ANALISIS PENGARUH DIAMETER KAWAT EMAIL dan PENGARUH JUMLAH LILITAN

TERHADAP DAYA

LAPORAN SEMINAR FISIKA

Diajukan kepada Bp Agus Purwanto M.Sc selaku dosen mata kuliah seminar fisika untuk memenuhi sebagai persyaratan guna memperoleh nilai dari mata kuliah seminar fisika

Oleh Ahdika Setiyadi

NIM. 10306141014

PROGRAM STUDI FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA2012

Metode Penelitian

A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

Pada waktu awal semester VI (pada tanggal 13 Februari 2013) sampai tanggal 6

Mei 2013). Dan berlokasi pada Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Lantai 3

Laboratorium Fisika dan bengkel tempat kost Raharjo.

B. VARIABEL PENELITIAN

1. Penelitian A

Variabel Bebas : diameter kawat email

Variabel Terikat : Beda Potensial Puncak ke Puncak

Variabel Tetap : Periode Gelombang,jumlah lilitan kawat

2. Penelitian B

Variabel Bebas : jumlah lilitan kawat email

Variabel Terikat : Beda Potensial Puncak ke Puncak

Variabel Tetap : Periode Gelombang,diameter kawat

C. INSTRUMENTASI PENELITIAN

Magnet dan kumparan pada sepeda motor Honda Supra

Sepeda motor Kymco

Avrometer

AFG

CRO

Kawat email dengan ukuran 0.3 mm dan 0.9 mm

Laptop dengan software Spektra

Kebel perekam dengan jack 3.5

Resistor dengan nilai

Projectbroard

D. DESAIN ALAT PENELITIAN

a. Gambar kumparan yang sudah dililit

b. Kumparan yang sudah digabung dengan wadah kumparan pada motor

c. Gambar rangkaian kumparan pada saat mengukur impedansi

d. Rangkaian pengukuran tegangan dengan bantuan spectra lab

komputer

Project Board

generator

Rangkaian pengukuran tegangan generator dengan multimeter

generator

multimeter

Rangkaian resistor yang digunakan dalam penelitian

Rangkaian resistor yang digunakan dalam penelitian dimana warna resistor tersebut adalah cokalt,abu-abu,orange atau 18KΩ. Kabel warna hitam tersebut dalah kabel yang menghungkan laptop dengan rangkaian. Dalam gamabr kabel hitam menyambungkan resistor yang disusun secara parallel dan bernilai 4.5KΩ

Langkah Kerja

a. Melilit kumparan b. Mengukur tegangan yang dihasilkan generator dengan multi meterc. Mengukur signal tegangan yang dihasilkan generator dengan bantuan spectra labd. Mengukur Impedansi lilitan dengan bantuan CRO dan AFG

TEKNIK ANALISIS DATA

Rangkaian pengukuran tegangan generator dengan multimeter

multimeter

Dengan menggunakan sistem deskripsi untuk memperoleh hasil-hasil berupa angka-

angka yang selanjutnya akan diolah ke tabel-tabel dan dari tabel-tabel akan diperoleh grafiknya.

Hasil Penelitian

Contoh hasil distribusi mendan magnet

Distribusi tersebut bukanlah dari magnet yang digunakan dalam penelitian,pernah dicoba menggunakan magnet ini tapi tegangan yang dihasilkan lebih kecil dari pada magnet yang digunakan untuk penelitian. Ditampilkannya gambar distribusi magnet ini hanya untuk menunjukan bahwa distribusi magnet tidak lah kontinu, ada disuatu titik magnet tidak ada sama sekali gaya magnet yang dihasilkan.Nilai yang didapat ini menggunakan alat gauss meter

a. Pengaruh ukuran diameter kawat email terhadap daya yang dihasilkan1. Ukuran 0.3mm

Hasil gelombang yang agak tebal garisnya merupakan bentuk tegangan yang dihasilkan melewati oleh kumparan motor,sedang bentuk gelombang yang tajam merupakan tegangan yang dihasilkan melalui resistor.

