percobaan i hambatan dan hukum ohmlab-elektro.umm.ac.id/files/file/modul rl .pdfgambar 2.1 rangkaian...

PERCOBAAN I

HAMBATAN DAN HUKUM OHM

1.1 Tujuan

Untuk mempelajari konsep hambatan dan Hukum Ohm.

1.2 Peralatan yang Dibutuhkan

Circuit construction deck

Voltmeter

Amperemeter

1.3 Referensi

Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hayt atau

Budiono Mismail

1.4 Pendahuluan

Hambatan Dan Hukum Ohm

Setiap penghantar mempunyai hambatan. Beberapa penghantar seperti kabel, harus

dipilih agar mempunyai nilai hambatan paling rendah. Komponen yang mempunyai

kegunaan karena nilai hambatan ( resistansi ) disebut resistor. Resistor banyak dipakai

dalam rangkaian listrik dan elektronika untuk mengatur besar arus yang mengalir. Dalam

resistor energi listrik diubah menjadi energi panas.

Hubungan antara tegangan, arus dan hambatan dalam rangkaian dinyatakan oleh

persamaan :

V = I * R

Persamaan di atas dikenal sebagai Hukum Ohm.

1.5 Prosedur Percobaan

Hambatan Dan Hukum Ohm

1. Buat rangkaian seperti pada gambar!

Gambar 1.1 Rangkaian V, R dan Lampu

Beri nilai hambatan pada rangkaian di atas sebesar 1K ohm! Ubahlah tegangan DC

variable pada nol dan nyalakan power supply! Naikkan nilai tegangan sampai

voltmeter membaca nilai 10V dan perhatikan tingkat keterangan lampu!

2. Ulangi langkah kedua dengan nilai hambatan diubah menjadi 10K Ohm! Periksalah

kondisi lampu!

3. Buatlah rangkaian seperti pada gambar!

Gambar 1.2 Rangkaian V dan R

Set nilai tegangan pada 0V! Secara bertahap naikkan nilai tegangan sebesar 2 V

secara bertahap sampai mencapai 10V! Dan catatlah nilai arus yang mengalir

setiap perubahan nilai tegangan.

1.6 Data Hasil Percobaan

Tabel 1.1 Data Hasil Percobaan R=1K Ω dan R=10K Ω terhadap V

Besar Tegangan ( V ) Besar Arus ( A )

R= 1K Ω

Besar Arus ( A )

R= 10K Ω

2

4

6

8

10

Gantilah hambatan dengan 10 k Ω dan ulangi langkah 4-5.

1.7 Analisa Data

1.8 Analisa Perhitungan

1.9 Data Hasil Perhitungan

Tabel 1.2 Data Hasil Perhitungan R = 1K Ω dan R = 10K Ω terhadap V

Besar Tegangan ( V ) Besar Arus ( A )

R= 1K Ω

Besar Arus ( A )

R= 10K Ω

2

4

6

8

10

1.10 Grafik

1.11 Kesimpulan

PERCOBAAN II

HUKUM KIRCHOFF

2.1 Tujuan

Untuk mempelajari konsep hambatan dan Hukum Kirchoff.



Voltmeter

Amperemeter

2.3 Referensi


Budiono Mismail

2.4 Pendahuluan

Hukum Kirchoff

Hubungan antara jumlah dari tegangan yang melintasi suatu loop tertutup dan

jumlah arus pada suatu node dapat dijelaskan dengan Hukum Kirchhoof. Hukum

Kirchoff ditemukan oleh Gustav Robert Kirchoff pada 1840. Hukum Kirchoff I disebut

Hukum Kirchoff Tegangan (KVL). Menyatakan bahwa pada loop tertutup jumlah dari

semua tegangan adalah nol.

Secara matematis :

∑V= 0

Sedangkan Hukum Kirchoff kedua adalah Hukum Kirchoff Arus (KCL).

Menyatakan bahwa jumlah aljabar arus pada suatu node adalah nol.

Secara sistematis :

∑ arus masuk = ∑ arus keluar

∑i = 0


Hukum Kirchoff

Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah!

Gambar 2.1 Rangkaian Hukum Kirchoff

Setelah nilai tegangan supply pada 12 V!

Dengan menggunakan voltmeter ukurlah nilai tegangan pada R1! Perhatikan

polaritas dari tegangan. Ukurlah nilai tegangan pada resistor yang lain! Catatlah

pada tabel 1.2!

Dengan menggunakan amperemeter ukurlah nilai arus yang mengalir pada R1!

