JOb 1 listrik

1. Rangkaian Seri – Paralel

1.1. Tujuan

Tujuan pembuatan percobaan Rangkaian Seri – Paralel ini antara lain sebagai berikut :

1. Mengetahui karakteristik masing – masing rangkaian

2. Mengetahui cara perhitungan rangkaian seri – paralel secara teori

3. Mengetahui cara percobaan rangkaian seri – paralel secara praktek

4. Membandingkan perhitungan secara teori dan percobaan secara praktek.

1.2. Teori Dasar

Dalam rangkaian listrik terdapat banyak sekali konfigurasi rangkaian komponen-

komponen elektronika, bukan sekedar rangkaian sederhana yang hanya terdiri dari

sumber tegangan dan beban, tetapi lebih dari itu. Dua konfigurasi rangkaian yang paling

banyak digunakan dalam rangkaian elektronika adalah seri dan paralel.

Untuk mengetahui lebih jelas mengenai rangkaian seri dan paralel perhatikan

gambar berikut ini :

Pada rangkaian seri, resistor disusun seperti rangkaian gerbong kereta, dimana

aliran elektron mengalir hanya pada satu jalur. Pada rangkaian paralel, resistor disusun

dengan menggabungkan masing-masing ujungnya menjadi satu sehingga aliran elektron

dapat terbagi ke dalam beberapa jalur.

1.3. Gambar Rangkaian

1.4. Prosedur Percobaan

Prosedur Percobaan dalam rangkaian seri – paralel :

1. Membaca nilai resistor terlebih dahulu dengan perhitungan sebagai berikut :

a. Seri :

RS = R1 + R2 + Rn

b. Paralel :

1Rp

= 1

R 1 +

1R 2

+ 1

Rn

Perhitungan diatas untuk mendapat nilai pembacaan lalu isikan pada tabel hasil

percobaan kolom “Baca”.

2. Lakukan kalibrasi pada multimeter.

3. Mengukur nilai rangkaian seri terlebih dahulu dengan menghubungkan rangkaian

resistor seri dengan Ohmmeter. Lihat besar tahanan pada Ohmmeter dan

bandingkan dengan hasil pembacaan lalu tuliskan pada tabel hasil percobaan pada

kolom “Ukur”.

4. Siapkan Power Supply.

5. Hubungkan Voltmeter secara paralel dengan VS dan Amperemeter secara seri

dengan rangkaian resistor. Jumper ujung resistor bagian kanan dengan kutub

negatif tegangan sumber.

6. Mengatur tegangan sumber (VS) sesuai dengan tabel hasil percobaan.

7. Lalu kita amati nilai arus yang mengalir pada amperemeter yang dihubung seri

dengan rangkaian resistor sesuai dengan perubahan tegangan sumber dan isikan

pada tabel hasil percobaan kolom “I”.

8. Mengamati setiap perubahan yang terjadi dan membuat grafik untuk perubahan

tersebut.

9. Setelah selesai dengan rangkaian seri, dilanjutkan dengan percobaan pada

rangkaian paralel.

10. Untuk rangkaian paralel terlebih dahulu kita ukur besar tahanannya dengan

menghubungkan kabel banana to banana pada ujung resistor paralel dengan kutub

negatif sumber tegangan. Lihat besar tahanan pada Ohmmeter, bandingkan

dengan hasil pembacaan lalu isikan pada kolom “Ukur”.

11. Hubungkan Voltmeter paralel dengan VS dan jumper antara ujung kiri

Amperemeter modul dengan ujung atas resistor paralel.


13. Lalu kita amati besar arus yang mengalir pada setiap perubahan tegangan sumber

dan isikan pada kolom “I”.


tersebut.

15. Selesai, semua percobaan pada rangkaian seri – paralel telah dilakukan.

16. Membuat laporan hasil percobaan.

1.5. Tabel Hasil Percobaan

Vs (Volt) I (mA) R (Baca) R (ukur) Rangkaian

4 sd 10 SERI

4 sd 10 PARALEL

2. Rangkaian Kombinasi

2.1. Tujuan

Tujuan pembuatan laporan Rangkaian Kombinasi ini antara lain sebagai berikut :

1. Mengetahui karakteristik rangkaian kombinasi

2. Mengetahui cara pembacaan rangkaian kombinasi secara teori

3. Mengetahui cara percobaan rangkaian kombinasi secara praktek

4. Membandingkan pembacaan secara teori dan percobaan secara praktek.

2.2. Teori Dasar

Dalam rangkaian listrik terdapat banyak sekali konfigurasi rangkaian komponen-

komponen elektronika, bukan sekedar rangkaian sederhana yang hanya terdiri dari

sumber tegangan dan beban, tetapi lebih dari itu. Dua konfigurasi rangkaian yang paling

banyak digunakan dalam rangkaian elektronika adalah seri dan paralel. Ada pula

gabungan dari keduanya yaitu rangkaian kombinasi.

Untuk mengetahui lebih jelas mengenai rangkaian kombinasi perhatikan gambar

berikut ini :

Pada rangkaian seri, resistor disusun seperti rangkaian gerbong kereta, dimana

aliran elektron mengalir hanya pada satu jalur. Pada rangkaian paralel, resistor disusun

dengan menggabungkan masing-masing ujungnya menjadi satu sehingga aliran elektron

dapat terbagi ke dalam beberapa jalur. Lalu kedua kedua jalur tersebut dihubungkan

antara ujung seri dan ujung dari gabungan beberapa jalur paralel.



