LAPORAN PRAKTIKUM RANGKAIAN LISTRIK TEGANGAN, ARUS DAN HAMBATAN Nama: Angga Reza Fardana N I M: 03061004056 Group: I Anggota: 1. Desi Puspika[03061004119] 2. Eko Muharto[03061004007] 3. Nurdonas[03061004031] 4. Reza Rhendika[03061004073] 5. Walas Marari[03061004074] Nama Asisten:Syarifudin Tanggal Praktikum:Selasa, 18 Desember 2007 LABORATORIUM DASAR ELEKTRONIKA DAN RANGKAIAN LISTRIK FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2007/2008 PERCOBAAN I 1.Judul Percobaan: Tegangan, Arus dan Hambatan 2.Tujuan yMengukur tegangan dan arus dari suatu rangkaian tertutup. yMenganalisa rangkaian berdasarkan hukum Kirchoff Arus dan Kirchoff Tegangan. 3.Daftar Alat yModul EEC470 yMultimeter yPower Supply DC yKabel penghubung (jumper) 4.Pendahuluan Tegangan adalah beda potensial di antara dua titik yang dihasilkan oleh 1 jouleperpindahan1coulombmuatandarisatutitikketitiklainnya(1volt=1 joule/coulomb).AntaratitikAdanByangmemilikiperbedaantegangan dibedakandenganmengatakanbahwatitikyangmemilikipotensiallebihtinggi mempunyi polaritas positif (+) dibandingkan titik lain, sedangkan titik berikutnya dikatakan mempunyai polaritas negatif (-). [Modul Praktikum RL, hal. 1] Bedapotensialadalahkerjayangdiperlukan(dengansumberdariluar) untukmembawasatusatuanmuatanpositifdarisuatutitikketitikyanglaindi dalam medan listrik. Secara matematis dirumuskan: Bila VAB menyatakan beda potensial antara titik A dan B merupakan kerja yangdiperlukanuntukmembawasatusatuanmuatandarititikBkeA,maka untukmenentukanVAB,BmerupakantitikawaldanAmerupakantitikakhir. Jadi, beda potensial antara titik A dan B adalah: JikaVABpositif,kerjaharusdilakukanuntukmembawasatusatuan muatanpositifdariBkeA,makaAdisebutberadapadapotensialyanglebih tinggidariB.BilapotensialpadatitikAadalahVAdandititikBadalahVB, maka: Misalkan, sebuahmuatan Q1 kitaletakkan pada suatu titik dalam sebuah ruangan yang hanya berisikan muatan Q1. Maka, pada setiap muatan selanjutnya, sesuai dengan Hukum Coulomb, akan selalu ada gaya bekerja di manapun muatan ini kita letakkan dalam ruangan ini. Jadipadasetiaptitikdalamruang,adagayayangbekerjapadasuatu muatanlistrik.Olehkarenaitudalamruangantadidapatdisebut terdapatmedan listrik, dan medan ini dicirikan oleh adanya gaya yang bekerja pada setiap muatan listrik yang diletakkan di dalamnya. Dan sebagai ukuran untuk medan, digunakan besaran kuat medan yang didefinisikan sebagai: Jadi,kuatmedanadalahgayapersatuanmuatanpositif.DankarenaQ merupakan besaran skalar, arah E akan sama dengan arah F. a.Arus Dalamsuatubahan,jikaadapengaruhdariluarsehinggamenyebabkan elektron-elektronbergerakkesatuarah,makadikatakanterjadiaruslistrik yangarahnyaberlawanandenganarahgerakanelektron-elektrontadi.Arus listrikdidefinisikansebagaikecepatanaliranmuatanlistrik.Arussebesar1 ampere adalah aliran muatan listrik sebanyak 1 coulomb/detik. [Prinsip Dasar Elektroteknik, hal. 5]. Dalam pernyataan matematis ditulis sebagai: Unitsatuandariarusadalahampereyangdirepresentasikandarirata-rata aliranelektron.Untukmenghasilkanarus1amperedibutuhkan628x1016 elektronyangmengalirmelewatisatutitikdarisuaturangkaian.[Modul Praktikum Rangkaian Listrik, hal. 2] Pada gambar di bawah ini, diilustrasikan grafik hubungan perubahan tegangan terhadapwaktuuntukarussearah.UntukujungAtidakadaperubahan tegangan terhadap waktu, demikian pula untuk ujung B. Jikakeduakutubbateraidiubahterhadapwaktu,akandidapatkanarusyang mengalirsecarabergantianantarakutubnegatifdanpositifnya.Arusyang demikianbiasadisebutsebagaiarusbolak-balikataualternatingcurrent (AC). Hal ini diilustrasikan pada gambar berikut. b.Tegangan Teganganadalahbedapotensialantaraduatitikyangmempunyaiperbedaan jumlahmuatan.Tegangandidefinisikansebagaienergipersatuanmuatan listrik. Muatan 1 coulomb akan memerlukan atau melepaskan energi sebesar 1 jouledalamperjalanannyamelaluitegangan1volt.