Dengan cara yang sama ukurlah nilai arus yang mengalir pada R2, R3, R4, dan R5!

Catatlah hasil yang didapat pada table 1.3!


Table 2.1 Data Hasil Percobaan R, VR, dan I terhadap 12V

Hambatan

(Ω)

BesarTegangan

( V )

BesarArus

(A)

R1

R2

R3

R4

R5

Tabel 2.2 Data Hasil Percobaan VR terhadap V

E VR1 VR2 VR3 VR4 VR5

2

4

6

8 10

Tabel 2.3 Data Hasil Percobaan IR terhadap V

E IR1 IR2 IR3 IR4 IR5

2

4

6

8 10

2.7 Analisa Data



Table 2.1 Data Hasil Perhitungan R, VR, dan I terhadap 12V

Hambatan

(Ω)

Besar Tegangan

( V )

Besar Arus

(A)

R1

R2

R3

R4

R5

Tabel 2.2 Data Hasil Perhitungan VR terhadap V

E VR1 VR2 VR3 VR4 VR5

2

4

6

8 10

Tabel 2.3 Data Hasil Perhitungan IR terhadap V

E IR1 IR2 IR3 IR4 IR5

2

4

6

8 10

2.10 Kesimpulan

PERCOBAAN III

RANGKAIAN SERI PARALEL

3.1 Tujuan

Untuk mempelajari hubungan resisitor seri dan pararel dalam rangkaian.



Voltmeter

Amperemeter

3.3 Referensi

Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hayt atau Budiono

Mismail

3.4 Pendahuluan

3.4.1 Tahanan Seri

Beberapa tahanan disusun bila tahanan tersebut membentuk suatu rantai antara dua

terminal dan suatu gabungan cabang

Gambar 3.1 Rangkaian Seri Gambar 3.2 Rangkaian Req

V = V1+V2+….+Vn

= I.R1+ I.R2+…..+I.Rn

= I.Rtotal

Dimana :

V = Tegangan sumber (volt)

V1,V2,Vn = Tegangan pada masing-masing tahanan

I = Arus

RnR2R1

A

B

A

B

Req

3.4.2 Tahanan Parallel

Beberapa tahanan disusun secara parallel, bila setiap tahanan dihubungkan

langsung antara dua terminal dari satu gabungan cabang.

Gambar 3.3 Rangkaian Paralel

Itotal = I1+I2+…..+In

= V/R1+V/R2+…+V/Rn

= V/Rtotal

Rparalel = 1/Rtotal=1/R1+1/R2+....+1/Rn


Resistor Seri Dan Pararel


Gambar 3.4 Rangkaian Seri

Hidupkan power supply dan set nilai tegangan pada 2 V! Ukurlah nilai arus yang

mengalir!

Ubahlah nilai tegangan dari 4 V, 6 V, 8 V, dan 10V kemudian ukurlah nilai arus

yang mengalir! Catatlah pada table 1.4!


R2R1E

In

Rn

I1 I2

Gambar 1.5 Rangkian Paralel

Hidupkan power supply dan ukurlah arus yang mengalir pada nilai tegangan 2 V, 4

V, 6 V, 8 V dan 10 V! Catatlah nilai pada table 1.5!


Tabel 3.1Data Hasil Percobaan I, R, dan VR terhadap V

Besar Tegangan BesarArus R total

( V/I ) VR1 VR2 VR3 VR4

2 2110

4 2110

6 2110

8 2110

10 2110

Tabel 3.2 Data Hasil Percobaan I1, I2, Itotal, dan Rtotal terhadap V

Besar Tegangan

( V )

Besar Arus

I1

Besar Arus

I2

BesarArus

Total

R total

( V/I )

2 87,18

4 87,18 6 87,18 8 87,18 10 87,18

3.7 Analisa Data


680 100


Tabel 3.1Data Hasil Perhitungan I, R, dan VR terhadap V

Besar Tegangan Besar Arus R total

( V/I ) VR1 VR2 VR3 VR4

2

4

6

8

10

Tabel 3.2 Data Hasil Perhitungan I1, I2, Itotal, dan Rtotal terhadap V

Besar Tegangan

( V )

Besar Arus

I1

Besar Arus

I2

Besar Arus

Total

R total

( V/I )

2

4

6

8

10

3.10 Kesimpulan

PERCOBAAN IV

TEOREMA SUPERPOSISI

4.1 Tujuan

Untuk mempelajari efek dari penggunaan lebih dari satu sumber tegangan dalam

rangkaian.



