modul praktikum rangkaian listrik (rev juli 2013)
TRANSCRIPT
RANGKAIAN LISTRIK
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTROJURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS ISLAM KADIRI – KEDIRI
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik PENDAHULUAN ii
PENDAHULUAN
A. UMUM
Sesuai dengan tujuan pendidikan di UNISKA, yaitu :
- Pembinaan hidup bermasyarakat
- Pembinaan sikap ilmiah
- Pembinaan sikap kepemimpinan
- Pembinaan keahlian
Maka tugas dari Laboratorium Fakultas Teknik UNISKA antara lain :
- Memperkuat konsep
- Melengkapi kuliah
- Melatih keterampilan / penerapan teori
Dengan demikian praktikum Mikroprosessor adalah melatih keterampilan dalam
menerapkan teori-teori yang diperoleh dari mata kuliah Sistem Mikroprosessor.
Disamping itu praktikum Mikroprosessor dapat mengasah kemampuan mahasiswa untuk
mengaplikasikan Mikroprosessor sebagai salah satu peralatan pengontrol otomatis yang
saat ini banyak digunakan dalam bidang industri. Kesungguhan dan ketertiban dalam
melakukan praktikum merupakan prasyarat utama untuk mencapai keberhasilan praktikum
anda. Oleh karena itu, selama anda melaksanakan praktikum di laboratorium Elektronika
ada beberapa hal yang perlu anda perhatikan :
1. Selama praktikum, praktikan dibimbing oleh asisten dan untuk itu praktikan harus
mempersiapkan segala sesuatu tentang percobaan yang akan dilakukan seperti yang
ada pada “BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM” bersama rekan praktikumnya.
2. Sebelum melaksanakan praktikum, periksalah semua peralatan yang akan digunakan
dan pinjamlah peralatan yang belum ada.
3. Dalam melaksanakan praktikum perlu diperhatikan penggunaan waktu yang ada,
karena waktu pelaksanaan Praktikum Mikroprosessor adalah “3 jam”.
Rincian penggunaan adalah seperti berikut :
- Persiapan :
Untuk persiapan, praktikan diberi waktu 30 menit dan pada saat persiapan tugas
praktikan adalah : menyerahkan tugas pendahuluan dan meminjam peralatan
yang belum ada.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik PENDAHULUAN iii
- Melakukan Percobaan :
Dalam melakukan percobaan praktikan diberi waktu ± 120 menit dan sisanya (30
menit) digunakan untuk mencata hasil praktikum dalam lembar Laporan
Sementara.
4. Tugas pendahuluan dikumpulkan sebelum praktikum dimulai kepada asistenya
masing-masing.
5. Praktikan dilarang mengerjakan Tugas Pendahuluan di lingkungan Laboratorium.
6. Sebelum melakukan percobaan, setiap praktikan harus mempersiapkan Laporan
Resmi yang telah ditulisi dengan tujuan percobaan, teori, cara kerja, serta
persiapkan pula kertas karbon dan kertas grafik bila diperlukan.
B. TATA TERTIB
Tata tertib yang harus diperhatikan dan ditaati selama melakukan praktikum
Mikroprosessor adalah :
1. Praktikan harus hadir 10 menit sebelum praktikum dimulai.
2. Praktikan baru diperkenankan masuk Laboratorium setelah percobaan yang akan
dilaksanakan dinyatakan SIAP oleh asisten.
3. Sebelum melakukan praktikum, semua perlengkapan kecuali buku petunjuk praktikum,
alat tulis dan peralatan penunjang harus diletakkan di tempat yang telah ditentukan.
4. Setiap praktikan harus melakukan percobaan dengan rekan praktikum yang telah
ditentukan.
5. Selama mengikuti praktikum, praktikan harus berpakaian sopan dan tidak
diperbolehkan memakai sandal, bertopi, merokok, membuat gaduh, dan lain-lain.
6. Selama praktikum, praktikan hanya diperbolehkan menyelesaikan tugasnya pada meja
yang telah disediakan (melakukan percobaan, membuat laporan sementara dan resmi).
7. Selama melakukan percobaan, semua data hasil percobaan ditulis dalam kolom-kolom
tabel yang dipersiapkan terlebih dahulu. Laporan sementara dibuat rangkap n + 1 dan
dilaporkan pada asisten untuk ditanda tangani. n adalah jumlah praktikan dalam satu
kelompok.
8. Berdasarkan Laporan Sementara yang telah disetujui oleh asisten, setiap praktikan
membuat Laporan Resmi sesuai dengan tugas yang diberikan dalam buku petunjuk,
kemudian diserahkan kepada asisten masing-masing dengan dilampiri laporan
sementara.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik PENDAHULUAN iv
9. Jika praktikan akan meninggalkan ruang praktikum, harus melaporkan pada asisten dan
demikian pula sebaliknya.
10. Praktikan yang sudah menyelesaikan tugas-tugasnya, diharuskan meninggalkan ruang
praktikum.
C. SANKSI
Ada beberapa sanksi yang dapat diterapkan terhadap praktikan yang melanggar peraturan
tata tertib :
1. Pelanggaran tehadap :
a. Point A-5, asisten berhak melakukan pencoretan terhadap tugas yang telah
dikerjakan.
b. Point A-6, B-1, B-5, B-6, dan B-9 dikenakan sanksi pembatalan percobaan yang
dilakukan.
c. Point A-2, B-3, B-4, dan B-9 dikenakan sanksi peringatan dan apabila telah
mendapatkan peringatan 3 kali, praktikan akan dikeluarkan dan mendapat “Nilai
E”.
2. Praktikan yang melakukan kecurangan dapat dikenakan sanksi berupa pembatalan
seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”.
3. Praktikan yang karena kelalaiannya menyebabkan kerusakan atau menghilangkan alat
milik laboratorium harus mengganti alat tersebut. Apabila dalam waktu yang ditentukan
belum mengganti, maka tidak diperkenankan mengikuti praktikum berikutnya.
4. Praktikan yang tidak mengikuti praktikum sebanyak 4 kali diberi sanksi pembatalan
seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”.
