Transcript
Page 1: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

PERCOBAAN I

HAMBATAN DAN HUKUM OHM

1.1 Tujuan

Untuk mempelajari konsep hambatan dan Hukum Ohm.

1.2 Peralatan yang Dibutuhkan

Circuit construction deck

Multimeter 2 buah

1.3 Referensi

Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William

Hayt.

1.4 Pendahuluan

Hambatan Dan Hukum Ohm

Setiap penghantar mempunyai hambatan. Beberapa penghantar seperti

kabel, harus dipilih agar mempunyai nilai hambatan paling rendah.

Komponen yang mempunyai kegunaan karena nilai hambatan ( resistansi )

disebut resistor. Resistor banyak dipakai dalam rangkaian listrik dan

elektronika untuk mengatur besar arus yang mengalir. Dalam resistor energi

listrik diubah menjadi energi panas.

Hubungan antara tegangan, arus dan hambatan dalam rangkaian

dinyatakan oleh persamaan :

V = I * R

Persamaan di atas dikenal sebagai Hukum Ohm.

Page 2: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

1.5 Prosedur Percobaan

Hambatan Dan Hukum Ohm

1. Buat rangkaian seperti pada gambar!

Gambar 1.1 Rankaian V, R dan Lampu

Beri nilai hambatan pada rangkaian di atas sebesar 1K ohm! Ubahlah

tegangan DC variable pada nol dan nyalakan power supply! Naikkan

nilai tegangan sampai voltmeter membaca nilai 10V dan perhatikan

tingkat keterangan lampu!

2. Ulangi langkah kedua dengan nilai hambatan diubah menjadi 10K Ohm!

Periksalah kondisi lampu!

3. Buatlah rangkaian seperti pada gambar!

Gambar 1.2 Rangkaian V dan R

Set nilai tegangan pada 0V! Secara bertahap naikkan nilai tegangan

sebesar 2 V secara bertahap sampai mencapai 10V! Dan catatlah

nilai arus yang mengalir setiap perubahan nilai tegangan.

Page 3: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

1.6 Data Hasil Percobaan

Tabel 1.1 Data Hasil Percobaan R1K dan R10K terhadap V

Besar Tegangan ( V )Besar Arus ( A )

R= 1KBesar Arus ( A )

R= 10K246810

Gantilah hambatan dengan 10 kOhm dan ulangi langkah 4-5.

1.7 Analisa Data

1.8 Analisa Perhitungan

1.9 Data Hasil Perhitungan

Tabel 1.2 Data Hasil Perhitungan R1K dan R10K terhadap V

Besar Tegangan ( V )Besar Arus ( A )

R= 1KBesar Arus ( A )

R= 10K246810

1.10Grafik

1.11Kesimpulan

Page 4: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

PERCOBAAN II

HUKUM KIRCHOFF

2.1 Tujuan

Untuk mempelajari konsep hambatan dan HukumKirchoff.

2.2 Peralatan yang Dibutuhkan

Circuit construction deck

Multimeter 2 buah

2.3 Referensi

Buku “RangkaianListrik I” dan “RangkaianListrik II” oleh William Hyat.

2.4 Pendahuluan

Hukum Kirchoff

Hubungan antara jumlah dari tegangan yang melintasi suatu loop tertutup

dan jumlah arus pada suatu node dapat dijelaskan dengan Hukum Kirchhoof.

Hukum Kirchhoof ditemukan oleh Gustav Robert Kirchhooff pada 1840.

Hukum Kirchhoof I disebut Hukum Kirchhoof Tegangan (KVL).

Menyatakan bahwa pada loop tertutup jumlah dari semua tegangan adalah

nol.

Secaramatematis :

∑V= 0

Sedangkan Hukum Kirchooff kedua, Hukum Kirchooff Arus ( KCL ).

Menyatakan bahwa jumlah aljabar arus pada suatu node adalah nol.

Secarasistematis :

∑arusmasuk = ∑aruskeluar

∑i = 0

Page 5: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

2.5 Prosedur Percobaan

Hukum Kirchoff

Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah!

Gambar 2.1 Rangkaian Hukum Kirchoff

Set-lah nilai tegangan supply pada 12 V!

Dengan menggunakan voltmeter ukurlah nilai tegangan pada R1!

Perhatikan polaritas dari tegangan. Ukurlah nilai tegangan pada resistor

yang lain! Catatlah pada tabel 1.2!

Dengan menggunakan amperemeter ukurlah nilai arus yang mengalir

pada R1!

Dengan cara yang sama ukurlah nilai arus yang mengalir pada R2, R3,

R4, dan R5! Catatlah hasil yang didapat pada table 1.3!

