian yang agak rumit dapat disederhanakan dengan mentransformasikan bentuk rangkaian, yang umumnya disederhanakan dengan transformai bintang (Δ-Y) atau transformasi bintang segitiga (Y-Δ). Tiga terminal rangkaian pasif yang terdiri dari tiga tahanan/ impedensi Z A, ZB, ZC seperti gambar 1, bentuk ini dikatakan hubungan segitiga (Δ). Adapun gambar 2 menunjukkan hubungan bintang (Y). Kedua rangkaian ini dikatakan sama (equivalen) jika : impedensi masukkan, impedensi keluaran, impedensi alih (transfer impedence) masing-masing rangkaian adalah sama. ZB
Vi
ZA
Z1
I2
ZC
Io
Vo
Vi
Ii
Z3
Io
I1
Vi adalah tegangan input (tegangan masukan) dan V o adalah tegangan output (tegangan keluaran) dari masing-masing rangkaian. Dengan menggunakan arus mesh (gambar1) didapat persamaan :
Vo
ZA . Ii – ZA . I2 + 0 . I o = Vi -ZA . II + (ZA _ ZB + ZC) I2 – ZCIo = O O . Ii – ZC . I2 + ZCIo = Vo Dalam bentuk matriksnya adalah sebagai berikut : ZA
- ZA
0
Ii
Vi
-ZA
(ZA + ZB + ZC)
-ZC
I2
0
- ZC
ZC
Io
= 0 -Vo
Dari persamaan diatas dapat dicari : input impedence (impedensi masukan), output impedence (impedensi keluaran) dan impedensi alih (transfer impedance). Yaitu sebagai berikut : Dari bentuk matriks diatas didapat : I1 = Vi
I2 = Vi
IO = Vi
-
0
+
0
-
0
-
VO
+
VO
-
VO
Perlu diketahui bahwa impedensi masukkan dari jaringan aktif akan ditentukan seperti impedensi yang ada jaringan yang dihitung dari terminal ketika semua sumber unternal dihubung singkat hal ini berlaku juga untuk mencari impedensi keluaran. Jadi dari persaman diatas impedensi masukkan adalah sebagai berikut : ZA -ZA
-ZA (ZA+ZB+ZC)
O -ZC
Impedensi masukkan (Z i) =
Jadi Zi =
= = ()
Untuk hal yang sama impedensi keluarannya adalah sebagai berikut : ZA
-ZA
O
-ZA (ZA+ZB+ZC)
-ZC
Impedensi keluaran (Z ) = = = ()
O
-ZA
Jadi ZO =
(ZA+ZB+ZC)
Untuk mencari besarnya impedensi alih (transfer impedence) perludiketahui bahwa yang disebut transfer impedence adalah perbandingan dari t egangan aktif pada suatu rangkaian dengan jumlah arus pada rangkaian yang lain, semua sumber yang lain sama dengan NOL. ZA -ZA
-ZA (ZA+ZB+ZC)
Jadi impedensi alih (Z Transfer I ) = = = O
(ZA+ZB+ZC) Z transfer IO = ZB Persamaan arus mesh pada gambar 2 : (Z1 + Z3) Ii – Z2IO
= Vi
O -ZC
-ZC
-Z2 Ii + (Z2 + Z3) IO
= -VO
Dalam system matrik didapat : (Z1 + Z3) – Z2 I1
= Vi
-Z2 + (Z2 +Z3) IO
= -VO
= = = = Impedensi keluarannya : Z = = = Impedensi alih = Z I = Diperoleh impedensi masukkannya = Z i =
O
tranfer O
Dengan demikian hubungan segitiga dan bintang kita katakana sama (equivalent) jika :
= ……………….. (1) = …………………(2) = ………………………(3) = = =
Dengan mensubstitusikan pers 3 ke pers 1 dan 2 kita peroleh :
…………………………(4) ………………………….(5) Z = ZA =
C
Jadi bila diketahui hubungan bintang dengan impedensi Z 1, Z2, dan Z3, maka kita dapat merubah hubungan bintang itu menjadi hubungan segitiga dan besarnya Z A, Z B, dan ZC dapat dicari dengan persamaan 3, 4, dan 5. Seperti gambar dibawah :
Tranformasi bintang segitiga : Y – Δ
Z = Z =
Z3
ZA =
ZC
ZB
Z2
B
Z1
C
ZA Untuk mendapatkan tranformasi segitiga ke bintang diperoleh dengan menambah ketiga pers 3, 4, dan 5 kemudian hasilnya dibalik, sehingga kita peroleh,
= ( ) Jadi Z = =
2
.
1
Dengan cara yang sama kita peroleh Z 2 dan Z3 Adapun transformasi segitiga ke bintang kita peroleh : Δ – Y ZA Z1
ZB
Z2
Z3
Z = Z = Z1 =
ZC
2
3
.
Tugas pendahuluan : A. Diketahui rangkaian seperti gambar dibawah ini :
R1 = 47Ω R2 = 500Ω
25V
R3 = 390Ω
R4 = 220Ω
R5 = 100Ω
R6 = 82Ω
R7 = 68Ω
Ditanya : a. Hitung arus yang mengalir melalui tahanan R1 b. Hitung tahanan total dari rangkaian c. Hitung daya yang diserap oleh R5 d. Hitung arus yang mengalir melalui tahanan R4
B. Diketahui gambar rangkaian seperti di bawah ini : Keterangan : R1 = 68Ω R2 = 100 Ω R3 = 150 Ω R4 = 270 Ω R5 = 220 Ω R6 = 390 Ω R7 = 100 Ω R8 = 56 Ω R9 = 150 Ω
Ditanya : 1. Besarnya tahanan pada AB 2. Besarnya tahanan pada BC 3. Besarnya tahanan pada AC
Alat-alat yang digunakan : 1. Pencatu daya DC : 0 – 60V 2. Tahanan 3. Tahanan geser 4. Multimeter Langkah kerja : Telitilah semua peralatan yang akan digunakan. Buat rangkaian seperti gambar 3 :
Gamabr 3 -
Ukur arus yang mengalir melalui ampermeter dengan tegangan sumber yang berbeda-beda, hasil pengukuran masukkan dalam data percobaan tabel 1
-
Hitung tahanan total berdasarkan arus dan tegangannya, hasilnya masukkan dalam data percobaan tabel 1
-
Cari tahanan total rata-ratanya, masukkan dalam data percobaan tabel 1
-
Transformasikan hubungan segitiga (titik ABC) gambar 3 menjadi hubungan bintang dengan nilai tahanan R a, Rb, Rc (titik ABC). Nilai Ra, Rb, Rc harap dicatat sebagai laporan.