Prosedur Percobaan dalam rangkaian kombinasi :



3. Hubungkan VS pada modul dengan power supply, hubungkan Amperemeter pada

A1, Voltmeter pada V1, dan ujung kiri R2 dengan kutub negatif VS, kita akan

mengukur besar tegangan pada R1 (V1) dan melihat nilai arus yang mengalir (A1).

4. Mengatur besar tegangan sumber (VS) sesuai dengan tabel hasil percobaan.

5. Lalu kita amati besar tegangan V1 dan nilai arus yang mengalir pada A1 dan catat

hasilnya pada tabel hasil percobaan kolom “V1” dan “A1”.


tersebut.

7. Setelah selesai untuk V1 dan A1 selanjutnya untuk V2 dan A2, hubungkan VS pada

modul dengan power supply, jumper kedua ujung A1, hubungkan Voltmeter pada

V2 dan Amperemeter pada A2, kita akan mengukur besar tegangan pada R2 (V2)

dan mengamati nilai arus yang mengalir (A2).





tersebut.

11. Setelah selesai untuk V2 dan A2 selanjutnya percobaan untuk V3 dan A3, hubungan

Vs dengan power supply, jumper kedua ujung A1 dan A2, hubungkan Voltmeter

pada V3 dan Amperemeter pada A3, kita akan mengukur besar tegangan pada

Rparalel (V3) dan arus yang melewatinya (A3).





tersebut.

15. Percobaan selesai dan membuat laporan percobaan.

3. Rangkaian Pembagi Tegangan Tanpa Beban

3.1. Tujuan

Tujuan pembuatan laporan Pembagi Tegangan Tanpa Beban ini antara lain sebagai

berikut :

1. Mengetahui karakteristik pembagi tegangan tanpa beban

2. Mengetahui cara perhitungan rangkaian variabel resistor dan potensiometer

3. Mengetahui cara percobaan pembagi tegangan tanpa beban


3.2. Teori Dasar

Pembagi tegangan terdiri atas dua tahanan (R1, R2) yang terhubung seri, Dengan

bantuannya maka tegangan terpasang (U) dapat terbagi kedalam dua tegangan (U1, U2).

Gambar 2.10 Pembagi tegangan tanpa beban

Disini tahanan R1 dan R2 berturut-turut dialiri oleh arus I yang sama, untuk rangkaian seri

tahanan tersebut berlaku :

U1

U2

=R1

R2

Selanjutnya tahanan total Rtotal :

U1

U=

R1

Rtotal

U2

U=

R2

Rtotal

U1

U=

R1

R1+ R2

U2

U=

R2

R1+ R2

Disusun menjadi : U1= UR1

R1+ R2

U2 = UR 2

R1+ R2

Rumus pembagi tegangan

Persamaan tersebut hanya berlaku, jika melalui kedua tahanan mengalir arus yang sama,

berarti bahwa pada “tap” pembagi tegangan tidak ada arus yang diambil (pembagi

tegangan tidak berbeban).

Melalui pemilihan R1 dan R2 yang sesuai, seluruh nilai tegangan dapat distel antara nol

dan tegangan total U.

Untuk rangkaian pembagi tegangan dapat juga menggunakan suatu tahanan dengan “tap”

yang variable (dapat berubah), biasa disebut potensiometer.

Gambar 2.11 Potensiometer



Prosedur Percobaan dalam pembagi tegangan tanpa beban :

A. Menggunakan Resistor yang diubah – ubah (variabel resistor) :



3. Hubungkan Voltmeter pada V1 untuk mengukur tegangan pada R1 yang diubah –

ubah dan Voltmeter pada V2 untuk mengukur tegangan pada R2 fixed.

4. R1 dan R2 dihubungkan secara seri, pindah – pindahkan R1 sesuai nilai variabel

yang diukur menggunakan kabel banana to banana, terdapat 5 variabel resistor

(100Ω, 330Ω, 560Ω, 680Ω dan 1KΩ).


6. Lalu kita amati besar tegangan pada V1 dan V2, catat hasilnya pada tabel hasil

percobaan.


tersebut.

B. Menggunakan Potensiometer :

1. Pertama, mengukur nilai tahanan pada Rseri (R1 dan R2), hubungkan Ohmmeter

pada ujung – ujung potensiometer, amati nilai tahanan yang muncul pada

Ohmmeter. Catat hasilnya pada tabel hasil percobaan.

2. Selanjutnya mengukur nilai tahanan pada R1 dan R2 yang dihubung secara seri.

3. Putar potensiometer pada posisi minimum, hubungkan Ohmmeter pada R1 lalu

pada R2, amati nilai tahanan masing – masing Resistor, catat hasilnya pada tabel

hasil percobaan. Putar potensiometer untuk posisi yang berbeda (¼, ½, ¾, max).

4. Selanjutnya mengukur tegangan pada Rseri (R1 dan R2). Hubungkan Voltmeter

pada ujung – ujung potensiometer, amati besar tegangan yang muncul pada

Voltmeter, catat hasilnya pada tabel hasil percobaan.

