perc. 1.docx

W1Ptot=W1+W2+W3

R

S

T

0

W2

W3

PERCOBAAN I

SISTEM INSTRUMENTASI

NAMA : Galih Budi SantosaNIM : 1404405076KELOMPOK : 17

LABORATORIUM PENGUKURAN LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA2015

LABORATORIUM

PENGUKURAN LISTRIK

BAB I

PENGARUH BATAS UKUR TERHADAP HASIL PENGUKURAN

I.1 Tujuan

1. Untuk mengetahui pengaruh batas ukur terhadap hasil pengukuran.

2. Dapat mempergunakan alat ukur Amperemeter dan Voltmeter dengan

benar.

I.2 Alat-Alat yang Dipergunakan:

1. Kit praktikum 1 buah

2. Voltmeter High Impedansi 1 buah

3. Amperemeter Low Impedansi 1 buah

4. Kabel konektor 12 buah

5. Lampu 5 Watt/220 Volt - 240 Volt 1 buah







12. Meja Bench Top Console 1 buah

I.3 Teori Dasar

I.3.1 Pengertian Pengukuran Listrik

Besaran listrik seperti arus, tegangan, hambatan dan sebagainya tidak

dapat secara langsung kita tanggapi dengan panca indera kita, karena itu

memungkinkan adanya pengukuran. Pengukuran adalah suatu pengembangan

antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dan salah

satu besaran dianggap sebagai standar. Dalam pengukuran listrik terjadi juga

perbandingan, dalam perbandingan ini digunakan suatu alat bantu (alat ukur). Alat

ukur ini sudah dikalibrasi, sehingga dalam pengukuran listrik pun telah terjadi

perbandingan. Sebagai contoh pengukuran tegangan pada jaringan tenaga listrik.

Pengukuran jumlah arus dalam suatu rangkaian atau suatu alat listrik dapat

diketahui dengan menggunakan alat seperti AVO meter atau amperemeter, jumlah

arus juga dapat diketahui secara teori dengan menggunakan persamaan:

I Teori= PV

………………………………. .(1.1)

Dimana:

I = Arus (Ampere)

P= Daya (Watt)

V= Tegangan (volt)

I.3.2 Alat Ukur Listrik

Untuk melakukan pengukuran dibutuhkan alat ukur. Alat ukur listrik

adalah peralatan yang memungkinkan untuk mengamati besaran-besaran listrik,

seperti hambatan listrik (R), kuat arus listrik (I), beda potensial listrik (V), daya

listrik (P), dan lainnya. Alat ukur yang baik setidak-tidaknya mengandung

informasi besaran-besaran yang diukur yang sesuai dengan kondisi senyatanya.

Berikut adalah macam-macam alat ukur listrik:

1. Voltmeter

Voltmeter adalah alat untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu

rangkaian listrik. Voltmeter disusun secara paralel terhadap letak komponen yang

diukur dalam rangkaian. Alat ini terdiri dari tiga buah lempengan tembaga yang

terpasang pada sebuah bakelite yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca atau

plastik. Lempengan luar berperan sebagai anode sedangkan yang di tengah

sebagai katode. Umumnya tabung tersebut berukuran 15 x 10cm (tinggi x

diameter). Voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan

pada ujung-ujung komponen elektronika yang sedang aktif, seperti kapasitor aktif,

resistor aktif, dll. Selain itu, alat ini juga bisa digunakan untuk mengukur beda

potensial suatu sumber tegangan, seperti batere, catu daya, aki, dll.

Gambar 1.1 Voltmeter

2. Amperemeter

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik

baik untuk listrik DC maupun AC yang ada dalam rangkaian tertutup.

Amperemeter biasanya dipasang berderet dengan elemen listrik. Cara

menggunakannya adalah dengan menyisipkan amperemeter secara langsung ke

rangkaian.

Gambar 1.2 Amperemeter

3. Ohmmeter

Ohm-meter adalah alat untuk mengukur hambatan listrik, yaitu daya untuk

menahan mengalirnya arus listrik dalam suatu konduktor. Besarnya satuan

hambatan yang diukur oleh alat ini dinyatakan dalam ohm. Alat ohm-meter ini

menggunakan galvanometer untuk mengukur besarnya arus listrik yang lewat

pada suatu hambatan listrik (R), yang kemudian dikalibrasikan ke satuan ohm.

Gambar 1.3 Ohmmeter

4. Wattmeter

Wattmeter adalah instrumen untuk mengukur power listrik (atau rate

suplai energi listrik) dalam satuan watt untuk rangkaian sirkuit apapun.

Gambar 1.4 Wattmeter

5. Multimeter

Multimeter adalah alat untuk mngukur listrik yang sering dikenal sebagai

AVO Meter (Ampere, volt, ohm meter) yang dapat mengukur tegangan

(voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (amper-meter). Ada dua

kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi-meter) (untuk

yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-

masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC.

http://2.bp.blogspot.com/-iJG9G7yBybk/UuPa-OKBb6I/AAAAAAAAADs/yfm0Grpc2T0/s1600/701354.jpg

(a) (b)

Gambar 1.5 (a) Multimeter Analog dan (b) Multimeter Digital Dari kelima contoh alat ukur listrik tersebut sering kita temui dimasyarakat

digunakan sebagai alat ukur listrik sehari-hari. Selain kelima alat listrik tersebut

masih banyak lagi macam-macam alat listrik seperti kWhmeter, Frekuensimeter,

Oscilloscope, Cos phimeter, Generator Fungsi, megger, dan banyak lagi.