2.6 Data Hasil Percobaan

Table 2.1 Data Hasil Percobaan R, VR, dan I terhadap 12V

Hambatan (Ω)

BesarTegangan ( V )

BesarArus (A)

R1R2R3R4R5

Page 6: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

Tabel 2.2 Data Hasil Percobaan VR terhadap V

E VR1 VR2 VR3 VR4 VR5246810

2.7 Analisa Data

2.8 Analisa Perhitungan

2.9 Data Hasil Perhitungan

Table 2.1 Data Hasil Perhitungan R, VR, dan I terhadap 12V

Hambatan (Ω)

BesarTegangan ( V )

BesarArus (A)

R1R2R3R4R5

Tabel 2.2 Data Hasil Perhitungan VR terhadap V

E VR1 VR2 VR3 VR4 VR5246810

2.10Kesimpulan

Page 7: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

PERCOBAAN III

RANGKAIAN SERI PARALEL

3.1 Tujuan

Untuk mempelajari hubungan resisitor seri dan pararel dalam rangkaian.

3.2 Peralatan yang Dibutuhkan

Circuit construction deck

Multimeter 2 buah

3.3 Referensi

Buku “Rangkaian Listrik I” dan “RangkaianListrik II” oleh William Hyat

3.4 Pendahuluan

3.4.1 Tahanan Seri

Beberapa tahanan disusun bila tahanan tersebut membentuk suatu rantai

antara dua terminal dan suatu gabungan cabang

Gambar 3.1 Rangkaian Seri Gambar 3.2 Rangkaian Req

V = V1+V2+….+Vn

= I.R1+ I.R2+…..+I.Rn

= I.Rtotal

Dimana :

V = Tegangan sumber (volt)

V1,V2,Vn = Tegangan pada masing-masing tahanan

I = Arus

Page 8: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

3.4.2 Tahanan Parallel

Beberapa tahanan disusun secara parallel, bila setiap tahanan

dihubungkan langsung antara dua terminal dari satu gabungan cabang.

Gambar 3.3 Rangkaian Paralel

Itotal = I1+I2+…..+In

= V/R1+V/R2+…+V/Rn

= V/Rtotal

Rparalel = 1/Rtotal=1/R1+1/R2+....+1/Rn

3.5 Prosedur Percobaan

Resistor Seri Dan Pararel

Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah!

Gambar 3.4 Rangkaian Seri

Hidupkan power supply dan set nilai tegangan pada 2 V! Ukurlah nilai

arus yang mengalir!

Ubahlah nilai tegangan dari 4 V, 6 V, 8 V, dan 10V kemudian ukurlah

nilai arus yang mengalir! Catatlah pada table 1.4!

Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah!

Page 9: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

Gambar 1.5 Rangkian Paralel

Hidupkan power supply dan ukurlah arus yang mengalir pada nilai

tegangan 2 V, 4 V, 6 V, 8 V dan 10 V! Catatlah nilai pada table 1.5!

3.6 Data Hasil Percobaan

Tabel 3.1Data Hasil Percobaan I, R, dan VR terhadap V

BesarTegangan( V )

BesarArus( A )

R total( V/I )

VR1 VR2 VR3 VR4

2 21104 21106 21108 211010 2110

Tabel 3.2 Data Hasil Percobaan I1, I2, Itotal, dan Rtotal terhadap V

BesarTegangan( V )

Besar Arus I1

(mA)

Besar Arus I2

(mA)

BesarArus Total(mA)

R total( V/I )

2 87,184 87,186 87,188 87,1810 87,18

3.7 Analisa Data

3.8 Analisa Perhitungan

680 100

Page 10: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

3.9 Data Hasil Perhitungan

Tabel 3.1Data Hasil Perhitungan I, R, dan VR terhadap V

BesarTegangan( V )

BesarArus( A )

R total( V/I )

VR1 VR2 VR3 VR4

246810

Tabel 3.2 Data Hasil Perhitungan I1, I2, Itotal, dan Rtotal terhadap V

BesarTegangan( V )

Besar Arus I1

(mA)

Besar Arus I2

(mA)

Besar Arus Total(mA)

R total( V/I )

246810

3.10 Kesimpulan

Page 11: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

PERCOBAAN IV

TEOREMA SUPERPOSISI

4.1 Tujuan

Untuk mempelajari efek dari penggunaan lebih dari satu sumber tegangan

dalam rangkaian.

4.2 Peralatan yang Dibutuhkan

Circuit construction deck

Multimeter 2 buah

4.3 Referensi

Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William

Hayt.