5. Sanksi lain yang ada di luar sanksi-sanksi diatas ditentukan kemudian oleh Kepala
Laboratorium.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik DAFTAR ISI v
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN ........................................................................................... ii
DAFTAR ISI ................................................................................................... v
PERCOBAAN I. TEOREMA THEVENIN DAN NORTON .................................. 1
PERCOBAAN II. RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK ....................... 8
PERCOBAAN III. RANGKAIAN RC DAN RL ..................................................... 15
PERCOBAAN IV. RANGKAIAN RESONANSI .................................................... 27
LAMPIRAN ................................................................................................... 35
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 1
PERCOBAAN I
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
1. TUJUAN
a. Mempelajari penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada arus searah.
2. PENDAHULUAN
2.1. Teorema Thevenin
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen
maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat
diganti dengan : satu sumber tegangan seri dengan sebuah resistor dengan resistansi.
a
b
VT
RT
a
b
Rangkaian
aktif linier
Gambar 1.1. Konsep Teorema Thevenin
VT = Tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit Voc).
RT = Resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber
independen diganti dengan resistansi dalamnya.
Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban di
ubah- ubah.
2.2. Teorema Norton
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen
maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b dapat
diganti dengan : satu sumber arus parallel dengan satu resistor dengan resistansi.
a
b
RN
a
b
Rangkaian
aktif linierIN
+
Gambar 1.2. Konsep Teorema Norton
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 2
IN = Arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit = 𝐼𝑆𝐶 ).
RN = Resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber
independen diganti dengan resistansi dalamnya.
Dapat dibuktikan bahwa :
𝑹𝑵 = 𝑹𝑻 = 𝑽𝑪𝑪
𝑰𝑺𝑪 dan 𝑰𝑵 = 𝑰𝑺𝑪 =
𝑽𝑻
𝑹𝑻
3. ALAT – ALAT YANG DIGUNAKAN
a. Kit praktikum Thevenin dan Norton
b. AVO Meter analog
c. AVO meter digital
d. Kabel penghubung secukupnya.
SUMBER
TEGANGAN
SUMBER
ARUS
RANGKAIAN
N
R1 R2 R3 R4
BEBAN
A
B
D
E
E
F
+
-
Gambar 1.3. Denah kit praktikum
4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
4.1. Teorema Thevenin (Rangkaian 1)
Dalam percobaan ini teorema thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada
beban R (R1, R2, R3 dan R4) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan mengukur
VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui beban
secara langsung dengan membaca mA-meter.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 3
a. Gunakan Kit Teorema Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20
Volt pada A-B, pada titik C-D pasanglah mA digital (pada range 20 mA) seri dengan
beban R1,seperti gambar dibawah ini. Bacalah dan catat arus melalui R1.
RANGKAIAN
N
A
B
D
E
20V
A
i
Gambar 1.4. Pengukuran arus rangkaian
b. Bukalah beban dan mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah
tegangan open circuit C-D (sama dengan VT) dengan Voltmeter elektronik yang
mempunyai impedansi input tinggi (seperti gambar dibawah ini). Tegangan sumber
A-B harus tetap = 20 volt.
RANGKAIAN
N
A
B
D
E
20V V
Gambar 1.5. Pengukuran tegangan Thevenin
c. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yang dilihat pada terminal C-D ke kiri, bukalah
atau lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B (seperti
gambar dibawah ini)
RANGKAIAN
N
A
B
D
E
Ohm
Meter
Gambar 1.6. Pengukuran resistansi Thevenin/Norton (RT)
d. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan Ohm meter.
e. Ukurlah resistansi R1.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 4
f. Hitunglah arus melalui R1 dari :
𝑰 = 𝑽𝑻
𝑹𝑻 + 𝑹𝟏
RT
R1
a
b
I
VT
Gambar 1.7. Pengukuran arus pada rangkaian pengganti thevenin 1
g. Bandingkanlah hasil Perhtungan (f) tersebut dengan hasil yang peroleh dari
pengukuran langkah (a).
h. Ulangi langkah (a) – (e) untuk harga R = R2, R = R3, dan R = R4.
i. Tuliskan hasil percobaan diatas pada tabel yang tersedia pada lembar kerja.
4.2. Teorema Thevenin (Rangkaian 2)
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut :
RANGKAIAN
N
B A
D C
R = R1
A
V = VT
- +
RT
I
Gambar 1.8. Pengukuran arus pada rangkaian pengganti thevenin 1
b. Aturlah tegangan V sama dengan harga VT yang telah diukur pada langkah 4.1.b.
c. Sebagai dipergunakan rangkaian N dengan A-B dihubung singkatkan dan dipasang
menurut gambar diatas.
d. Ukurkah arus yang mengalir di R1 dengan mA-meter.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 5
e. Ulangi percobaan tersebut untuk R = R2, R = R3, dan R = R4 (hubung singkat).
f. Tuliskan hasil percobaan diatas pada tabel yang tersedia pada lembar kerja.
4.3. Teorema Norton
Rangkaian pada percobaan 4.1.a diatas dapat diganti dengan sebuah sumber arus
parallel dengan suatu resistansi yang besarnya sama dengan RT.
a. Mencari IN pasanglah sumber tegangan searah 20 volt pada A-B.
Ukurlah arus hubungan singkat pada C-D (pasanglah mA-meter langsung pada C-D)
b. RN = RT dapat diperoleh dengan percobaan 4.1.c tetapi dalam hal ini rangkaian N
akan kita pergunakan sebagai IN.
c. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh
dari percobaan 4.3.a. Buatlah rangkaian sebagai berikut :
RANGKAIAN
N
A
B
C
D
R1
A
SUMBER ARUS
IN
E
F
RN
Gambar 1.9. Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton
d. Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R2, R = R3, dan R = R4.
e. Tulislah hasil pengamatan pada tabel dalam lembar kerja.