Menurut prinsip kerja dan konstruksi dari pada alat ukur listrik dapat

diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Alat Ukur Kumparan Putar

Adalah alat ukur yang bekerja dengan prinsip listrik ditempatkan dalam medan

listrik permanen. Prinsip kerjanya adalah kumparan bergerak dalam medan

magnet permanen, selinder inti besi terletak diantara kedua kutub magnet. Jika ada

arus searah yang mengalir melalui kumparan tersebut, maka gaya elektromagnetis

yang mempunyai arah tertentu akan dikenakan pada kumparan putar. Secara

umum, yang paling banyak digunakan adalah alat ukur jenis kumparan putar.1. Magnet tetap

2. Kutub sepatu

3. Inti besi lunak

4. Kumparan putar

5. Pegas Spriral

6. Jarum penunjuk

7. Rangka kumparan putar

8. Tiang poros

http://2.bp.blogspot.com/-rAluZdJ9Pjk/UuPbYNpNECI/AAAAAAAAAD0/89hv7oZyK4c/s1600/imagesANALOG.jpg

http://2.bp.blogspot.com/-XSy_YsdqgQ0/UuPbsENjcWI/AAAAAAAAAD8/ILDs9F_jGm0/s1600/Multitester+Digital.jpg

Gambar 1.6 Alat Ukur Kumparan Putar

2. Alat Ukur Besi Putar

Terdiri dari kumparan tetap dan pasang besi lunak yang mudah

dimagnetisasi. Penempatan besi lunak yaitu terhubung dengan sumbu dari jarum

penunjuk sehingga dapar bergerak bebas. Prinsip kerja alat ukur ini arus mengalir,

timbul medan elektromagnetis yang memagnetisasi besi lunak. Arah kedua kutub

lunak akan sama, yang mengakibatkan saling tolak menolak sehingga terjadi

pergeseran jarum penunjuk.

Gambar 1.7 Alat Ukur Besi Putar

3. Alat Ukur Elektrodinamis

Prinsip kerja alat ukur ini bila ada arus yang mengalir melalui kumparan

putar dan kumparan tetap, maka akan terjadi interaksi antara medan magnet dan

arus yang meyebabkan terjadinya momen putar pada kumparan tersebut sehingga

jarum memberikan simpanan. Pegas spiral berguna untuk memberikan momen

lawan sehingga penunjukkan jarum sesuai dengan besaran arus yang diukur.

Gambar 1.8 Alat Ukur Elektrodinamis

4. Alat Ukur Elektrostatis

Prinsip kerja alat ukur ini adalah berdasarkan prinsip elektrostatis sebagai

interaksi kedua elektroda. Jika Tegangan tinggi V ditempatkan diantara elektroda

tetap dan putar, maka akan timbul atraksi yang mengakibatkan bertambahnya

kapasitas dari kondensator. Elektroda putar akan berputar dan dihubungkan

dengan suatu alat sehingga dapat memutar jarum penunjuk.

Gambar 1.9 Alat Ukur Elektrostatis

5. Alat Ukur Induksi

Terdiri dari piringan logam yang dapat berputar pada porosnya dan dua

buah kumparan tetap. Prinsip kerja alat ukur ini adalah bila kumparan dilalui arus,

timbul medan magnet yang akan menginduksi piringan logam sehingga

menimbulkan momen putar.

Gambar 1.10 Alat Ukur Induksi

6. Thermocouple

Pada dasarnya, Thermocouple hanya terdiri dari dua kawat logam

konduktor yang berbeda jenis lalu kedua ujungnya digabungkan menjadi satu.

Ketika ujung logam ini dipanaskan maka kedua akan mengalami pemuaian.

Pemuaian ini diakibatkan oleh pergerakan atom atau elektron dari temperature

tinggi menuju temperature rendah dan pergerakan electron ini tergantung pada

bahan logam itu sendiri, artinya logam satu dengan logam lain nya memiliki

kecepatan muai yang berbeda-beda. Hal ini lah yang menyebabkan perbedaan

potensial diujung-ujung logam tersebut.

Gambar 1.11 Alat Ukur Thermocouple

I.3.3 Istilah-Istilah Dalam Pengukuran

Didalam pengukuran listrik selalu dijumpai kesalahan-kesalahan hasil

pengamatan. Kesalahan tersebut dapat terjadi karena sipengamat maupun oleh

keadaan sekitarnya (suhu) atau dari alat ukur sendiri yang membuat kesalahan.

Kesalahan dari konstruksi alat sendiri besarnya ditentukan oleh pabrik. Ada

beberapa istilah yang digunakan dalam pengukuran, yaitu:

1. Ketelitian (Accuracy)

Accuracy adalah angka yang menunjukkan pendekatan dengan harga yang

ditunjukkan sebenarnya dari pada besaran yang diukur. Contohnya: Sebuah

amperemeter menunjukkan arus sebesar 10A sedangkan accuracy 1% maka

kesalahan pengukurannya adalah 1% X 10A = 0,1A sehingga harga sebenarnya

dari hasil pengukurannya adalah (10 + 0,1)A.

2. Presisi

Presisi adalah kemampuan dari alat ukur dalam pengukurannya. Bila

dalam pengukurannya kesalahannya kecil, maka presisinya tinggi, presisi ini ada

hubungannya juga dengan accuracy.

3. Sensitivitas

Sensitivitas adalah kemampuan alat ukur dengan input yang kecil sudah

didapat perubahan output yang besar atau penyimpangan jarum penunjuk yang

besar. Satuan sensitivitas adalah ohm/volt, secara umum sensitivitas ini hanya

terdapat pada alat ukur voltmeter dimana tahanan dalam dari voltmeter tersebut

besarnya adalah sensitivitas x dengan batas ukur voltmeter.

