LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II H
Judul Percobaan
: Rangkaian Resistor Induktor
Nama Lengkap
: Dalma Delfira Hamul
Nomor Pokok Mahasiswa
: 150401070068 150401070068
Kelas / kelompok Praktikum
: 2015 C / IV
Tanggal Percobaan
: 04 Mei 2017
Tanggal Penyerahan
: 11 Mei 2017
Dosen Pembimbing
:
Asisten Praktikum
: Widyati Usman
Kurriawan Budi Pranata, S.Si., M.Si.
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS KANJURUHAN MALANG 2017
ABSTRAK
Telah dilakukan praktikum berjudul praktikum berjudul “ Rangkaian RL”. Tujuan Tujuan dari praktikum ini adalah mempelajari pengertian impendansi, mempelajari hubungan antara impendansi, resistansi, dan reaktansi pada rangkaian seri RL, mempelajari hubungan antara tegangan dengan arus di rangkaian seri RL, dan melihat perbedaan fase tegangan dengan fasearus pada rangkaian seri RL. Dalam praktikum ini alat dan bahan yang digunakan yaitu AC power supply, multimeter, inductor, resistor, kabel penghubung serta kabel jumper. Langkah yang dilakukan menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan setelah itu merangkai alat sesuai dengan yang terdapat pada gambar dimodul, setelah itu mengukur tegangan pada inductor, resistor, dan tegangan total, pada saat tegangan AC 12V, 18V, dan 24V. Dari hasil percobaan kita memperoleh hasil untuk nilai I, XL, , L, Z, dan VT
= 82,72, L= 0,249, Z= 78,96, dan VT= 9,47. Untuk tegangan AC 18V nilai i= 0,15, XL=88,67, = 83,56, L= 0,282, Z= 89,23, dan VT= 13,38, untuk tegangan AC 24V i= 0,22, XL= 75,90, = 82,49, L= 0,241, Z= 76,55, dan VT= 16,84. untuk tegangan AC 12V nilai i= 0,12, XL= 78,33,
Kata kunci:Impendansi, Resistansi, Reaktansi, Tegangan. Tegangan.
ABSTRACT
Has done practical work entitled "RL". The purpose of this lab course is a study of the impendansi notion, studied the relationship between impendansi, resistance, and reactance in series RL, studying the relationship between the voltage with the current in the circuit of series RL, and see the difference of phase voltage with RL series on fasearus. In these practical tools and materials used such as AC power supply, multimeter, inductor, resistor, connecting cable and jumper cables. A move made setting up the tools and materials needed after that stringing tools in accordance with the dimodul image, after that measure the voltage on inductor, resistor, and the total voltage, voltage at the time of air conditioning 12V, 18V, and 24V. From the results of the experiment we obtain resul ts for the value of I, XL, L, Z, θ, and VT. From the results of the experiment to supply volt age value i= 0,12,
= 82,72, L= 0,249, Z= 78,96, dan VT= 9,47. For 18V voltage value i= 0,15, XL=88,67, = 83,56, L= 0,282, Z= 89,23, dan VT= 13,38, For 18V voltage value AC 24V i= 0,22, XL= 75,90, = 82,49, L= 0,241, Z= 76,55, XL= 78,33,
dan VT= 16,84.
Key words: Impendansi, Resistance, Voltage, Reactance
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i ABSTRAK ............................................................................................................ iii ABSTRACT .......................................................................................................... iv DAFTAR ISI .......................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2.
Rumusan Percobaan ................................................................................. 2
1.3.
Tujuan Percobaan ..................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... 3
2.1.
Dasar Teori ............................................................................................... 3
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN ........................................................... 8
3.1.
Variabel Percobaan ................................................................................... 8
3.2.
Bahan Percobaan ...................................................................................... 8
3.3.
Alat Percobaan ....................................................................................... 10
3.4.
Prosedur Percobaan ................................................................................ 10
3.5.
Diagram Alir Percobaan ......................................................................... 11
3.5.1.
Diagram Alir Prosedur .................................................................... 11
3.5.2.
Diagram Alir Perhitungan ............................................................... 12
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN .................................. 13
4.1.
Hasil Percobaan ...................................................................................... 14
4.2.
Pembahasan ............................................................................................ 15
BAB V KESIMPULAN ...................................................................................... 16 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 17
DAFTAR NOTASI .............................................................................................. 17 APENDIKS .......................................................................................................... 19 LAMPIRAN......................................................................................................... 21
1.
Data Percobaan........................................................................................... 21
2.
