BAB I

PENDAHULUAN

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN 1A

MODUL-2

Jurusan Fisika,FMIPA Universitas Padjadjaran

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Osiloskop merupakan serangkaian alat untuk mengamati sinyal – sinyal

yang masuk pada osiloskop, untuk kemudian diteliti hasil keluaran dari masukkan

sinyal tersebut.Amplitudo dan periode dapat dicari dengan menggunakan

osiloskop. Osiloskop dapat menunujukkan sinyal dengan isyarat sinusoida,

persegi, atau dalam bentuk pola Lissajous.Amplitudo ditunjukkan pada arah

vertikal dan periode pada arah horizontal. Lalu besar sudut fasa & frekeuensi juga

dapat diamati dari osiloskop.

Dengan menggunkan metoda pola Lissajous, osiloskop dapat digunakan

untuk mengetahui frekuensi sinyal, yang belum diketahui bila salah satu dari dua

sinyal yang masuk ke osiloskop telah diketahui frekuensinya.

1.2 Identifikasi Masalah

Dengan memakai osiloskop, kita dapat mencari besar amplitudo & periode

sinyal, juga frekuensi, sudut fasa pada sinyal input dan output menggunakan pola

Lissajous.

1.3 Tujuan Percobaan

Mempelajari cara kerja osiloskop dan pemakaiannya sebagai alat ukur yang

digunakan untuk :

a. Mengukur tegangan power supply.

b. Menghitung frekuensi power supply.

1

c. Mengukur beda sudut fase sinyal input dan output pada rangkaian RC.

d. Menghitung frekuensi resonansi pada rangkaian RLC.

e. Mengetahui sejauh mana pengaruh resistor terhadap peredaman tegangan

pada rangkaian RLC.

1.4 Metoda Percobaan

1.Praktikum laboratorium

Mengambil kesimpulan antara teori yang ada dengan hasil praktikum

yang telah dilakukan sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai

2. Deskriftif

Permasalan yang dihadapi dalam percobaan /praktikum yang tidak sesuai

dengan teori perlu dipecahkan

3. Kepustakaan

Berdasar pada hukum-hukum yang berlaku dalam ilmu fisika yang dapat

mendasari percobaan ini.

1.5 Sistematika Penulisan

BAB 1 : Merupakan pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, identifikasi

masalah, tujuan percobaan, metoda percobaan, sistematika penulisan, waktu dan

tempat percobaan.Seluruh isi bagian bab 1 ini tentunya sesuai dengan judul

modul yang akan dibahas kemudian.

BAB 2 : Teori dasar, atau tinjauan pustaka, menjelaskan tentang Osiloskop

secara keseluruhan, baik dari segi alat, maupundari segi penggunaanya. Dari segi

alat, misalnya ialah bahwa, rangkaian osiloskop terdiri dari tabung katoda, dan

dijelaskan disini, bagaimana bisa terjadi gambar pada osiloskop, yang secara

sederhana, karena elektron menumbuk layar fluorescent, maka lepaslah energi

foton, yang kemudian menjadi sumber cahaya.

2

BAB 3 : Metodologi Percobaan menjelaskan alat dan bahan prosedur, yaitu

osiloskop, catu daya , sinyal generator, dll. Prosedur percobaan pada osiloskop

terdiri dari beberapa percobaan.

BAB 4 : Disini akan dijelaskan mengenai Menghitung tegangan dan frekuensi,

menghitung beda sudut fase menghitung frekuensi resonansi tahanan sebagai

peredam, dlll.

BAB 5 : Kesimpulan, menyimpulkan dari hasil perbandingan antara teori dasar

dengan data dan perhitungan yang didapat dari hasil eksperimen.

1.6. Waktu dan Tempat Percobaan

Hari/ Tanggal : Senin / 21 Desember 2009

Waktu : Pkl. 14.00 – 16.00 WIB

Tempat percobaan : Laboratorium Fisika Menengah, Jurusan Fisika UNPAD,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Jatinangor,Kab. Sumedang.

3

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

Osiloskop adalah salah satu alat ukur yang dapat menampilkan bentuk dari

sinyal listrik. Dalam bidang elektronika, osiloskop merupakan instrumen ukur

yang memiliki posisi yang sangat vital mengingat sifatnya yang mampu

menampilkan bentuk gelombang yang dihasilkan oleh rangkaian yang sedang

diamati. Dengan Osiloskop kita dapat mengetahui dan mengamati frekuensi,

periode dan tegangan AC atau DC, fasa dan berbagai bentuk gelombangdari

sinyal. Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol.

Display menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan

berfungsi sebagai tempat sinyal uji ditampilkan. Pada layar ini terdapat garis-garis

melintang secara vertikal dan horizontalyang membentuk kotak-kotak dan disebut

div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu

tegangan. Pada bagian panel kontrol osiloskop terdapat dua kanal yang bisa

digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu

untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran.