-
Buat gambar rangkaian 4 dengan R a, Rb, Rc dengan hasil transformasi diatas, kemudian hasil pengukurannya masukkan dalam data percobaan tabel 2.
Catatan : Jika R a, Rb, Rc tidak ada dalam persediaan tahan dilaboratorium, praktikan bias menghubungkan seri dengan tahanan geser Buat rangkaian gambar 5 dan hasil pengukurannya masukkan dalam data percobaan tabel 3 :
-
Transformasi hubungan bintang (titik ABC) gambar 5 menjadi hubungan segitiga dengan nilai tahanan R 2, R3, R4 . Nilai R2, R3, R4 harap dicatat sebagai laporan.
-
Buatlah rangkaian percobaan gambar 6 dengan R 2, R 3, R 4 hasil transformasi diatas, kemudian hasil pengukurannya masukkan dalam data percobaan tabel 4.
Tugas dan Pertanyaan -
Cari besarnya tahanan total pada gambar 3 secara teori dan bandingkan dengan hasil prakteknya
-
Cari besarnya tahanan total pada gambar 5 secara teori dan bandingkan dengan hasil prakteknya
Data Percobaan Tabel 1 Tegangan (V) Arus (A) Tahanan Total (Ω)
5
8
10
15
Tahanan Total rata-rata (Ω)
Tabel 2 Tegangan (V)
5
8
10
15
5
8
10
15
5
8
10
15
Arus (mA) Tahanan Total (Ω) Tahanan Total rata-rata (Ω)
Tabel 3 Tegangan (V) Arus (mA) Tahanan Total (Ω) Tahanan Total rata-rata (Ω)
Tabel 4 Tegangan (V) (DC) Arus (mA) Tahanan Total (Ω) Tahanan Total rata-rata (Ω)
Tujuan Setelah selesai percobaan, diharapkan praktikan dapat : a. Menggambarkan kurva karakteristik sumber tegangan “DC” b. Menghitung besar tahanan dalamnya c. Membandingkan sumber-sumber tegangan “DC” dalam pemakaian ditinjau dari kapasitas dan tahanan dalamnya Pendahuluan Suatu peralatan elektro teknik akan dapat bekerja bila peralatan tersebut disambungkan denga sumber daya/ tegangan, baik sumber tegangan DC maupun tegangan AC. Khusus untuk tegangan DC dapat digolongkan atas dua macam : 1. Macam polaritasnya a. Polaritas tunggal Suatu sumber tegangan DC yang mempunyai dua terminal berpolaritas positif dan negative, dengan salah satu polaritas dianggap nol (tergantung keperluannya yang dalam prakteknya sering dihubungkan ke ground) b. Polaritas ganda Suatu sumber tegangan DC yang mempunyai tiga terminal berpolaritas positif, nol dan negatif 2. Macam prosesnya Ditinjau dari prosesnya ada banyak sekali, diantaranya adalah : a. Proses kimia, contoh : Baterai dan AKI b. Proses penyearahan sumber AC, contoh : AC – DC ADAPTOR Besar tegangan dan kapasitas dari masing-masing sumber tegangan DC sudah tertentu, bergantung dari besar dan bahan yang dipakai kapasitas dari baterai dan aksi dinyatakan dalam amper jam (An), jadi kemampuan mengalirkan arus dibatasi oleh waktu. Sedangkan untuk AC – DC adaptor kemampuannya tidak dibatasi oleh waktu, melainkan dibatasi oleh batas arus maksimum dalam Amper yang diperbolehkan.
Karakteristik V – I dari sumber tegangan DC dapat digambarkan sebagai berikut :
Dari karakteristik V – I ini jelas terlihat bahwa hamper semua sumber tegangan DC akan turun tegangannya bila sumber tersebut
dibebani.
Mengapa
demikian ?
Tahan dalam sumber dapat ditentukan dengan rumus berikut : Rd =
=
Dimana : Rd = tahanan dalam sumber (Ohm) Vs =tegangan sumber tanpa beban (Volt) VB = tegangan beban (Volt) IB = arus beban (Amper)
Langkah Percobaan Perhatian : Periksalah apakah alat ukur yang akan digunakan dalam keadaan normal, sesuaikan saklar pemilih dan tempatkan selector pada BU terbesar pada setiap percobaan A. Percobaan Baterai 1. Rangkaianlah seperti gambar dibawah ini, perhatikan polaritas alat ukurnya 2. Ukur tegangan sumber tanpa beban
bias
3. Lakukanlah percobaan dengan menghubungkan saklar S dan beban R B adalah masing-masing resistor 180Ω, 220 Ω, 330 Ω, 470 Ω dan 1k Ω 4. Catat hasil pengukuran dalam tabel
B. Percobaab AKI 1. Lakukan percobaan seperti percobaan A (gambar 4) dengan V S adalah aki 12Volt/5,5 A dan beban R B adalah resistor geser 47/2A 2. Atur RB hingga arus mengalir sebesar 0,25A ; 0,5A ; 0,75A ; 1,0A ; 1,25A ; 1,5A 3. Catat semua hasil pengukuran dan masukkan dalam tabel
C. Percobaan AC-DC ADAPTOR 1. Rangkaian seperti gambar 2 dengan R B seperti percobaan B dan sumber V S adalah AC-DC Adaptor Hubungkan AC-DC Adaptor seperti gambar 3 berikut
2. Atur tegangan sumber hingga 12V dan lakukan percobaan B 3. Catat semua hasil pengukuran pada tabel data 4. Lepas A’B’ dari AB, ukur besar tegangan ketiga terminal pada AC-DC Adaptor 5. Matikan AC-DC Adaptor, pindah “Jumper” dari terminal “Common” ke terminal – (negative) dan ukur tegangannya 6. Matikan AC-DC Adaptor, pindah “Jumper” dari terminal – (negative) ke terminal + (posotif) dan ukur tegangannya.
D. Tugas dan Pertanyaan 1. Gambarkarkan karakteristik V-I dari masing-masing sumber tegangan DC dan berikan komentarnya! 2. Hitung tahanan dalam R d dari masing-masing sumber dan jelaskan tentang besar masing-masing R d! 3. Apa fungsi terminal ground terhadap ketiga terminal lainnya pada percobaan C? 4. Bila ditinjau dari Rdnya, sumber tegangan manakah yang baik dari ketiga percobaan ini ?
Tujuan Selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : 1. Membandingkan hasil perhitungan metode Thevenin dengan pengukuran langsung 2. Membandingkan hasil perhitungan metoda Norton dengan pengukuran langsung 3. Membandingkan hasil pengukuran antara metoda Thecenin dengan metoda Norton
Pendahuluan Untuk mengetahi arus atau tegangan pada suatu cabang rangkaian, dapat dicari dengan hukum-hukum
ataupun
teori-teori
rangkaian
yang
pada
prinsipnya
untuk
menyederhanakan rangkaian. Diaturnya adalah metoda Thevenin dan metoda Norton A. Metoda Thevenin Suatu rangkaian aktif (memakai sumber arus dan/ atau sumber tegangan tetap maupun variable) Yang bersifat Linier dengan 2 kutub (terminal) A dan B dapat diganti dengan suatu sumber tegangan V T seri dengan suatu tahanan R T.