5. Putar potensiometer pada posisi minimum, hubungkan Voltmeter pada R1

kemudian pada R2, amati besar tegangan tiap – tiap Resistor, putar potensiometer

untuk posisi yang berbeda (¼, ½, ¾, max). Catat hasilnya pada tabel hasil

percobaan.

4. Rangkaian Pembagi Tegangan Dengan Beban

4.1. Tujuan

Tujuan pembuatan laporan Pembagi Tegangan Tanpa Beban ini antara lain sebagai

berikut :

1. Mengetahui karakteristik pembagi tegangan dengan beban

2. Mengetahui cara percobaan pembagi tegangan dengan beban


4.2. Teori Dasar

Dari suatu pembagi tegangan tanpa beban, jika sebuah beban terhubung padanya,

maka menjadi suatu pembagi tegangan berbeban seperti pada gambar berikut (lihat

gambar 2.34).

Gambar 2.34 Pembagi tegangan berbeban

Tegangan jatuh pemakaian (tegangan beban) terletak pada tahanan parallel R2,b.

Tegangan total U berpengaruh pada tahanan total R1 + R2,b

Dengan demikian sebagai rumus pembagi tegangan berlaku:

Ub

U=

R2,b

R1 + R2,b

Rumus pembagi tegangan

(pembagi tegangan berbeban)

R2b tahanan parallel dalam

R1 tahanan bagian dalam

U tegangan total dalam V

Ub tegangan beban dalam V

Contoh:

Tentukanlah tegangan Ub untuk pembagi tegangan berikut ini

a) dengan tahanan beban

b) tanpa tahanan beban!

Gambar 2.35

Pembagi tegangan berbeban

Jawab: a) Dari rumus pembagi tegangan (berbeban) menjadi:

Tahanan parallel

Tahanan total

b) Dari rumus pembagi tegangan (tanpa beban)

Ub' =U

R2

R1 + R2

: Ub' =140 V ⋅40 000

60 000=93 ,3 V

Menarik perhatian, bahwa melalui pembebanan tegangan keluaran berkurang sangat

besar. Penyebabnya, bahwa melalui tahanan beban maka tahanan total rangkaian

mengecil, dengan begitu penyerapan arusnya meningkat dan tegangan jatuh pada

tahanan R1 lebih besar oleh karenanya tegangan Ub menjadi lebih kecil.

Untuk memperkecil perbedaan tegangan pada pembagi tegangan dari tanpa beban ke

berbeban, tahanan beban terpasang harus lebih besar dari tahanan total pembagi

tegangan. Tetapi dalam hal ini harus diperhatikan, bahwa tahanan pembagi tegangan

jangan sampai menjadi terlalu kecil, disini jika tidak, maka akan mengalir arus Iq yang

besar dan terjadi kerugian yang besar.

Pemakaian: oleh karenanya pembagi tegangan berbeban hanya dipasang, jika dia tidak

ada kegunaannya, untuk menetapkan suatu pembangkit tegangannya sendiri atau hal

tersebut tidak mungkin atau, jika arus yang melalui beban dapat dipertahankan kecil.



Prosedur Percobaan dalam pembagi tegangan dengan beban :

1. Mempersiapkan alat dan bahan.

2. Menghubungkan multimeter pada ujung – ujung potensiometer untuk

mendapatkan nilai tahanan pada Rseri, amati nilai yang muncul dan catat hasilnya.

3. Menghubungkan voltmeter pada V1 untuk mengukur tegangan pada R1 dan

voltmeter pada V2 untuk mengukur tegangan pada R2 berbeban.

4. Menghubungkan kabel banana to banana pada Rbeban, pindah – pindahkan posisi

Rbeban sesuai percobaan.

5. Putar potensiometer pada posisi yang berbeda.

6. Mencatat hasil percobaan pada tabel hasil percobaan.

7. Mengulangi langkah diatas untuk nilai tegangan sumber yang berbeda untuk

mendapatkan nilai perbandingan.

5. Transformasi Y – Δ

5.1. Tujuan

Tujuan pembuatan laporan Transformasi Y – Δ ini, antara lain :

1. Mengetahui karakteristik konfigurasi rangkaian selain seri dan paralel

2. Mengetahui cara perhitungan rangkaian dengan transformasi Y – Δ.

5.2. Teori Dasar

Ada bentuk rangkaian tertentu yang tidak dapat disederhanakan dengan hanya

menggunakan kombinasi seri – paralel. Konfigurasi semacam itu sering dapat ditangani

dengan menggunakan Transformasi Y – Δ. Transformasi ini memungkinkan tiga resistor

yang dihubungkan dalam bentuk Y digantikan oleh tiga resistor lain dalam bentuk Δ, dan

sebaliknya. Rangkaian pada gambar berikut adalah rangkaian Y dan Δ tersebut.

Jika kedua rangkaian itu harus setara maka resistansi antara setiap pasangan

kutubnya haruslah sama, baik untuk bentuk Y maupun Δ. Tiga persamaan serentak dapat

ditulis untuk menyatakan kesetaraan ketiga pasang resistansi kutub tersebut. Untuk

pasangan kutub x dan y, resistansi setara Δ adalah Rc dalam hubungan paralel dengan

kombinasi seri Ra dan Rb, dan resistansi setara dalam bentuk Y pada pasangan kutub

tersebut adalah kombinasi seri R1 dan R2.