Dewasa ini secara prinsip ada dua tipe osiloskop, yakni tipe analog (ART -

analog real time oscilloscope, ) dan tipe digital (DSO - digital storage

osciloscope), masing-masing memiliki kelebihan dan keterbatasan. Para insinyur,

teknisi maupun praktisi yang bekerja di laboratorium perlu mencermati karakter

masing-masing agar dapat memilih dengan tepat osiloskop mana yang sebaiknya

digunakan dalam kasus-kasus tertentu yang berkaitan dengan rangkaian elektronik

yang sedang diperiksa atau diuji kinerjanya. Pada percobaan kali ini, kita akan

menggunakan osiloskop analog untuk menentukan beberapa permasalahan yang

4

berbeda pada setiap prosedur percobaan. Secara umum osiloskop memiliki

kegunaan yaitu;

• Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.

• Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi.

• Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangkaian listrik.

• Membedakan arus AC dengan arus DC.

• Mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya

terhadap waktu.

Osiloskop memakai tabung sinar katoda dalam aplikasinya. Pertama akan

dibahas bagian – bagian utama dan cara kerja dari sebuah tabung sinar katoda,

secara umum, belum dikaitkan dengan fungsinya terhadap cara kerja osiloskop.

Komponen – komponen penting tabung katoda :

1. Glass Envelopped (evacuated)

2. Electron gun assembly

3. Deflection plate assembly

4. Accelerating anodes

5. Phospor coated screen.

screen

Base Triode Fokus deflection

5

Glass envelope merupakan keseluruhan dari tabung katoda ini, ia

dikosongkan hingga menjadi hampa udara, untuk membiarkan aliran elektron

bergerak tegak lurus pada tabung , secara mudah.

Electron gun assembly terdiri dari triode dan fokus.Fungsi dari elektron gun

adalah sebagai penyedia sumber elektron,caranya dengan mengumpulkan dan

memfokuskan mereka ke arus yang baik, dan mempercepat mereka mendekati

layar fluorescent.Elektron yang membuat berkas cahaya (beam) diberikan oleh

thermionic emission dari katoda yang dipanaskan.Katode dikelilingi oleh tutup

silindris, yang berpotensial negatif, tutup ini mempunyasi lubang – lubang kecil

yang lokasinya sepanjang axis longitudinal dari CRT :

katoda anoda pertama

cincin fokus

Tutup ini bekerja sebagai grid kontrol (potensialnya negatif), karena muatannya

negatif, elektron ditolak dari dinding silinder, dan karena itu arus melalui lubang

dimana mereka bergerak ke medan listrik dari anoda terfokus.

Fokus lensa terdiri dari anoda pertama, cicncin fokus dan aperture

astigmatisma, atau anoda kedua. Fungsi dari bagian ini adalah untuk

mengumpulkan dan mengarahkan elektron pada garis lurus axis dari berkas berkas

sinar, untuk memperoleh ukuran minimum & titik terdefinisi oleh layar phosfor

dari CRT.Bagian dari CRT selain electron gun assembly adalah sistem

deflection.Betuk gelombang dapat diperlihatkan dari layar phospor CRT, hanya

jika disana ada arus elektron yang dibelokkan baik horizontal maupun vertikal,ini

adalah fungsi dari flat terdefleksi.

6

Arus dibelokkan yang dialami oleh elektron disebut defleksi (pembelokkan)

elektrostatis, yang berarti bahwa berkas- berkas sinar elektron itu dilenturkan oleh

gaya dikerjakan pada tiap elektron oleh medan listrik.Energi dicapai adalah

hubungan sederhana, melibatkan hanya voltase anode kedua dari fokus lensa&

muatan elektron diberikan seperti :

Ek = V2Q

Menyamakan energi kinetik dgn energi yang dicapai, diberikan oleh :

½ mv2 = V2Q

dimana :

m = massa elektron,

v = kecepatan elektron

v2 = mempercepat voltase melalui elektron gun assembly

Pada CRT yang menggunakan pembelokkan elektrostatis, 2 set flat defleksi

diposisikan tepat dengan sudut yang tepat dengan anode kedua, dengan defleksi

vertikal plat pertama, danplat untuk pembelokkan horizontal, mendekati layar

fosfor. Plat defleksi dapat berupa parallel, menyudut, atau bentuk kurva.:

(a) (b) (c)

Menyudut plat singel kurva

Plat a & b menaikkan (memperbesar) beam scan dengan membelokkan

elektron melalui susut yang lebih besar, yang memungkinkan frekuansi respon

maksimum dari CRT b terbatas oleh waktu, dibutuhkan untuk sebuah elektron

untuk menjalani panjang dari plat pembelokkan vertikal.Pada frekuensi tinggi,

berkas sinar elektron mungkin berada diantara pembelokkan plat vertikal untuk

lebih dari satu putaran dari sinyal terpakai pada flat defleksi, yang dapat

dibatalkan , atau setidaknya dikurangi,jaring- jaring pembelokkan dari arus

elektron Waktu persinggahan dapat dikurangi ,dengan mengurangi panjang dari

palt defleksi atau dengan menambah kecepatan elektron.Bagaimanapun juga,

7

melakukan salah – satunya untuk mengurangi waktu transit menyebabkan

kerusakan (degradasi) dari parameter CRT lainnya.Masalah dengan waktu transit

dapat diatasi dengan membagi plat defleksi kepada sejumlah plat – plat yang lebih

