1. 1. INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN LISTRIK-MAGNET DAN ELEKTRONIK Ary Gunawan (1473251033)
2. 2. INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN LISTRIK - MAGNET Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan.
3. 3. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK
4. 4. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK a) Pada saat kawat tidak dialiri arus listrik (I = 0), jarum kompas tidak menyimpang. b) Pada saat kawat dialiri arus listrik ke atas (Utara), kutub utara jarum kompas menyimpang ke kanan (Timur). c) Pada saat kawat dialiri arus listrik ke bawah (Selatan), kutub utara jarum kompas menyimpang ke kiri (Barat).
5. 5. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK Pada tahun 1821 Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (artinya medan magnet menimbulkan listrik)
6. 6. 1. Medan Magnet di sekitar kawat penghantar listrik Medan magnetik (simbol B) di sekitar kawat penghantar lurus yang dilalui arus listrik berbentuk lingkaran, dan dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan. Arah ibu jari = arah arus listrik (I) Arah keempat jari = arah medan magnetik (B)
7. 7. Menentukan Kuat Medan Magnet di Suatu Titik dalam Penghantar Berarus HUKUM BIOT SAVART Induksi magnetik (B) yaitu kuat medan magnet di suatu titik dalam medan magnet yang dihasilkan arus listrik. Besarnya besarnya induksi magnetik pada sebuah titik didekat kawat lurus panjang adalah: a. Berbanding lurus dengan kuat arus b. Berbanding lurus dengan panjang elemen c. Berbanding lurus dengan sinus sudut antara garis singgung pada elemen arus dan garis penghubung antar elemen arus dan titik P d. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terhadap elemen arus. Arah induksi tegak lurus bidang yang melalui elemen arus dari titik.
8. 8. Menentukan Kuat Medan Magnet di Suatu Titik dalam Penghantar Berarus HUKUM BIOT SAVART Dapat dirumuskan dengan persamaan: Keterangan B= medan magnet (weber/m2) o = 4.10-7 weber/ Ampere. m i = kuat arus listrik (A) a = jarak titik ke kawat (m)
9. 9. 2. Garis-garis Gaya Magnetik pada Kumparan Berarus ( Solenoida ) Garis-garis medan magnetik yang ditunjukkan oleh pola serbuk-serbuk besi Kutub utara magnet kumparan dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan : Keempat jari = arah arus listrik ( I ) Ibu jari = arah kutub utara (N)
10. 10. Elektromagnet Jika ke dalam kumparan berarus listrik diberi inti besi lunak, ternyata pengaruh kemagnetannya menjadi besar. Susunan kumparan dan inti besi lunak inilah yang disebut dengan elektromagnet atau magnet listrik.
11. 11. Besarnya medan magnet dari magnet listrik ditentukan oleh faktor faktor : Kuat arus yang mengalir pada kumparan. Semakin besar arus yang mengalir, semakin besar medan magnetnya. Jumlah lilitan kumparan. Semakin banyak jumlah lilitannya, semakin besar medan magnetnya Bahan inti yang dimasukkan pada kumparan
12. 12. Baterai Saklar tekan Jangkar besi lunak Interuptor Pemukul Elektromagnet KASUS: Bel listrik Jika saklar ditekan maka arus akan segera mengalir sehingga kumparan menjadi bersifat magnet sehingga jangkar besi akan tertarik dan palu/ pemukul akan mengenai gong. Pada saat jangkar besi ditarik oleh magnet maka arus akan terputus di interuptor, akibatnya jangkar besi akan kembali ke posisi semula dan arus kembali mengalir pada rangkaian dan gong kembali berbunyi. Hal ini akan diulang-ulang sampai sakelar dilepas kembali.
13. 13. 2. Gaya Magnet Pada Penghantar Berarus Listrik Gaya magnet pada penghantar berarus listrik, pertama kali diamati oleh Hendrik Antoon Lorentz (1853- 1928), seorang fisikawan Belanda Panghantar yang berada di dalam medan magnet akan bergerak bila dialiri arus listrik. Besarnya gaya (F) ini bergantung pada: kuat arus listrik (I), kuat medan magnet (B), dan panjang penghantar (L). Sehingga : F = B x I x L
14. 14. Arah gaya magnetik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan sebagai berikut :
15. 15. Penggunaan Gaya Magnetik Gaya magnetik yang timbul pada penghantar berarus listrik digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Contoh : motor listrik dan alat ukur listrik. Fungsi komutator adalah agar arus listrik yang mengalir pada loop tidak berbalik arah, sehingga loop dapat terus berputar.