[PrinsipDasar Elektroteknik, hal. 5]. Dalam pernyataan matematis ditulis sebagai: HukumKirchoffadalahsalahsatuhukumyangsangatberhubungandengan rangkaianlistrik.AdaduahukumKirchoff,yaitutentangarus(Kirchoff Current Law) dan tentang tegangan (Kirchoff Voltage Law). HUKUM KIRCHOFF I : jumlah arus menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya. HUKUMKIRCHOFFII:dalamrangkaiantertutup,jumlahaljabar GGL (e) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol. c.Hambatan Jika luas penampang A yang diperhatikan cukup kecil dan tegak lurus ke arah J(misalnyapanjangkonduktorbesarsekalidibandingdenganluas penampangnya), maka J dapat dianggap sama pada seluruh bagian penampang. Sehingga: Maka untuk beda potensial berlaku: Dan jika integrasi diambil sepanjang suatu garis gaya: Karenauntukarusyangkonstan,Isamapadaseluruhpenampang.Jadidapat dituliskan: Terlihatbahwafaktoryangberupaintegrasihanyatergantungdari konduktornyadanmerupakansifatkhususkonduktornya,danbiasadisebut sebagai tahanan (R) atau resistansinya. Jadi dapat dituliskan: Jadi,bedapotensialantaraduatitikdalamkonduktoryangdialiriarusadalah sebanding dengan besarnya arus dikalikan dengan tahanan konduktornya. Dengan membalik rumus di atas didapat juga bahwa: atau: dimana: atau Semua jenis alat atau piranti yang memiliki sifat ini disebut resistor. Resistansi sebandingdenganpanjangkawatlogam(L)danberbandingterbalikdengan luas penampang melintang A, dengan kata lain: Dimanadikenalsebagairesistivitasdarilogamitu.[ModulPraktikum Rangkaian Listrik, hal. 2] PrinsipresistansipadaresistorditemukanolehGeorgeOhm(1787-1854), seorangahlifisikabangsaJerman.Tahananbagiandalaminidinamai konduktansi. Satuan konduktansi ditulis dengan kebalikan dari ohm yaitu mho. Berdasarkan penggunaannya, resistor dapat dibagi: yResistor biasa (fixed value), ialah sebuah resistor yang nilainya tidak dapat diubah,jadiselalutetap(konstan).Resistorinibiasanyadibuatdarinikel atau karbon. yResistorberubah(variable),ialahsebuahresistoryangnilainyadapat berubah-ubahdenganjalanmenggeserataumemutartogglepadaalat tersebut.Sehingganilairesistordapatkitatetapkansesuaidengan kebutuhan.Berdasarkanjenisinikitabagimenjadidua,potensiometer, rheostatdantrimpot(trimmerpotentiometer)yangbiasanyamenempel pada papan rangkaian (Printed Circuit Board, PCB). yResistorNTCdanPTC.NTC(NegativeTemperatureCoefficient),ialah resistoryangnilainyaakanbertambahkecilbilaterkenasuhupanas. SedangkanPTC(PositiveTemperatureCoefficient),ialahresistoryang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya mengecil. yLDR(LightDependentResistor),ialahjenisresistoryangberubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelapnilai tahanannya semakinbesar,sedangkancahayanyaterangnilainyamenjadisemakin kecil. 5.Prosedur Percobaan Buatlah rangkaian berikut ini pada modul EEC470. Catatlah hasil pengukuran dengan mengunakan multimeter dan isilah tabel berikut ini: Resistor ()Tegangan (volt)Arus (mA) 1K 2K2 470 332 680 6.Data Hasil Percobaan a.Rangkaian I R ()V (V)I (mA) Rab = 1 k-1,27-1,29 Rbc = 800-4,33-5,49 Rbe = 2k29,114,19 Rde = 10 k12,821,29 Ref = 3201,735,49 b.Rangkaian II R ()V (V)I (mA) Rab = 1 k15,5215,7 Rbc = 3301,64,93 Rbe = 6807,3210,88 Rde = 470-7,32-15,84 Ref = 2k2-10,71-4,94 7.Pengolahan Data a.Rangkaian I 1)Perhitungan tegangan (V) dan arus (I) masing-masing hambatan Rab = 1000 ; Rbc = 800 ; Rbe = 2200 ; Rde = 10000 ; Ref = 320 Persamaan arus loop 1: I I I I I I Persamaan arus loop 2: I I I I I I I I I I Dengan mensubstitusi persamaan 2 ke 1, didapat: I A mA I A mA Tegangan: v I Rab v v I Rbc v v I I Rbe v v I Rue v v I Ref v Arus: Iab I mA Ibc I mA Ibe I I mA mA mA Iue I mA Ief I mA 2)Perhitungan kesalahan relatif untuk V dan I pada masing-masing