Dari pengukuran bentuk gelombang dengan CRO dan AFG didapatkan data

Panjang 1 periode gelombang

a. Melewati kumparan 4.2 kotak,sehingga periodenya adalah 2.1 msb. Melewati resistor 4 kotakc. Frekuensi yang digunakan 250Hzd. Time/div yang digunakan 0.5ms

Hasil gelombang tegangan yang dicatat dengan bantuan spectra lab,tegangan ini didapatkan dengan melewatkan tegangan yang dihasilkan oleh generator melalui resistor yang disusun secara seri dan paralel.

Dengan bantuan spectra lab dapat didapatkan data tegangan secara menyeluruh,caranya dengan mengambil gelombang 1 periode saja kemudian klik kanan mouse pilih copy as text dan paste-kan di ms excel.

Contoh data yang didapat dari spectra lab

waktu(sekon) tegangan(volt)2.1137414 0.00429442.1137643 0.00490292.1137869 0.00552012.1138096 0.00611572.1138322 0.0067072.1138549 0.00725512.1138775 0.00782922.1139002 0.00837732.1139228 0.00884772.1139455 0.00933542.1137414 0.00429442.1137643 0.00490292.1137869 0.00552012.1138096 0.0061157

Penghitungan daya rata-rata yang dihasilkan

P= ∆ tTR

∑t=0

t=i

V (t)2

Dimana T=N*∆ t sehingga

P= 1NR

∑t=0

t=i

V ( t)2

P= 1622∗4500

x 0.0275

P=¿9.85717x 10-9 watt

Yang perlu diketahui disini adalah bahwa daya yang dihasilkan ini bukanlah daya total tapi hanya lah daya yang bekerja pada resistor yang diukur saja dalam satu periode

2. Ukuran 0.9 mm

Gambar diatas merupakan bentuk gelombang tegangan yang melewati resistor dan kumparan. Bnetuk gelombang yang tajam dan bagus adalah yang melewati resistor sedang yang agak tebal adalah gelombang yang melewati kumparan. Sama seperti hasil gambar yang sebelumnya belum diketahui apa yang menyebabkan bentuk gelombang yang dihasilkan tidak sebagus yang melewati resistor padahal secara lilitan kumparan lilitan 0.9 lebih berantakan dari pada kumparan dengan diameter 0.3

Dari pengukuran bentuk gelombang dengan CRO dan AFG didapatkan data

Panjang 1 periode gelombang

a. Melewati kumparan 5 kotak,sehingga periodenya adalah 2.5 ms

b. Melewati resistor 6 kotakc. Frekuensi yang digunakan 250Hzd. Time/div yang digunakan 0.5ms

Hasil gelombang tegangan yang dicatat dengan bantuan spectra lab,tegangan ini didapatkan dengan melewatkan tegangan yang dihasilkan oleh generator melalui resistor yang disusun secara seri dan paralel.

Dengan bantuan spectra lab dapat didapatkan data tegangan secara menyeluruh,caranya dengan mengambil gelombang 1 periode saja kemudian klik kanan mouse pilih copy as text dan paste-kan di ms excel.

Contoh data voltase dan waktu yang didapat dari gelombang hasil spectra lab

waktu(sekon) tegangan(volt)2.110295 -0.000792.110318 -0.00031

2.11034 7.34E-052.110363 0.0002722.110385 0.0009192.110408 0.0008852.110431 0.0012432.110454 0.0011142.110476 0.001938

Penghitungan Daya rata-rata

P= ∆ tTR

∑t=0

t=i

V (t)2

Dimana T=N*∆ t sehingga

P= 1NR∑V ( t)2

P= 1560∗4500

x2.131753

P=8.45934 E−07watt

b. Pengaruh jumlah lilitan terhadap daya yang dihasilkan1. Diameter 0.3 mm jumlah lilitan 50/ kolom

Bentuk signal tegangan yang didapat dari CRO,dari pengamatan ini didapat hasil sebagi berikut

Panjang 1 periode gelombang

a. Melewati kumparan 5 kotak,sehingga periodenya adalah 2.5 ms(yang bentuknya tebal)b. Melewati resistor 6 kotakc. Frekuensi yang digunakan 250Hzd. Time/div yang digunakan 0.5mse. Beda fasenya adalah 2.4 kotak