Voltmeter

Amperemeter

4.3 Referensi


Budiono Mismail

4.4 Pendahuluan

Teorema superposisi menyatakan bahwa dalam suatu rangkaian yang memiliki lebih

dari suatu sumber tegangan maka jumlah arus yang mengalir pada sutu cabang adalah

sama dengan jumlah arus yang mengalir pada cabang tersebut apabila sumber tegangan

yang aktif hanya satu. Teorema superposisi sering digunakan pada analisis dari

rangkaian listrik dan elektronika. Dengan menggunakan teorema superposisi maka

perhitungan akan menjadi lebih mudah.


Teorema Superposisi

Buatlah rangkaian seperti pada gambar!

Gambar 4.1 Rangkaian Superposisi dengan 2 Sumber Tegangan

Hidupkan power supply dan set DC variable power supply pada nilai 12 V dan 10

V!

Ukur nilai arus pada masing-masing cabang dengan menggunakan amperemeter

pada skala 0-10 mA!

Catatlah nilai arus yang mengalir pada I1, I2, I3! Perhatikan besar dan arah arus!

Sekarang putuskan sumber tegangan +12 V (short circuit) dan sambungkan resistor

R3 dan R5!

Catat arus pada I`1, I`2, I`3!

Gambar 4.2 Rangkaian Superposisi dengan Sumber Tegangan 10V

Hubungkan kembali sumber tegangan +15 V, dan putuskan sumber tegangan +12V

(short circuit), hubungkan R2 dan R3! Catatlah nilai arus I``1 , I``2 dan I``3 pada table

1.6!

12V 10V

10V

0V

Gambar 4.3 Rangkaian Superposisi dengan Sumber Tegangan 12V


Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Teorema Superposisi

Sumber

Tegangan

Hasil Pengukuran

Tegangan Drop Arus yang Mengalir

E1 E2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 I1 I2 I3

0 0

0 12

10 0

10 12

4.7 Analisa Data



Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan Teorema Superposisi

Sumber

Tegangan

Hasil Pengukuran

Tegangan Drop Arus yang Mengalir

E1 E2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 I1 I2 I3

0 0

0 12

10 0

10 12

4.10 Kesimpulan

12V 0V

PERCOBAAN V

TEOREMA THEVENIN

5.1 Tujuan

Menemukan metode penyerdehanaan rangkaian untuk mencari arus yang mengalir

pada salah satu cabang rangkaian

5.2 Peralatan Yang Diperlukan


Voltmeter

Amperemeter

5.3 Referensi


Budiono Mismail

5.4 Pendahuluan

Teori Thevenin

Pernyataan teorema thevenin adalah sebagai berikut:

Sepanjang perhatian tertuju pada beban, setiap jaringan satu-port yang mengandung

unsure hambatan dan sumber energi dapat diganti dengan suatu kombinasi seri sumber

tegangan ideal VT dan hambatan RT dengan VT sebagai tegangan rangkaian satu-port

terbuka dan RT sebagai rasio tegangan rangkaian-terbuka terhadap arus hubung singkat.

Gambar 5.1 Rangkaian Thevenin

Jika kedua jaringan pada gambar di atas harus setara untuk semua nilai hambtan beban,

keduanya harus setara untuk nilai-nilai ekstrem seperti RL = ~ dan RL = 0. Nilai RL = ~

bersangkutan dengan keadaan rangkaian terbuka; dan dengan membandingkan kedua

jaringan, tegangan rangkaian terbuka VRT pada jaringan asli sama dengan V pada

rangkaian ekivalen. Nilai RL = 0 berarti keadaan hubung singkat; dengan

membandingkan kedua jaringan, arus hubung singkat HIS pada jaringan asli sama

dengan VT/RT untuk rangkaian ekivalen. Maka, persamaan:

OCT vV dan

SC

OC

SC

TT

I

V

I

VR


Thevenin

Hubungkan power supply ke supply line, pastikan tegangan outputnya pada

keaadaan minimal!

Rangkailah seperti gambar berikut:

Gambar 5.2 Rangkaian Thevenin Mencari I di Titik yang di Cari

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

Resistor 680 ohm dengan menggunakan multimeter I! Catat hasilnya!

Menurut teorema thevenin rangkaian dapat disederhanakan seperti berikut!

Gambar 5.3 Rangkaian Thevenin Penyederhanaan

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 berikut, catat tegangannya!