5. TABEL HASIL PERCOBAAN
Tabel Teorema Thevenin dan Norton
Dengan tegangan
Vab = 20 volt Pengukuran
............. mA
(perc. 4.1.a)
VT = .......... volt
(perc. 4.1.b)
RT = RN = .......... ohm
(perc. 4.1.c)
IN = .......... mA
(perc. 4.3.a)
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 6
Beban R
Arus melalui resistor R
Pengukuran
langsung dengan
mA meter
(perc. 4.1.a)
Perhitungan
dengan teorema
Thevenin
𝐼 = 𝑉𝑇
𝑅𝑇 + 𝑅
(perc. 4.1.e)
Pengukuran
dengan
teorema
Thevenin
(perc. 4.2.d)
Pengukuran
dengan teorema
Norton
(perc. 4.3.d)
R = R1
R = R2
R = R3
R = R4
6. MENGAKIRI PERCOBAAN
a. Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik TEOREMA THEVENIN DAN NORTON 7
7. Tugas
a. Kesimpulan apakah yang dapat saudara peroleh dari percobaan 1?
b. Kesimpulan apakah yang dapat saudara peroleh dari percobaan 2?
c. Apakah pengaruh resistansi dalam sumber tegangan pada percobaan ini?
d. Bandingkanlah resistansi dalam sumber arus yang dipergunakan dalam percobaan ini
dengan resisstansi dalam sumber arus ideal!
e. Untuk harga R manakah (diantara R1, R2, dan R3), sumber arus yang menghasilkan arus
yang dapat dianggap konstan ( I = IN = arus hubung singkat )?
f. Keuntungan apakah yang diperoleh dengan menggunakan teorema ini?
g. Lingkarilah pernyataan yang dianggap benar :
1) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = 0 dan sumber arus ideal
mempunyai impedansi dalam = ∞.
2) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = 0 dan sumber arus ideal
mempunyai impedansi dalam = 0.
3) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = ∞ dan sumber arus ideal
mempunyai impedansi dalam = ∞.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK 8
PERCOBAAN II
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
1. TUJUAN
a. Mempelajari sifat rangkaian dengan kopling magnetic.
b. Mempelajari beberapa sifat transformator dan penggunaanya.
2. PENDAHULUAN
Dua buah rangkaian atau lebih dikatakan bergandengan bila perubahan arus atau
tegangan pada rangkaian yang satu mempengaruhi arus atau tegangan pada rangkaian
yang lain. Bila pengaruh perubahan besaran listrik diteruskan melalui medan listrik, maka
rangkaian tersebut dikatakan bergandengan kapasitif (galvanis).
Pada gandengan tidak langsung ini, besarnya pengaruh rangkaian yang satu kepada
yang lain dinyatakan dengan faktor gandengan atau koefisien kopling k yang berharga
antara 0 dan 1 (makin rapat jaraknya, makin kuat pengaruhnya).
Jadi, untuk dua kumparan yang diketahui bergandengan magnetic, selain dapat
induktansi (self inductance), dikenal pula induktansi bersama/gandengan (mutual
inductance) yang berbeda dipengaruhi oleh koefisien kopling k.
Arah lilitan kumparan yang satu terhadap kumparan yang lain, menentukan polaritas
tegangan induktansinya (biasanya dinyatakan dengan tanda dot).
Alat yang bekerja berdasarkan pemindahan besaran listrik melalui medan magnet ini,
dikenal sebagai transformator.
Sebagai sebuah kutub empat yang mempunyai sepasang terminal input dan sepasang
terminal output. Kumparan yang terhubung dengan terminal input biasanya disebut
kumparan primer sedangkan kumparan yang terhubung pada terminal output biasanya
disebut kumparan sekunder.
Kumparan-kumparan tersebut dapat dibuat dengan menggunakan inti udara (air core
transformer), atau yang lebih umum dibuat dengan menggunakan inti dari bahan
ferromagnetik/inti besi (iron core transformer), karena permeabilitasnya “µ” jauh lebih
tinggi dari udara.
Perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder menentukan perbandingan tegangan
atau arus dari kedua kumparan tersebut. Perlu diingat, meskipun disini seolah-olah terjadi
pertambahan tegangan atau arus, tetapi tidak terdapat pertambahan daya.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK 9
Jadi dapat dituliskan bahwa :
𝑵𝟏
𝑵𝟐 =
𝑽𝟏
𝑽𝟐 =
𝑳𝟏
𝑳𝟐
𝑽𝟏𝑳𝟏 = 𝑽𝟐𝑳𝟐 (untuk Transformator ideal)
3. ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN
a. Kit praktikum
b. Generator Sinyal (GS)
c. Osiloskop
d. Multimeter
e. Tahanan/beban 8,2 Ohm
f. Variac
4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
4.1. Melihat V2 Sebagai Fungsi Jarak.
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut:
SUMBER SINYAL
L1 L2
V1 V2
Cv1
Cv2
Ch1 Ch2
OSILOSKOP
Gambar 2.1. Melihat V2 sebagai fungsi jarak
b. Aturlah frekuensi generator sinyal pada frekuensi resonansi = fr (20 Kc) (lihat
pada kit praktikum) dengan amplituda = 2 VPP = V1
c. Posisi jarak = 0 (kumparan 1 dan kumparan 2 paling dekat).
d. C1 dan C2 pada posisi minimum (lihat pada kit praktikum).
e. Aturlah C1 dan C2 sehingga diperoleh harga V2 yang maksimum.
f. Ubahlah posisi jarak mulai dari kedudukan : 0,1,2,3,4 dan ukurlah V2 pada tiap
kedudukan.
g. Lakukanlah pengukuran ini untuk 3 buah frekuensi yaitu :
F1 = fr : f2 = fr + 10 kHz ; f3 = fr – 10 kHz
h. Isikan hasil pengukurannya dalam tabel 1 pada lembar kerja.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK 10
4.2. Melihat V2 Sebagai Fungsi ϴ
a. Ulangilah langkah percobaan 4.1 dari a sampai dengan e.
b. Ukurlah tegangan V2 dengan beda frasa antara V1 dan V2 (= ϴ) lakukanlah
pengukuran ini untuk 3 buah frekuensi seperti pada 4.1.f
c. Kemudian tuliskan hasil pengukurannya kedalam tabel 2 pada lembar kerja (bila
frekuensi yang dipilih cukup banyak, response yang diharapkan dapat terlihat
dengan jelas).