4. Kesalahan (Error)

Kesalahan adalah penyimpangan dari harga sebenarnya dari pengukuran.

Secara umum penyebab ketidakpastian hasil pengukuran ada tiga, yaitu kesalahan

umum, kesalahan sistematik, dan kesalahan acak.

I.3.4 Kesalahan Dalam Pengukuran

Kesalahan adalah penyimpangan nilai dari harga sebenarnya dari sebuah

pengukuran. Untuk mengetahui kebaikan kerja dari salah satu alat ukur maka

kesalahan menjadikan salah satu ukuran yang penting. Dalam pengukuran,

kesalahan dibagi menjadi 3 macam yaitu kesalahan umum, kesalahan sistematik

dan kesalahan acak.

a. Kesalahan Umum

Kesalahan umum adalah kesalahan yang disebabkan keterbatasan pada

pengamat saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena

kesalahan membaca skala kecil, dan kekurang terampilan dalam menyusun dan

memakai alat, terutama untuk alat yang melibatkan banyak komponen.

b. Kesalahan Sistematik

Kesalahan sistematik merupakan kesalahan yang disebabkan oleh alat

yang digunakan dan atau lingkungan di sekitar alat yang memengaruhi kinerja

alat. Misalnya, kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan komponen

alat atau kerusakan alat, kesalahan paralaks, perubahan suhu, dan kelembaban.

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-paralaks/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-komponen-alat/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-komponen-alat/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-titik-nol/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-kalibrasi/

http://fisikazone.com/tag/melakukan-pengukuran/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-acak/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-sistematik/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-umum/

http://fisikazone.com/tag/kesalahan-umum/

http://fisikazone.com/ketidakpastian-pengukuran/

1. Kesalahan Kalibrasi

Kesalahan kalibrasi terjadi karena pemberian nilai skala pada saat

pembuatan atau kalibrasi (standarisasi) tidak tepat. Hal ini mengakibatkan

pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil dari nilai

sebenarnya. Kesalahan ini dapat diatasi dengan mengkalibrasi ulang alat

menggunakan alat yang telah terstandarisasi.

2. Kesalahan Titik Nol

Kesalahan titik nol terjadi karena titik nol skala pada alat yang digunakan

tidak tepat berhimpit dengan jarum penunjuk atau jarum penunjuk yang tidak bisa

kembali tepat pada skala nol. Akibatnya, hasil pengukuran dapat mengalami

penambahan atau pengurangan sesuai dengan selisih dari skala nol semestinya.

Kesalahan titik nol dapat diatasi dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil

pengukuran.

3. Kesalahan Komponen Alat

Kerusakan pada alat jelas sangat berpengaruh pada pembacaan alat ukur.

Misalnya, pada neraca pegas. Jika pegas yang digunakan sudah lama dan aus,

maka akan berpengaruh pada pengurangan konstanta pegas. Hal ini menjadikan

jarum atau skala penunjuk tidak tepat pada angka nol yang membuat skala

berikutnya bergeser.

4. Kesalahan Paralaks

Kesalahan paralaks terjadi bila ada jarak antara jarum penunjuk dengan

garis-garis skala dan posisi mata pengamat tidak tegak lurus dengan jarum.

c. Kesalahan Acak

Kesalahan acak adalah kesalahaan yang terjadi karena adanya fluktuasi-

fluktuasi halus pada saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan

karena adanya gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, lkitasan

bergetar, bising, dan radiasi.

Dalam pengukuran arus listrik maupun tegangan selalu terdapat kesalahan

yang penyebabnya sendiri terkadang kita tidak ketahui seperti halnya kesalahan

alat ukur itu sendiri, sensivitas alat ukur maupun kesalahan pengamat yang kurang

teliti. Kesalahan relatif dalam pengukuran arus secara teori dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut :

% Kesalahan Relatif =[ I Pengukuran−I TeoriI Teori ] x100 %............................. (1.2)

Sedangkan untuk mencari kesalahan relatif dalam pengukuran tegangan

secara teori dengan menggunakan persamaan :

% Kesalahan Relatif =[Vpengukuran−VteoriVteori ]x 100 % …..……………….

(1.3)

I.3.4 Pengaruh Batas Ukur Terhadap Pengukuran

Pengaruh batas ukur sangat mempengaruhi hasil pengukuran karena jika

suatu alat ukur mempunyai batas ukur yang kecil misalnya 100 mA alat ukur

tersebut hanya dapat mengukur arus sampai batas ukur tersebut apabila arus yang

diukur lebih dari batas ukur maka terjadi overload dan tidak terbaca oleh alat ukur

itu sendiri. Pembacaan skala yang tepat dan teliti pada alat ukur dipengaruhi oleh

paralax pembaca yang juga tergantung pada pembagian skala minimal dan

besaran listrik yang akan diukur. Hal ini karena tidak mungkin menghasilkan

suatu ketelitian yang tinggi dengan mempergunakan hanya satu batas ukur yang

lebar karena akan terjadi banyak kesalahan paralax dengan cara seperti itu,

sehingga pembentukan partisi atau pembagian batas ukur kedalam range-range

yang lebih kecil dalam beberapa batas ukur akan menghasilkan suatu kesalahan

paralax yang lebih kecil sehingga kesalahan relatifnya dapat ditoleransikan

sedemikian rupa sehingga ketepatan pengukuran akan dipengaruhi oleh besaran

listrik yang akan kita ukur serta batas ukur yang kita pergunakan dalam

pengukuran.