Gambar 2-1 VT = Tegangan pada terminal A-B dalam keadaan terbuka (tanpa beban/V O) RT = Tahanan pada rangkaian dilihat dari terminal A-B dengan semua sumber tegangan diganti tahanan dalamnya.
Contoh : Suatu rangkaian listrik seperti gambar berikut ini, akan dihitung arus yang mengalir pada tahanan R L (lihat gambar 2.2)
Gambar 2-2 -
Untuk mencari tegangan Thevenin (V T), bukalah terminal A-B (open circuit), sehingga rangkaian menjadi seperti berikut : VAB = VT =
. V
Gambar 2-3 -
Untuk mencari tahanan Thevenin (R T), sumber tegangan V diganti dengan tahanan dalamnya (R d = 0) RAB = RT =
Gambar 2-4 -
Apabila VT dan RT sudah diperoleh, maka rangkaian pada gambar 2-2 dapt diganti menjadi:
Gambar 2-5 Rangkaian ekivalen Thevenin Maka arus yang melalui R L adalah : IRL =
B. Metoda Norton Pada prinsipnya metoda Norton sama dengan metoda Thevenin, hanya pada metoda Norton rangkaian aktif linear diganti dengan sumber arus I N yang parallel dengan satu tahanan R N
Gambar 2-6 IN = Arus yang melalui A-B dalam keadaan hubung singkat (I hs) RN = tahanan pada rangkaian dilihat dari terminal a-b dengan semua sumber arus dihubung singkat Dimana :
=
RN = RT = IN = IT
Alat-alat Yang Digunakan : -
Sumber tegangan DC 12V
-
Accu 12V
-
Voltmeter
-
Potensiometer 1k
-
Tahanan 2K2, 4K7, 1K
-
Kabel perhubungan
Langkah Kerja A. Metode Thevenin 4.1.Teliti semua alat/ komponen sebelum praktek dimulai !
4.2.Buat rangkaian seperti gambar
Gambar 4-1 4.3.Tutup saklar S, catat arus dan tegangan pada beban R L 4.4.Bukalah saklar S sehingga A-B terbuka ukurlah tegangan (V T) pada terminal A-B 4.5.Gantilah kedua sumber tegangan dengan rangkaian hubung singkat 4.6.Ukurlah harga tahanan antara terminal A-B 4.7.Gantilah rangkaian pada gambar 4-1 dengan rangkaian dibawah ini :
Gambar 4-2 4.8. Catat arus dan tegangan pada tahanan
B. Metoda Norton 4.9.Buat rangkaian seperti gambar 4-1 harga R L diganti dengan hubung singkat 4.10.
Ukur arus IN yang melalui terminal A-B
4.11.
Ukur besar tahanan Norton R N, caranya seperti mengukur R T
4.12.
Gantilah gambar rangkaian pada gambar 4-1, dengan rangkaian dibawah
ini :
Gambar 4-3 4.13.
Aturlah tahanan variable, sehingga sama dengan R Norton
4.14.
Aturlah tegangan sumber V, sehingga arus yang terbaca pada
ampermeter akan sama dengan I N 4.15.
Catat besar arus dan tegangan pada tahanan R L
5. Tugas dan Pertanyaan 5.1.Bandingkan hasil pengukuran secara langsung dengan -
Metode Thevenin
-
Metode Norton
Dan berikan penjelasan secara singkat 5.2.Apa fungsinya R 1 pada gambar 4-3 ? Apa yang terjadi jika kita menggantinya dengan harga : -
R1 = 1KΩ?
-
R1 = 10 KΩ?
-
R1 = 0?
5.3.Jelaskan perbedaan antara metode Thevenin dengan Norton !
1. Tujuan Pada akhir percobaan praktikan diharapkan dapat : -
Membuat sumber tegangan dengan memakai system pembagi tegangan
-
Menggambar grafik tegangan keluaran (V O), sehingga fungsi tahanan R2 pada pembagi tegangan tanpa beban
-
-
Menggambar grafik pembagi tegangan untuk :
Trgangan keluaran (V O) sebagai fungsi tahanan beban (R b)
Daya keluaran (P b) sebagai fungsi tahanan beban (R b)
Menentukan harga perbandingan tahanan R1 dan R2, sehingga dapat menyalurkan daya maksimal
-
Menggambarkan grafik perbandingan tegangan
sebagai fungsi
untuk berbeban maupun tidak berbeban
2. Pendahuluan a. Pembagi tegangan tanpa beban Dalam bidang teknik listrik maupun elektronik kita sangat memerlukan sumber tegangan yang tepat sesuai dengan kebutuhan kita. Sebuah pembagi tegangan diatur sedemikian rupa sehingga menyerupai sumber tegangan yang mana tegangan keluarannya dapat kita tentukan sesuai dengan kebutuhan. Hubungan pembagi tegangan adalah merupakan hubungan seri dari dua buah tahanan dan lihat gambar 1 : Vi = tegangan masukkan (input) VO = tegangan keluaran (output) VR = tagangan pada R1
Gambar 1 Tegangan keluaran (V O) dapat dihitung dengan menggunakan rangkaian seri sebagai berikut :
I= . R V = V =V . I=
O
O
RT = R1 + R2 VO = I . R2
1
i
Rumus ini hanya berlaku untuk pembagi tegangan
tanpa beban
b. Pembagi tegangan berbeban Apabila pembagi tegangan diberi beban (lihat gambar 2), maka aka nada arus yang elalui R b (tahanan beban). Berhubung R b dan R2 keadaannya parallel, rumus untuk pembagi tegangan tanpa beban tidak berlaku bagi pembagi tegangan beebeban.
Gambar 2 Dari persamaan rangkaian diatas didapat :
VO = I . Rp
. R = =V .