kecil.Tiap segmen plat terhubung dengan elemen LC diperlambat.Elemen

effectively ini membentuk bagian dari garis transmisi yang mencocokkan dengan

perambatan waktu dan sinyal ke waktu transit dari arus elektron selama waktu

perioda, diantara flat defleksi tersegmetasi.Kenaikkan arus defleksi ini, pada

frekuensi lebih tinggi, sebagai sebuah elektron melewati antara plat defleksi,

mengalami pembelokkan terus – menerus.

Sensitivitas defleksi

Merupakan voltase yang dibutuhkan per unit defleksi, atau voltase minimum

yang diperlukan untuk menyebabkan satu divisi dari defleksi vertikal.

Fosfor memiliki karakteristik yang diinginkan (fosforensi), artinya, fosfor

berkelanjutan untuk memancarkan cahaya untuk beberapa periode waktu, setelah

sumber eksitasi digerakkan kembali.

Gratikula (Graticule) adalah skala dalam material transparan yang cukup

pada muka dari CRT untuk tujuan pengukuran.

8

Osiloskop terdiri dari tabung hampa udara (tabung katoda), dan layar

dilapisi zat Fluorescent, yang berarti jika permukaannya itu ditumbuk oleh

elektron umpannya, maka elektron dari, atau yang membangun molekul dimana

zat itu dibangun akan berpindah kulit , ke kulit yang lebih luar (tingkat energinya

lebih tinggi).Tetapi kemudian elektron atom cenderung akan kembali ke kulit

semula, setidaknya ke kulit yang lebih dalam dari kulit tempat yang baru tadi,

karena makin dalam kulit, maka tingkat energi menjadi lebih rendah sehingga

menjadi lebih stabil.Beda tingkat enegi antara kulit yang lebih luar dan yang

dalam menjelma sebagai foton yang tampak sebagai bintik terang.

Fungsi Osiloskop

Berikut ini adalah fungsi osiloskop sebagai berikut ;

1. Pengukuran Tegangan

Tegangan adalah besar beda potensial listrik, dinyatakan dalam Volt, antara

dua titik pada rangkaian. Biasanya salah satu titiknya adalah titik ground, tapi

9

tidak selalu. Tegangan juga diukur dari puncak ke puncak, yaitu dari titik puncak

maksimum ke titik muncak minimum. Dan kita harus hati-hati menspesifikasikan

tegangan apa yang dimaksud.

Pada dasarnya osiloskop adalah alat ukur tegangan. Sekali anda mengukur

tegangan, maka besaran lain bisa di ketahui melalui penghitungan. Sebagai contoh

pengukuran arus dengan menerapkan hukum Ohm arus dapat diketahui melalui

pengukuran tegangan dan membaginya dengan besar hambatan yang digunakan.

Penerapan penghitungan juga bisa dilakukan untuk arus AC tetapi tentunya

akan lebih rumit,tetapi pada intinya adalah bahwa dengan mengukur tegangan

sebagai langkah awal, maka besaran lain dapat diketahui melalui penghitungan.

Gambar 2 menunjukkan tgangan dari satu puncak ke puncak lainnya yang disebut

(the peak-to-peak voltage – V[p-p]), biasanya adalah duakali V[p]. Gunakan

Vrms(root-mean-square) voltage untuk menghitung daya dari sinyal AC.

Tegangan puncak ke puncak

Pengukuran tegangan dilakukan dengan menghitung jumlah pembagi yang

meliputi muka gelombang pada bagian skala vertikal. Atur sinyal dengan

mengubah-ubah kontrol vertikal dan untuk lebih pengukuran terbaik pilihlah skala

volts/div yang paling cocok.

10

Pengukuran Tegangan pada Pusat Garis Vertikal

2. Pengukuran waktu dan frekuensi

Ambil waktu pengukuran dengan menggunakan skala horizontal pada

osiloskop. Pengukuran waktu meliputi perioda, lebar pulsa(pulse width), dan

waktu dari pulsa. Frekuensi adalah bentuk resiprok dari perioda, jadi dengan

mengukur perioda frekuensi akan diketahui, yatu satu per perioda. Seperti pada

pengukuran tegangan, pengukuran waktu akan lebih akurat saat meng-adjust

porsi sinyal yang akan diukur untuk mengatasi besarnya area pada layar. Ambil

pengukuran waktu sepanjang garis horizontal pada tengah-tengah layar, atur

time/div untuk memperoleh pengukuran yang lebih akurat.(Lihat gambar berikut

X = A sin (ω1t)

Y = B sin (ω2t + )