Bentuk signal tegangan yang didapat dari bantuan spectra lab. Dengan mengambil sample satu periode gelombang kemudian diubah ke text dan di copas ke ms excel maka akan didapat data waktu dan tegangan

Contoh data yang didapat

Waktu(sekon) Tegangan(volt)2.1137414 0.00429442.1137643 0.00490292.1137869 0.00552012.1138096 0.00611572.1138322 0.0067072.1138549 0.00725512.1138775 0.00782922.1139002 0.00837732.1139228 0.00884772.1139455 0.0093354

Daya rata-rata yang dihasilkan

P=∆ tT∑t=0

t=i V (t )2

R

Dimana T=N x ∆ t ;N adalah jumlah data sehingga persamaan P menjadi

P= 1N∑t=0

t=i V ( t )2

R

P= 1528∗4500

x0.429285

P= 1.57795 x 10-5 watt

Daya rata rata ini bukanlah nilai daya total tetapi hanyalah daya rata-rata dimana tegangan itu diukur dengan bantuan spketra lab. Dimana nilai resistor tersebut adalah 4500 ohm

2. Ukuran 0.3mm jumlah lilitan 25.kolom

Hasil gelombang yang agak tebal garisnya merupakan bentuk tegangan yang dihasilkan melewati oleh kumparan motor,sedang bentuk gelombang yang tajam merupakan tegangan yang dihasilkan melalui resistor.

Dari pengukuran bentuk gelombang dengan CRO dan AFG didapatkan data

Panjang 1 periode gelombang

e. Melewati kumparan 4.2 kotak,sehingga periodenya adalah 2.1 msf. Melewati resistor 4 kotakg. Frekuensi yang digunakan 250Hzh. Time/div yang digunakan 0.5ms

Hasil gelombang tegangan yang dicatat dengan bantuan spectra lab,tegangan ini didapatkan dengan melewatkan tegangan yang dihasilkan oleh generator melalui resistor yang disusun secara seri dan paralel.

Dengan bantuan spectra lab dapat didapatkan data tegangan secara menyeluruh,caranya dengan mengambil gelombang 1 periode saja kemudian klik kanan mouse pilih copy as text dan paste-kan di ms excel.

Contoh data yang didapat dari spectra lab

waktu(sekon) tegangan(volt)2.1137414 0.00429442.1137643 0.00490292.1137869 0.00552012.1138096 0.00611572.1138322 0.0067072.1138549 0.00725512.1138775 0.00782922.1139002 0.00837732.1139228 0.00884772.1139455 0.00933542.1137414 0.00429442.1137643 0.00490292.1137869 0.00552012.1138096 0.0061157

Penghitungan daya rata-rata yang dihasilkan

P= ∆ tTR

∑t=0

t=i

V (t)2

Dimana T=N*∆ t sehingga

P= 1NR

∑t=0

t=i

V ( t)2

P= 1622∗4500

x 0.0275

P=¿9.85717x 10-9 watt

Yang perlu diketahui disini adalah bahwa daya yang dihasilkan ini bukanlah daya total tapi hanya lah daya yang bekerja pada resistor yang diukur saja dalam satu periode.Dimana nilai resistor tersebut adalah 4500 ohm

Grafik hubungan diameter kawat email dengan daya yang dihasilkan

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.0000000

0.0000002

0.0000004

0.0000006

0.0000008

0.0000010

da

ya

ra

ta-r

ata

(wa

tt)

diamater(mm)

B

Grafik hubungan jumlah lilitan dengan daya rata-rata

25 30 35 40 45 50-0.000002

0.000000

0.000002

0.000004

0.000006

0.000008

0.000010

0.000012

0.000014

0.000016

0.000018

da

ya

ra

ta-ra

ta(w

att)

jumlah lilitan

B

Dari analisis diatas dapat kita simpulkan bahwa kawat dengan diameter yang lebih besar menghasilkan daya yang lebih besar dari pada kawat dengan diameter lebih kecil.Hal ini juga terlihat dari voltase yang dihasilkan pada kawat yang lebih besar voltase total adalah ±6 volt sedang kawat yang lebih kecil hanya ±2 volt hal ini disebabkan karena kawat yang lebih kecil menerima gaya magnet yang lebih sedikit menerima gaya magnet(karena posisi kawat lebih jauh dari pada posisi kawat dengan diameter besar terhadap magnet) sehingga menghasilkan beda potensial yang lebih kecil dari pada kawat yang lebih besar.