VO = VO VO
I=
P
i
Rumus ini berlaku untuk pembagi tegangan yang
berbeban
3. Peralatan Yang Digunakan -
Pencatu daya DC 0-60V
-
Tahanan 220Ω, 470 Ω
-
Voltmeter
-
Kabel penghubung
-
Papan percobaan
4. Langkah Kerja 4.1.Buatlah rangkaian seperti gambar 4-1
Gambar 4-1 4.2.Ukurlah VO dengan voltmeter dan aturlah harga tahanan R1 dan R2 sesuai dengan tabel 4.1 4.3.Buatlah rangkaian seperti gambar 4-2
Gambar 4-2 4.4.Ukurlah VO dengan voltmeter dan ubahlah harga tahanan R1, R2 dan R b sesuai dengan tabel 4.2
5. Tugas dan Pertanyaan 5.1.Buatlah grafik tegangan keluaran (V O), fungsi tahanan R2, pada pembagi tegangan tanpa beban 5.2.Buatlah grafik tegangan keluaran (V O), fungsi tahanan beban R b, pada pemabagi tegangan berbeban 5.3.Buatlah grafik daya keluaran (P b), fungsi tahanan beban R b, pada pembagi tegangan berbeban 5.4.Diinginkan pada beban 10 Ω, mempunyai tegangan 5volt sedang sumber tegangan untuk pembagi tegangan adalah 12Volt. Berapa harga pembandingan tahanan R1 dan R2, sehingga daya yang ditransfer ke beban maksimal 5.5.Buatlah grafik perbandingan maupun tidak berbeban
sebagai fungsi untuk berbeban
Tabel Percobaan Tabel 4.1 VL = 10V R1 (Ω)
No
R2(Ω)
Pengukuran
Perhitungan
VO (V)
VO =
. Vi
(Volt)
1
0
1000
2
200
800
3
400
600
4
600
400
5
800
200
6
1000
0
Tabel 4.2 VL = 10V Rb = 220Ω No
R1 (Ω)
R2(Ω)
Pengukuran VO (V)
Perhitungan
RP =
VO =
(Volt)
1
1000
0
2
800
200
3
600
400
4
400
600
5
200
800
. Vi
6
0
1000
Tabel 4.3 VL = 10V Rb = 470Ω No
R1 (Ω)
R2(Ω)
Pengukuran VO (V)
Perhitungan
RP =
Ω
VO =
(Volt)
1
1000
0
2
800
200
3
600
400
4
400
600
5
200
800
6
0
1000
. Vi
1. Tujuan Setelah selesai melaksanakan percobaan praktikan diharapkan dapat : -
Menentukan daya dari tahanan-tahanan yang dihubungkan secara seri maupun parallel
-
Menganalisa grafik karakteristik p = f (I) suatu tahanan
-
Menganalisa grafik karakteristik p = f (V) suatu tahanan
2. Pendahuluan Sebelum suatu tahanan listrik (resistor) digunakan dalam rangkaian listrik, maka kita harus terlebih dahulu mengetahui berapa ohm dan berapa watt nilai dan daya tahanan tersebut. Kedua besaran ini harus selalui diketahui, karena arus listrik yang melalui tahanan akan menghasilkan panas (daya disipasi) Dalam pemakaiannya, daya disipasi tidak boleh melebihi dari “rating” daya maksimum yang telah ditentukan. Daya listrik suatu beban akan, bekerja sesuai “rating”nya bila dipasang pada tegangan normalnya. Daya disipasi pada tahanan dapat dihitung dengan rumus : P = V.I
atau
P=
Dimana : P = daya listrik (watt) V = teganangan listrik (Volt) I = arus listrik (Amper) R = tahanan (Ohm)
3. Peralatan Yang Digunakan -
Pencatu daya “DC” 0-60Volt
-
Tahanan 2 x 100Ω/5W
-
Voltmeter DC
-
Saklar
-
Papan percobaan
atau
2
P=I .R
-
Kabel penghubung
4. Langkah Kerja 4.1.Teliti semua peralatan/ komponen sebelum digunakan 4.2.Siapakan tabel untuk data percobaan ini 4.3.Buat rangkaian seperti gambar 4-1
Gambar 4-1 4.4.Hitung tegangan maksimum yang digunakan dalam percobaan ini berdasarkan data tahanan 4.5.Tentukan 5 macam harga V S dengan catatan tidak boleh lebih dari tegangan maksimum yang diperbolehkan (4.4) 4.6.Tutup saklar S, catat arus dan tegangan serta hitung P. sesuai tabel 4.7.Ubahlah rangkaian menjadi seperti gambar 4-2
Gambar 4-2 4.8.Lakukan langkah 4.4 samapai dengan 4.6 4.9.Rangkaian 4.2 diubah menjadi rangkaian parallel seperti gambar 4-3
Gambar 4-3 4.10.
Seperti 4.8
5. Tugas dan Pertanyaan 5.1.Bandingkan ketiga percobaan ini dan analisalah bila R1 ≠ R2 5.2.Analisalah gambar karakteristik P = f (I) dan P = f (V) pada tahanan dari ketiga percobaan 5.3.Jelaskan apa yang terjadi pada lampu L 1 dan L2, bila S rangkaian ini ditutup ?
5.4.Suatu motor dengan “name plate” 20Volt, 0.2A akan dioperasikan dengan sumber tegangan 220Volt. Disediakan komponen tahanan yang lengkap (dengan nilai/harga yang ada dipasaran) yang masing-masing mempunyai “rating” daya 5 watt. Bagaimana caranya agar motor tersebut dapat bekerja dengan daya nominal ?
1. Tujuan Selesai melaksanakan percobaan praktikan deharapkan dapat : -
Menerangkan terjadinya rugi tegangan pada konduktor
-
Menentukan cara-cara untuk memperkecil rugi tegangan
-
Menghitung rugi tegangan pada konduktor
2. Pendahuluan Tenaga listrik disalurkan melalui konduktor dari tempat pembangkit/ sumber listrik ke lokasi beban. Kerugian-kerugian pada konduktor merupakan rugi tegangan dan rugi daya. Dimana besar besarnya bergantung dari arus yang mengalir pada konduktor tersebut. Rugi tegangan menyebabkan rugi daya listrik yang berubah menjadi energy panas (dalam waktu tertentu) Faktor-faktor yang mempengaruhi rugi tegangan pada konduktor yang dialiri arus listrik tertentu adalah : -
Penampang konduktor
-
Tahanan jenis konduktor
-
Panjang konduktor
Nilai rugi tegangan dapat dicari sebagai berikut ; Vd = I . R
Vd = I .