Berlaku m2 = n1

11

Jika = 2f, maka : sehingga

Jika pada persamaan (1) 1 = 2 maka diperoleh

Sinar sudut fasa antara kedua sinyal sama dengan perbandingan antara titik

potong pada sumbu Y yang dinyatakan oleh b terhadap defleksi vertikal

maksimal yang dinyatakan oleh B. Sesuai dengan gambar elips maka berlaku :

sin = b/B

Pada rangkaian RL, RC, RLC

maka arus listrik bolak-balik yang masuk pada rangkaian tersebut, maka

output dari rangkaian itu akan mengalami pergeseran sudut fase terhadap

inputannya, untuk rangkaian RC beda fasa dapat dinyatakan :

Z =

Untuk rangkaian RL, maka beda fasa dapat dinyatakan :

Z =

Dalam suatu rangkaian seri RLC dikatakan dalam keadaan resonansi bila

impendansi totalnya adalah real dicapai, bila:

Beda sudut fasa antara arus yang melalui rangkaian dari sumber adalah

nol. Dalam rangkaian RLC berlaku :

12

Gambar Lissajous

Jejak berkas yang ditinggalkan oleh sebuah titik yang mengikuti 2 getaran

selaras pada waktu bersamaan dengan arah tegak lurus satu sama lain, disebut

gambar Lissajous.Jika amplitudo dan frekuensi masing – masing beda fase

diantara keduanya telah ditentukan, maka gambar hasilnya dapat dicari dengan

metode yang diperlihatkan gambar :

Garis AB menggambarkan komponen getaran yang satu dengan lingkaran

pertolongannya.Garis CD melukiskan getaran yang lainnya.Gambar tersebut

dibuat istimewa untuk keadaan dimana getaran – getaran komponen mempunyai

amplitudo dan frekuensi sama dan beda fasenya 45° atau π/4 radian.Pada

permulaan gerak , titik pertolongan pada masing – masing ada di θ .Titik – titik

gambar Lissajou didapat dengan memproyeksikan titik – titik yang sepasang pada

kedua lingkaran.Pertolongan ke arah horizon dan vertikal,.Hasil gerakannya

adalah ellips yang sumbu- sumbunya membentuk sudut 45° dengan komponen

getaran masing- masing.

Pada osiloskop,,jika suatu frekuensi yang sudah diketahui besarnya

dikenakan pada sepasang lempeng dalam oscillograph, sinar katoda & frekuensi

yang belum diketahui diberikan pada pasangan lempeng yang lainnya, jika kedua

frekuensi tepat sama, gambar akan menjadi salah satu dari gambar :

13

Jika frekuensi dari sinyal yang diterapkan kedua input x & y adalah sama,

perbandingannya adalah 1:1, dan jika sinyal x & y mempunyai beda fase 90°, pola

melingkar akan teramati., jika frekuensi bertepatan hampir sama,gambaran akan

berubah – ubah bentuknya menurut urutan gambar – gambar secara perlahan –

lahan.Jika frekuensi yang satu tepat 2 x lipat frekuensi yang lain, gambar akan

mempunyai bentuk yang sama dengan salah satu bentuk dalam deretan :

3. Menentukan Frekuensi dengan pola Lissajous

14

Dengan menggunakan metode lissajous kita dapat menentukan nilai

perbandingan frekuensi. Osiliskop dapat digunakan dalam bentuk dua dimensi x

dan y, untuk menentukan frekuensi sinyal, frekuensi ditentukan dengan

menerapkan sinyal yang frekuensinya tidak diketahui pada terminal input x atau y

& sinyal frekuensi yang diketahui.Pola yang muncul pada laayr disebut gambar

Lissajous.Pola Lissajous yang biasa diamati bergantung pada perbandingan antara

2 frekuensi.Metoda ini mempunyai keterbatasan dan tidak dapat digunakan secara

luas, sejak penghitung frekuensi digital dengan harga rendah dipasarkan.Satu

keterbatasan adalah bahwa perbandingan dari 2 frekuensi harusdiatur dalam

sejumlah angka baik pada numerator & denominator.Keterbatasan lain adalah

10:1, ialah mengenai perbandingan maksimum dari frekuensi yang dapat

digunakan.Pada perbandingan lebih tinggi, Pola Lissajous menjadi sangat rumit

berkaitan dengan penentuan frekuensi yang tidak diketahui makin sulit ditentukan.

Perbandingan 2 : 1 menghasilkan bentuk seperti angka 8.Jika sinyal

diberikan pada terminal input horizontal, pola angka 8 akan berada pada salah satu

sisi. Perbandingan tidak sama pada sejumlah angka, seperti pada perbandingan

5:3, yang membentuk pola sangat kompleks.Perbandingan 3 : 2, merupakan

gambar Lissajous dengan frekuensi vertikal lebih tinggi.