Jadi dapat ditulis :

Rxy = R1 + R2 = Rc(Ra+Rb)

(Ra+Rb )+Rc

Dua persamaan pasangan kutub serupa dapat ditulis untuk kedua pasangan kutub lainnya.

Ketiga persamaan tersebut dapat diselesaikan secara serentak untuk nilai Δ : Ra, Rb, dan

Rc atau untuk nilai Y : R1, R2, dan R3. Hasilnya adalah :

R1 = RbRc

R a+Rb+Rc

R2 = RaRc

Ra+Rb+Rc

R3 = RaRb

Ra+Rb+Rc

atau

Ra = R 1 R 2+R 2 R 3+R 3 R 1

R 1

Rb = R 1 R 2+R 2R 3+R 3 R 1

R 2

Rc = R 1 R 2+R 2 R 3+R 3 R 1

R 3



Prosedur Percobaan dalam perhitungan transformasi Y – Δ :

1. Siapkan protoboard dan resistor.

2. Merangkai resistor sesuai gambar percobaan transformasi Y – Δ.

3. Mengukur nilai tahanan ekuivalen (REQ) pada ujung – ujung rangkaian menggunakan

Ohmmeter, sehingga didapat nilai hasil pengukuran.

4. Melakukan perhitungan transformasi Y – Δ sesuai dengan persamaan yang ada,

sehingga didapat nilai hasil perhitungan.

5. Membandingkan nilai hasil pengukuran dengan nilai hasil perhitungan.

6. Jembatan Wheatstone

6.1. Tujuan

Tujuan pembuatan laporan Jembatan Wheatstone ini antara lain sebagai berikut :

1. Mengetahui karakteristik jembatan wheatstone

2. Mengetahui kegunaan dan fungsi jembatan wheatstone

4. Mampu menganalisa perhitungan dari jembatan wheatstone.

6.2. Teori Dasar

Hambatan listrik suatu penghantar merupakan karakteristik dari suatu bahan

penghantar tersebut yang mana adalah kemampuan dari penghantar itu untuk

mengalirkan arus listrik, yang secara matematis dapat dituliskan :

R = p . (L/A)

Dimana :

R : Hambatan listrik suatu penghantar (Ω)

ρ : Resitivitas atau hambatan jenis (Ω. m)

L : Panjang penghantar (m)

A : Luas penghantar ( m²)

Menurut hukum Ohm, hambatan listrik juga merupakan hasil perbandingan dari

besarnya beda potensial pada ke-2 ujung penghantar terhadap besarnya arus listrik yang

mengalir melalui hambatan tersebut.

Secara matematis dapat dituliskan :

R = V/I

Dimana:

R : Hambatan (Ω)

V : Beda potensial (V)

I : Arus Listrik (A)

Cara menentukan besar suatu hambatan biasanya dapat dilakukan dengan cara :

Menggunakan teori hubungan antara resitivitas terhadap besar hambatan ( jika

hambatan berupa suatu penghantar), yang mana harus diketahui luas dari lebar

penghantar dan panjang penghantar serta harus diketahui juga hambatan jenis dari bahan

penghantar. Namun bila besar hambatan merupakan suatu komponen listrik ( R ), dapat

diketahui dengan cara mengukur besar arus yang mengalir dan besar beda potensial pada

ke-2 ujung penghantar, lalu gunakan hukum Ohm yang mana didapat besar hambatan

berbanding lurus dengan besar beda potensial dan berbanding terbalik terhadap besar

arus listrik yang mengalir.

Dapat juga dengan menggunakan metode jembatan Wheatstone, yaitu

menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone dan melakukan perbandingan antara besar

hambatan yang telah diketahui dengan besar hambatan yang belum diketahui yang

tentunya dalam keadaan jembatan disebut seimbang ( G = 0 ).

Rangkaian jembatan wheatstone adalah susunan dari 4 buah hambatan, yang

mana 2 dari hambatan tersebut adalah hambatan variable dan hambatan yang belum

diketahui besarnya yang disusun secara seri satu sama lain dan pada 2 titik diagonalnya

dipasang sebuah galvanometer dan pada 2 titik diagonal lainnya diberikan sumber

tegangan.

Dengan mengatur sedemikian rupa besar hambatan variable sehingga arus yang

mengalir pada Galvanometer = 0, dalam keadaan ini jembatan disebut seimbang,

sehingga sesuai dengan hukum Ohm berlaku persamaan :

Rangkaian jembatan wheatstone juga dapat disederhanakan dengan menggunakan

kawat geser bila besarnya hambatan bergantung pada panjang penghantar.

Pengertian Hukum Ohm

Didalam logam pada keadaan suhu tetap, rapat arus I berbanding lurus dengan

medan listrik. Hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan disebut “Hukum Ohm”.

Ditemukan oleh George Simon Ohm dan dipublikasikan pada sebuah paper pada tahun

1827. the galvanic Circuit Investigated Mathematically, prinsip ohm adalah besarnya arus

listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, Ohm menemukan

sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antar tegangan, arus

dan hambatan yang salaing berhubungan.