hambatan Tegangan: Arus: b.Rangkaian II 1)Perhitungan tegangan (V) dan arus (I) masing-masing hambatan Rab = 1000 ; Rbc = 330 ; Rbe = 680 ; Rde = 470 ; Ref = 2200 Persamaan arus loop 1: I I I I I I Persamaan arus loop 2: I I I I I I I I I I Dengan mensubstitusi persamaan 2 ke 1, didapat: I A mA I A mA Tegangan: v I Rab v v I Rbc v v I I Rbe v v I Rue v v I Ref v Arus: Iab I mA Ibc I mA Ibe I I mA mA mA Iue I mA Ief I mA 2)Perhitungan kesalahan relatif untuk V dan I pada masing-masing hambatan Tegangan: Arus: 8.Tugas dan Jawaban Percobaan Tugas: Hitung V & I dengan menggunakan Livewire! a.Rangkaian I R ()V (V)I (mA) Rab = 1 k-1,27-1,27 Rbc = 800-4,29-5,36 Rbe = 2k28,994,09 Rde = 10 k12,721,27 Ref = 3201,725,36 Tabel Data Percobaan Livewire Rangkaian I b.Rangkaian II R ()V (V)I (mA) Rab = 1 k15,4815,48 Rbc = 3301,604,84 Rbe = 6807,2410,64 Rde = 470-7,28-15,48 Ref = 2k2-10,64-4,84 Tabel Data Percobaan Livewire Rangkaian II 9.Analisa Hasil Percobaan Padapercobaanini,praktikanmengujikeabsahanHukumKirchoff tentang arus (Kirchoff Current Law) dan tegangan (Kirchoff Voltage Law) dengan jalan mengukur tegangan dan arus pada masing-masing hambatan pada dua buah rangkaian yang telah ditentukan. Perbandingannilaitegangandanarusantarahasilperhitungandengan yang didapat melalui percobaan menghasilkan kesalahan relatif yang cukup kecil, dan dapat dikatakan hampir sama. Menurut praktikan, perbedaan-perbedaan yang tampak disebabkan olehbeberapafaktor, termasuk toleransi komponen (resistor) yangdigunakan,fluktuasiteganganpadasumber(powersupply),hambatan parasit pada kawat penghantar, pengaruh suhu sekitar, serta keakuratan alat ukur yangdipakai(multimeter).Kesemuafaktorinisecaralangsungmempengaruhi ketelitiandankeakuratanpengukuran,sehinggahasilyangdidapattidakakan sama persis dengan hasil perhitungan teoritis. Dalam percobaan ini, terbukti bahwa jumlah tegangan jatuh pada tiap-tiap hambatanakansamadengantegangansumbersesuaidenganbunyiHukum Kirchoff tentang tegangan. Pernyataan bahwa arus yang mengalir ke suatu cabang akansama dengan arusyang keluar dari cabang ternyatajuga tidakbertentangan denganHukumKirchofftentangarus.Dengandemikian,dapatdisimpulkan bahwa kedua hukum terbukti benar. Selainmelakukanpercobaansecaralangsungdenganmenggunakan modulEEC470,praktikanjugamelakukanduabuahsimulasirangkaianyang samadenganmenggunakansoftwareLivewire.Hasilyangdidapatdarisimulasi ternyatasamapersisdenganyangdidapatmelaluiperhitunganmenggunakan HukumKirchoffI&II.Halinimembuktikanbahwadenganmenggunakan HukumKirchoffI&II,kitadapatmenentukanbesarnyaparameter-parameter listrikdengantepat.Hasilperhitunganinikemudiandapatdigunakansebagai referensi untuk menganalisis rangkaian yang sebenarnya. 10. Kesimpulan 1.Hukum Ohm digunakan sebagai basis dalam perumusan Hukum Kirchoff I & II, dengan memanfaatkan kenyataan bahwa: 2.Padasebuahrangkaianlistrik,jumlahteganganjatuhtiap-tiapbebanakan sama dengan tegangan sumber, atau secara matematis: 3.Pada sebuah rangkaian listrik, jumlah aljabar arus yang masuk pada suatu titik (cabang)samadenganjumlahaljabararusyangkeluardarititiktersebut. Secara matematis dirumuskan: 4.Analisisrangkaianakanlebihmudahjikamenggunakanmetodearusloop (mesh current analysis) dan kemudianmenentuan araharusloopnyamasing-masing. 5.Teganganjatuhpadatiap-tiaphambatansamadenganperkalianantaraarus yang melewatinya dengan besar resistansi hambatan itu (sesuai bunyi Hukum Ohm pada kesimpulan pertama). Daftar Pustaka Febdian.net.2007.ArusListrik.http://www.febdian.net.Disuntingtanggal15 Desember 2007. Tim Laboratorium Dasar Elektronika dan Rangkaian Listrik. 2007. Modul Prakti- kum Rangkaian Listrik. Palembang: Universitas Sriwijaya. Zhanggischan,ZuhalM.Sc.EE.2004.PrinsipDasarElektroteknik.Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.