15

Untuk perbandingan frekuensi lebih besar dari 10 : 1, pola Lissajous menjadi

terlalu kompleks untuk digunakan.Pada tempat oleh teknik ini, cincin gambar

Lissajous ditentukan dengan menggambar garis seperti :

pada gambar ini, garis putus putus tidak menggambarkan rasio yang

sesungguhnya, jika kita menemukan pola Lissajous denga ratio 8 : 1 , maka garis

putus putusa ada sebanyak 8 garis. Ini pun digunakan jika osiloskop mempunyai

axis tiga dimensi (mencakup axis z)Perbandingan frekuensi dilakukian dengan

menghitung garis pada cincin.Pola cincin pada gambar diatas menunjukkan

frekuensi tidak diketahui pada input vertikal & horizontal untuk menghasilkan

lingkaran.

16

4. Penghitungan Sudut Fasa

Osiloskop dapat pula digunakan dalam mode x – y untuk menentukan sudut

fasa diantara 2 sinyal pada frekuensi yang sama.Pola tampak pada layar CRT

mungkin berubah dari garis lurus dengan kemiringan positif jika sinyal dalam

fasa, pada garis lurus dengan kemiringan negatif untuk sinyal 180° dari beda fasa

seperti gambar :

17

Bagian pengontrol horizontal memiliki mode XY sehingga kita dapat

menampilkan sinyal input dibandingkan dengan dasar waktu pada sumbu

horizontal. (Pada beberapa osiloskop digital digunakan mode setting tampilan).

Fase gelombang adalah lamanya waktu yang dilalui dimulai dari satu loop

hingga awal dari loop berikutnya diukur dalam derajat.

Salah satu cara mengukur beda fasa adalah menggunakan mode XY. Yaitu

dengan memplot satu sinyal pada bagian vertical (sumbu Y) dan sinyal lain pada

sumbu horizontal (sumbu X). Metoda ini akan bekerja efektif jika kedua sinyal

yang digunakan adalah sinyal sinusioda. Bentuk gelombang yang dihasilkan

adalah berupa gambar yang disebut pola Lissajous. Dengan melihat bentuk pola

Lissajous kita bisa menentukan beda fasa antara dua sinyal. Juga dapat ditentukan

perbandingan frekuensi.

Jika sudut fasa adalah berbagai sudut diantara 0° & 360° selain 180° ,

tampilan lingkaran atau ellips akan seperti gambar :

18

Sin

Dimana :

= sudut fasa

y1 = y – axis intercept

y2 = pembelokkan vertikal maksimum

Sudut fasa dapat dengan mudah ditentukan dari ellips.Perbandingan dari

axis-y tertahan, ditampilkan sebagai y1 pada gambar diatas & pembelokkan

vertikal maksimum, y2 adalah sama dengan sinus dari sudut fasa.

19

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan Percobaan

1. Osiloskop

(Sebagai alat utama dalam percobaan )

2. Power Supply

( Sumber tenaga)

3. Frekuensi Counter

(penghitung frekuensi)

4. Rangkaian RC

( Sebagai masukkan resistor)

5.Induktor

(sebagai induktansi)

6.Variabel Resistor (Rbox)

3.2. Prosedur Percobaan

A. Kalibrasi Osiloskop

(Mintalah bantuan assisten, jika tidak mengerti cara mengkalibrasi osiloskop)

B. Mengukur Tegangan dan Frekuensi

1. Memilih salah satu output trafo sebagai ground, dan yang lainnya

sebagai masa.

2. Mengambil sinyal pada output 4 volt dengan input A atau input B

pada osiloskop.

3. Mengatur AMP/DIV dan TIME/DIV, sehingga sinyal pada layar

dapat diamati dengan jelas.

4. Mencatat amplitudo dan perioda sinyal tersebut.

5. Mengulangi percobaaan 2 s/d 4 minimal 5 kali.

6. Mengukur output trafo dengan voltmeter1 (Minimal 5 kali)

20

7. Melakukan percobaan 2 s/d 6 untuk output trafo 6 V, 10V, dan 20

V.

C. Menentukan Frekuensi dengan Lissajous

1. Memasukkan sinyal input 4 V dari output trafo ke inp0ut A dan

sinyal (2V ayau 4V) dari generator ke input B.

2. Menempatkan selektor TIME/DIV pada posisi X-DEFL.

3. Mengatur frekuensi generator hingga terbentuk gambar Lissajous

dengan n/m = 1.

4. Mencatat frekuensi generator tersebut.

5. Melakukan percobaan 3 dan 4 untuk n/m = ½, 1/3, ¼ , 1/5,

2,3,4,dan5.

D. Mengukur Beda Sudut Fasa Input dan Output

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar 2

2. Memasukkan sinyal input (150 Hz, 5V) dari sinyal Generator.

3. Memasukkan sinyal input rangkaian ke input A dan output

rangkaian ke input B.

4. Menempatkan selektor TIME/DIV pada posisi X-DEFL.

5. Menentukan nilai b dan B dari gambar ellips yang terbentuk untuk

masing – masing sinyal A (input) dan sinyal B (output) (Gb. 1)

6. Melakukan percobaan 2 s/d 5 untuk frekuensi

200,300,400,500,600,700,800,900, dan 1000 Hz

E. Resonansi Listrik

1. Menyusun rangkaian seperti gambar 3./

2. Memasukkan sinyal input pada rangkaian (3 KHz, 5V) sinyal input

dari generator.