Hukum Ohm :

- Tegangan dinyatakan dengan nilai volt, disimbolkan E dan V.

- Arus dinyatakan dengan Ampere, disimbolkan I

- Hambatan dinyatakan dengan Ohm, disimbolkan R.

Jika luas penampang A yang diperhatikan cukup kecil dan tegak lurus kearah J

(misalnya panjang konduktor besar sekali dibanding dengan luas penampangnya), maka J

dapat dianggap sama pada seluruh bagian penampang hingga I = J . A maka untuk beda

potensial berlaku ΔV = ∫E . dl dan juga integrasi diambil sepanjang suatu garis gaya ΔV =

∫E . dl

Terlihat bahwa faKtor yang berupa integrasi hanya tergantung dari konduktornya dan

merupakan sifat khusus konduktornya dan biasa disebut sebagai tahanan (R) atau

resistansinya. Dapat dituliskan V = I . R

Pengertian Hukum Kirchoff

Hukum kirchoff terbagi menjadi dua, yaitu:

Hukum Kirchoff I

Dipertengahan abad 19, Gustav Robert Kichoff (1824-1887) menemukan cara untuk

menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian dikenal dengan hukum

Kirchoff. Hukum Kirchoff berbunyi “Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik

percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan.”

Jumlah I masuk = I keluar

Hukum Kirchoff II

Hukum Kirchoff II berbunyi, “Dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (E)

dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol …”

Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak adanya energi

listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut atau dalam arti semua energi bisa digunakan

atau diserap.

Pengertian Galvanometer

Galvanometer adalah alat yang digunakan untuk deteksi dan pengukuran arus.

Kebanyakan alat itu kerjanya tergantung pada momen yang berlaku pada kumparan di

dalam medan magnet.

Bentuk mula-mula dari galvanometer adalah seperti alat yang dipakai Oersted yaitu

jarum kompas yang diletakkan dibawah kawat yang dialiri arus yang akan diukur. Kawat

dan jarum diantara keduanya mengarah utara-selatan apabila tidak ada arus di dalam

kawat. Kepekaan galvanometer semacam ini bertambah apabila kawat itu dililitkan

menjadi kumparan dalam bidang vertical dengan jarum kompas ditengahnya. Dan

instrument semacam ini dibuat oleh Lord Kelvin pada tahun 1890, yang tingkat

kepekaanya jarang sekali dilampaui oleh alat-alat yang ada pada waktu ini.

Teori Singkat

Lengan-lengan jembatan wheatstone terdiri dari R1, R2, R3 dan Rx, R1 dan R2

adalah rangkaian yang diketahui sedangkan R3 dan R variable, sedangkan Rx adalah

resistor yang tidak diketahui nilainya. Sehingga pada pertemuannya R1, R2 diberikan

tegangan maka akan terjadi perbedaan tegangan pada titik R2,3 dan R1,x. perbedaan arus

ini dideteksi oleh Galvanometer.

Digunakan untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara mengusahakan arus

yang mengalir pada galvanometer = nol (karena potensial di ujung-ujung galvanometer

sama besar). Jadi berlaku rumus perkalian silang hambatan :

R1.R3 = R2.Rx



Langkah kerja percobaan Jembatan Wheatstone :

1. Mempersiapkan semua alat dan bahan

2. Merangkai bahan sesuai gambar percobaan

3. Mengukur besar arus yang mengalir pada output jembatan wheatstone menggunakan

Amperemeter sebagai pengganti Galvanometer

4. Setelah itu ganti R1 dengan RX dan R3 dengan potensiometer 10K

5. Ukur kembali arus pada output, sambil memutar potensiometer untuk mendapatkan

arus nol ampere

6. Jika sudah didapatkan nol ampere, mengukur besar tahanan RX dan potensiometer

yang terpasang.

7. Hukum Kirchoff dan Superposisi

7.1. Tujuan

Tujuan kami melakukan praktikum ini adalah :

a. Untuk membuktikan kebenaran Hk. kirchoff.

b. Mengetahui cara kerja Hk. kirchoff.

7.2. Teori Dasar

Hukum Ohm

Jika sebuah penghantar atau resistansi atau hantaran dilewati oleh sebuah arus

maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan muncul beda potensial, atau Hukum

Ohm menyatakan bahwa tegangan melintasi berbagai jenis bahan pengantar adalah

berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui bahan tersebut. Secara matematis :

V = I.R

Hukum Kirchoff I / Kirchoff’s Current Law (KCL)

Jumlah arus yang memasuki suatu percabangan atau node atau simpul sama

dengan arus yang meninggalkan percabangan atau node atau simpul, dengan kata lain

jumlah aljabar semua arus yang memasuki sebuah percabangan atau node atau simpul

samadengan nol. Secara matematis : Σ Arus pada satu titik percabangan = 0

Σ Arus yang masuk percabangan = Σ Arus yang keluar percabangan

Dapat diilustrasikan bahwa arus yang mengalir samadengan aliran sungai, dimana

pada saat menemui percabangan maka aliran sungai tersebut akan terbagi sesuai

proporsinya pada percabangan tersebut. Artinya bahwa aliran sungai akan terbagi sesuai

dengan jumlah percabangan yang ada, dimana tentunya jumlah debit air yang masuk akan

sama dengan jumlah debit air yang keluar dari percabangan tersebut.