4.3. Mempelajari Sifat Transformasi Daya
Buatlah rangkaian terlebih dahulu, periksalah apakah tidak ada salah hubung
atau hubung singkat sebelum kita memasang pada tegangan jala-jala listrik dari PLN.
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut:
0
10
220
240
0
6
9
12
a
b
c
d
e
f
g
h
Gambar 2.2. Rangkaian Transformator daya
b. Aturlah tegangan output “Variac” = 50 Volt.
Gambar 2.3. Output variac yang dihubungkan ke transformator
Perhatian :
1. Kita bekerja dengan tegangan jala jala listrik. Berhati hatilah!
2. Saat mengunakan Multimeter untuk mengukur tegangan, gunakan batas
ukur yang paling tinggi dahulu.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK 11
c. Pasangkan tegangan 50 Volt ini (output dari variac) pada a-b (pada waktu
memasang, Variac dimatikan dahulu)
d. Kemudia ukurlah tegangan Vc-a, Vd-a, Vf-e, Vg-e, Vh-e dan istilah tabel 3.
e. Dengan menganggap bahwa trafo adalah trafo ideal, maka dapat ditentukan
perbandingan lilitan trafo tersebut.
4.4. Menentukan Polaritas Transformator
a. Hubung singkatkan a-e. pasanglah tegangan 100 Volt (output dari variac) pada a-
d (pada waktu memasang, Variac dimatikan dahulu), kemudian ukurlah
tegangan Vh-e, isilah tabel 4.
b. Lepaskan hubungan singkat a-e.
c. Hubung singkatkan a-h. Pasanglah tegangan 100 Volt pada a-d (output dari
variac) pada a-d (pada waktu memasang, Variac dimatikan dahulu), kemudian
ukurlah tegangan Vh-e, isilah tabel 4.
d. Lepaskan hubungan singkat a-h.
e. Dari percobaan a dan c kita telah dapat menentukan polaritas trafo tersebut.
4.5. Menentukan Regulasi Tegangan
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut:
Gambar 2.4. Menentukan regulasi tegangan
b. Aturlah tegangan Variac sebesar 100 Volt.
c. Pasanglah tegangan 100 Volt pada a – b (pada waktu memasang, variac
dimatikan dulu)
d. Dalam keadaan rb = terbuka (open), kemudian ukurlah tegangan Ve-h = V1
e. Pasanglah rb = 8,2Ω, kemudian ukurlah tegangan Ve-h dalam keadaan ini (beban
penuh) = V2. Dapat dihitung arus pada keadaan beban penuh ini = ib
f. Fungsi tegangan = 𝑽𝟏−𝑽𝟐
𝑽𝟐 × 𝟏𝟎𝟎%
g. Isikan hasil pengukuran diatas pada tabel -5.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK 12
4.6. Mempelajari Transformasi Impedansi
Menentukan perbandingan lilitan primer dan sekunder
a. Aturlah tegangan output generator sinyal sebesar 5 volt rms pada frekuensi 1
kHz.
b. Pasanglah tegangan generator sinyal ini pada a – b
c. Ukurlah tegangan Ve-h, kemudian hitunglah perbandingan np/ns.
Gambar 2.5. Perbandingan Lilitan Primer dan sekunder
Mengukur impedansi input rangkaian dengan transformator
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut:
Rb
8,2R
GS
Z1
np
ns
I1
V1
Gambar 2.6. Mengukur impedansi input rangkaian dengan transformator
b. Aturlah generator sinyal GS pada frekuensi 1 kHz dengan v = 4 Volt rms.
c. Ukurlah V1 dan I1
d. Kemudian hitunglah impedensi input 𝑍1 = 𝑉1
𝐼1
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK 13
5. LEMBAR KERJA
Tabel 1 V2 sebagai fungsi jarak
V1 = 2 Vpp tetap Tegangan v2 (Vpp) pada posisi jarak
0 1 2 4
f1 = fr
f2 = fr + 10 Khz
f3 = fr – 10 Khz
Tabel 2 v2 sebagai fungsi ϴ
V1 = 2 Vpp tetap V2 (Volt peak to peak) ϴ
frekuensi (kHz)
f1 = fr
f2 = fr + 10 kHz
f3 = fr – 10 kHz
Tabel 3 Transformator
Vb-a Vc-a Vd-a Vf-c Vg-e Vh-e
Tabel 4 Polaritas trafo
a – e hubung singkat a – h hubung singkat
Vh-e Vh-d Vd-e Vh-d
Tabel 5 Regulasi tegangan
V1 V2 ib Regulasi
tegangan
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK 14
8. MENGAKIRI PERCOBAAN
c. Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
d. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 15
PERCOBAAN III
RANGKAIAN RC DAN RL
1. TUJUAN
a. Mempelajari impedansi dalam arti fisik.
b. Mempelajari hubungan antara impedansi, resistansi, dan reaktansi pada rangkaian seri
RC dan RL.
c. Mempelajari hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL
d. Melihat beda fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL
e. Mempelajari “ressponse” terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL
2. PENDAHULUAN
Dalam arus bolak-balik, untuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan
phasor tegangan dan phasor arus
Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = Ri;
𝑣 = 𝐿𝑑𝑖
𝑑𝑡, 𝑖 = 𝐶
𝑑𝑣
𝑑𝑡
maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau cosinus):
Pada R : tegangan sefasa terhadap arusnya.
Pada L : tegangan mendahului 900 terhadap arusnya.
Pada C : tegangan tertinggal 900 terhadap arusnya.
Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan
tegangan dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan akan terlihat bahwa
resistansi tidak akan “sebanding” dengan reaktansi. Hal ini dinyatakan dengan adanya suati
operator “j” yang besarnya = −1 yang menunjukkan perputaran 900 setelah atau
berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 16
2.1. Rangkaian RC
Vi
R
C
VR
VC
Gambar 3.1. Rangkaian RC sederhana
Menurut hukum kirchhoff II (KVL), dapat ditulis:
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 +1
𝐶 𝑖 𝑑𝑡
𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶
VR sefasa dengan i
VC tertinggal 900 dari i
Vi tertinggal θ dari i (dimana 00 < θ < 900)
Besar Sudut θ ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda Fasa
antara VC dan i, atau Vi dan i dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa antara VC
dan VR atau antara Vi dan VR (mengapa?)
2.2. Diferensiator
Dari persamaan
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 +1
𝐶 𝑖 𝑑𝑡
atau𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶
Bila output diambil pada resistor 𝑣𝑂 = 𝑣𝑅 , untuk vC >> vR maka vi ≈ vC sehingga :
𝑣𝑖 ≈1
𝐶 𝑖 𝑑𝑡 atau 𝑖 ≈ 𝐶
𝑑𝑣𝑡
𝑑𝑡
Sehingga diperoleh hubungan output (vO = vR) dengan input (vi) sebagai berikut:
𝑣𝑂 = 𝑅𝐶𝑑𝑣𝑡
𝑑𝑡
Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian Diferensiator. Dalam
bentuk phasornya, persyaratan diatas dapat dituliskan sebagai berikut:
𝑣𝐶 ≫ 𝑣𝑅 atau 𝑉 𝐶 > 𝑉 𝑅
1
𝑗𝜔𝐶𝐼 ≫ 𝑅𝐼
Sehingga diperoleh 𝜔𝐶𝑅 ≫ 1.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 17
Jika 𝜔𝑂 ≡ 1
𝑅𝐶 atau 𝑓𝑂 =
1
2𝜋𝑅𝐶 , maka persamaan diatas dapat dituliskan:
𝜔
𝜔𝑂 ≪ 1atau 𝜔 ≪ 𝜔𝑂.
𝜔𝑂 disebut frekuensi “cut off”
Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi
untuk memperoleh fungsi diferensiasi yang baik.
2.3. High Pass Filter
Dari persamaan 𝑣 𝑖 = 𝑣 𝑅 + 𝑣 𝐶 , Bila diambil 𝑣 𝑂 = 𝑣 𝑅 , maka dapat dituliskan:
𝑣 𝑂𝑣 𝑖
= 𝑅
𝑅 + 1
𝑗𝜔𝐶
= 1
1 + 1
𝑗𝜔𝐶𝑅
= 1
1 − 𝑗𝜔𝑂
𝜔
Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi diatas :
Untuk 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 akan diperoleh 𝑣 𝑂
𝑣 𝑖 ≈ 1
Untuk 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 akan diperoleh 𝑣 𝑂
𝑣 𝑖 ≈ 0
Untuk 𝜔 = 𝜔𝑂 akan diperoleh 𝑣𝑂
𝑣𝑖 =
1
2
Dari 𝑣𝑂
𝑣𝑖 =
1
2 dapat diturunkan bahwa daya di R adalah 𝑃𝑅 =
𝑣𝑂2
𝑅−
𝑣𝑡
2
2
𝑅=
𝑣𝑡2
2𝑅=
1
2𝑃𝑚𝑎𝑥 . Dimana Pmax adalah daya pada R saat 𝜔 ≫ 𝜔𝑂. Sehingga rangkaian
merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.
2.4. Integrator
Dari persamaan
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 +1
𝐶 𝑖 𝑑𝑡
atau𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶
Jika tegangan output diambil pada kapasitor (vO = vC) dan vR >> vC, maka vi ≈ vR
sehingga vi ≈ Ri atau 𝑖 ≈ 𝑣𝑖
𝑅 . Pada output diperoleh hubungan sebagai berikut:
𝑣𝑂 = 𝑣𝐶 = 1
𝐶 𝑖 𝑑𝑡 =
1
𝐶
𝑣𝑖
𝑅 𝑑𝑡 =
1
𝑅𝐶 𝑣𝑖 𝑑𝑡.
Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai Rangkaian Integrator.
Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah vR >> vC. Dalam
bentuk phasornya, hubungan diatas dapat dituliskan sebagai berikut :
𝑣 𝑅 ≫ 𝑣 𝐶 atau 𝑅𝐼 ≫1
𝑗𝜔𝐶𝑅 𝐼
Sehingga 𝑅 ≫ 1
𝜔𝐶 atau 𝜔𝐶𝑅 >> 11
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 18
Bila 𝜔𝑂 ≡ 1
𝑅𝐶 atau 𝑓𝑂 =
1
2𝜋𝑅𝐶 , Maka persamaan diatas dapat dituliskan:
𝜔
𝜔𝑂 ≪ 1 atau 𝜔 ≪ 𝜔𝑂.
2.5. Low-Pass Filter
Dari persamaan 𝑣 𝑖 = 𝑣 𝑅 + 𝑣 𝐶 , jika diambil 𝑣 𝑂 = 𝑣 𝐶 maka dapat dituliskan :
𝑣 𝑂𝑣 𝑖
=
1𝑗𝜔𝐶
𝑅 + 1
𝑗𝜔𝐶
= 1
1 + 𝑗𝜔𝐶𝑅=
1
1 + 𝑗𝜔𝜔𝑂
Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi diatas :
Untuk 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 akan diperoleh 𝑣 𝑂
𝑣 𝑖 ≈ 0
Untuk 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 akan diperoleh 𝑣 𝑂
𝑣 𝑖 ≈ 1
Untuk 𝜔 = 𝜔𝑂 akan diperoleh 𝑣𝑂
𝑣𝑖 =
1
2
Dengan tiga keadaan diatas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF) yang
sederhana.
2.6. Rangkaian RL
Analisa pada rangkaian RL seperti pada gambar dibawah ini dapat dilakukan dengan
cara yang sama seperti pada rangkaian RC.
Vi
R
L
VR
VL
Gambar 3.2. Rangkaian RL sederhana
Menurut hukum Kirchoff II (KVL) dapat dituliskan vi = vR + vL , Sehingga :
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 + 𝐿𝑑𝑖
𝑑𝑡
Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, VR sefasa dengan i dan Vi mendahului terhadap i
(dengan sudut antara 00 dan 900). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut θ ditentukan
oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vL dan i, atau vi dan i
dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa vL dan vR, atau vi dan vR (mengapa?)