4.4 Pendahuluan

Teorema superposisi menyatakan bahwa dalam suatu rangkaian yang

memiliki lebih dari suatu sumber tegangan maka jumlah arus yang mengalir

pada sutu cabang adalah sama dengan jumlah arus yang mengalir pada

cabang tersebut apabila sumber tegangan yang aktif hanya satu. Teorema

superposisi sering digunakan pada analisis dari rangkaian listrik dan

elektronika. Dengan menggunakan teorema superposisi maka perhitungan

akan menjadi lebih mudah.

Page 12: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

4.5 Prosedur Percobaan

Teorema Superposisi

Buatlah rangkaian seperti pada gambar!

Gambar 4.1 Rangkaian Superposisi dengan 2 Sumber Tegangan

Hidupkan power supply dan set DC variable power supply pada nilai 12

V dan 10 V!

Ukur nilai arus pada masing-masing cabang dengan menggunakan

amperemeter pada skala 0-10 mA!

Catatlah nilai arus yang mengalir pada I1, I2, I3! Perhatikan besar dan arah

arus!

Sekarang putuskan sumber tegangan +12 V (short circuit) dan

sambungkan resistor R3 dan R5!

Catat arus pada I`1, I`2, I`3!

Gambar 4.2 Rangkaian Superposisi dengan Sumber Tegangan 10V

12V10V

10V

0V

Page 13: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

Hubungkan kembali sumber tegangan +15 V, dan putuskan sumber

tegangan +12V (short circuit), hubungkan R3 dan R3! Catatlah nilai arus

I``1 , I``2 dan I``3 pada table 1.6!

Gambar 4.3 Rangkaian Superposisi dengan Sumber Tegangan 12V

4.6 Data Hasil Percobaan

Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Teorema Superposisi

Sumber Tegangan

Hasil PengukuranTegangan Drop

(Volt)Arus yang Mengalir

(mA)E1 E2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 I1 I2 I30 00 1210 010 12

4.7 Analisa Data

4.8 Analisa Perhitungan

4.9 Data Hasil Perhitungan

Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan Teorema Superposisi

Sumber Tegangan

Hasil PengukuranTegangan Drop

(Volt)Arus yang Mengalir

(mA)E1 E2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 I1 I2 I30 00 1210 010 12

4.10 Kesimpulan

12V0V

Page 14: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

PERCOBAAN 5

TEOREMA THEVENIN

5.1 Tujuan

Menemukan metode penyerdehanaan rangkaian untuk mencari arus yang

mengalir pada salah satu cabang rangkaian

5.2 Peralatan Yang Diperlukan

Circuit construction deck

Multimeter 2 buah

5.3 Referensi

Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hyat.

5.4 Pendahuluan

Teori Thevenin

Pernyataan teorema thevenin adalah sebagai berikut:

Sepanjang perhatian tertuju pada beban, setiap jaringan satu-port yang

mengandung unsure hambatan dan sumber energi dapat diganti dengan suatu

kombinasi seri sumber tegangan ideal VT dan hambatan RT dengan VT sebagai

tegangan rangkaian satu-port terbuka dan RT sebagai rasio tegangan

rangkaian-terbuka terhadap arus hubung singkat.

Gambar 5.1 Rangkaian Thevenin

Jika kedua jaringan pada gambar di atas harus setara untuk semua nilai

hambtan beban, keduanya harus setara untuk nilai-nilai ekstrem seperti RL =

Page 15: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

~ dan RL = 0. Nilai RL = ~ bersangkutan dengan keadaan rangkaian terbuka;

dan dengan membandingkan kedua jaringan, tegangan rangkaian terbuka VRT

pada jaringan asli sama dengan V pada rangkaian ekivalen. Nilai RL = 0

berarti keadaan hubung singkat; dengan membandingkan kedua jaringan, arus

hubung singkat HIS pada jaringan asli sama dengan VT/RT untuk rangkaian

ekivalen. Maka, persamaan:

dan

5.5 Prosedur Percobaan

Thevenin

Hubungkan power supply ke supply line, pastikan tegangan outputnya

pada keaadaan minimal!

Rangkailah seperti gambar berikut:

Gambar 5.2 Rangkaian Thevenin Mencari I di Titik yang di Cari

Set tegangan output power supply sebesar 10 volt! Hitung arus yang

melalui Resistor 680 ohm dengan menggunakan multimeter I! Catat

hasilnya!

Menurut teorema thevenin rangkaian dapat disederhanakan seperti

berikut!

Page 16: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

Gambar 5.3 Rangkaian Thevenin Penyederhanaan

Terlihat bahwa rangkaian menjadi seperti sebuah sumber tegangan E

dengan tahanan dalam r yang dihubungkan ke beban R 680 ohm.