(Volt)
Keterangan : Vd = rugi tegangan (volt) I
= arus pada konduktor (amper) 2
ρ = tahanan jenis konduktor (Ωmm /m)
2
A = luas penampang konduktor (mm ) Pada pelajaran instalasi listrik, rugi tegangan ditunjukkan dalam %
eV =
x 100%
dimana : eV = rugi tahanan % V = tegangan sumber (volt)
3. Peralatan Yang Digunakan -
Pencatu daya DC 0-60Volt
-
Voltmeter DC
-
Ampermeter DC
-
Lampu 12V/0.25A
-
Konduktor dari bahan : tembaga (code 3;5;8) Chrom-nikkel (code C;D;F)
-
Kabel penghubung pendek
4. Langkah Kerja 4.1.Teliti semua alat/komponen sebelum praktek dimulai 4.2.Buat rangkaian seperti gambar 4.1
4.3.Lakukan pengukuran sesuai dengan tabel 1 dan 3
5. Tugas dan Pertanyaan 5.1.Berikan penjelasan tentang keadaan lampu dalam percobaan ini 5.2.Terangkan terjadinya rugi tegangan pada saluran konduktor 5.3.Menurut saudara, manakah yang paling baik sebagai penghantar listrik dari dua bahan yang digunakan dalam percobaan? Jelaskan ! 5.4.Tentukan cara-cara untuk memperkecil rugi tegangan! 5.5.Sebuah motor listrik untuk pompa air dengan arus nominal 2A, dikontrol pada jarak 80m dengan sumber tegangan 220Volt dan menggunakan 2
penghantar tembaga NYM 2 x 1.5mm menurut peraturan umum instalasi listrik, apakah rugi tegangannya diijinkan? Jelaskan!
Data Percobaan Tabel 1 Konduktor dari bahan tembaga Code I (mA)
Vd1(volt) Vd2(volt) Vb (volt)
Rk
Kondidi
=…..
L
Keterangan
(Ω) 2
3
ℓ = 4m ;d=0,5mm
5
ℓ = 8m ;d=0,5mm 2
8
ℓ = 4m ;d=0,75mm 2
Tabel 2 Konduktor dari bahan chrom nickel Code I (mA)
Vd1(volt) Vd2(volt) Vb (volt)
Rk
Kondidi
=…..
L
Keterangan
(Ω) C
ℓ = 4m ;d=0,8mm
2
D
ℓ = 4m ;d=0,4mm
2
F
ℓ = 8m ;d=0,4mm
2
1. Tujuan Setelah selesai percobaan pratikan diharapkan dapat : -
Menggambar karakteristik V-I dari bermacam-macam resistor seperti NTC, PTC, VDR, Resistor karbon film, Resistor wire wound
-
Menggambarkan karakteristik R = f (t) dari PTC
-
Memilih salah satu jenis resistor sesuai dengan keperluan pemakaian
2. Pandahuluan Resistor adalah salah satu komponen yang sering digunakan dalam rangkaian elektronika dan beberapa pada rangkaian listrik. Ada beberapa jenis resistor dengan keistimewaannya masing-masing dipakai menurut sifat dari rangkaiannya sendiri, misalnya ; a. Resistor korbon film, mempunyai stabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan resistor karbon b. Resistor wie wound, dibandingkan dengan resistor karbon maupun dengan resistor karbon film, resistor wire wound memiliki beberapa kelebihan : lebih spesisi, lebih stabil dan memungkinkan diperoleh resistor non induktif c. Resistor NTC (Negatif Temperature Coefisien) Harga resistansinya akan berkurang dengan adanya kenaikan temperatur d. Resistor PTC (Positif Temperature Coefisien) Harga resistansinya akan bertambah dengan kenaikan temperatur e. VDR (Voltage Dependent Resistor) Harga resistansinya berkurang dengan kanaikan tegangan yang dipasang padanya. Dengan demikian dapatlah dipilih jenis resistor yang tepat untuk suatu rangkaian dengan sifat tertentu dan tentu pula mengingat harga resistansi dari disipasi daya yang dibutuhkan Contoh :
Untuk mengendalikan agar temperature dalam ruangan pemanas stabil, diperlukan sebuah resistor PTC yang dipasang seperti gambar berikut :
Besar resistansi dan disipasi daya dari PTC bergantung dari berapa daya dan tegangan pemanas bekerja. Besar resistansi terhadap perubahan temperature dapat dirumuskan sebagai berikut :
Rt = RO { l + α (t – tO)} Rt
o
= Resistansi pada temperature t C o
RO = Resistansi pada temperature 0 C α
= Koefisien temperature bahan
t
= Temperature t C
tO
= Temperature 0 C
o
o
3. Alat dan Bahan 1. Resistor : Karbon film 100Ω, 0.5watt
1 buah
Wire wound 10Ω, 5 watt
1 buah
NTC 170
1 buah
VDR 150V/1mA
1 buah
2. Lampu pijar 12V, 3watt
1 buah
3. Sumber tegangan DC 0-60 watt
1 buah
4. Volt meter
1 buah
5. Amper meter
1 buah
6. Papan percobaan
1 buah
7. Saklar
1 buah
8. Kabel penghubung
1buah
4. Langkah Percobaan 1. Buatlah rangkaian seperti gambar berikut ini dengan R adalah Resistor karbon film 100Ω, 0.5 watt
2. Ukur harga-harga V dan I untuk harga V dari 0, 1, 2 sampai 6 volt 3. Catat hasil pengukuran pada tabel 1 terlampir 4. Lakukanlah seperti langkah 1, 2, dan 3 untuk resistor-resistor : a. Wie wound 10Ω/5watt dengan V sampai 6 volt b. NTC 170 dengan V diatur dari nol sampai 9 volt c. VDR dengan V diatur sapai arus yang mengalir sebesar 1 mA d. PTC yang menggunakan lampu 12 volt, 3 watt, sebelumnya ukur lebih dahulu resistansi lampu dengan ohm meter
5. Tugas dan Pertanyaan 1. Gambarlah karakteristik V-I untuk masing-masing resistor pada kertas grafik dan gambar pula karakteristik R = f (t) dari lampu 12V/3 watt dengan
pendekatan resistansi lampu diukur sebelum percobaan adalah resistansi pada suhu kamar 2. Berdasarkan karakteristik-karakteristik diatas, terangkan perbedaan resistorresistor tersebut 3. Jelaskan cara mempersempit jangkauan harga resistansi dari resistor NTC pada perubahan temperature yang sama 4. Bagaimana cara memperoleh resistor non induktif ? 5. Berikanlah contoh pemakaian dari masing-masing resistor!