Jawaban Tes Pertanyaan ............................................................................ 21
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.2.1. Induktor…………………………………. Gambar 3.2.2. Resistor…………………………………... Gambar 3.2.3. Kabel Pnghubung………………………… Gambar 3.2.4. Papan Rangkaian……………………………. Gambar 3.3.1. AC Power Supply…………………………….. Gambar 3.3.2. Multimeter…………………………………….. Gambar 3.3.3. Transformator………………………………….
DAFTAR TABEL
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang
Fisika merupakan ilmu yang sangat kompleks. Fisika mempelajari fenomenafenomena yang terjadi dikehidupan kita. Didalam fisika ada ilmu yang mempelajari tentang kelist rikan khususnya tentang rangkaian baik itu rangkaian seri maupun rangkaian paralel. Didalam percobaan ini kita akan mempelajari tentang rangkaian seri RL. Rangkaian seri RL adalah rangkaian yang tersusun dari resistor dan induktor. Rangkaian RL seri, sifat rangkaian seri dari sebuah resistor dan sebuah inductor yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik sinusioda adalah terjadi nya pembagian tegangan secara vektoris. Arus (i) yang mengalir pada hubungan seri adalah sama besar, arus (i) tertinggal 900 terhadap tegangan inductor (V L). tidak terjadi perbedaan fase antara teganagan jatuh pada resistor (VR ) dan arus (i). Didalam praktikum ini kita mempelajari pengertian impendansi, mempelajari hubungan antara impendansi, resistansi dan reaktansi pada ra ngkaian seri RL, mempelajari hubungan antara tegangan dengan arus dirangakain seri RL dan melihat perbedaan fase tegangan deengan fase arus pada rangkaian ser i RL.
1
1.2.Rumusan Percobaan
1.2.1. Bagaimana pengertian impendansi, serta hubungan antara impendansi, resistansi, dan reaktansi pada rangkaian seri RL? 1.2.2. Bagaimana mempelajari hubungan antara tegangan dengan arus di rangkaian seri RL? 1.2.3. Bagaiman melihat perbedaa fase tegangan dengan fase arus pada rangkaian seri RL?
1.3.Tujuan Percobaan
Dari Rumusan Masalah diatas dapat dibuat tujuan sebagai beri kut : 1.3.1. Mahasiswa mempelajari pengertian impendansi, serta mempelajari hubungan antara impendansi, resistansi, dan reaktansi pada rangkaian seri RL. 1.3.2. Mempelajari hubungan antara tegangan dengan arus di rangkaian seri RL. 1.3.3. Melihat perbedaan fase tegangan dengan fase arus pada rangkaian seri RL.
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Dasar Teori
Rangkaian RL seri, sifat rangkaian seri dari sebua h resistor dan sebuah inductor 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 0 terhadap tegangan inductor (VL). tidak terjadi perbedaan fase antara teganagan jatuh pada resistor (VR ) dan arus (i).
Melalui reaktansi induktif (XL) dan resistansi ( R ) arus yang sama i= im sin ∙ . Tegangan efektif v= i.R berada sefase dengan arus i. tegangan reaktansi induktif (VL) = i.XL mendahului 90 0 terhadap (i) . tegangan gabungan vector (v) adalah jumlah nilai sesaat dari tegangan resistor (VR ) dan tegangan induktif (V L), dimana tegangan ini juga mendahului sebesar
terhadap arus (i).
Dalam diagram fasor aliran arus (i) yaitu arus yang mengalir melalui resistor ( R ) dan reaktansi induktif (XL) diletakan pada garis t=0. Fasor ( vector fasa ) tegangan jatuh pada resistor (VR ) berada sefase dengan arus (i), fasor tegangan jatuh pada induktor (vL) mendahului sejauh 90 0. Tegangan gabungan (v) adalah diagonal dalam persegi panjang dari tegangan jatuh pada reaktansi induktif (v L) dan tegangan jatuh pada resistif (v R ). Sudut antara tegangan vektor (v) dan arus (i) merupakan sudut fase ( )
karena tegangan jatuh pada resistor dan inductor terjadi perbedaan fase untuk itu hubungan teganagan ( v) dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut :
3
Hubungan tegangan sumber bolak balik dan arus yang mengalir pada rangkaian menentukan besarnya impendansi secara keseluruhan dari rangkaian.