16. 16. Instrumentasi dan Pengukuran Listrik Pengukuran listrik meliputi: pengukuran arus (ampere), tegangan (volt), hambatan (ohm), daya listrik (watt) Alat ukur: Multimeter (sering disebut A-V-O meter) Cathode Ray Oscilloscope (CRO)
17. 17. Multimeter Multimeter Analog Multimeter analog atau yang biasa disebut multimeter jarum adalah alat pengukur besaran listrik yang menggunakan tampilan dengan jarum yang bergerak ke range-range yang kita ukur dengan probe . Multimeter ini tersedia dengan kemampuan untuk mengukur hambatan (ohm), tegangan (Volt) dan arus (mA). Multimeter Digital Multimeter Digital hampir sama fungsinya dengan multimeter analog tetapi multimeter digital menggunakan tampilan angka digital. Multimeter digital pembacaan pengukuran besaran listrik yang lebih tepat jika dibanding dengan multimeter analog, sehingga multimeter digital dikhususkan untuk mengukur suatu besaran nilai tertentu dari sebuah komponen secara mendetail sesuai dengan besaran yang diinginkan.
18. 18. Multimeter
19. 19. Cathode Ray Oscilloscope (CRO) CRO sering diterjemahkan osiloskop sinar katoda adalah alat yang digunakan dalam pengukuran besaran listrik/ elektronis. CRO digunakan untuk memperlihatkan bentuk gelombang listrik, mengukur tegangan listrik, frekuensi gelombang listrik, beda fase gelombang listrik.
20. 20. Tombol CRO Power : Untuk menghidupkan dan mematikan CRO Intensity : Untuk mengatur intensitas berkas cahaya (elektron) pada layar. Sebaiknyadijaga agar tidak pada kedudukan maksimum. Focus : Untuk mengatur ketajaman gambar pada layar. Position : Untuk mengatur kedudukan gambar secara vertikal. Position : Untuk mengatur posisi horisontal gambar (gelombang). Input : Terminal untuk menghubungkan sinyal input (yang akan diukur) dengan CRO. Untuk CRO dual channel ada 2 terminal input yakni CH1(X) INPUT dan CH2 (Y) INPUT. Pada umumnya hubungan terminal ini dengan sinyal yang akan diukur menggunakan peraba (probe).
21. 21. Tombol CRO AC-GND-DC : Selektor untuk mengatur sambungan input sinyal listrik yang akan diukur. Terminal : untuk hubungan dengan bumi (ground) Mode : Selektor untuk mengatur tampilan sinyal input. Pada posisi CH1 sinyal input pada channel 1 ditampilkan. Pada posisi CH2 sinyal input pada channel 2 ditampilkan. Pada posisi DUAL sinyal input pada CH1 dan CH2 ditampilkan bersama. Volt/div : Selektor untuk mengatur harga tegangan tiap pembagian skala (division) pada
22. 22. Tombol CRO Variable : Untuk mengatur harga tegangan/waktu tiap pembagian skala (division) secara halus. Pada saat pengukuran tegangan/periode, tombol harus pada posisi maksimum (kalibrasi). Time/div : Untuk mengatur waktu sapu tiap pembagian skala (division). Kegunaan langsung adalah untuk mengukur periode gelombang yang diselidiki. Synchron : Untuk mengatur supaya pada layar diperoleh gambar yang tidak bergerak. Slope : Untuk mengatur saat trigger dilakukan, yaitu pada waktu sinyal naik (+) atau turun (-).
