PERCOBAAN II

Analisa Node/Mesh, Thevenin/Norton, Transfer Daya 1. Tujuan percobaan

• Untuk mempelajari analisa tegangan node dan arus mesh. • Untuk membandingkan hasil perhitungan dan pengukuran kedua teknik analisa. • Untuk mempelajari metode penyederhanaan rangkaian untuk mencari arus yang

mengalir pada salah satu cabang rangkaian.

2. Peralatan Yang Dibutuhkan A. Circuit construction deck 1 buah. B. Basic electricity dan electronic kit 1 set C. Power supply 0-20 volt dc variabel. 1 buah. D. Multimeter 2 buah.

3. Referensi

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

4. Teori Dasar. Analisa rangkaian Analisa rangkaian dilakukan untuk mengetahui arus yang melewati setiap elemen rangkaian serta tegangan pada setiap titik (node) pada rangkaian tersebut. Pada prinsipnya terdapat dua tahap dalam analisa rangkaian yaitu:

1. Formulasi 2. Penyelesaian numerik.

Formulasi rangkaian dapat dilakukan dengan menggunakan analisa node atau analisa mesh. Analisa node memakai Hukum Kirchhoff Arus sedangkan analisa mesh menggunakan Hukum Kirchhoff Tegangan. Penyelesaian numerik dapat dilakukan dengan misalnya menggunakan matriks. Rangkaian pengganti thevenin/norton dan transfer daya maksimum. Sebuah rangkaian kompleks yang tersusun dari banyak elemen rangkaian dapat diganti dengan sebuah sumber tegangan (VTH) yang terhubung seri sebuah resistor (RTH) yang disebut dengan rangkaian pengganti thevenin, atau dapat diganti dengan sebuah sumber arus (IN) yang terhubung paralel sebuah resistor (RTH) yang disebut dengan rangkaian pengganti norton. Perpindahan daya dari suatu rangkaian menuju beban (RL) akan maksimum bila besarnya beban sama dengan resistansi RTH dari rangkaian tersebut.

5. Tugas Pendahuluan Jalankan Winspice untuk rangkain mensimulasikan rangkaian pada gambar 2.1. Dapatkan tegangan V1, V2, V3, dan V4 serta arus ia dan ib. 6. Prosedur Percobaan

PERHATIAN: JANGAN MENYALAKAN POWER SUPPLY SEBELUM RANGKAIAN SIAP AGAR ALAT DAPAT BERFUNGSI DENGAN BAIK

2-1

A. Analisa node dan analisa mesh. • Buat rangkaian seperti pada gambar 2.1. dibawah ini. Pilih R1 = 1.5 kΩ, R2

= 1 kΩ, R3 = 3.3 kΩ, R4 = 4.7 kΩ, R5 = 1.8 kΩ, VS1 = 6 V dan VS2 = 16 V.

Gambar 2.1.

• Ukur semua tegangan node V1, V2, V3, dan V4 serta arus mesh I1, I2, dan I3. Catat hasil pengukuran anda pada lembar data.

Tugas analisa:

• Melalui perhitungan, dapatkan semua tegangan node V1, V2, V3, dan V4 serta arus mesh I1, I2, dan I3. Kemudian bandinkan hasilnya dengan hasil pengukuran anda.

B. Thevenin dan Norton

• Buat rangkaian seperti gambar 2.2 berikut ini:

Gambar 2.2

• Set tegangan output power supply sebesar 10 volt. Hitung arus yang melalui

Resistor 680 ohm dengan menggunakan multimeter I . Catat hasilnya pada lembar data.

• Menurut teorema thevenin rangkaian dapat disederhanakan seperti berikut

2-2

Gambar 2.3

Terlihat bahwa rangkaian menjadi seperti sebuah sumber tegangan E dengan tahanan dalam r yang dihubungkan ke beban R = 680 ohm.

• Untuk mencari E, ganti resistor 680 ohm dengan multimeter sehingga rangkaian seperti gambar 7.4 berikut, catat nilai tegangannya.

• Untuk mencari r, matikan power supply, dan lepas terminalnya dari rangkaian. Sambungkan kedua terminal rangkaian yang tadinya merupakan input dari power supply.

Gambar 2.4

• Buat rangkaian seperti gambar 2.5 berikut ini

Gambar 2.5

• Catat hasil pengukuran untuk beberapa nilai tegangan power supply pada data percobaan dalam tabel 2.1

• Dapatkan nilai rata-rata dari r.

2-3

Tugas analisa: 1. Cari arus yang melalui 680 ohm dari rangkaian yang telah disederhanakan

dengan teorema thevenin. Apakah hasilnya sama dengan pengukuran? 2. Cari arus dengan menggunakan hukum kirchoff? 3. Bandingkan kedua hasil diatas!

C. Daya

• Buat rangkaian seperti gambar 2.6 berikut ini.

Gambar 2.6 • Ukur nilai tegangan dan arus kemudian catat nilainya pada data percobaan

table 2.2. Lakukan untuk beberapa tegangan supply yang berbeda. • Kemudian buat rangkaian seperti gambar 2.7 berikut ini.

Gambar 2.7

set E = 10 V dan r = 470 ohm, kemudian isi tabel 2.3 pada data percobaan. Lakukan untuk beban RL yang berbeda-beda sesuai tabel.

Tugas Analisa:

• Dari tabel pertama buat grafik P Vs V dan P Vs I, analisalah grafik tersebut • Dari tabel kedua buat grafik P Vs RL dan P Vs I

Tugas Pengembangan:

1. Jelaskan teorema Norton dan bagaimanakah aplikasi teorema Norton dan Thevenin? Jelaskan jawaban anda

2-4

LEMBAR DATA – PERCOBAAN II Analisa node/mesh, Thevenin/norton, Transfer Daya

A. Analisa Node/Mesh

V1 = V2 = V3 = V4 = I1 = I2 = I3 =

B. Thevenin I (pada R 680 ohm) =………...A E =……….V r =……….ohm

Tabel 2.1 Tegangan power

supply / VM (volt) AM (ampere) r = VM/AM

2 4 6 8

C. Daya

Tabel 2.2

V (V) I (mA) P = V I (mW) 0 2 4 6 8 10

Tabel 2.3 Daya (P=I2RL) mW Beban (RL) ohm Arus (I) mA

100 220 330 680 1k

2-5