Besarnya sudut (φ) antara resistor (R) terhadap impedansi (Z) adalah
Besarnya sudut (φ) antara reaktansi induktif (X L) terhadap impedansi (Z) adalah
Besarnya sudut (φ) antara reaktansi induktif (X L) terhadap resistansi (R)
atau
Impedansi (disebut juga hambatan dalam, Z) adalah nilai resis tansi yang terukur pada kutub kutub sinyal jack alat elektronik. Semakin besar hambatan/impedansi, makin besar tegangan yang dibutuhkan. Impedansi tidak dapat dikatan sebagai hambatan secara spontan. Karena terdapat perbedaan yang mendasar dari keduanya. Beberapa sumber mengatakan bahwa impedansi merupakan hasil reaksi hambatan (R, resistensi) dan kapasitas elektron (C, capacitance) secara bersamaan. Daya merupakan tegangan kuadratnya dibagi impedansnya: P = V2 / Z
P = daya (watt)
2
V = tegangan (volt)
Z = impedans (ohm)
Impedansi listrik, atau lebih sering disebut impedansi, menjelaskan ukuran penolakan terhadap arus bolak-balik sinusoidal. Impedansi listrik memperluas konsep resistansi listrik ke sirkuit AC, menjelaskan tidak hanya amplitudo relatif dari tegangan dan arus, tetapi juga fase relatif. Bila sebuah beban diberi tegangan, impedansi dari beban tersebut akan menentukan besar arus dan sudut fase yang mengalir pada beban tersebut. Faktor daya merupakan petunjuk yang menyatakan sifat suatu beban.
Reaktansi induktif adalah hambatan yang timbulakibat adanya GGL induksi karena dipasangnya induktor (L). Berbeda dengan rangkaian AC resitif dimana arus dan tegangan se-phasa, pada rangkaian AC induktif phasa tegangan mendahului 90° terhadap arus. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus mengarah ke sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan mengarah ke sumbu ‘Y’ positif (atas) seperti yang diilustrasikan oleh gambar. Hambatan aliran elektron ketika melewati induktor pada rangkaian AC disebut sebagai ‘Reaktansi Induktif’, reaktansi dihitung dalam satuan Ohm (Ω) sama halnya seperti resistansi. Simbol reaktansi induktif adalah ‘X L‘, pada rangkaian AC sederhana, reaktansi induktif dapat dihitung menggunakan persamaan berikut. X L
=2∙π∙f∙L
Dimana : XL = Reaktansi induktif (Ohm / Ω) π= Pi ≈ 3,14 f= Frekuensi (Hertz / Hz) L= Induktansi (Henry / H)
2
Reaktansi induktif berbanding lurus terhadap frekuensi, jika frekuensi meningkat maka reaktansi induktif juga akan meningkat atau membesar dan begitu juga sebaliknya. Karakteristik disipasi daya induktor pada rangkaian AC diperlihatkan oleh kurva hijau di atas. Tidak seperti pada resistor dimana resistor selalu ter-disipasi daya dan kelebihan energi-nya dilepaskan dalam bentuk energi panas, induktor pada rangkaian AC tidak ter-disipasi daya dengan kata lain disipas i daya induktor pada rangkaian AC sama dengan ‘0’ (Nol). Mengapa demikian karena pada saat disipasi daya induktor bernilai positif, daya ini diserap oleh induktor tetapi ketika daya disipasi induktor bernilai negatif, daya disalurkan ke rangkaian. Karena disipasi daya yang diserap dan disalurkan sama besar maka disi pasi daya pada induktor sama dengan ‘0’ (Nol). Ini berlaku hanya pada induktor ideal (R induktor = 0Ω).
Reaktansi kapasitif Sebuah kondensator yang sering disebut kapasitor ”C” dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak-balik berbentuk sinus yang ditetapkan dengan rumus sbb: e = Em.sin ωt ∞ ICXCC E Jika sebuah capasitor dihubungkan dengan sumber arus searah, maka arus searah yang dapat mengalir hanya sesaat saja dan waktu yang pendek, yaitu pada saat capasitor dalam keadaan diisi (charged). Kemudian arus sea rah didalam capasitor akan menjadi nol kembali. Hal tersebut membuktikan bahwa capasitor tidak dapat dilalui arus searah atau dikatakan kapasitor memblokir arus searah. Menurut teori arus searah yang mengalir jumlah muatannya ditentukan dengan rumus : Q = i .t atau i = Q/t. Ketika arus dan tegangan melewati kapasitor pada rangkaian AC, phasa arus mendahului 90° phasa tegangan. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus (I) ke arah sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan ke arah sumbu ‘Y’ negatif (bawah).