Hukum Kirchoff II / Kirchoff’s Voltage Law (KVL)

Jumlah tegangan pada suatu lintasan tertutup samadengan nol, atau penjumlahan

tegangan pada masing-masing komponen penyusunnya yang membentuk satu lintasan

tertutup akan bernilai sama dengan nol. Secara matematis : ΣV = 0



Prosedur percobaan dalam rangkaian modul Kirchoff dan Superposisi adalah :

1. Siapkan bahan dan peralatan yang dibutuhkan.

2. Melepas power supply 2 dan men-short rangkaian.

3. Mengatur power supply 1 menjadi V = 12 V

4. Menghitung V dan I pada masing-masing resistor.

5. Memasang power suppy 2 dan men-short power supply 1.

6. Mengatur power supply sehingga V = 6 V

7. Menghitung V dan I pada masing-masing resistor.

8. Mencatat semua hasil yang didapat pada tabel hasil percobaan.

8. Teorema Thevenin dan Norton

8.1. Tujuan

Tujuan kami melakukan praktikum ini adalah :

a. Untuk membuktikan kebenaran Hukum Thevenin.

b. Mengetahui cara kerja Teorema Thevenin.

c. Untuk membuktikan kebenaran Hukum Norton

d. Untuk mengetahui cara kerja Teorema Norton

8.2. Teori Dasar

Pada teorema ini berlaku bahwa :

Suatu rangkaian listrik dapat disederhanakan dengan hanya terdiri dari satu

buah sumber tegangan yang dihubungserikan dengan sebuah tahanan ekivelennya pada

dua terminal yang diamati.

Tujuan sebenarnya dari teorema ini adalah untuk menyederhanakan analisis

rangkaian, yaitu membuat rangkaian pengganti yang berupa sumber tegangan yang

dihubungkan seri dengan suatu resistansi ekivalennya. Dengan teorema substitusi kita

dapat melihat rangkaian sirkuit B dapat diganti dengan sumber tegangan yang bernilai

sama saat arus melewati sirkuit B pada dua terminal yang kita amati yaitu terminal a-b.

Setelah kita dapatkan rangkaian substitusinya, maka dengan menggunakan teorema

superposisi didapatkan bahwa :

1. Ketika sumber tegangan V aktif/bekerja maka rangkaian pada sirkuit linier A

tidak aktif (semua sumber bebasnya mati diganti tahanan dalamnya), sehingga

didapatkan nilai resistansi ekivalennya.

2. Ketika sirkuit linier A aktif/bekerja maka pada sumber tegangan bebas diganti

dengan tahanan dalamnya yaitu nol atau rangkaian short circuit.

Cara memperoleh resistansi penggantinya (Rth) adalah dengan mematikan atau

menonaktifkan semua sumber bebas pada rangkaian linier A (untuk sumber tegangan

tahanan dalamnya = 0 atau rangkaian short circuit dan untuk sumber arus tahanan

dalamnya = ∞ atau rangkaian open circuit). Jika pada rangkaian tersebut terdapat sumber

dependent atau sumber tak bebasnya, maka untuk memperoleh resistansi penggantinya,

terlebih dahulu kita mencari arus hubung singkat (isc), sehingga nilai resistansi

penggantinya (Rth) didapatkan dari nilai tegangan pada kedua terminal tersebut yang di

open circuit dibagi dengan arus pada kedua terminal tersebut yang di- short circuit .

Langkah-langkah penyelesaian dengan teorema Thevenin :

1. Cari dan tentukan titik terminal a-b dimana parameter yang ditanyakan.

2. Lepaskan komponen pada titik a-b tersebut, open circuit kan pada terminal a-b

kemudian hitung nilai tegangan dititik a-b tersebut (Vab = Vth).

3. Jika semua sumbernya adalah sumber bebas, maka tentukan nilai tahanan

diukur pada titik a-b tersebut saat semua sumber di nonaktifkan dengan cara

diganti dengan tahanan dalamnya (untuk sumber tegangan bebas diganti

rangkaian short circuit dan untuk sumber arus bebas diganti dengan rangkaian

open circuit) maka (Rab = Rth).

4. Jika terdapat sumber tak bebas, maka untuk mencari nilai tahanan pengganti

Theveninnya didapatkan dengan cara : Rt h=Vt hIsc

5. Untuk mencari Isc pada terminal titik a-b tersebut dihubung-singkatkan dan

dicari arus yang mengalir pada titik tersebut (Iab = Isc).

6. Gambarkan kembali rangkaian pengganti Theveninnya, kemudian pasangkan

kembali komponen yang tadi dilepas dan hitung parameter yang ditanyakan.

Teorema Norton

Pada teorema ini berlaku bahwa :

Suatu rangkaian listrik dapat disederhanakan dengan hanya terdiri dari satu

buah sumber arus yang dihubungparalelkan dengan sebuah tahanan ekivelennya pada

dua terminal yang diamati.

