Laboratorium Pengukuran Sistem Tenaga

I. TUJUAN

Setelah selesai percobaan, siswa dapat menerangkan dan menerangkan persoalan dengan mempergunakan hukum Kirchhoff.

II. PENDAHULUAN

Berdasarkan hukum Kirchhoff I (tentang arus) jumlah aljabar dari arus-arus yang menuju satu sistem adalah sama dengan jumlah aljabar arus yang keluar dari sistem tersebut. Dalam mempergunakan hukum Kirchhoff untuk menyelesaikan rangkaian-rangkaian listrik kita menetapkan bahwa arus yang arahnya masuk kesuatu sistem diberi tanda positif, sedangkan arus yang arahnya masuk kesuatu sistem diberi tanda negatif.

I1 + I2 + I3 = I4 + I5I1 + I2 + I3 I4 I5 = 0

,Pada hukum Kirchhoff II bahwa jumlah aljabar tegangan pada suatu rangkaian tertutup adalah nol.

Dalam mempergunakan hukum Kirchhoff II kita memberikan tanda polaritas positif pada tahanan di arah datangnya arus.

-V1 + I.R1 + I.R2 + V2 + I.R3 = 0

V1 - V2 = I.R1 + I.R2 + I.R3

V1 - V2 = I (R1 + R2 + R3)

III. ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN

3.1 Power supply: 0 60 volt DC

3.2 Tahanan

3.3 Protto board

3.4 Multi meter: Elavi 15 N

3.5 Kabel penghubung

IV. LANGKAH KERJA4.1 Buatlah rangkaian seperti gambar dibawah ini:

4.2 On kan power supply DC dan atur tegangan dari 2 volt sampai 12 volt. Ukur besarnya arus yang melalui masing-masing tahanan pada setiap kenaikan tegangan dari power supply tersebut (tabel 1).

4.3 Ganti nilai ketiga tahanan tersebut diatas dengan nilai yang sama yaitu 1k dan ulangi langkah 2 (tabel 2).

4.4 Bandingkan keadaan step 2 dan 3 berdasarkan teori hukum Kirchhoff I.

4.5 Buatlah rangkaian seperti gambar dibawah ini:

4.6 On kan power supply DC dan atur tegangan selangkah demi selangkah dari 2 volt hingga 15 volt. Pada tiap langkah ukur besarnya tegangan dan arus yang melalui masing-masing tahanan (tabel 3).

4.7 Ganti nilai tahanan tersebut diatas dengan nilai yang sama yaitu 100 dan ulangi langkah 6.

4.8 Bandingkan langkah 6 dan langkah 7 dengan hukum Kirchhoff II.

4.9 Buatlah rangkaian seperti gambar dibawah ini:

4.10 On kan power supply DC, atur tegangan VI dari 5 volt sampai 15 volt dan V2 dari 7 volt; 8 volt dan 12 volt.

Ukur besarnya arus yang melalui masing-masing tahanan dan tegangan pada masing-masing tahanan (tabel 5).

4.11 Ganti polaritas dari V2 (berlawanan) untuk tegangan yang sama dan diulangi langkah 10.

4.12 Setelah selesai percobaan letakan seluruh peralatan pada tempatnya.Tabel 1

TEGANGAN

(VOLT)Arus yang melalui Tahanan (mA)

R = 150R = 220R = 470

4 Volt4,142,832,86,936,8

6 Volt5,955,84,0549,999,8

8 Volt8,328,45,675,713,9914,5

10 Volt10,5810,57,217,2517,7918

12 Volt12,78138,71921,4922

Tabel 2

Tegangan

(Volt)Arus yang melalui Tahanan (mA)