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 19
Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya
yang harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai, diferensiator, integrator,
high pass filter, ataupun low pass filter.
3. ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN
a. Kit praktikum RC dan RL
b. Generator Sinyal (GS)
c. Osiloskop
d. Multimeter
e. Resistor : 1 KΩ, 10 KΩ, 1 MΩ
f. Kapasitor : 0,1 μF, 0,01 μF, 0,001 μF.
g. Induktor : 2,5 mH.
4. TUGAS PENDAHULUAN
a. Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi sebagai:
differensiator integrator high pass filter dan low pass filter!
b. Dengan harga R = 10 KΩ; 100 KΩ dan 1MΩ hitunglah harga C dan L dari rangkaian RC
dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass filter.
Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Data Hasil Percobaan saudara.
Tabel 1. Syarat yang harus dipenuhi
Rangkaian Nilai
Resistor
Harga C atau L yang harus dipenuhi sebagai
Diferensiator Integrator High Pass
Filter Low Pass
Filter
RC
10 K
100K
1 M
RL
10 K
100K
1 M
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 20
5. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
5.1. Rangkaian RC
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
Vi
R
C
10K
0,01 uF
Gambar 3.3. Rangkaian RC untuk pengukuran phasor
vi= 2 V rms (bentuk gelombang sinus)
R = 10 KΩ; C = 0,1μF; f = 300 Hz
b. Hitunglah vR
dan vCdengan harga besaran yang telah diketahui.
c. Ukurlah vR
dan vC
dengan multimeter. Cek apakah vi= v
R + v
C.
d. Amati v, vR
dan vCdengan osiloskop.
e. Carilah beda fasa antara vi
dan vR, juga antara v
C dan v
R dengan bantuan
osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel
data hasil percobaan.
Tabel 2. Rangkaian RC
Perhitungan (dalam Volt rms)
Pengukuran dengan multimeter (dalam Volt
rms)
Pengamatan dengan osiloskop (dalam Volt
p-p)
vi vR vC vi vR vC vi vR vC
- Beda fasa antara vi dan vR : 0 = ...... Vi (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
- Beda fasa antara vC dan vR : 0 = ...... VC (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
*) coret yang salah
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 21
5.2. Rangkaian RL
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
Vi
R
L
1K
2,5 mH
Gambar 3.4. Rangkaian RL untuk pengukuran phasor
vi= 2 V rms (bentuk gelombang sinus)
R = 1 KΩ; L = 2,5 mH; f = 60 KHz
b. Hitunglah vR
dan vLdengan harga besaran yang telah diketahui.
c. Ukurlah vR
dan vL dengan multimeter (range pada AC 10V). Cek apakah v
i= v
R + v
L.
d. Amati v, vR
dan vLdengan osiloskop.
e. Carilah beda fasa antara vi dan v
L, juga antara v
L dan v
R dengan bantuan osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel
data hasil percobaan.
Tabel 3. Rangkaian RL
Perhitungan (dalam Volt rms)
Pengukuran dengan multimeter (dalam Volt
rms)
Pengamatan dengan osiloskop (dalam Volt
p-p)
vi vR vL vi vR vL vi vR vL
- Beda fasa antara vi dan vR : 0 = ...... Vi (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
- Beda fasa antara vL dan vR : 0 = ...... VC (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
*) coret yang salah
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 22
5.3. Rangkaian Diferensiator
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
Rvi
4 VP-P
f = 500 Hz
C
Output
Gambar 3.5. Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC
b. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (Vp-
p) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.
c. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia pada
tabel 4.
d. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang
segi empat.
e. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan
saudara dalam bentuk tabel pada data hasil percobaan.
Tabel 4. Rangkaian Diferensiator
Harga R & C Konstanta
waktu = RC
2πRC
T
Bentuk Gelombang Output
Ideal Pengamatan
R = 10 KΩ
C = 0,1 μF
R = 10 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,1 μF
R = 100 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,001 μF
R = 10 MΩ
C = 0,01 μF
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 23
5.4. Rangkaian Integrator
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
vi
4 VP-P
f = 500 HzOutputC
R
Gambar 3.6. Rangkaian percobaan fungsi integrator dengan RC
b. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (Vp-
p) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.
c. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia pada
tabel 4.
d. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang
segi empat.
e. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan
saudara dalam bentuk tabel pada data hasil percobaan.
Tabel 5. Rangkaian Integrator
Harga R & C Konstanta
waktu = RC
2πRC
T
Bentuk Gelombang Output
Ideal Pengamatan
R = 10 KΩ
C = 0,1 μF
R = 10 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,1 μF
R = 100 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,001 μF
R = 10 MΩ
C = 0,01 μF
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 24
5.5. Pengaruh Frekuensi
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga dan besaran seperti pada gambar
dibawah ini.
R10 K
vi
4 VP-P
C0,01 uF
Output
Gambar 3.7. Mencari pengaruh frekuensi pada rangkaian RC
b. Hitunglah konstanta waktu = RC.
c. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 volt peak to peak
(VP-P) pada frekuensi 50 Hz dengan bantuan osiloskop.
d. Ukurlah dan gambarkan bentuk outputnya untuk harga-harga frekuensi 50 Hz,
500 Hz, 5 KHz, dan 50 KHz.
e. Catatlah hasilnya pada tabel 6 pada data hasil percobaan
f. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada gambar dibawah ini
vi
4 VP-POutput
C0,01 uF
R100 K
Gambar 3.8. Mencari pengaruh frekuensi pada rangkaian RC
g. Lakukan seperti langkah pada b - e.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 25
Tabel 6. Pengaruh Frekuensi
Frekuensi
2πRC
T= ⋯
Bentuk dan besar tegangan output
Rangkaian percobaan 5.5.a
Rangkaian percobaan 5.5.f
vR percobaan 5.5.a
vC percobaan 5.5.f
50 Hz
500 Hz
5 KHz
50 KHz
6. MENGAKIRI PERCOBAAN
e. Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
f. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
7. TUGAS
a. Berikan kesimpulan anda dari hasil percobaan Rangkaian RC, Rangkaian RL, Rangkaian
Diferensiator, Rangkaian Integrator, dan Pengaruh Frekuensi!