Tujuan untuk menyederhanakan analisis rangkaian, yaitu dengan membuat

rangkaian pengganti yang berupa sumber arus yang diparalel dengan suatu tahanan

ekivalennya.

I = -VRn

+ Isc

Langkah – langkah penyelesaian dengan teorema Norton :

1. Cari dan tentukan titik terminal a-b dimana parameter yang ditanyakan.

2. Lepaskan komponen pada titik a-b tersebut, short circuit kan pada terminal a-

b kemudian hitung nilai arus dititik a-b tersebut (Iab = Isc = IN).

3. Jika semua sumbernya adalah sumber bebas, maka tentukan nilai tahanan

diukur pada titik a-b tersebut saat semua sumber di non aktifkan dengan cara

diganti dengan tahanan dalamnya (untuk sumber tegangan bebas diganti

rangkaian short circuit dan untuk sumber arus bebas diganti dengan rangkaian

open circuit) (Rab = RN = Rth).

4. Jika terdapat sumber tak bebas, maka untuk mencari nilai tahanan pengganti

Nortonnya didapatkan dengan cara: Rn=Voc¿

5. Untuk mencari Voc pada terminal titik a-b tersebut dibuka dan dicari tegangan

pada titik tersebut (Vab = Voc).

6. Gambarkan kembali rangkaian pengganti Nortonnya, kemudian pasangkan

kembali komponen yang tadi dilepas dan hitung parameter yang ditanyakan.



Prosedur percobaan Teorema Thevenin ini antara lain :

1. Kami menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan.

2. Lalu kami menghubungkan modul rangkaian thevenin dan norton seperti pada

gambar 1.1

Gambar 1.1

3. Mengatur Power Supply dengan besaran V1 = 12 V dan V2 = 6 V.

4. Mengukur Vth pada rangkaian, dengan cara melepas resistor 4.7KΩ dari rangkaian

sebut pada titik a-b, dan menghitung V pada titik tersebut.

5. Mengukur Rth pada rangkaian, dengan cara melepas dan men-short semua sumber

tegangan lalu mengukur R pada titik a-b.

6. Lalu kami menghubungkan modul Thevenin dan Norton ke modul Thevenin.

7. Lalu kami mengukur Itotal, dan Vbeban.

8. Lalu mencatat semua hasil yang didapat pada tabel hasil percobaan.

Prosedur percobaan Teorema Norton ini antara lain :

1. Kami menyiapkan bahan dan peralatan yang dibutuhkan.

2. Lalu kami menghubungkan modul rangkaian thevenin dan norton seperti pada

gambar 1.2

Gambar 1.2

3. Mengatur Power supply sehingga V1 = 12 V dan V2 = 6 V.

4. Mengukur Inr pada rangkaian, dengan cara melepas resistor 4.7 KΩ dari rangkaian

sebut pada titik a-b, dan menghitung V pada titik tersebut.

5. Mengukur Rn pada rangkaian, dengan cara melepas dan men-short semua sumber

tegangan lalu mengukur R pada titik a-b.

6. Lalu kami menghubungkan modul Thevenin dan Norton ke modul Norton.

7. Lalu kami mengukur Ibeban, IN dan Vbeban.

8. Lalu kami mencatat semua hasil yang didapat pada tabel hasil percobaan.

9. Rangkaian RLC

9.1. Tujuan

Tujuan pembuatan laporan Karakteristik Rangkaian Seri RC dan RL ini antara lain

sebagai berikut :

1. Mengetahui karakteristik rangkaian seri RC dan RL

2. Mengetahui cara percobaan rangkaian seri RC dan RL secara praktek

3. Mengetahui cara percobaan kapasitansi dan reaktansi kapasitif secara praktek

9.2. Teori Dasar

Rangkaian R-C dan R-L Seri

Rangkaian R-C seri, sifat rangkaian seri dari sebuah resistor dan sebuah kapasitor

yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik sinusioda adalah terjadinya

pembagian tegangan secara vektoris. Arus ( i ) yang mengalir pada hubungan seri adalah

sama besar.

Arus ( i ) mendahului 90o terhadap tegangan pada kapasitor (VC). Tidak terjadi

perbedaan fasa antara tegangan jatuh pada resistor (VR) dan arus (i ). Gambar di bawah

memperlihatkan rangkaian seri R-C dan hubungan arus( i ), tegangan resistor (VR) dan

tegangan kapasitor (VC) secara vektoris.

Rangkaian RC Seri

Rangkaian R-L seri, sifat rangkaian seri dari sebuah resistor dan sebuah induktor

yang dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik sinusioda adalah terjadinya

pembagian tegangan secara vektoris. Arus ( i ) yang mengalir pada hubungan seri adalah

sama besar. Arus (i) tertinggal 90 o terhadap tegangan inductor ( VL ). Tidak terjadi

perbedaan fasa antara tegangan jatuh pada resistor ( VR ) dan arus (i). Gambar di bawah

memperlihatkan rangkaian seri R-L dan hubungan arus ( i ), tegangan resistor ( VR ) dan

tegangan induktor ( VL ) secara vektoris.

Rangkaian R-L Seri

Melalui reaktansi kapasitif ( XC ) dan resistansi ( R ) arus yang sama i = im sin ωt.