2
Hambatan aliran elektron ketika melewati kapasitor pada rangkaian AC disebut sebagai ‘Reaktansi Kapasitif’, reaktansi kapasitif dihitung dalam satuan Ohm (Ω) sama hal-nya seperti resistansi dan reaktansi induktif. Simbol reaktansi induktif adalah ‘XC‘, pada rangkaian AC sederhana, reaktansi kapasitif dapat dihitung menggunakan persamaan berikut. Dimana : XC = Reaktansi kapasitif (Ohm / Ω) π= Pi ≈ 3,14 f= Frekuensi (Hertz / Hz) C= Kapasitansi (Farad / F) Resistansi atau hambatan listrik merupakan perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Rumusnya adalah sebagai berikut : R=V/I
R : hambatan itu sendiri V : tegangan I : arus listrik.
2
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1.
Variabel Percobaan
Variable Bebas : Baterei dan Resisitor Variable Kontrol : Tegangan Induktor dan Tegangan Resisitor Variable Terikat : Kuat arus dan Tegangan AC
3.2.
Bahan Percobaan
Nama Bahan
Gambar
Induktor
3.2.1.Induktor
Resistor
3.2.2. Resistor
Kabel penghubung
8
3.2.3. Kabel Penghubung
Papan rangkaian
3.2.4. Papan Rangkaian
2
3.3.
Alat Percobaan
Nama Alat
Gambar
AC power supply
3.3.1. AC power supply
Multimeter
3.3.2. Multimeter
Transformator
3.3.3. Transformator
3.4.
Prosedur Percobaan
1. Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan. 2. Menghidupkan sumber tegangan AC 12V 3. Menutup saklar rangkaian, membaca Vr (tegangan pada hambatan)voltmeter dan mencatat hasil pada table pengamatan. 4. Membuka saklar, kemudian memindahkan voltmeter ke komponen inductor atau VL.
2
5. Membuka saklar, lalu memindahkan voltmeter ke ujung komponen R dan L untuk mencari tegangan total VT 6. Menutup sakelar, membaca (tegangan rangkaian) dan mencata hasil pada table pengamatan. 7. Mengulangi langkah 2,3,4,5,6 dan 7 dengan rangkaian yang sama han ya menganti sumber tegangan AC 18V dan 24V.
3.5.
Diagram Alir Percobaan
3.5.1. Diagram Alir Prosedur
Mulai
Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan. Menghidupkan sumber tegangan AC 12V
Menutup saklar rangkaian, membaca Vr (tegangan pada hambatan)voltmeter dan mencatat hasil pada table pengamatan
Membuka saklar, lalu memindahkan voltmeter ke ujung komponen R dan L untuk mencari tegangan total VT
Membuka saklar, kemudian memindahkan voltmeter ke komponen inductor atau VL.
Menutup sakelar, membaca (tegangan rangkaian) dan mencata hasil pada table pengamatan.
Mengulangi langkah 2,3,4,5,6 dan 7 dengan rangkaian yang sama hanya menganti sumber tegangan AC 18V dan 24V. 2
Selesai
3.5.2. Diagram Alir Perhitungan Mulai
Mengetahui Vac, VL, VR, dan VT
Mencari nilai I, XL,
,,, .
Memasukan nilai I, XL,
Untuk mencari nilai XL= : Untuk mencari nilai : Untuk mencari nilai L= Untuk mencari nilai Z= √ + Untuk mencari nilai VT= √ +
,,, , dengan rumus
Untuk mencari nilai i= :
2
Menemukan Hasil
Selesai
13
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN 4.1.
Hasil Percobaan
2
4.2.
Pembahasan
Dari percobaan rangkaian RL, kita mempelajari tentang impendansi, hubungan antara impendansi, reaktansi serta resistansi pada rangkaian seri RL,mempelajari hubungan antara fase tegangan dan fase arus, dan melihat perbedaab fase tegangan dan fase arus pada rangkaians eri RL. Didalam percobaan rangkaian RL kita menghitung nilai kuat arus, reaktansi inductor, sudut teta, induktansi, impndansi dan nilai tegangan toatal pada rangkaian RL. Dari table diatas kita memperolehperhitungan dari masing-masing sumber
= 82,72, L= 0,249, Z= 78,96, dan VT= 9,47. Untuk tegangan AC 18V nilai i= 0,15, XL=88,67, = 83,56, L= 0,282, Z= 89,23, dan VT= 13,38, untuk tegangan AC 24V i= 0,22, XL= 75,90, = 82,49, L= 0,241, Z= 76,55, dan VT= 16,84. tegangan AC. Untuk AC 12V nilai i= 0,12, XL= 78,33,
2
BAB V KESIMPULAN
Dari hasil praktikum “ Rangkaian RL” dapat disimpulkn bahwa : 1. Rangkaian RL seri, sifat rangkaian seri dari sebuah resistor dan sebuah inductor yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik sinusioda adalah terjadinya pembagian tegangan secara vektoris. 2. Impedansi listrik, atau lebih sering disebut impedansi, menjelaskan ukuran penolakan terhadap arus bolak-balik sinusoidal. Impedansi listrik memperluas konsep resistansi listrik ke sirkuit AC, menjelaskan tidak hanya amplitudo relatif dari tegangan dan arus, tetapi juga fase relatif. 3. Reaktansi induktif adalah hambatan yang timbulakibat adanya GGL induksi karena dipasangnya induktor (L). 4. Resistansi atau hambatan listrik merupakan perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. 5. Untuk AC 12V nilai i= 0,12, XL= 78,33,
= 82,72,
L= 0,249, Z=
78,96, dan VT= 9,47. Untuk tegangan AC 18V nilai i= 0,15, XL=88,67,
83,56,
=
L= 0,282, Z= 89,23, dan VT= 13,38, untuk tegangan AC 24V i= 0,22,
XL= 75,90, = 82,49, L= 0,241, Z= 76,55, dan VT= 16,84.