Gambar 5.4 Rangkaian Thevenin Mencari VOC

Untuk mencari r, matikan power supply, dan lepas terminalnya dari rangkaian!

Sambungkan kedua terminal rangkaian yang tadinya merupakan input dari power

supply ganti resistor 680 ohm dengan multimeter dan catat besar tahanannya!

Buat rangkaian menjadi seperti berikut!

Gambar 5.6 Rangkain Thevenin Mencari r

Isilah tabel 5.1


Tabel 5.1 Data Hasil Percobaan Mencari VTH, ITH, RTH, serta IR20

Tegangan Power Supply

(Volt) VTH ITH RTH IR20

2

4

6

8

5.7 Analisa Data



Tabel 5.2 Data Hasil Perhitungan Mencari VTH, ITH, RTH, serta IR20

Tegangan Power Supply

(Volt) VTH ITH RTH IR20

2

4

6

8

5.10 Kesimpulan

PERCOBAAN VI

THEOREMA RESIPROSIKAL

6.1 Tujuan Percobaan

Membuktikan theorema resiprosikal

6.2 Peralatan Yang Diperlukan

Power supply

Panel percobaan

Multi tester

Kabel penghubung

Amperemeter

6.3 Referensi


Budiono Mismail.

6.4 Pendahuluan

Theorema Resiprosikal

Jika suatu sumber daya diberikan ke suatu titik dari network yang linier akan

menghasilkam\n arus pada titik yang kedua. Kemudian jika sumber daya yang di

pindahkan pada titik yang kedua maka pada titik yang pertama akan menghasilkan arus

yang sama besarnya.


Buatlah rangkaian seperti pada gambar 6.1!

Gambar 6.1 Rangkaian Percobaan Resiprosikal

Atur sumber tegangan pada V=……Volt!

Hubungkan sumber tegangan pada titik Adan B!

Ukur arus yang mengalir pada titik C-D (ini adalah I2)!

Pindahkan sumber tegangan pada titik C-D!

Ukur arus yang mengalir pada titik A-B!

Ulangi percobaan diatas dengan mengatur sumber tegangan pada V=…….volt dan

V……..volt!

Catat hasilnya pada tabel 6.1!


Tabel 6.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Percobaan Resiprosikal

Tegangan Sumber I1 I2

Arus yang mengalir dalam mA

E = 4 Volt

E = 6 Volt

E = 8 Volt

6.7 Analisa Data



Tabel 6.2 Hasil Perhitungan Rangkaian Percobaan Resiprosikal

Tegangan Sumber I1 I2

Arus yang mengalir dalam mA

E = 4 Volt

E = 6 Volt

E = 8 Volt

6.10 Kesimpulan

PERCOBAAN VII

RANGKAIAN R-L-C

7.1. Tujuan

Mempelajari sifat resistif pada rangkaian R.

Mempelajari sifat capasitif pada rangkaian RC.

Mempelajari sifat inductive pada rangkaian RL.

7.2. Peralatan yang diperlukan

Power Supply

Multimeter

Osciloscope

Potensiometer 10K Ohm

Function Generator

Resistor 100 Ohm 2 buah, 1K Ohm

Kapasitor 10 uF

Induktor 2.5 mH

Digital Multimeter (dengan range 200 mV )

Resistor 100 Ohm

7.3. Referensi

Membuat dasar teori yang lengkap tentang gelombang dan daya AC, sifat

resistif, induktif dan capacitif serta disipasi daya. Buku referensi: Rangkaian Listrik I

dan II, William Hayt atau Budiono Mismail.

7.4. Pendahuluan

Di dalam rangkaian listrik dikenal elemen pasif dan elemen aktif. Elemen aktif

adalah elemen yang mampu menyediakan daya rata-rata lebih besar dari nol selam

interval waktu yang tak berhingga kepada suatu alat luar, sebagai contoh sumber

ideal.Elemen pasif didefinisikan sebagai elemen yang tidak dapat menyediakan daya

rata-rata lebih besar dari nol selama interval waktu yang tidak terhingga. Contoh dari

elemen pasif adalah kapasitor, resistor, dan induktor.

Hubungan tegangan dan arus dapat ditulis di dalam persamaan berikut :

V = R.I

Dimana harga R dinyatakan sebagai resistansi, selalu konstan selama tidak

terjadi perubahan suhu, dinyatakan di dalam satuan Ohm. Harga V dinyatakan dalam

Vollt dan harga I dinyatakan di dalam Ampere.