DATA PERCOBAAN Tabel 1
Tabel 2
Resistor karbon film
Resistor wire wound
No V (volt) 1 2 3 4 5 6 7
I (Amper)
0 1 2 3 4 5 6
0 1 2 3 4 5 6
(Ohm)
I (Amper)
R=
(Ohm)
No V (volt)
I (Amper)
R=
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … …
(Ohm)
1mA
No V (volt) 1 2 3 4 5 6 7
Tabel 5 Lampu pijar 12 volt No V (volt) I (Amper) 1 2 3 4 5 6 7
R=
0 1 2 3 4 5 6
Tabel 3 NTC 170Ω No V (volt) 1 2 3 4 5 6 7
I (Amper)
R = (Ohm)
R=
(Ohm)
0 1 2 3 4 5 6 Tabel 4 VDR
25 50 75 100 125 130 135 140 145 150 … …
1. Tujuan Pada akhir percobaan praktik diharapkan dapat : -
Menghitung dan membuktikan penyaluran daya secara maksimun dari suatu pencatu daya
-
Membuat grafik P = f (R L) dari data percobaan dan mencari effesiensinya
-
Mencari tahanan dalam pencatu daya pada saat menyalurkan daya maksimum
2. Pendahuluan Ada bermacam-macam bentuk sumber tegangan/pencatu daya antara lain ; Electrochemical (baterai), electrical (generator), dan transformator, electronic (penyearah pencatu daya yang dapat diatur dsb), yang mana kesemuanya itu digambarkan dalam bentuk rangkaian equivalent sbb: Gambar 1 Keterangan : E
= emf (tegangan sumber) = tegangan terminal
RS
= tahanan dalam sumber
RL
= tahanan bebas
I
= arus yang diberikan oleh sumber
Idealnya yang dikatakan sumber tegangan adalah suatu pencatu daya yang mempunyai tegangan terminal konstan dan tidak tergantung dari banyaknya arus yang dikeluarkan sumber tegangan. Kondisi ini bias dicapai bila tahanan dalam dari sumber tegangan yang sama dengan nol dan tegangan keluarannya
sama
dengan tegangan sumber (EMF). Dalam kenyataannya kita tidak pernah mendapat sumber tegangan yang mempunyai tahanan dalam nol, oleh karena itu tegangan keluarnya pasti lebih kecil daripada tegangan sumber sendiri. Hal ini disebabkan oleh kerugian tegangan pada tahanan dalam sumber (lihat gambar 2)
Penyaluran daya maksimum dari sumber ke beban dalam banyak hal sangat dibutuhkan. Untuk menentukan kapan suatu sumber dapat menyalurkan daya maksimal dibutuhkan pemecahan secara matematis atau cara praktis (praktek) Dari gambar 1 didapat persamaan : E =
+ I RS
= I.RL + I.RS = I (RL + RS)
I = () IR = () P = () 2
L
L
2
I = () 2
2
2
PL = Daya yang diterima beban
Dari persamaan diatas dapat di gambarkan P L f (RL) sbb :
Secara matematis P L = f (RL) diatas akan mencapai harga maksimum bila turunan pertamanya sama dengan NOL.
P = () ( ) ( ) = () = 2
L
= 0 → (sarat maksimum)
2 2 2 (RL + RS) . E – 2 (RL + RS) . RL . E = 0 2 2 2 2 (RL + 2RLRS + RS ) E – (2RL + 2RS) . RL . E = 0 2 2 2 2 2 2 2 2 E RL + 2E RL + E RS – 2RL . E – 2RLRS . E = 0 2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
E RL + E RS = 2RL E E RS – E RL = 0
E RS = E RL → R S = RL → kondisi maksimum Pada pencatu daya arus bolak balik keadaannya hamper sama hanya tahanan dalamnya mengandung induktif (lihat gambar 4)
Tahanan dalam dari rangkaian gambar 4 merupakan impedensi (Z S) yang besarnya ZS = RS + jXs
I= ()
I=/I/= ()
Daya yang diberikan ke R L :
() P =IR = () = 0 Syarat maksimum R = √ L
2
L
2
L
RL =
||
Kondisi maksimum
Daya yang diberikan ke beban tidak lepas dari soal effisiensi. Efisiensi ( з) adalah perbandingan antara daya yang diterima beban dan daya yang diberikan oleh pencatu daya.
З=
. 100 % ………….(3)
З = effesiensi PL = daya yang diterima PS = daya yang dikirimkan oleh sumber (pencatu daya)
. 100% З= = = ( ) ( )
RS = RL (Kondisi Maksimum)
З=
. 100% = 50%
(kondisi maksimum)
3. Peralatan yang digunakan -
Baterai 1.5Volt
-
Transformator 500mA, 220/3 V
-
Ampermeter
-
Voltmeter
-
Ohmmeter
-
Tahanan geser
4. Langkah kerja -
Buat rangkaian seperti gambar dibawah ini (gambar 4-1)
-
Ukur arus, tegangan dan tahan beban dari gambar 4-1 dan hasilnya masukkan dalam data percobaan tabel 1 Catatan :
Setiap mengatur tahanan beban, saklar (S) harus terbuka
Mesing-masing lama pengukuran tidak boleh lebih dari 10 detik
Tahanan beban diatur sampai tahanan yang terkecil (0.25Ω)
-
Buat rangkaian seperti gambar dibawah ini (gambar 4-2)
-
Ukur arus,tegangan dan tahanan beban dari gambar 4-2 dan hasilnya masukkan dalam data percobaan tabel 2 Catatan :
Setiap mengukur tahanan beban, saklar (S) harus terbuka
Masing-masing lama pengukuran pengukuran tidak boleh lebih dari 10 detik
Tahanan beban diatur sampai pada tahanan yang terkecil (0.25Ω)
5. Tugas dan Pertanyaan 5.1.Tabel yang masih kosong harus diisi dengan perhitungan dan rumusnya sudah tercantum 5.2.Berubahkah nilai tahanan dalam pencatu daya pada setiap pembebanan ? kenapa demikian ? 5.3.Berapa besar tahanan dalam pada saat catu daya menyalurkan daya maksimum ? (gambar 4-1) dan (gambar 4-2) 5.4.Dari gambar 4-2 cari besarnya X L dan RS 5.5.Buatlah grafik P L f (RL) dari gambar 4-1 dan gambar 4-2 5.6.Pada rangkaian apa penyaluran daya maksimum ini di utamakan ( betulbetul diperhatikan). Berikan contoh !