Selain secara teori kawat dengan luas penampang yang kecil akan memiliki hambatan dalam yang lebih besar dari pada kawat dengan luas penampang yang besar. Kemudian hambatan dalam juga dipengaruhi oleh panjang kawat.Semakin panjang semakin besar.

Sedang untuk kawat dengan diameter sama tapi beda jumlah lilitan juga memiliki nilai daya yang cukup mencolok,kawat dengan lilitan lebih banyak menghasilkan daya yang lebih besar dibandingkan dengan kawat yang jumlah nilainya sedikit. Tapi dengan jumlah liliant kawat 50/kolom ternyata masih kalah dengan kawat dengan diameter 0.9mm tapi hanya memiliki 25 lilitan/kolom.

Selain itu jika kita ganti magnet yang digunakan dengan magnet yang lebih kuat lagi gaya magnetnya dan medan magnetnya maka daya yang dihasilkan akan lebih besar lagi tapi konsekuensinya gaya yang digunakan untuk menggerakan magnet tersebut mengelilingi kumparan akan lebih besar lagi.

Selain itu beda fase sinyal tegangan yang dihasilkan dengan CRO dan AFG dipengaruhi sangat dipengaruhi oleh resistor yang digunakan. Tapi panjang kotak gelombang dipengaruihi oleh frekuensi.Semakin bagus bentuk sinyal tegangan yang dihasilkan oleh CRO maka semakin baik kumparan lilitan tersebut. Ini berati dapat disimpulkan bahwa bentuk kumparan miliki kawat 0.3 dengan jumlah lilitan 25 paling buruk,karena dilihat dari bentuk gambarnya.

Kelemahan dari penelitian ini adalah diabaikanya bentuk kerapihan lilian kumparan,kecepatan motor yang kurang perodik sehingga menyebabkan didapatkanya gelombang tegangan pada spectra lab tidak sama amplitudonya. Cara peneliti agar kecepatan motor bias dianggap sama untuk tiap kali pengukuran adalah menyeting kecepatan motor itu dengan cara mengukur tegangan yang dihasilkan kawat 1,kemudian mengganti kawat 2 dan diukur kembali tegangannya begitu pula untuk kawat 3,dan 4. Asal kumparan kawat yang sebelumnya belum di bongkar maka cara ini masih bias digunakan tapi bila sudah dibongkar dan tidak tahu nilai tegangan yang dihasilkan kumparan kawat tersebut maka harus mengulangi lagi dari awal. Atou cara lain adalah dengan mengukur tegangan yang dihasilkan kawat khusus di kumparan yang sama sekali tidak diubah,kumparan kawat tersebut dililiti semacam lakban tapi tegangan yang dihasilkan kumparan ini sangat tinggi (lebih dari 100volt) .

Kesimpulan:

Daya rata-rata yang dihasilkan diameter 0,3mm pada titik resistor tertentu lebih kecil dibandingkan dengan daya rata-rata yang dihasilkan oleh kawat dengan diameter 0.9 dititik yang sama.

Semakin banyak jumlah lilitan maka semakin besar daya yang dihasilkan

Biaya yang dihabiskan dalam penelitian ini

Kawat email 0.3mm,seberat 1 ons : Rp. 15000 Kawat email 0.9mm,seberat 0.5 ons : Rp. 7500 Kunci T ukuran 8 : Rp. 16000 Kawat email 0.5mm,seberat 1 ons : Rp. 15000 Kumparan motor : Pinjaman Avrometer : Pinjaman

Lampiran

Pengukuran tegangan yang dihasilkan kumparan lilitan 0.3 mm dengan lilitan 25, dan skala yang digunakan dalam pengukuran adalah 10.

Pengukuran tegangan yang dihasilkan kumparan lilitan 0.3 mm dengan lilitan 50, dan skala yang digunakan dalam pengukuran adalah 50.

Contoh kumparan yang sudah dililit dengan kawat email ukuran 0.3mm dan jumlah lilitan 50.