b. Jelaskan! Apakah persyaratan yang harus dipenuhi jika rangkaian RC berfungsi sebagai:
a) Diferensiator
b) Integrator
c. Jelaskan! Apakah persyaratan yang harus dipenuhi jika rangkaian RL berfungsi sebagai:
c) Diferensiator
d) Integrator
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RC DAN RL 26
8. GAMBAR RANGKAIAN KIT PRAKTIKUM RC DAN RL
R1
1 KR2
10 KR3
100 KR4
1 MC1
1 nFC2
10 nFC3
0,1 uFC4
1 uFL1
2,5 mH
Ca
1 nFCb
10 nFCc
0,1 uFCd
1 uFL2
2,5 mHRa
1 KRb
10 KRc
100 KRd
1 M
MA
SUK
KA
NM
ASU
KK
AN
KEL
UA
RA
NK
ELU
AR
AN
Gambar 3.9. Rangkaian kit praktikum RC dan RL
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 27
PERCOBAAN IV
RANGKAIAN RESONANSI
1. TUJUAN
a. Mempelajari sifat rangkaian RLC.
b. Mempelajari resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri paralel.
c. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel
d. Dapat menghitung dan atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC
2. PENDAHULUAN
2.1. Rangkaian RLC
Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai
berikut:
𝑍𝑡𝑜𝑡 = 𝑅 + 𝑗(𝑋𝐿 − 𝑋𝐶)
Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan
saling mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling
meniadakan, dan dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya
adalah resonansi seri.
Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat
dituliskan sebagai:
𝑌𝑡𝑜𝑡 = 𝐺 + 𝑗(𝐵𝐶 − 𝐵𝑋𝐿)
dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi.
Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan
selalu saling mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling
meniadakan. Resonansinya adalah resonansi paralel.
Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam
hubungan L dan C (seri/paralel).
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 28
2.2. Resonansi Seri
Dari hubungan Ztot = R + j(XL − XC) terlihat bahwa pada waktu resonansi
dimana XL = XC maka Ztot = R merupakan Zminimum, sehingga akan diperoleh arus yang
maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif sehingga fasa arus
sama dengan fasa tegangan yang terpasang.
V
R
XC
I
XL
Gambar 4.1. Rangkaian resonansi seri
Saat XL = XC terjadi, maka mengingat XL = ωL dan 𝑋𝐶 = 1
ωC dapat diperoleh
ωL = 1
ωC atau 𝜔𝑂 ≡ 𝜔𝑟𝑒𝑠𝑜𝑛𝑎𝑛𝑠𝑖 =
1
𝐿𝐶 atau 𝑓𝑂 =
1
2𝜋 𝐿𝐶
Disini ωO atau fO
adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan
terjadi arus maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi
rangkaian Ztot, maka pada f < fO rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f > fO
rangkaian akan bersifat induktif.
Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau
pada C lebih besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada
C pada saat resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q. Faktor kualitasnya Q =
QS di definisikan sebagai
𝑄 = 𝑄𝑆 = 𝐼𝑂𝜔𝑂𝐿
𝐼𝑂𝑅=
𝜔𝑂𝐿
𝑅
atau,
𝑄 = 𝐼𝑂
1𝜔𝑂𝐶
𝐼𝑂𝑅=
1
𝜔𝑂𝐶𝑅
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 29
2.3. Resonansi Paralel
Dari hubungan Ytot = G + j(BC − BL), terlihat bahwa pada waktu resonansi
dimana BC = BL maka Ytot = G merupakan Yminimum, sehingga akan diperoleh arus total
yang akan minimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif.
V G BC
IIR IL IC
BL
Gambar 4.2. Rangkaian resonansi paralel
Saat BC = BL terjadi, maka mengingat BC = ωC dan 𝐵𝐿 = 1
ωL dapat diperoleh
ωC = 1
ωL atau 𝜔 = 𝜔𝑂 =
1
𝐿𝐶 atau 𝑓𝑂 =
1
2𝜋 𝐿𝐶
Sama halnya dengan resonansi seri, dalam rangkaian ini pada saat resonansi, akan
terjadi pembesaran arus pada L atau pada C. Faktor kualitasnya Q = QP di definisikan
sebagai
𝑄 = 𝑄𝑃 = 𝑉𝑂𝜔𝑂𝐶
𝑉𝑂𝐺=
𝜔𝑂𝐶
𝐺= 𝜔𝑂𝐶𝑅
atau,
𝑄 = 𝑄𝑃 =
𝑉𝑂
𝜔𝑂𝐿
𝑉𝑂𝐺=
1
𝜔𝑂𝐿𝐺=
𝑅
𝜔𝑂𝐿
2.4. Resonansi Seri – Paralel
Jika dalam rangkaian terdapat 3 (tiga) buah komponen L dan C terhubung seri dan
paralel, maka resonansi yang terjadi adalah resonansi seri paralel.
Dalam hal ini ada 2 (dua) buah frekuensi yang dapat dicari dengan menghitung
impedansi minimum dan admitansi minimum.
3. ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN
a. Kit praktikum Rangkaian Resonansi
b. Generator Sinyal (GS)
c. Osiloskop
d. Multimeter
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 30
4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
4.1. Resonansi Seri
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
C1 uF1
R47 ohm
4
2
3
L2,5 mH
Gambar 4.3. Rangkaian percobaan resonansi seri
R = 47 Ω; C = 1 μF; L = 2,5 mH
b. Dengan harga-harga komponen tersebut, hitunglah frekuensi resonansinya
(turunkan perhitungannya).
c. Pasangkan bagian output generator sinyal pada terminal 1 - 4.
d. Hubungkan juga terminal 1 – 4 tersebut pada input kanal A osiloskop.
e. Tegangan generator sinyal diatur kira-kira 1 sampai 4 volt peak to peak (VP-P).
f. Hubungkan terminal 3 – 4 pada input kanal B osiloskop.
g. Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara
1 KHz sampai 10 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V3 – 4 maksimum dan atau
minimum, dan amatilah pada layar osiloskop.
h. Frekuensi yang menghasilkan VO maks adalah frekuensi resonansi seri. Catatlah
frekuensi ini pada tabel 1 dalam lembar data hasil percobaan.
i. Catat juga V1 – 2/tegangan capasitor, V2 – 3/tegangan induktor, V1 – 3/tegangan
capasitor – induktor pada frekuensi resonansi.
j. Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1 – 4, V3 – 4, V1 – 2, V2 – 3, V1 – 3 dengan
multimeter.
k. Hitung juga faktor kualitas (Q) rangkaian ini.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 31
Tabel 1. Resonansi Seri
PERHITUNGAN PENGAMATAN
(dengan osiloskop) PENGUKURAN
(dengan multimeter)
fres = fO Hz Hz Hz
V1 – 4 volt VP-P volt
V3 – 4 volt VP volt
V1 – 2 volt VP volt
V2 – 3 volt VP volt
V1 – 3 volt VP volt
Faktor Kualitas Q = .......
4.2. Resonansi Paralel
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
C1 uF
1
R47 ohm
3
2
L2,5 mH
Gambar 4.4. Rangkaian percobaan resonansi paralel
R = 47 Ω; C = 1 μF; L = 2,5 mH
b. Dengan harga-harga komponen tersebut, hitunglah frekuensi resonansinya
(turunkan perhitungannya).
c. Pasangkan bagian output generator sinyal pada terminal 1 - 3.
d. Hubungkan juga terminal 1 – 3 tersebut pada input kanal A osiloskop.
e. Tegangan generator sinyal diatur kira-kira 1 sampai 4 volt peak to peak (VP-P).
f. Hubungkan terminal 2 – 3 pada input kanal B osiloskop
g. Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara
500 Hz sampai 20 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V2 – 3 maksimum dan atau
minimum, dan amatilah pada layar osiloskop.
h. Frekuensi yang menghasilkan VO maks adalah frekuensi resonansi seri. Catatlah
frekuensi ini pada tabel 2 dalam lembar data hasil percobaan.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 32
i. Catat juga V1 – 2/tegangan capasitor // induktor pada frekuensi resonansi.
j. Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1 – 3, V2 – 3, V1 – 2 dengan multimeter.
Tabel 2. Resonansi Paralel
PERHITUNGAN PENGAMATAN
(dengan osiloskop) PENGUKURAN
(dengan multimeter)
fres = fO Hz Hz Hz
V1 – 3 volt VP-P volt
V2 – 3 volt VP volt
V1 – 2 volt VP volt
4.3. Resonansi Seri – Paralel
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
C2
1 uF
1
R47 ohm
4
3
L2,5 mH
C1
1 uF 2
Gambar 4.5. Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1
R = 47 Ω; C1 = 1 μF; C2 = 1 μF; L = 2,5 mH
b. Dengan harga-harga komponen tersebut, turunkan perhitungan frekuensi
resonansi seri (frs) dan resonansi paralel (frp).
c. Pasangkan bagian output generator sinyal pada terminal 1 - 4.
d. Hubungkan juga terminal 1 – 4 tersebut pada input kanal A osiloskop.
e. Tegangan generator sinyal diatur kira-kira 1 sampai 4 volt peak to peak (VP-P).
f. Hubungkan terminal 3 – 4 pada input kanal B osiloskop
g. Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara
500 Hz sampai 25 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V3 – 4 maksimum dan atau
minimum, dan amatilah pada layar osiloskop. Catat harga V3 – 4 dalam tabel pada
data hasil percobaan.
h. Catat juga harga V1 – 4, V1 – 2, V2 – 3, V1 – 3 pada frekuensi resonansi.
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 33
i. Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1 – 4, V3 – 4, V1 – 2, V2 – 3, V1 – 3 dengan
multimeter.
j. Kemudian buatlah rangkaian berikut ini.
C1 uF
1
R47 ohm
4
3
L1
2,5 mH
2
L2
2,5 mH
Gambar 4.6. Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2
R = 47 Ω; C = 1 μF; L1 = 2,5 mH; L2 = 2,5 mH
k. Ulangi langkah a – i di atas dan catatlah nilai-nilainya pada tabel 3.
Tabel 3. Resonansi Seri – Paralel
PERHITUNGAN PENGAMATAN
(dengan osiloskop) PENGUKURAN
(dengan multimeter)
f = frs Hz Hz Hz
V1 – 4 volt VP-P volt
V3 – 4 volt VP volt
V1 – 2 volt VP volt
V2 – 3 volt VP volt
V1 – 3 volt VP volt
f = frp Hz Hz Hz
V1 – 4 volt VP-P volt
V3 – 4 volt VP volt
V1 – 2 volt VP volt
V2 – 3 volt VP volt
V1 – 3 volt VP volt
5. MENGAKIRI PERCOBAAN
a. Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik RANGKAIAN RESONANSI 34
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
6. TUGAS
a. Pada percobaan 4.1 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi?
Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!
b. Pada percobaan 4.2 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi?
Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!
c. Pada percobaan 4.3 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi?
Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!
7. GAMBAR RANGKAIAN KIT PRAKTIKUM RANGKAIAN RESONANSI
R47 R
C1
1 uFL1
2,5 mH
L2
2,5 mH
C1
1 uF
J3
J2J1
MA
SUK
KA
N
KEL
UA
RA
N
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik LAMPIRAN 35
LAMPIRAN
KIT PERCOBAAN TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
KIT PERCOBAAN KOPLING MAGNETIK
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
FAKULT AS TEK NI K UNIVER SITAS ISL AM K ADI R I
Modul Praktikum Rangkaian Listrik LAMPIRAN 36
KIT PERCOBAAN RANGKAIAN RC DAN RL
KIT PERCOBAAN RANGKAIAN RESONANSI