3. Memasukkan sinyal input pada rangkaian ke input A dan sinyal

output rangkaian ke input B.

4. Menempatkan selektor TIME/DIV pada possisi X-DEFL.

21

5. Menentukan nilai b dan B dari gambar ellips yang terbentuk untuk

sinyal input dan output.

6. Melakukan prosedur 2 s/d 5 untuk frekuensi 3,5 KHz s/d 10 Khz,

dengan kenaikkan 0,5 KHz.

F. Tahanan Sebagai Peredam

1. Menyusun rangkaian seperti gb. 4.

2. Memasukkan sinyal persegi dari sinyal generator pada rangkaian

tersebut,

3. Menentukan posisi selektor Rbox pada posisi nol.

4. Memasukkan sinyal input rangkaian pada input A dan output

rangkaian pada input B.

5. mengatur tegangan dan frekuensi sinyal input sehingga diperoleh

sinyal output yang dapat diamati.Mencatat tegangan dan

frekuensinya.

6. Mengukur amplitudo Vo pada saat y = 0, lalu V1 untuk t = T, V2

untuk t = 2T, V3 untuk t = 3T, dan seterusnya hingga amplitudo

yang masih dapat diamati.

7. Melakukan percobaan 4 s/d 7 untuk Rbox 100,250,dan 500 .

22

23

24

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

1. Menghitung Tegangan dan Frekuensi terbaik dengan sesatannya dari

sinyal Generator.

Pada percobaan untuk menghitung tegangan dan frekuensi dari sinyal

generator,didapat harga Vef ketika rangkaian di groundkan. Selain itu juga, di

dapat data sebagai berikut;

a)

Vef = V max / 2 (volt)

V = 4 volt (ground) Amplitudo = Tegangan (Vmax)

Dari data di atas, maka kita dapat menghitung Vef rata-rata dan f rata-rata menggunakan

rumus sbb :

Vef rata2 =Σ Vef/5 = 3.595238 voltf rata2 = Σ f / 5 = 0.132749 Hz

b).

V = 6 volt ground) Vef = Vmax / Ö2 (volt)

A = Vmax (volt) f = 1 / T (Hz)

25

NoVmax (volt)

T (sekon)

Vef (volt) f (Hz) Vef 2 f 2

1 5 7.6 3.571 0.132 12.7551 0.017312 5 7.5 3.571 0.133 12.7551 0.017783 5.1 7.5 3.643 0.133 13.2704 0.01778

Jumlah 15.100 22.600 10.786 0.398 38.7806 0.05287

No Vmax T (sekon) Vef (volt) f (Hz) Vef (volt) f (Hz)

1 5 7.8 3.5714286 0.128205 12.75510204 0.01644

2 5.5 7.8 3.9285714 0.128205 15.43367347 0.01644

3 5 7.8 3.5714286 0.128205 12.75510204 0.01644

Jumlah 15.5 23.4 11.071429 0.384615 40.94387755 0.04931

c).

V = 10 volt(ground) Vef = Vmax / Ö2 (volt) A = Vmax (volt) f = 1 / T (Hz)

No.Vmax

(v) T (sekon) Vef (volt) f (Hz) Vef (volt) f (Hz)1 10.2 0.098039216 7.2857143 10.2 53.08163265 104.042 10.2 0.098039216 7.2857143 10.2 53.08163265 104.04

3 10.2 0.098039216 7.2857143 10.2 53.08163265 104.04Jumlah 30.6 0.294117647 21.857143 30.6 159.244898 312.12

Dengan menggunakan cara yang sama seperti diatas maka diperoleh :

Vef = 7.285714286 Vef = 8.923141206

f rata2 = 10.2 12.49239769

d).

V=20 volt (ground) Vef = Vmax / 2 (volt)

A=Vmax(volt) f = 1/T (Hz)

26

No.Vmax

(v) T (sekon) Vef (volt) f (Hz) Vef (volt) f (Hz)1 21 7.7 15 0.12987 225 0.016872 21 7.8 15 0.128205 225 0.01644

3 21 7.7 15 0.12987 225 0.01687Jumlah 63 23.2 45 0.387945 675 0.05017

Dengan menggunakan cara yang sama maka diperoleh;

Vef = 15 Vef =

f rata-rata = 0.129315 f =

B. Menentukan frekuensi dengan lissayous

1. Menghitung Frekwensi terbaik dengan sesatannya dari sinyal Generator

berdasarkan Gambar Lissayous

Pada percobaan untuk menentukan harga frekuensi untuk masing n/m dari

gambar lissayous didapat data sebagai berikut :

n/m = f2/f1 f1 = (f2 * m)/n

27

n/m f2 f1 f1 * f1

1 53.

0 53.

0 2,809.

0

0.5 13.

5 27.

0 729.

0

0.33333 5.

7 17.

1 292.

4

0.25 2.

5 10.

0 100.

0

2 202.

0 101.

0 10,201.

0

3 229.

5 76.

5 5,852.