Dengan grafik seperti berikut:

Grafik 7.1 Rangkaian Resistif

Pada rangkaian yang mengandung kapasitor, kapasitor menyimpan energi medan

listrik selama satu periode dan mengembalikannya selama periode yang lain. Tegangan

pada kapasitor adalah sebanding dengan muatannya, atau dengan integral arus terhadap

waktu yang melewati kapasitor tersebut. Konstanta kesebandingan itu disebut dengan

kapasitas ( dengan v = (1/C) . Q = (1/C) .f1 .dt ).

Kapasitor dimana dapat dituliskan hubungan antara arus dan tegangan sebagai berikut

:

I = C dt

dv

dimana harga C disebut sebagai kapasitansi dan dinyatakan di dalam satuan Farad.

Kapasitor dibuat dari dua buah plat penghantar parallel yang luasnya A dan

berjarak d, satu sama lainnya memiliki harga kapasitansi :

C = d

A

Grafik dibawah menunjukkan perubahan arus terhadap tegangan per satuan waktu :

d

dv/dt

Grafik 7.2 Rangkaian Capasitive

Dengan persamaan tersebut maka sebuah tegangan konstan melalui kapasitor

memerlukan arus nol melalui kapasitor tersebut. Jadi kapasitor adalah rangkaian terbuka

untuk DC. Sedangkan bagi tegangan AC merupakan rangkaian tertutup karena dV/dt

memiliki harga tiap nilai.

Pada rangkaian ideal yang mengandung indukator, indukator menimpa energi

medan magnet selama satu periode waktu dan mengembalikannya selama periode yang

lain. Dan tegangan pada indukator adalah sebanding dengan rata-rata perubahan arus

yang melewatinya. Konstanta kesebandingan antara tegangan dan perubahan arus itu

disebut dengan induktansi.

(dengan v = L . (di/dt) ).

7.5.1 Prosedur Percobaan

A. Rangkaian Resistif

Gambar 7.1 Rangkaian Percobaan Resistif

Merangkai komponen seperti rangkaian diatas untuk amperemeter menggunakan

oscilloscope.

Mengatur generator pada frekuensi mulai dengan 50 Hz sampai dengan 1000 Hz

dengan T/div 100 us dan V/div 50 V.

7.5.2 Data Hasil Percobaan

Tabel 7.1 Rangkaian Resistif

7.5.3 Analisa Data

7.5.4 Analisa Perhitungan

7.5.5 Data Hasil Perhitungan

7.5.6 Kesimpulan

7.6.1 Prosedur Percobaan7

b. Rangkaian Capasitive

b. Rangkaian Capasitif

Gambar 7.2 Rangkaian Capasitive

Menghubungkan power supply dengan stop kontak jangan dinyalakan dulu!.

Frekuensi

(Hz)

Voltage (V)

rms

Current (mA)

rms

Resistance

(ohm) Vpp (V)

50

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

f : 250 Hz

c : 10nF

R : 100Ω

10nF

100 Ω

Merangkai komponen seperti rangkaian diatas.

Mengatur oscilloscope channel 1 pada Y1 dan channel 2 pada Y2, atur time/div pada 1

ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya ditengah

/ nol volt.

Gambarkan bentuk gelombang dengan teliti, mencatat volt/div, time/div dan

menunjukkan posisi keduanya.


Tabel 7.2 Rangkaian Capasitif

Vrms Vpp V/div T/div

C

R

7.6.3 Analisa Data

7.6.4 Gambar


7.6.6 Kesimpulan

7.7.1 Prosedur Percobaan

c. Rangkaian Induktif

Gambar 7.3 Rangkaian Inductive

Menghubungkan power supply dengan stop kontak jangan dinyalakan dulu!

Merangkai komponen seperti rangkaian diatas.

Mengatur function generator pada 10 Volt p-p sinus dengan frekuensi 250 Hz.

Set oscilloscope channel Y1 pada 1 Volt/cm dan Y2 pada 500 mV/cm, atur time/div

pada 1 ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya

ditengah / nol volt.

Menggambar bentuk gelombang dengan teliti, mencatat volt/div, time/div dan

menununjukkan posisi keduanya.


Tabel 7.3 Rangkaian Capacitive

Vrms Vpp V/div T/div

L

R

7.2.3 Analisa Data

7.2.4 Gambar


7.2.5 Kesimpulan

percobaan i hambatan dan hukum ohmlab-elektro.umm.ac.id/files/file/modul rl .pdfgambar 2.1 rangkaian...

Documents