Untuk mencari E, ganti resistor 680 ohm dengan multimeter sehingga

rangkaian seperti berikut, catat tegangannya!

Gambar 5.4 Rangkaian Thevenin Mencari VOC

Untuk mencari r, matikan power supply, dan lepas terminalnya dari

rangkaian! Sambungkan kedua terminal rangkaian yang tadinya

merupakan input dari power supply ganti resistor 680 ohm dengan

multimeter dan catat besar tahanannya!

Buat rangkaian menjadi seperti berikut!

Gambar 5.6 Rangkain Thevenin Mencari r

Isilah tabel 5.1

Dapatkan nilai rata-rata dari r.

5.6 Data Hasil Percobaan

Tabel 5.1 Data Hasil Percobaan Mencari r

Tegangan Power Supply/VM AM r = VM/AM

Page 17: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

(Volt) (mA)2468

5.7 Analisa Data

5.8 Analisa Perhitungan

5.9 Kesimpulan

PERCOBAAN VI

THEOREMA RESIPROSIKAL

6.1 Tujuan Percobaan

Membuktikan theorema resiprosikal

Page 18: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

6.2 Peralatan Yang Diperlukan

Power supply

Panel percobaan

Multi tester

Kabel penghubung

6.3 Referensi

Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hyat.

6.4 Pendahuluan

Theorema Resiprosikal

Jika suatu sumber daya diberikan ke suatu titik dari network yang linier akan

menghasilkam\n arus pada titik yang kedua. Kemudian jika sumber daya yang

di pindahkan pada titik yang kedua maka pada titik yang pertama akan

menghasilkan arus yang sama besarnya.

6.5 Prosedur Percobaan

Buatlah rangkaian seperti pada gambar 6.1!

Page 19: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

Gambar 6.1 Rangkaian Percobaan Resiprosikal

Atur sumber tegangan pada V=……Volt!

Hubungkan sumber tegangan pada titik Adan B!

Ukur arus yang mengalir pada titik C-D (ini adalah I2)!

Pindahkan sumber tegangan pada titik C-D!

Ukur arus yang mengalir pada titik A-B!

Ulangi percobaan diatas dengan mengatur sumber tegangan pada

V=…….volt dan V……..volt!

Catat hasilnya pada tabel 6.1!

6.6 Data Hasil Percobaan

Tabel 6.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Percobaan Resiprosikal

Tegangan SumberI1 I2

Arus yang mengalir dalam mA E = 4 Volt E = 6 Volt E = 8 Volt

6.7 Analisa Data

6.8 Analisa Perhitungan

6.9 Data Hasil Perhitungan

Tabel 6.2 Hasil Perhitungan Rangkaian Percobaan Resiprosikal

Tegangan SumberI1 I2

Arus yang mengalir dalam mA E = 4 Volt E = 6 Volt E = 8 Volt

6.9 Kesimpulan

Page 20: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

PERCOBAAN VII

RANGKAIAN R-L-C

7.1. Tujuan

Mempelajari sifat resistif pada rangkaian R. Mempelajari sifat capasitif pada rangkaian RC. Mempelajari sifat inductive pada rangkaian RL.

7.2. Peralatan yang diperlukan

Power Supply Multimeter Osciloscope Potensiometer 10K Ohm Function Generator Resistor 100 Ohm 2 buah, 1K Ohm Kapasitor 2,2 uF Induktor 2.5 mH Digital Multimeter (dengan range 200 mV ) Resistor 100 Ohm

7.3. Referensi

Membuat dasar teori yang lengkap tentang gelombang dan daya AC, sifat resistif, induktif dan capacitif serta disipasi daya.Buku referensi: Rangkaian Listrik I dan II, William Hyatt.

7.4. Pendahuluan

Di dalam rangkaian listrik dikenal elemen pasif dan elemen aktif. Elemen aktif adalah elemen yang mampu menyediakan daya rata-rata lebih besar dari nol selam interval waktu yang tak berhingga kepada suatu alat luar, sebagai contoh sumber ideal.Elemen pasif didefinisikan sebagai elemen yang tidak dapat menyediakan daya rata-rata lebih besar dari nol selama interval waktu yang tidak terhingga. Contoh dari elemen pasif adalah kapasitor, resistor, dan induktor.

Hubungan tegangan dan arus dapat ditulis di dalam persamaan berikut :

V = R.IDimana harga R dinyatakan sebagai resistansi, selalu konstan

selama tidak terjadi perubahan suhu, dinyatakan di dalam satuan Ohm. Harga V dinyatakan dalam Vollt dan harga I dinyatakan di dalam Ampere.