1. Tujuan Setelah percobaan praktikan diharapkan dapat : a. Melihat bentuk-bentuk gelombang listrik dalam layar osiloskop b. Mengukur besar tegangan maksimum maupun puncak-puncak dari masingmasing bentuk gelombang listrik c. Mengukur besar frekuensi d. Mengukur beda phasa dengan metode dua saluran dengan metode X-Y e. Mengukur perbandingan frekuensi dari dua gelombang listrik
2. Pendahuluan Osiloskop adalah alat ukur listrik yang menunjukkan besaran diukur sesungguhnya, berbeda dengan alat ukur listrik lainnya yang mengukur besaran efektifnya. Dari besaran sesungguhnya terukur dapat diketahui besar tegangan maksimum dan tegangan puncak maupun besar frekuensinya, missal besaran terukur berbentuk sinusoida seperti gambar 1 berikut Vm = tegangan maksimum (volt) – p = tegangan puncak ke puncak (volt) Vp – p T = waktu 1 periode (detik) f =
Gambar 1
(Hertz)
Untuk melihat bentuk gelombang listrik gambar 1 hanya diperlukan osiloskop satu saluran, tetapi jika diperlukan melihat 2 bentuk gelombang listrik atau lebih diperlukan osilosko 2 saluran atau lebih. Pemakaian osiloskop 2 saluran untuk mengukur beda phasa akan menghasilkan gambar 2 berikut
Ø = sudut beda phisa
Jika osiloskop diatur pada kedudukan X-Y, pada layar akan tampak diantaranya seperti gambar 3 (gambar Rissayous)
Besar beda phasa = arc. Sin
Gambar 3 Juga denga metoda X-Y dapat ditentukan perbandingan besar frekuensi 2 gelombang listrik, yang salah satunya dapat dicontohkan sebagai berikut (gambar 4) Perbandingannya adalah
=
Dimana : f X
= frekuensi pada colok x
f Y
= frekuensi pada colok y
nX = jumlah lengkung yang menyinggung
garis
horizontal nY =
jumlah lengkung yang menyinggung
garis
vertikal
Gambar 4 Disampaikan kegunaan diatas ada satu hal yang sangat menguntungakan adalah resistansi masuknya sangat besar, umumnya diatas 1mΩ
3. Alat dan Bahan a. Resistor 33kΩ, 1 buah
b. Kapasitor 0.01 F, 1 buah c. Transformator 220/3Volt, 1 buah d. AFG (Audio Frequensi Generator) e. Osiloskop 2 saluran f. Kabel secukupnya
4. Langkah Percobaan ; a. Percobaan menghitung osiloskop 1. Siapkan sebuah osiloskop 2 saluran, tanpa sumber AC. Amati osiloskop tersebut dan jawablah pertanyaan di bawah ini dengan berpedoman pada buku petunjuk pemakaian osiloskop (lihat gambar 5)
Sebutkan fungsi dari tombol-tombol yang bernomor : 13, 12, 14, 19, 15, 6, 1 dan 11, 3 dan 9, 4 dan 5, 7 dan 8, 21 dan 22 serta 24, 2 dan 10 2. Tombol “power” (13) pada posisi off, yakinkanlah posisi pemilih tegangan pada posisi 220Volt, masukkan kabel suplay disumber AC 220Volt 3. Putar tombol “power” keposisi on, lihat apakah lampu (12) sudah menyala dan tunggu sekitar 30 detik 4. Putar tombol indensitas kira-kira sekitar setengah putaran penuh. Periksalah tombol level (19) apakah sudah pada posisi :Pull- Audio”, jika belum tariklah secara perlahan dan putarlah kekanan atau kekiri, sehingga pada layar tampak garis cahaya, (tombol “sweep time/Div” tidak pada “X-Y”). jika garis cahaya belum tampak, atur tombol “position” (1 atau 11) dengan kombinasikan mengatur tombol (12), atur intensitas (tombol 14) dan focus (tombol 15) untuk mendapatkan garis cahaya yang tipis dengan keterangan yang cukup. 5. Jika garis tidak sejajar dengan skala horizontal maka aturlah sekrup pada tombol “intensity” (24) hingga garisnya sejajar. 6. Masukkan prode (colok) pada saluran “Ch 1” (2) dan “Ch 2” (10), sesuaikan selktor “Mode” (6) pada posisi dual”) 7. Kalibrasi skala “Volt divisi”, masukkan kedua ujung prode pada jack “Cal” (23) dengan pemilih besar diukur (3 dan 9) pada posisi DC.
Selector “Sweep time/Div.” pada 1Volt dan atur pula tombol “Variabel” (5 dan 8), sehingga pada layer tampak gelombang kotak dengan tinggi 1 divisi. Ubahlah posisi saklar “Volt/Div” pada 0.2V, maka tinggi gelombang harus 5 divisi Selanjutnya tombol “Variabel” (5 dan 8) tidak boleh diubah-ubah selama pengukuran 8. Kalibrasi “Sweet time/Div”, caranya sama dengan langkah no 7. Pikirkan dan praktekkan, secara laporkan pada langkah kerja yang saudara buat. 9. Lepaskan kedua ujung probe dari jack “Cal” (23) Osiloskop siap untuk digunakan. b. Mengukur besar tegangan dan frekuensi 1. Osiloskop pada percobaan A, gunakan salah satu saluran saja, sehingga saklar “MODE” perlu disesuaikan dengan saluran yang akan digunakan. Ukur tegangan keluaran dari AFG dengan voltmeter sebesar 5Volt, serta atur frekuensinya ± 1KHz 2. Ukur keluaran AFG dengan osiloskop, atur skala “Volt/divisi” maupun “Sweep time/div”. sehigga diperoleh gambar yang jelas 3. Gambar bentuk-bentuk gelombangnya pada kertas millimeter blok lengkap dengan skala volt/div dan sweep time/divnya 4. Tunjukkan berapa tegangan maksimum dan tegangan puncak ke puncak yang terlihat pada layar dari masing-masing gelombang 5. Tunjukkan pula harga besar frekuensi yang ditunjukkan pada layar osiloskop c. Mengukur beda phasa 1. Rangkaian seperti gambar 6 berikut ini :
Gambar 6 2. Ukur AFG pada sinusoida 1KHz dan tegangannya 2 volt, atur pula osiloskop pada mode “Dual” dan skala sweep time/div, demikian sehingga diperoleh gambar yang jelas 3. Gambar bentuk gelombangnya lengkap dengan skala volt/div dan sweep time/div, tunjukkan besar beda phasanya 4. Ubah saklar sweep time/div pada posisi X-Y, dengan saklar pemilih 3 dan 9 pada posisi ground, atur tombol posisi sehingga diperoleh titik cahaya ditengah skala sumbu 5. Ubah pemilih 3.9 ke posisi AC. Gambar hasil pengukuran lengkap dengan skala volt/div dan sweep time/div serta hitung beda phasanya! d. Pengukuran frekuensi dengan lissayous 1. Buat rangkaian seperti gambar 7 dibawah ini :
2. Atur tegangan keluaran AFG sama dengan 3 volt.
Osiloskop diatur seperti pada cobaan c 3. Atur frekuensi AFG hingga didapat gambar pada layar seperti :
4. Hitung perbandingan frekuensi trafo dengan frekuensi AFG; bandingkan dengan yang tertera dalam skala AFG 5. Matikan osiloskop dengan skala volt/div pada skala terbesar
5. Pertanyaan a. Gambarkan proses terjadinya gambar lissayous percobaan d, 3 a? b. Berapa beda phasa antara AFG dengan trafo pada percobaan d, 3, b? c. Sebutkan keuntungan dan kerugian osiloskop sebagai pengukur tegangan!