S1 S2

1 2 3 1 2

L1 L3L2

L4 L5

MCB

V1 V2

A1

I.4 Langkah Percobaan

Gambar 1. 12 Rangkaian percobaan

I.4.1 Pengukuran Arus Listrik

1. Siapkan alat yang dipergunakan.

2. Pasang alat ukur Amperemeter pada A1, dan Voltmeter pada V1.

3. Pasang beban pada masing-masing fiting L1, L2, L3, L4, dan L5, sesuai

dengan tabel 1.1

4. Arahkan saklar MCB pada posisi O atau OFF demikian juga saklar kontak

S1 dan S2 pada posisi OFF.

5. Atur batas ukur untuk Voltmeter pada posisi AC-300 Volt

6. Atur batas ukur untuk Amperemeter pada posisi A (AC) - 150 mA.

7. Hubungkan supply AC 220 Volt ke input rangkaian, dimana supply ini

diambil dari stop kontak Bench Top Console.

8. Hubungkan MCB dengan mengarahkan sakiar ke 1.

9. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar 1 pada saklar

S1.

10. Amati besar tegangan yang mengalir serta besar arus yang mengalir, dan

catat hasilnya pada tabel 1.1

11. Lepaskan anak saklar 1 pada saklar S1, lalu ubahlah batas ukur

Amperemeter pada posisi A (AC) - 300 mA.

12. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar S1, amati besar

arus yang mengalir dan usahakan menjaga tegangan supply agar tetap

konstan, dan catat hasilnya pada tabel 1.1.

13. Ulangi langkah 11 dan 12 untuk batas ukur yang lainnya sesuai dengan

tabel 1.1.

14. Ulangi langkah 6 dan 12 untuk beban sesuai dengan tabel 1.1.

15. Hitunglah perbedaan antara I teori dengan I hasil pengukuran atau besar

dari pada presentase kesalahan relatifnya dengan rumus pada persamaan

1.2.

16. Buatlah kurva daya sebagai fungsi arus dan pada I Teori dengan arus hasil

pengukuran dan masing - masing batas ukur, dan hitung serta dapatkan

persamaan regresi liniernya.

17. Berikan analisa penyebabnya berdasarkan grafik dan data di atas serta

berikan kesimpulan anda.

Tabel 1.1 Pengukuran Arus

I

Teor

i

Batas Ukur (mA) Beban (Watt)

100 200 1000 10000Saklar S1 Saklar S2

TOTAL1(L1) 2(L2) 2(L4) 1(L3) 2(L5)

I.4.2 Pengukuran Tegangan Listrik

1. Siapkan alat yang dipergunakan.

2. Pasang alat ukur Amperemeter pada A1, dan Voltmeter pada V2.

3. Pasang beban pada masing - masing fiting L1, L2, L3, L4 dan L5 sesuai

dengan tabel 1.2.

4. Arahkan sakiar MCB pada posisi O atau OFF demikian juga saklar kontak

S1 dan S2 pada posisi OFF.

5. Atur batas ukur untuk Voltmeter pada posisi AC-300 Volt

6. Atur batas ukur untuk Amperemeter pada posisi A (AC) - 300 mA.

7. Hubungkan supply AC 220 Volt ke input rangkaian, dimana supply ini

diambil dari stop kontak Bench Top Console.

8. Hubungkan MCB dengan mengarahkan saklar ke 1.

9. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar 1 pada sakiar

S1.

10. Amati besar tegangan yang mengalir serta besar arus yang mengalir, dan

catat hasilnya pada tabel 1.2.

11. Lepaskan anak saklar 1 pada saklar S1, lalu ubahlah batas ukur Voltmeter

pada posisi V (AC) - 500 Volt.

12. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar 1 pada saklar

S1, amati besar tegangan yang mengalir dan usahakan menjaga arus agar

tetap konstan, dan catat hasilnya dalam tabel 1.2.

13. Ulangi langkah 11 sampai 12 untuk batas ukur yang lainnya sesuai dengan

tabel 2.1

14. Ulangi langkah 6 sampai 12 untuk beban sesuai dengan tabel 1.2.

15. Hitunglah perbedaan antara V teori dengan V hasil pengukuran atau besar

daripada persentase kesalahan relatifnya dengan rumusan 1.3.

16. Buatlah kurva daya sebagal fungsi tegangan dan pada V Teori dengan

tegangan hasil pengukuran dari masing-masing batas ukur, dan hitung

serta dapatkan persamaan regresi liniernya.

17. Berikan analisa penyebabnya berdasarkan, grafik dan data diatas serta

berikan kesimpulan anda.

Tabel 1.2 Pengukuran Tegangan

V

Teori

Batas Ukur (V) Beban (Watt)

200 300 700 1000Saklar S1 Saklar S2

TOTAL1(L1) 2(L2) 2(L3) 1(L4) 2(L5)

I.5 Data Hasil Percobaan

I.5.1 Data Hasil Pengukuran Arus Listrik


I

Teori

Batas Ukur

(mA)

Beban (Watt)

100 1000 10000

Saklar1 Saklar 2

TotalL1 L2 L3 L4 L5

68,1 70.4 70 60 15 - - - - 15

250 241,7 241 230 15 40 - - - 55

363,6 350,7 349 330 15 40 25 - - 80

818,1

8

OL 777 760 15 40 25 100 - 180

1272,

7

OL 1197 1180 15 40 25 100 100 280

I.5.2 Data Hasil Pengukuran Tegangan Listrik

Tabel 1. 4 Pengukuran Tegangan

V

Teori

Batas Ukur

(Volt)

Beban (Watt)