Tegangan efektif ( V )= i.R berada sefasa dengan arus. Tegangan reaktansi kapasitif ( VC )

=i.XC tertinggal 90 o terhadap arus. Tegangan gabungan vektor ( V ) adalah jumlah nilai

sesaat dari ( VR) dan ( VC), dimana tegangan ini juga tertinggal sebesar θ terhadap arus

( i ). Dalam diagram fasor, yaitu arus bersama untuk resistor ( R ) dan reaktansi kapasitif

( XC ) diletakkan pada garis t = 0. Fasor tegangan resistor ( VR ) berada sefasa dengan

arus ( i ), fasor tegangan kapasitor ( VC ) teringgal 90 o terhadap arus ( i ). Tegangan

gabungan vektor ( V ) adalah diagonal persegi panjang antara tegangan kapasitor ( VC )

dan tegangan resistor ( VR ). Perbedaan sudut antara tegangan ( V ) dan arus ( i )

merupakan sudut beda fasa ( θ ) .

Karena tegangan jatuh pada resistor dan kapasitor terjadi perbedaan fasa, untuk

itu hubungan tegangan ( V ) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut :

Hubungan tegangan sumber bolak-balik dan arus yang mengalir pada rangkaian

menentukan besarnya impedansi (Z ) secara keseluruhan dari rangkaian

Z =Vi

Besarnya perbedaan sudut ( θ ) antara resistor ( R ) terhadap impedansi ( Z ) adalah

R = Z cos θ

Besarnya sudut antara kapasitansi ( Xc ) terhadap impedansi (Z ) adalah

Xc = Z sin θ

Besarnya sudut θ antara tegangan ( Vc ) terhadap tegangan ( VR ) adalah

tan θ = VcVR

Besarnya sudut θ antara reaktansi kapasitif ( Xc ) terhadap resistor ( R ) adalah

tan θ = XcR

Bila nilai reaktansi kapasitif ( Xc ) dan Resistansi ( R ) diketahui maka besarnya

resistansi gabungan (impedansi) dapat dijumlahkan secara vektor dapat dicari dengan

menggunakan persamaan berikut :

dimana : Z = impedansi dalam (Ω)

Xc = reaktansi kapasitif (Ω)


Langkah percobaan untuk Karakteristik Rangkaian Seri RC dan RL :

1. Menyiapkan modul percobaan Karakteristik Rangkaian Seri RC dan RL.

2. Mengkalibrasi osiloskop dan mengatur tegangan pada generator fungsi sebesar 5

Vpp, frekuensi sebesar 850 Hz dan sinyal input berupa sinyal sinus.

3. Menghubungkan sinyal input berupa sinyal AC dari generator fungsi ke Vs modul.

4. Menghubungkan kutub positif dengan kapasitor secara seri dan kutub negatif dengan

R1 (3.3 KΩ) menggunakan kabel banana to banana.

5. Mengamati gambar sinyal keluaran berupa tegangan dengan osiloskop pada tiap –

tiap komponen tersebut, kanal pertama merupakan keluaran dari resistor dan kanal

kedua merupakan keluaran dari kapasitor.

6. Setelah muncul gambar pada osiloskop, menghitung beda fasa nya dan mencatat

pada tabel hasil percobaan.

7. Mengulangi langkah 4 – 6 untuk nilai resistor yg berbeda.

8. Setelah selesai percobaan dengan rangkaian kapasitor, mengulangi langkah tersebut

dengan rangkaian induktor.

9. Mencatat hasil pengamatan pada tabel hasil percobaan.

Langkah percobaan untuk Kapasitansi dan Reaktansi Kapasitif :

1. Menyiapkan modul percobaan kapasitansi dan reaktansi kapasitif.

2. Mengkalibrasi osiloskop dan mengatur tegangan pada generator fungsi sebesar 5

Vpp, frekuensi sebesar 1 KHz dan sinyal input berupa sinyal kotak.

3. Menghubungkan sinyal input berupa sinyal AC dari generator fungsi ke Vs modul.

4. Mengamati keluaran berupa tegangan pada masing – masing komponen dengan

osiloskop, kanal pertama merupakan keluaran pada komponen resistor dan kanal

kedua pada komponen kapasitor.

5. Setelah itu menghitung beda fasa nya dan mencatat pada tabel hasil percobaan.

6. Pada percobaan ini juga mengukur beda fasa dengan kapasitor yang diubah – ubah.

7. Menyiapkan generator fungsi dengan tegangan 5 Vpp, frekuensi 300 Hz dan sinyal

input berupa sinyal sinus.

8. Menghubungkan sinyal input AC ke Vs modul.

9. Menghubungkan kutub positif ke kapasitor pertama dan kutub negatif ke resistor, lalu

mengukurnya dengan osiloskop dengan kabel bnc to banana, kanal pertama

merupakan komponen resistor dan kanal kedua merupakan komponen kapasitor.

10. Mengamati bentuk gelombang yang muncul pada osiloskop dan menghitung beda

fasa nya.

11. Mengulangi langkah 9 – 10 untuk nilai kapasitor yang berbeda.

12. Mencatat hasilnya pada tabel hasil percobaan.

JOb 1 listrik

Documents

Transcript of JOb 1 listrik