23. 23. Contoh Tampilan Hasil Eksperimen
24. 24. Contoh Aplikasi (1) Besarnya frekuensi yang terukur melalui osiloskop adalah... A. 0,25 Hertz B. 0, 025 Hertz C. 2,5 Hertz D. 25 Hertz DATA: Panjang gelombang= 4 bagian TIME/DIV= 0,1s Periode (T)= 4 x 0,1 = 0,4 s Frekuensi (f)= 1/T = 1/0,4 s = 2,5 Hz
25. 25. Contoh Aplikasi (2) Besarnya amplitudo yang terukur pada osiloskop adalah... A.6 B.0,6 C.0,006 D.60 DATA: Amplitudo (A) terukur = 3 bagian VOLT/DIV= 0,2 Besarnya Amplitudo (A)= 3 x 0,2 = 0,6 volt
26. 26. DAFTAR PUSTAKA Devi Indah. (2013). Instrumentasi Dan Pengukuran Listrik-magnet Dan Elektronik. Slideshare. Halliday, D dan Resnick, R. (1978). Physics. New York: John Wiliey & Sons, Inc. Plant M., dan Stuart, J. (1985). Pengantar Teknik Instrumentasi. Jakarta: Gramedia Sri Waluyanti. (2008). Alat Ukur dan Teknik Pengukuran Jilid 1-3. Jakarta: Depdiknas
27. 27. Latihan Soal -----------------------------------------------------
28. 28. Soal 1 Medan magnet di kutub kumparan yang dialiri arus listrik dapat diperbesar dengan cara berikut, kecuali... A. Memperbesar arus listrik yang mengalir B. Memperbanyak kumparan C. Memperbesar ukuran kawat D. Menempatkan magnet dalam rongga kumparan JAWABAN : C
29. 29. Soal 2 Terdapat kawat lurus yang mengalir arus listrik sebesar 4 A. Berapa besar medan magnetik yang dihasilkan pada titik yang berjarak 15 cm dari kawat? A. 1,5 x10-5 Wb/ m2 B. 3,0 x10-5 Wb/ m2 C. 6,0 x10-5 Wb/ m2 D. 9,0 x10-5 Wb/ m2 JAWABAN : C
30. 30. Soal 3 Perhatikan gambar di atas. Sepotong kawat dialiri arus listrik, terletak dalam medan magnet dan mengalami gaya lorentz. Arah gaya lorentz yang benar adalah... A. Ke atas B. Ke bawah C. Ke kiri D. Ke kanan JAWABAN : B i
31. 31. Soal 4 Sebuah kawat sepanjang 200 cm, berada dalam medan magnet yang tegak lurus terhadap arah medan. Arus listrik yang mengalir dalam kawat sebesar 0,4 A. Jika kuat medan magnet 1 mT, berapakah gaya Lorentz yang dialami kawat? A. 0,004 N B. 0,008 N C. 0,0004 N D. 0,0008 N JAWABAN : D
32. 32. Soal 5 Perhatikan gambar di samping. Arah medan magnet dari kawat lurus berarus listrik di atas yang benar adalah... A. I dan II B. II dan III C. I dan IV D. II dan IV JAWABAN : D
33. 33. Soal 6 Gambar berikut menunjukkan arah garis gaya magnet yang dihasilkan solenoida adalah... JAWABAN : B
34. 34. Soal 7 Kelompok alat berikut ini yang bekerja berdasarkan elektromagnet adalah... A. Bel listrik, telepon, dan kompor listrik B. Accumulator, motor listrik, galvanometer C. Galvanometer, transformator, telepon D. Bel listrik, telepon, katrol listrik JAWABAN : D
35. 35. Soal 8 Tombol yang digunakan untuk mengatur waktu sapu tiap pembagian skala pada osiloskop adalah... A. Synchron B. Slope C. Time/ div D. Focus JAWABAN : C
36. 36. Soal 9 Besarnya frekuensi yang terukur melalui osiloskop adalah... A. 0,025 Hertz B. 0, 25 Hertz C. 2,5 Hertz D. 25 Hertz JAWABAN : C
37. 37. Jawaban No.9 Besarnya frekuensi yang terukur melalui osiloskop adalah... A. 0,025 Hertz B. 0, 25 Hertz C. 2,5 Hertz D. 25 Hertz DATA: Panjang gelombang= 4 bagian TIME/DIV= 0,1s Periode (T)= 4 x 0,1 = 0,4 s Frekuensi (f)= 1/T = 1/0,4 s = 2,5 Hz
38. 38. Soal 10 Besarnya amplitudo yang terukur pada osiloskop adalah... A. 0,6 V B. 6,0 V C. 60 V D. 600 V JAWABAN : A
39. 39. Jawaban N0.10 Besarnya amplitudo yang terukur pada osiloskop adalah... A. 0,6 V B. 6,0 V C. 60 V D. 600 V DATA: Amplitudo (A) terukur = 3 bagian VOLT/DIV= 0,2 Besarnya Amplitudo (A)= 3 x 0,2 = 0,6 volt