R1 = 220R2 = 220R3 = 220

TeoriPraktekTeoriPraktekTeoriPraktek

2 volt32.932,966

4 volt66661212

6 volt99991818

8 volt121212122424

10 volt151515153030

12 volt181818183636

Tabel 3

TerpasangJatuh tegangan pada masing-masing tahanan (Volt)Keterangan

R1 = 220R2 = 150R3 = 470

TeoriPraktekTeoriPraktekTeoriPraktekTeoriPraktek

2 volt0,520,520,350,361,111,1122,005

4 volt11,050,70,732,22,2244,002

5 volt1,21,30,80,92,72,7754,993

6 volt1,51,57811,093,33,3366,003

8 volt22,11,41,44,44,4488

10 volt2,62,61,71,85,55,54109,97

12 volt3,13,142,12,16,66,651211,98

13 volt3,33,402,32,37,27,231313,02

15 volt3,93,942,62,78,38,341515.02

Tabel 4

TerpasangJatuh tegangan pada masing-masing tahanan (Volt)Keterangan

R1 = 220R2 = 220R3 = 220

TeoriPraktekTeoriPraktekTeoriPraktekTeoriPraktek

2 volt0,60,610,60,600,60,6121,83

4 volt1,31,331,31,331,31,3444,01

5 volt1,61,661,61,661,61,6654,99

6 volt2221,992265,99

8 volt2,62,642,62,662,62,6788,01

9 volt33,0233,0233,0399,07

10 volt3,33,343,33,333,33,341010,02

12 volt44,014444,011212,03

13 volt4,34,344,34,324,34,341313

15 volt55,025555,021515,05

Tabel 5Tegangan (Volt)Jatuh tegangan pada masing-masing tahanan (Volt)Keterangan

R1 = 220R2 = 150R3 = 470

V1V2PraktekPraktekPraktekTeoriPraktek

5- 12- 1,78- 1,23- 3,9- 7- 6,91

10- 70,7870,5421,67533,004

15- 81,841,263,977

Tabel 6, jika polaritas V2 dibalik

Tegangan (Volt)Jatuh tegangan pada masing-masing tahanan (Volt)Keterangan

R1 = 220R2 = 150R3 = 470

V1V2PraktekPraktekPraktekTeoriPraktek

5124,453,0689,51717,018

1074,453,0699,481716,99

1586,0254,1512,822322,9

V. PERTANYAAN5.1 Menurut hukum Kirchhoff I, jumlah aljabar dari arus-arus yang menuju satu sistem akan sama dengan jumlah aljabar dari arus-arus yang keluar dari sistem tersebut. Buktikan pernyataan hukum Kirchhoff I diatas dengan membuat rangkain R1 = 2,2 k; R2 = 3,3 k; R3 = 3,9 k/0,5W; R4 = 4,7k/0,5W serta V1 = 12 volt.

Jawab:

I1 = I2 =

I3 = = = 11.3 mAI4 = = = 10mA

I1 + I4 = I2 + I3

I1 + I4 - I2 - I3 = 05 mA + 10 mA - 11.3 mA - 3.63mA = 0

Mendekati angka 0. Maka terbukti bahwa arus masuk sama dengan arus keluar

I2

I1

I4I3

5.2 Menurut hukum Kirchhoff II jumlah aljabar dari semua ggl dan jatuh tegangan pada suatu rangkaian tertutup adalah nol.

Buktikan pernyataan hukum Kirchhoff II diatas dengan membuat beberapa rangakain.Jawab:

Jumlah aljabar tegangan dalam suatu rangkaian tertutup selalu sama dengan nol.

Bila arus sesuai dengan arah lintasan tertutup yang diambil, maka I bertanda positif.

Bila arah arus berlawanan dengan arah lintasan tertutup yang diambil, maka I bertanda negatif ().

Untuk gaya gerak listrik atau gglnya bila arah lintasan dari kutub positif ke kutub negatif, maka ggl (E) bertanda positif (+). Sedangkan pada seat arah lintasan dari kutub negatif ke kutub positif maka E bertanda negatif ().

Diketahui :

R1 = 2 OhmR2 = 3 OhmE = 10 Ohm

I = 2A

Diambil lintasan seperti panah,VAB + VBC + VCD + VDA = 0I R1 + I R2 + 0 - E =

2.2 + 2.3-10 = 0

0=0

I1 = 1I2 = 3I3 = 2R1 = 3R2 = 4R3 = 5

V1 = 10V2 = 18

I2=I1+I3Lihat Lintasan I ( A-B-E-F-A)VAB + VBE + VEF + VFA = 0 I R1 + I R2 + 0 - E1 = 0 I R1 + ( I1 + I3 ) R2 - E1 = 0I R1 + I 1R2 + I3 R2 - E1 = 0

1.3 + 1.4 +2.4 15 = 00 = 0

Lihat Lintasan II ( B-C-D-E-B)VBE + VDE + VDC + VCB = 0I2R2 + 0 - E2 + I3 R3 = 0(I1 + I3) R2 E2 + I3 R3 = 0I1R2 + I3 R2 + I3 R3 E2=01.4+2.4+2.5-18=0Dengan kata lain dapat dinyatakan bahwa, pada setiap rangkaian tertutup (mesh) dari suatu jaringan, jumlah aljabar ggl (tegangan sumber) besarnya sama dengan jumlah semua susut tegangan (hasil kali arus dan tahanannya).VS1 + VS2 = I . R1 + I . R2 + I . R3

IV. Kesimpulan

DAFTAR PUSTAKA1. http://muslim-sejati17.blogspot.com/2013_06_01_archive.html2. http://gusti99.blogspot.com/2011_10_01_archive.html3. http://tawarikhloyntha.blogspot.com/2013_07_01_archive.html4. http://mustofaabihamid.blogspot.com/2010/04/hukum-kirchoff-dan-hukun-ohm.html5. http://edigunawan01.blogspot.com/2013/04/hukum-kirchoff-ii-fisika-dasar-2.html

Jurusan Teknik Elektro-Politeknik Negeri Bandung

1