100 1000

Saklar1 Saklar 2

TotalL1 L2 L3 L4 L5

220 221,4 220 15 - - - - 15

220 221,0 220 15 40 - - - 55

220 220,8 220 15 40 25 - - 80

220 219,5 219 15 40 25 100 - 180

220 218,5 219 15 40 25 100 100 280

I.6 Analisa Data Hasil Percobaan

I.6.1 Analisa Pengukuran Arus Listrik

Dari data hasil percobaan pengaruh batas ukur terhadap hasil pengukuran

didapatkan hasil pengukuran arus pada tabel sebagai berikut:


I

Teori

(mA)

Batas Ukur

(mA)

Beban (Watt)

100 1000 10000

Saklar1 Saklar 2

TotalL1 L2 L3 L4 L5

68,1 70.4 70 60 15 - - - - 15

250 241,7 241 230 15 40 - - - 55

363,6 350,7 349 330 15 40 25 - - 80

818,1

8

OL 777 760 15 40 25 100 - 180

1272,

7

OL 1197 1180 15 40 25 100 100 280

Berdasarkan hasil yang didapat pada tabel 1.5 diketahui jumlah arus yang

didapatkan dari pengamatan berbeda dengan nilai arus yang didapatkan secara

teori menggunakan persamaan 1.1, dengan menggunakan Vteori=220 volt.

I.6.1.1 Pengukuran Arus Listrik pada Batas Ukur 100mA

Dari data hasil percobaan yang ditunjukkan pada tabel 1.5 dapat

dibandingkan arus hasil pengamatan dengan arus yang didapatkan secara teori.

Terdapat perbedaan dari arus hasil pengamatan dengan perhitungan arus secara

teori. Penyebab perbedaan ini adalah karena adanya kesalahan pada pengukuran

baik itu kesalahan alat ukur maupun kesalahan pengamat dan karena adanya rugi-

rugi daya, misalnya panas, artinya daya-daya tersebut tidak mutlak nilainya.

Gambar 1.13 Grafik perbandingan I Teori dan I Praktikum dengan Batas Ukur 100 mA

Pada grafik diatas terdapat 2 buah garis dimana garis yang berwarna biru

merupakan arus yang diperoleh secara teoritis dan garis berwarna hijau

merupakan arus hasil pengukuran. Pada pengukuran ini menggunakan batas ukur

yang digunakan sebesar 100 mA dan menghasilkan arus yang nilainya berbeda-

beda pada setiap beban. Nilai arus pada beban 15 W adalah 70,4 mA terus

meningkat sampai pada beban 80 W dengan nilai arus sebesar 350,7 mA. Pada

saat pengukuran nilai arus pada beban 180 W dan 280 W mengalami overload

dikarenakan nilai pengukuran lebih besar daripada nilai batas ukur.

I.6.1.2 Pengukuran Arus Listrik pada Batas Ukur 1000 mA

Berdasarkan table 1.5 dapat dilihat dengan jelas bahwa terdapat fluktuasi nilai

pada pengukuran arus dengan batas ukur sebesar 1000 mA. Dibawah ini adalah

grafik pengukuran arus dengan batas ukur 1000 mA.





1000 mA dan menghasilkan arus yang nilainya berbeda-beda pada setiap beban.

Nilai arus pada beban 15 W sebesar 70 mA dan terus meningkat hingga sampai

pada beban 280 W dengan nilai arus sebesar 1197 mA.

I.6.1.3 Pengukuran Arus Listrik pada Batas Ukur 10.000 mA

Berdasarkan tabel 1.5 dapat dibuatkan grafik pengukuran nilai arus dengan

batas ukur 10.000 mA.





sebesar 10.000 mA dan menghasilkan nilai pengukuran arus yang berbeda-beda

pada setiap beban.Dalam pengukuran menggunakan batas ukur sebesar 10.000

mA mengalami perbedaan yang cukup besar dengan harga arus yang sebenarnya.

Saat pengukuran menggunakan beban 15 W harga nilai arus yang dapat diukur

sebesar 60 W dan terus meningkat seiring dengan pertambahan beban, hal ini

dapat dilihat dengan melebarnya garis hijau terhadap garis biru.

I.6.1.4 Perhitungan Persentase Kesalahan Pengukuran Arus

Berdasarkan data tabel 1.5 yang menunjukkan perbedaan Ipengukuran dengan

Iteori, hal itu terjadi karena adanya kesalahan. Persentase kesalahan relatif dapat

dihitung dengan persamaan 1.2.

Sehingga dengan menggunakan persamaan diatas dapat dihitung

persentase kesalahan relatif untuk setiap batas ukur.

1. Batas Ukur 100 mA

Untuk beban 15 Watt

% Kesalahan Relatif =[ 70.4−68.168.1 ]x 100 %

= 3,37 %

Untuk beban 55 Watt

% Kesalahan Relatif =[ 241,7−250250

]x 100 %

= -3,32 %

Untuk Beban 80 Watt

% Kesalahan Relatif =[ 350,7−363.6363.6 ] x100 %

= -3,54 %

Untuk Beban 180 Watt dan 280 Watt pada batas ukur 100 mA didapatkan

hasil pengukuran overload (OL).