3

4 344.

0 86.

0 7,396.

0

5 640.

0 128.

0 16,384.

0

Σ 1,490.

2 498.

6 43,763.

7

Dari data di atas, maka kita dapat menghitung f rata-rata menggunakan

rumus sbb :

f1 rata2 = Σ f1 / 8 = 62.325

C. Menghitung Frekuensi Resonansi

1. Menghitung sudut fase sinyal input dan output untuk masing – masing

frekuensi, lalu menghitung beda sudut fasenya.

= arc sin (b/B)

KarenanilaibdanByangdidaatadalaheraduandarisinyalA&B:

Nof

(KHz) Output-input b / B   B B    1 3 2.3 6.5 0.35385 20.72272 3.5 2 6 0.33333 19.47123 4 2.5 5.5 0.45455 27.03574 4.5 2 5.1 0.39216 23.08885 5 2.5 4.9 0.5102 30.67746 5.5 2.2 4.5 0.48889 29.2676

28

7 6 2.3 4.2 0.54762 33.20388 6.5 2 4.1 0.4878 29.19649 7 1.9 4 0.475 28.359410 7.5 1.7 4 0.425 25.150711 8 1.5 4 0.375 22.024312 8.5 1.4 3.9 0.35897 21.037213 9 1.2 3.9 0.30769 17.920214 9.5 1 3.9 0.25641 14.857215 10 1 3.85 0.25974 15.0547

2. Membuat grafik beda sudut fase terhadap frekuensi dengan memplotkan

hasil pengamatan pada saat mengukur frekuensi resonansi.

= arc Tan L/R dimana : = 2 f

R = 1500 ohm

C = 10-7 F

L = 7,2.10-3 H

f (Hz) (Hz)1/ RC

150 942 7.07714 81.9574200 1256 5.30786 79.3305300 1884 3.53857 74.2197

400 2512 2.65393 69.3536500 3140 2.12314 64.7796600 3768 1.76929 60.5249700 4396 1.51653 56.5991800 5024 1.32696 52.9983900 5652 1.17952 49.7087

1000 6280 1.06157 46.7107    636.182

f rata2 = Sfi /10 = 63.6182

3. Menghitung sudut fasa untuk masing-masing frekuensi . Sudut fasa

dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

29

= 2 f R = 1500 ohm C = 10-7 F L = 7,2.10-3 H

= arc Tan L/R dimana :

f (Hz) (Hz) L/R        

3 18.84 0.8478 40.29133.5 21.98 0.1055 6.02265

4 25.12 0.12058 6.875314.5 28.26 0.13565 7.72491

5 31.4 0.15072 8.571115.5 34.54 0.16579 9.41356

6 37.68 0.18086 10.25196.5 40.82 0.19594 11.0859

7 43.96 0.21101 11.91517.5 47.1 0.22608 12.7393

8 50.24 0.24115 13.55818.5 53.38 0.25622 14.3714

9 56.52 0.2713 15.17889.5 59.66 0.28637 15.9810 62.8 0.30144 16.7749

30

4. Menentukan frekuensi resonansi dari grafik beda fase terhadap frekuensi

31

f (KHz)

3 71,57

3,5 74,05

4 75,96

4,5 77,47

5 78,69

5,5 79,7

6 80,54

6,5 81,25

7 81,87

7,5 82,41

8 82,87

8,5 83,29

9 83,66

9,5 83,99

10 84,29

Grafik Beda Sudut fasa terhadap Frekwensi

y = 1,6411x + 69,44

70727476788082848688

0 2 4 6 8 10 12

Frekwensi (KHz)

Bed

a S

ud

ut

Fas

a (

O

)

4. Menghitung frekuensi resonansi dengan persamaan 7.

ω = 2πf L = 4,5 mH

C = 10-7 F

f = = = 1/1332,2 =7,51 x 10-4 Hz

BAB V

ANALISA

1. Menghitung Tegangan dan Frekuensi terbaik dengan sesatannya dari

sinyal Generator.

Dari hasil pengamatan dapat kita lihat pada tabel diatas bahwa setiap

rangkaian diberi tegangan masukan (Vin) dimana akan menghasilkan

tegangan keluaran (Vout) yang mendekati nilai tegangan masukkannya.

Sedangkan untuk nilai dari periodenya untuk Vout = 4 volt memiliki

nilai perioda yang berbeda dengan Vin. Pada percobaan ini, untuk

mengukur tegangan maka kita mengukur terlebih dahulu besar A/div

nya, besar A/div yang dipilih karena praktikan akan mengatur sinyal

dengan mengubah-ubah kontrol vertikal dan untuk mendapatkan

pengukuran terbaik. Yang mana amplitudo disini menyatakan

besarnya tegangan (Vmax). Tegangan juga diukur dari puncak ke

puncak, yaitu dari titik puncak maksimum ke titik puncak minimum.