1. Tujuan Percobaan Pada akhir percobaan praktikan diharapkan dapat : -
Menerangkan proses pengisian dan pengosongan kapasitor pada rangkaian arus searah
-
Menggambar grafik pengisian dan pengosongan kapasitor pada rangkaian arus searah V = f (t) dan I = f (t)
-
Menghitung harga kapasitor dari rangkaian seri ataupun parallel dengan menggunakan metode pengisian kapasitor
2. Pendahuluan Kapasitor merupakan salah satu komponen yang banyak digunakan pada rangkaian listrik maupun elektronika. Kapasitor mempunyai kemampuan menyimpan energy listrik kemampuan ini disebut kapasitansi 2.1.Hubungan antara tegangan, arus dengan waktu 2.1.1. Hubungan antara tegangan dengan waktu pada rangkaian tahanan (lihat gambar 1.a dan gambar 1.b)
Keterangan ; T1 = saat saklar ditutup (ON)
T2 = saat saklar dibuka (OFF) Jadi terlihat pada rangkaian tahanan, begitu saklar ON, tegangan dan arus pada tahanan akan langsung maksimum dan saat saklar OFF tegangan dan arus pada tahanan langsung manimum. 2.1.2. Hubungan antara tegangan, arus dengan waktu pada rangkaian kapasitor a. Pengisian kapasitor Lihat rangkaian kapasitor gambar 2.
Pada saklar ditutup (ON) maka tegangan Vc mulai naik dari 0 terus membesar sesuai dengan fungsi waktu. (lihat gambar 3)
Gambar 3 Rumus ;
∫ ) Vc = V (1 Vc =
Keterangan ; Vc = tegangan pada kapasitor (volt) V = tegangan sumber (volt) t = waktu pengisian (detik)
ε = exponensial ( ε = 2.718……) R = tahanan (ohm) C = kapasitansi (Farad) Secara praktis, pada saat waktu yang dibutuhkan dalam pengisian kapasitor t = RC, maka tegangan kapasitor mencapai 63
dari
tegangan maksimum pada kapasitor Keterangan : t = time constant (detik) R = tahanan (ohm) C = kapasitor (Farad) Pada saat 5t = 5RC detik, tegangan lkapasitor mencapai 99.3з, pada saat ini tegangan pada kapasitor maksimum Demikian juga pada arus yang mengalir pada rangkaian RC (lihat gambar 4)
Gambar 4 Perubahan harga arus pada rangkaian RC adalah fungsi waktu, keadaan tersebut dapat diturunkan melalui rumus : i = Imax . ε -
keterangan ; i = besar arus (pada saat t) yang mangalir pada kapasitor (amper) Imax = arus maksimum yang mengalir pada kapasitor (amper)
ε = exponensial ( (ε = 2.718……) t = waktu pengisian (detik) R = tahanan (ohm) C = kapasitansi (Farad) Secara praktis, pada saat t = RC besar arus yang mengalir pada kapasitor = 36з arus maksimum dan pada saat 5 = 5RC detik, arus yang lewat kapasitor mendekati nol (boleh dikatakan nol) b. Pengosongan Kapasitor
Rumus pengosongan kapasitor :
e = Emax t = Imax
-
-
2.2.Hubungan Kapasitor 2.2.1. Kapasitor dalam hubungan parallel
Gambar 6
QT = Q1 + Q2 + Q3 CTVT = C1V1 + C2V2 + C3V3 V = V1 = V2 = V3 Maka : CT = C1 + C2 + C3 Secara umum rumus kapasitor dalam hubngan parallel adalah : CT = C1 + C2 + C3 + ……..+ Cn
2.2.2. Kapasitor dalam hubungan seri Q=C.V
Gambar 7 V = V1 + V2 + V3 =
= + +
QT = Q1 = Q2 = Q3 Maka :
=++
Secara umum rumus kapasitor dalam hubungan seri adalah :
= + + + ……………… + 3. Peralatan yang Digunakan -
Pencatu daya DC 0-60 volt
-
Voltmeter DC
-
Ampermeter DC
-
Tahanan 100 kΩ/0.5W
-
Kapasitor : 470
/50V
1000μF/50V -
Saklar
-
Papan percobaan
-
Kabel penghubung
4. Langkah Kerja 4.1.Teliti semua alat/komponen sebelum praktek dimulai 4.2.Buat rangkaian pengisian kapasitor seperti gambar :
Gambar 8 4.3.Lakukan pengukuran sesuai dengan tabel 1 4.4.Pindahkan saklar S dari posisi A ke posisi B, sehingga rangkaian menjadi. Rangkaian pengosongan kapasitor (lihat gambar)
Gambar 9 4.5.Lakukan pengukuran sesuai dengan tabel 2 4.6.Buat rangkaian kapasitor sesuai dengan gambar 10 dan 11
4.7.Lakukan pengamatan sesuai dengan tabel 3 dan tabel 4
5. Tugas dan Pertanyaan 5.1.Terangkan bagaimana proses pengisian dan pengosongan pada kapasitor 5.2.Terangkan apa yang dimaksud “Time Constant” Apakah ada perbedaan “Time Constant untuk pengisian dan pengosongan kapasitor, terangkanlah! 5.3.Buatlah grafik V = f (t) dan I = f(t) untuk pengisian dan pengosongan kapasitor
5.4.Bandingkan antara rangkaian kapasitor dengan rangkaian tahanan pada hubungan seri dan parallel 5.5.Bila kita menggunakan voltmeter dengan tahanan dalam yang rendah, maka pada saat kita mengukur pengisian kapasitor apa yang terjadi pada rangkaian tersebut. 5.6.Hitung kapasitansi total pada gambar dibawah ini : C1 = 30 pF C2 = 10 pF C3 = 20 pF
5.7.Diketahui : C1 = 4 μF C2 = 2 μF C3 = 2 μF
Hitung ; a. Kapasitansi total b. Time constant pada rangkaian tersebut c. Setelah gejala peralihan selesai t = 5RC, hitung tegangan pada masing-masing kapasitor.
DATA PERCOBAAN Tabel 1 Pengisian Kapasitor No
Waktu
pengukuran
Ket
Pengisian (detik)
1
5
2
10
3
20
4
30
5
40
6
50
7
75
8
100
9
150
10
200
11
250
12
300
13
350
14
400
Tegangan
Arus
Waktu
Tegangan
Kapasitor
(A)
pengisian
VC=V(I-ε- )
Arus IC=Im-ε-
Tabel 2 Pengosongan Kapasitor No
Waktu
pengukuran
Ket
Pengisian (detik)
Tegangan
Arus
Waktu
Kapasitor
(A)
pengisian
(volt) 1
0
2
5
3
10
4
20
5
30
6
40
7
50
8
75
9
100
10
150
11
200
12
250
13
300
14
350
15
400
Tegangan
Arus
i=Im-ε-
i=Vm.ε-