Untuk beban 15 Watt

% Kesalahan Relatif =[ 70−68.168.1 ] x100 %

= 2.7 %

Untuk beban 55 Watt

% Kesalahan Relatif =[ 241−250250

] x100 %

= -3.6%

Untuk beban 80 Watt

% Kesalahan Relatif =[ 349−363.6363.6

] x 100 %

= -4,015 %

Untuk beban 180 Watt


] x 100 %

= -5,02%



] x100 %

= -5,94 %

3. Batas Ukur 10000

Untuk beban 15 Watt


] x100 %

= -11.8%

Utuk beban 55 Watt

% Kesalahan Relatif =[ 230−250250

] x 100 %

= -8%

Untuk beban 80 Watt


]x 100 %

= -9.2%



] x100 %

= -7,10%



] x100 %

= -7,28 %

Tabel 1.7 Persentase kesalahan relatif pengukuran arus masing-masing batas ukur

I

Teori

Batas Ukur (mA)

Total

Beban

(Watt)

Kesalahan Relatif (%)

100 1000 10000 100 1000 10000

68,1 70.4 70 60 15 3,37

%

2.7 % -11.8%

250 241,7 241 230 55 -

3,32%

-3.6% -8%

363,6 350,7 349 330 80 -

3,54%

-3.7% -9.2%

818,18 OL 777 760 180 - -5,02% -7,10%

1272,7 OL 1197 1180 280 - -5,94

%

-7,28

%

Dari data perhitungan diatas dapat diketahui adanya kesalahan dalam

pengukuran pada masing-masing batas ukur hal ini disebabkan karena kurangnya

ketelitian didalam pembacaan skala pada alat ukur dan juga disebabkan oleh

kurangnya presisi alat ukur yang digunakan.

Dan dari hasil perhitungan didapatkan kesalahan relatifnya banyak yang

bernilai negatif hal ini terjadi karena seharusnya nilai I Teori lebih kecil dari I

Pengukuran namun hasil yang didapatkan dari pengamatan praktikum berbanding

terbalik I Pengukuran lebih kecil dari I Teori.

Jika dilihat dari data yang telah diperoleh dalam praktikum, jika semakin

besar beban yang diberikan maka arus yang diperoleh semakin besar begitupun

sebaliknya. Jadi beban berbanding lurus dengan arus. Dan semakin besar batas

ukur maka semakin kecil hasil arus pengukuran yang diperoleh.

Pada batas ukurr 100 mA pada beban 180 dan 280 Watt terjadi overload

karena sudah melewati batas ukur dari alat ukur sendiri yaitu 100 mA. Maka hasil

pengukuran tidak terbaca lagi.

I.6.2 Analisa Pengukuran Tegangan Listrik

Dari data hasil percobaan pengaruh batas ukur terhadap hasil pengukuran

didapatkan hasil pengukuran arus pada tabel sebagai berikut:

Tabel 1.8 Pengukuran Tegangan

V

Teori

Batas Ukur

(Volt)

Beban (Watt)

100 1000

Saklar1 Saklar 2

TotalL1 L2 L3 L4 L5

220 221,4 220 15 - - - - 15

220 221,0 220 15 40 - - - 55

220 220,8 220 15 40 25 - - 80

220 219,5 219 15 40 25 100 - 180

220 218,5 219 15 40 25 100 100 280

Dari data pada tabel 1.8 diketahui bahwa hasil pengukuran tegangan pada

masing-masing beban dan batas ukur yang digunakan hasilnya hampir sama

dengan tegangan (V) teori yaitu 220 volt. Berapa pun beban yang digunakan,

tegangan yang diukur akan tetap sama. Jika terdapat perbedaan dari hasil

pengukuran yang dilakukan dikarenakan kurangnya ketelitian pembacaan dari

skala pada alat ukur dan kemungkinan juga kurangnya presisi dari alat ukur yang

digunakan.

I.6.2.1 Pengukuran Tegangan Listrik pada Batas Ukur 100 V

Dari data hasil percobaan yang ditunjukkan pada tabel 1.8 dapat

dibandingkan tegangan hasil pengamatan dengan tegangan yang didapatkan

secara teori. Terdapat perbedaan dari arus hasil pengamatan dengan perhitungan

tegangan secara teori. Berikut ini adalah grafik pengukuran tegangan listrik

dengan batas ukur sebesar 100 V.

Gambar 1.16 Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Praktikum dengan Batas

Ukur 100 V

Tegangan jala-jala PLN adalah 220 V yang konstan jika dipasang secara

paralel terhadap beban. Pada grafik diatas terdapat 2 buah garis dimana garis yang

berwarna biru merupakan tegangan yang diperoleh secara teoritis dan garis

berwarna hijau merupakan tegangan hasil pengukuran. Pada pengukuran ini

menggunakan batas ukur 100 V. Pada grafik diatas terjadi fluktuasi tegangan

dengan ruang lingkup 218.5 – 221.4 V dimana tegangan rendah terjadi pada saat

pengukuran pada beban 280 W dan tegangan tertinggi pada saat pengukuran

dengan beban sebesar 15 W.

I.6.2.2 Pengukuran Tegangan Listrik pada Batas Ukur 1000 V

Berikut ini adalah gambar grafik hasil pengukuran tegangan listrik

menggunakan batas ukur sebesar 1000 V.

Gambar 1.17 Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Praktikum dengan Batas

Ukur 1000 V

Tegangan PLN adalah 220V yang konstan jika dipasang secara paralel

terhadap beban. Pada grafik diatas terdapat 2 buah garis dimana garis yang

berwarna biru merupakan tegangan yang diperoleh secara teoritis dan garis

berwarna hijau merupakan tegangan hasil pengukuran. Pada pengukuran ini

menggunakan batas ukur 1.000V dan menghasilkan tegangan yang berfluktuasi

pada saat pengukuran. Nilai tegangan terbesar terjadi pada beban 15W, 55W dan

80 W yang nilai tegangannya sama dengan nilai tegangan pada teori sebesar 220V

dan nilai tegangan terendah terjadi pada beban 180W dan 280W sebesar 219V.

I.6.1.1 Perhitungan Persentase Kesalahan Relatif

Untuk masing-masing pengukuran dengan menggunakan batas ukur yang

berbeda didapatkan hasil tegangan yang sedikit berbeda dengan V teori,

penyebabnya karena adanya kesalahan. Kesalahan relatif tegangan dapat diukur

dengan persamaan 1.3.