Tegangan seperti ini dinamakan tegangan puncak ke puncak (Vpp)

sedangkan yang kita ukur dalam percobaan adalah tegangan puncak

maksimum (Vmax). Oleh karena itu kita harus hati-hati

menspesifikasikan tegangan apa yang dimaksud. Selain itu, telah

32

diketahui bahwa pada sumbu vertikal(Y) merepresentasikan tegangan

V, pada sumbu horisontal (X) menunjukkan besaran waktu t pada

tampilan layar osiloskop Dengan demikian berarti kita telah

mendapatkan besar tegangannya. Kemudian untuk menghitung

besarnya frekuensi maka kita harus mengukur besar T/div nya yang

menyatakan periode. Karena periode dan frekuensi merupakan

hubungan resiprok maka , periode berbanding terbalik dengan

frekuensi yang akan di cari.

B. Menentukan frekuensi dengan lissayous

Menghitung Frekwensi terbaik dengan sesatannya dari sinyal

Generator berdasarkan Gambar Lissayous

Disamping itu, praktikan menggunakan cara lain untuk mengukur

frekuensi. Yaitu dengan menggunakan mode XY, dengan memplot

satu sinyal pada bagian vertikal(sumbu Y) dan sinyal lain pada sumbu

horizontal(sumbu X). Metode ini akan bekerja efektif jika kedua sinyal

yang digunakan pada osiloskop adalah sinyal sinusiodal. Bentuk

gelombang yang dihasilkan adalah berupa gambar yang disebut pola

Lissayous. Untuk mendapatkan gambar lissajous kita mengubah

frekuensi pada generator, setelah praktikan dapat menemukan gambar

yang sesuai dengan perbandingan antara jumlah loop pada arah

horizontal dengan jumlah loop pada arah vertikal (n/m) maka kita akan

mendapatkan besar frekuensinya. Yang mana Loop pada arah vertikal

dinyatakan oleh m dan loop pada arah horizontal dinyatakan oleh n.

C. Menghitung Frekuensi Resonansi

Menghitung sudut fase sinyal input dan output untuk masing –

masing frekuensi, lalu menghitung beda sudut fasenya.

33

Dengan menggunakan rangkaian RC yang dihubungkan ke osiloskop,

kemudian kita memberikan sinyal generator pada rangkaian dan T/Div

pada posisi selektor X-DEFL sehingga kita mendapatkan gambar

lissayous, pada gambar tersebut menunjukkan bahwa tampilan pada

osiloskop untuk gambar lissayous membentuk lingkaran ellips.

Disamping itu, dengan mengubah-ubah frekuensi kita akan

mendapatkan nilai b dan B. Beda sudut fasenya kita dapatkan dengan

persamaan Sin = . Sebenarnya ada cara lain untuk menghitung

besarnya beda sudut fasa pada rangkaian RC yaitu dengan persamaan

, namun karena pada percobaan kita mendapatkan b dan B

maka digunakan persamaan Sin = .

Membuat grafik beda sudut fase terhadap frekuensi dengan

memplotkan hasil pengamatan pada saat mengukur frekuensi

resonansi.

Dengan menggunakan rumus dibawah ini, praktikan dapat menemukan

hasil untuk sudut fase terhadap frekuensi, yaitu dengan rumus sbb;

= arc Tan L/R

Dari rumus tersebut dapat dicari melalui proses sebagai berikut ;

= 2 f

R = 1500 ohm

C = 10-7 F

L = 7,2.10-3 H

Dari frekuensi yang diketahui dapat dikembangkan dengan menentukan

resistansi, kapasitas dan induktansi pada rangkaian ini. Sehingga grafik

untuk beda sudut fase dapat diperoleh seperti grafik diatas, pada

pembahasan data dan perhitungan.

34

BAB VI

KESIMPULAN

Dari percobaan mengenai FM L-1 osiloskop dapat disimpulkan bahwa

osiloskop merupakan alat atau media dimana kita dapat menghitung tegangan,

perioda, frekuensi, dan beda sudut fasa dengan memperhatikan gambar yang

terlihat pada layar osiloskop.

Dengan memperhatikan tegangan puncak ke puncak dalam pembacaan

osiloskop untuk mencari tegangan masukan dari berbagai tegangan input

diperoleh kesimpulan bahwa nilai tegangan masukkan sama dengan tegangan

masukkan atau tidak jauh berbeda. Sedangkan dari nilai periode yang diperoleh

dari pengamatan kita dapat menghitung frekuensinya.

Selain dengan memperhatikan tegangan puncak ke puncak kita juga dapat

menentukan frekuensi dengan menggunakan gambar liissajous berdasarkan

jumlah loop yang terlihat dalam gambar. Dengan menggunakan metode lissajous

ini juga kita dapat mengukur beda fasa dari sinyal input rangkaian.

35

DAFTAR PUSTAKA

Cooper, D, William . 1999 . Instrumentasi Elektronik Dan Teknik

Pengukuran . Erlangga , Jakarta

Jones, D, Larry & Chin , A, Foster . Electronic Instruments & Measurement.

Wiley & Son, New York

Sears F Weston: 1962. Mekanika Panas Bunyi.Binacipta, Jakarta

36