16
DAFTAR PUSTAKA
Wikipedia. (2012). Retrieved from www.wikipedia.com: http://www.wikipedia.com Dr.Eng. Mikrajuddin Abdullah, M. (2006). IPA Fisika SMP dan MTS Jilid 2 . Erlangga. Siswanto. (2009). Bimbingan Pemantapan Fisika . Surabaya: Pustaka Tanah Air.
DAFTAR NOTASI
No
Simbol
Keterangan simbol
Satuan
1
VAC
Sumber Tegangan AC
Volt
2
VL
Tegangan Induktor
Volt
3
VR
Tegangan Resistor
Volt
4
VT
Tegangan Trial
Volt
5
R
Hambatan
Ω (ohm)
6
I
Kuat Arus
Amper
7
XL
Reaktansi Induktor
Ω (ohm)
8
Sudut Fase
Derajat
9
C
Nilai Kapasitnsi Kapasitor
Farad (F)
10
L
Induktansi
Henry
11
Z
Impendansi
Ω (ohm)
17
2
APENDIKS Untuk sumber tegangan AC 12V.
, I= = 0,12A
I=
, L=
L=
L= 0,246 H
, XL= = 78,33Ω ,
Tan =
Z= √ +
VT= √ +
Z= 10 + 78,33
VT= 1,2 +9,4
Z= 6235,5889
VT= √ 89,8
Z= 78,96 Ω
VT= 9,47 V
XL=
Tan = 7,83
= 82,72
Untuk sumbet tegangan AC 18V
, I= = 0,15A
I=
, XL= = 88,67 Ω ,
XL=
= , ,
Tan = Tan
Tan = 8,86
= 83,56 , L=
L=
L= 0,282 H
Z= √ +
VT= √ +
Z= 10 + 88,67
VT= 1,5 + 13,3
Z= √ 7962,3689
VT= √ 179,14
Z= 89,23 Ω
VT= 13,38V
Untuk sumber tegangan 24V
I=
XL=
Tan =
I=
, = 0,22A
XL=
, = 75,90 Ω ,
Tan
= , ,
Tan = 7,59
= 82,49
19
, L=
L=
L= 0,241H
Z= √ +
VT= √ +
Z= 10 + 75,90
VT= 2,2 + 16,7
Z= 5860,81
VT= √ 283,73
Z= 76,55Ω
VT= 16,84V
2
LAMPIRAN 1. Data Percobaan
2. Jawaban Tes Pertanyaan
1. Tuliskan persamaan tegangan dan arus pada masing-masing tegangan AC 12V, 18V, dan 24V.
12V
+ ) V= 13,39 sin ( 314t + 82,72 ) I = Im sin ( − ) I = 0,12 sin ( 314t − 82,72) V= Vm sin (
18V
+ ) V= 18,92 sin ( 314t − 83,56) I = Im sin ( − ) I = 0,15 sin ( 314t − 83,56)
V= Vm sin (
24V
+ ) V= 23,81 sin ( 314t − 82,49) I = Im sin ( − ) I = 0,22 sin ( 314t − 82,49)
V= Vm sin (
2. Gambarkan persamaan tegangan dan arus jikaterdapat perbedaan fase antara tegangan dan arus pada setiap variasi teganagan AC 12V, 18V, dan 24V. Jawab
a.
12 volt
12 V 15
10
5
21 V
0 0
10
20
30
40
50
60
I
b.
18 volt
18 V
c. 25 20 15 10 5
V
0 -5
0
10
20
30
40
50
60
I
-10 -15 -20 -25
WAKTU ( SEKON )
c. 24 volt
24 V 30
20
10
V
0 0 -10
-20
10
20
30
40
2
50
60
I