Dari persamaan 1.3 tersebut, maka dapat dihitung kesalahan relatif untuk

masing-masing batas ukur dan beban, yaitu:

1. Batas ukur 100 mA

Untuk beban 15 Watt

% Kesalahanrelatif =[ 221,4−220220 ]x 100 %

= 0,63 %

Untuk beban 55 Watt

% Kesalahanrelatif =[ 221−220220 ] x100 %

= 0,45 %

Untuk beban 80 Watt

% Kesalahanrelatif =[ 220,8−220220 ] x100 %

= 0,36%



= -0,22%



= -0,68 %


Untuk beban 15 Watt


= 0 %

Untuk beban 55 Watt


= 0%

Untuk beban 80 Watt


= 0 %



= -0.45%



= - 0.45%

Tabel 1.9 Persentase Kesalahan relatif pengukuran tegangan

V

Teori

Batas Ukur (volt)

Total beban

Kesalahan Relatif (%)

100 1000 100 1000

220 221,4 220 15 0,63 % 0 %

220 221,0 220 55 0,45 % 0 %

220 220,8 220 80 0,36% 0 %

220 219,5 219 180 -0,22 % - 0.45%

220 218,5 219 280 -0,68 % - 0.45%

Jadi dari hasil pengukuran tegangan yang dilakukan hampir semua

mengalami kesalahan ini terjadi karena adanya kurang ketelitian pembacaan

maupun kesalahan dari alat ukur sendiri, yaitu kurangnya presisi dan sensitivitas

pada alat ukur yang digunakan. Seharusnya berapapun batas ukur pada alat ukur

tegangan bernilai tetap (konstan) yaitu 220 volt namun pada data yang diperoleh

terjadi kesalahan, data yang didapatkan semakin besar batas ukur maka tegangan

semakin kecil dan kesalahan relatif semakin kecil juga, dan semakin besar beban

maka semakin kecil kesalahan relatifnya.

I.7 Jawaban Pertanyaan

Pertanyaan:

1. Apa sebabnya untuk V yang kecil penggunaan batas ukur yang mengecil

mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin kecil?

Jawaban:

Tegangan (V) yang kecil dengan menggunakan batas ukur yang

kecil akan menyebabkan kesalahan relatif yang semakin kecil, hal ini

terjadi karena batas ukur yang kecil pada alat ukur yang digunakan akan

membuat alat ukur tersebut semakin besar ketelitiannya, batas ukur yang

kecil juga lebih mudah diamati dan lebih akurat hasilnya. Itulah sebabnya

kesalahan relatifnya semakin kecil.

2. Apa sebabnya untuk V yang besar penggunaan batas ukur yang mengecil

mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar?

Jawaban :

Tegangan (V) yang besar, penggunaan batas ukur yang kecil akan

mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar, hal ini terjadi karena

batas ukur yang kecil tidak dapat membaca arus dan tegangan yang besar

karna keterbatasannya tersebut maka alat ukur tersebut hanya dapat

mengukur tegangan yang sesuai dengan batas ukurnya saja. Itulah

penyebab semakin besarnya kesalahan relatif semakin besar. Namun

biasanya tegangan selalu tetap sedangkan yang mempengaruhi hasil

pengukuran adalah arus. Sehingga kesalahan relatif tergantung arus yang

masuk dan arus batas ukur pada alat ukur.

3. Apa sebabnya untuk I yang kecil penggunaan batas ukur yang mengecil


Jawaban :

Untuk arus (I) yang kecil penggunaan batas ukur mengecil akan

mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin kecil karena batas ukur

pada data lebih mudah diamati, dan ketelitian dari alat ukur semakin besar

sehingga hasilnya pengukuran arus semakin akurat dan kesalahan

relatifnya semakin kecil.

4. Apa sebabnya untuk I yang besar penggunaan batas ukur yang mengecil


Jawaban :

Untuk arus (I) yang besar menggunakan batas ukur yang mengecil

menyebabkan kesalahan relatif yang besar karena skala jarum penunjuk

dari alat ukur yang memiliki batas ukur yang kecil tidak mampu mengukur

arus yang besar sehingga melampaui batas ukur dan arus yang diukur tidak

terbaca oleh alat ukur, sehingga menyebabkan kesalahan relatif semakin

besar.

5. Dalam pengamatan di atas, digunakan supply AC 220 Volt dengan

frekuensi 50 Hz, berpengaruhkah frekuensi ini terhadap penunjukan jarum

penunjuk? Berikan alasannya!

Jawaban :

Dalam hal ini frekuensi tidak berpengaruh terhadap pengamatan

tersebut karena pada alat ukur sendiri memiliki frekuensi yang sama

besarnya dengan frekuensi tersebut.

6. Presisikah hasil pengamatan yang anda lakukan tersebut di atas? Jelaskan

untuk pengamatan pengukuran arus Iistrik dan pengamatan tegangan

listrik.

Jawaban :

Untuk pengamatan pengukuran arus listrik dalam percobaan

tersebut, hasil yang didapat sangat menyimpang pada batas ukur yang

kecil dan adanya pengukuran yang menghasilkan overload. Terdapat

perbedaan antara hasil perhitungan arus secara teori dengan hasil

pengamatan, ini menunjukkan bahwa alat-alat ukur yang digunakan

kurang presisi. Sehingga terjadi kesalahan relatif dalam pengukuran arus.

Untuk pengamatan tegangan hasil pengukurannya juga berbeda

antara hasil perhitungan secara teori dan hasil pengamatan, sehingga

terjadi kesalahan relatif hal inilah yang menunjukkan alat-alat ukur yang

digunakan kurang presisi.