Dengan grafik seperti berikut:

Page 21: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

Grafik 7.1 Rangkaian Resistif

Pada rangkaian yang mengandung kapasitor, kapasitor menyimpan energi medan listrik selama satu periode dan mengembalikannya selama periode yang lain. Tegangan pada kapasitor adalah sebanding dengan muatannya, atau dengan integral arus terhadap waktu yang melewati kapasitor tersebut. Konstanta kesebandingan itu disebut dengan kapasitas ( dengan v = (1/C) . Q = (1/C) .f1 .dt ).

Kapasitor dimana dapat dituliskan hubungan antara arus dan tegangan sebagai berikut :

I = C

dimana harga C disebut sebagai kapasitansi dan dinyatakan di dalam satuan Farad.

Kapasitor dibuat dari dua buah plat penghantar parallel yang luasnya A dan berjarak d, satu sama lainnya memiliki harga kapasitansi :

C =

Grafik dibawah menunjukkan perubahan arus terhadap tegangan per satuan waktu :

Grafik 7.2 Rangkaian Capasitive

Dengan persamaan tersebut maka sebuah tegangan konstan melalui kapasitor memerlukan arus nol melalui kapasitor tersebut. Jadi kapasitor adalah rangkaian terbuka untuk DC. Sedangkan bagi tegangan AC merupakan rangkaian tertutup karena dV/dt memiliki harga tiap nilai.

Pada rangkaian ideal yang mengandung indukator, indukator menimpa energi medan magnet selama satu periode waktu dan mengembalikannya selama periode yang lain. Dan tegangan pada indukator adalah sebanding dengan rata-rata perubahan arus yang melewatinya. Konstanta kesebandingan antara tegangan dan perubahan arus itu disebut dengan induktansi. (dengan v = L . (di/dt) ).

d

dv/dt

Page 22: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

7.5.1 Prosedur Percobaan

A. Rangkaian Resistif

Gambar 7.1 Rangkaian Percobaan Resistif

Merangkai komponen seperti rangkaian diatas untuk amperemeter menggunakan oscilloscope.

Mengatur generator pada frekuensi mulai dengan 50 Hz sampai dengan 1000 Hz dengan T/div 100 us dan V/div 50 V.

7.5.2 Data Hasil Percobaan

Tabel 7.1 Rangkaian Resistif

Frekuensi (Hz)

Voltage (V) rms

Current (mA) rms

Resistance (ohm)

Vpp (V)

501002003004005006007008009001000

7.5.3 Analisa Data

7.5.4 Analisa Perhitungan

7.5.5 Data Hasil Perhitungan

7.5.6 Kesimpulan

7.6.1 Prosedur Percobaan

Page 23: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

b. Rangkaian Capasitiveb. Rangkaian Capasitif

Gambar 7.2 Rangkaian Capasitive Menghubungkan power supply dengan stop kontak jangan dinyalakan

dulu!. Merangkai komponen seperti rangkaian diatas. Mengatur oscilloscope channel 1 pada Y1 dan channel 2 pada Y2, atur

time/div pada 1 ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya ditengah / nol volt.

Gambarkan bentuk gelombang dengan teliti, mencatat volt/div, time/div dan menunjukkan posisi keduanya.

7.6.2 Data Hasil Percobaan

Tabel 7.2 Rangkaian CapasitifVrms Vpp V/div T/div

CR

7.6.3 Analisa Data

7.6.4 Gambar

7.6.5 Analisa Perhitungan

7.6.6 Kesimpulan

7.7.1 Prosedur Percobaan

c. Rangkaian Induktif

f : 250 Hzc : 10nFR : 100Ω

Page 24: Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

Gambar 7.3 Rangkaian Inductive

Menghubungkan power supply dengan stop kontak jangan dinyalakan dulu!

Merangkai komponen seperti rangkaian diatas. Mengatur function generator pada 10 Volt p-p sinus dengan frekuensi 250

Hz. Set oscilloscope channel Y1 pada 1 Volt/cm dan Y2 pada 500 mV/cm, atur

time/div pada 1 ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya ditengah / nol volt.

Menggambar bentuk gelombang dengan teliti, mencatat volt/div, time/div dan menununjukkan posisi keduanya.

7.7.2 Data Hasil Percobaan

Tabel 7.3 Rangkaian CapacitiveVrms Vpp V/div T/div

LR

7.2.3 Analisa Data

7.2.4 Gambar

7.2.4 Analisa Perhitungan

7.2.5 Kesimpulan


Top Related