7. Kenapa untuk pengukuran tegangan listrik pada percobaan diatas, Jikalau

dilakukan pengukuran tegangan dengan menggunakan pengukuran

beberapa alat ukur secara paralel, dapat memperbesar kesalahan?.

Jelaskan!

Jawaban :

Karena pada masing – masing alat ukur menghasilkan hasil yang

berbeda. Jadi jika semakin banyak menggunakan alat ukur secara pararel

kesalahan yang muncul akan semakin besar. Dan jikalau sebuah rangkaian

tersusun pararel maka semakin sulit diamati dan semakin sulit

perhitungannya dibandingkan yang tersusun secara seri.

8. Mengapa alat ukur Voltmeter yang memiliki sensitivitas yang lebih besar

akan menghasilkan pengukuran yang lebih baik terutama pengukuran pada

jaringan – jaringan.

Jawaban :

Jika sebuah alat ukur memiliki sensitivitas yang lebih besar akan

menghasilkan pengukuran yang lebih baik karena hasil pengukuran yang

akan didapatkan akan lebih akurat, dan mendekati kebenarannya secara

teori, dan kesalahan relatifnya semakin kecil. Itulah sebabnya alat ukur

voltmeter yang memiliki sensitifitas yang lebih besar akan menghasilkan

pengukuran lebih baik.

I.8 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa data hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa

sebagai berikut :

1. Dari hasil pengukuran arus pada percobaan didapatkan hasil semakin besar

beban yang diberikan maka arus yang diperoleh semakin besar begitupun

sebaliknya. Jadi arus berbanding lurus dengan beban. Pada batas ukur 100

mA pada beban 180 dan 280 Watt terjadi overload karena sudah melewati

batas ukur dari alat ukur sendiri yaitu 100 mA. Maka hasil pengukuran

tidak terbaca lagi

2. Dalam pengukuran tegangan pada masing-masing batas ukur dan beban

didapatkan hasil yang hampir sama atau mendekati dengan V teori yaitu

220 volt. Namun masih terjadi kesalahan relatif, hal ini terjadi karena

kesalahan pada saat praktikum. Tegangan tidak terlalu berpengaruh

terhadap pengukuran karena berapapun arus dan batas ukur, tegangan

selalu konstan.

3. Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang tepat, dengan persentase

kesalahan yang minimal, maka hal-hal yang perlu diperhatikan, adalah

sebagai berikut:

a. Menempatkan jarum penunjuk pada titik ukur semula sebelum

pengukuran.

b. Memperhatikan batas ukur yang sesuai dengan besaran yang akan

diukur.

c. Saat membaca skala pada alat ukur, maka dibutuhkan ketelitian untuk

menghindari kesalahan.

4. Kesalahan pengukuran terjadi karena beberapa factor baik kesalahan dari

alat ukur sendiri maupun kesalahan dari pengamat. Seperti kurangnya

ketelitian pengamat saat melakukan pembacaan, kuranngya sensitivitas

dari alat ukur, alat ukur yang kurang presisi, dan lain-lai.

5. Kesalahan relatif pada arus maupun tegangan dapat dihitung secara teori

berdasarkan persamaan 1.2 dan persamaan 1.3.

A = [15 55 80 180 280];B = [68.1 250 363.6 818.1 1272.7];C = [70.4 241.7 350.7 0 0];H = plot(A,B,'-',A,C,'--');set(H,'linewidth',2);grid on;xlabel('Beban (Watt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur 100 mA';

'GALIH BUDI SANTOSA (1404405076) - Kelompok 17'});

A = [15 55 80 180 280];B = [68.1 250 363.6 818.1 1272.7];C = [70 241 349 777 1197];H = plot(A,B,'-',A,C,'--');set(H,'linewidth',2);grid on;xlabel('Beban (Watt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur 1000 mA'; 'GALIH BUDI SANTOSA (1404405076) - Kelompok 17'});

SINTAKS MATLAB

a. Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas

Ukur 100 mA

b. Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas

Ukur 1.000 mA

c. Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas

Ukur 10.000 V

A = [15 55 80 180 280];B = [68.1 250 363.6 818.1 1272.7];C = [60 230 330 760 1180];H = plot(A,B,'-',A,C,'--');set(H,'linewidth',2);grid on;xlabel('Beban (Watt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur 10.000 mA'; 'GALIH BUDI SANTOSA (1404405076) - Kelompok 17'});

A = [15 55 80 180 280];B = [220 220 220 220 220];C = [220 220 220 219 219];H = plot(A,B,'-',A,C,'--');set(H,'linewidth',2);grid on;xlabel('Beban (Watt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum dengan Batas Ukur 1.000 V'; 'GALIH BUDI SANTOSA (1404405076) - Kelompok 17'});

a. Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum

dengan Batas Ukur 100 V

A = [15 55 80 180 280];B = [220 220 220 220 220];C = [221.4 221 220.8 219.5 218.5];H = plot(A,B,'-',A,C,'--');set(H,'linewidth',2);grid on;xlabel('Beban (Watt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum dengan Batas Ukur 100 V'; 'GALIH BUDI SANTOSA (1404405076) - Kelompok 17'});

b. Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum

dengan Batas Ukur 100 V

PERTANYAAN

1. Apa sebabnya untuk V yang kecil penggunaan batas ukur yang mengecil


2. Apa sebabnya untuk V yang besar penggunaan batas ukur yang mengecil

mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar?.

3. Apa sebabnya untuk I yang kecil penggunaan batas ukur yang mengecil


4. Apa sebabnya untuk I yang besar penggunaan batas ukur yang mengecil


5. Dalam pengamatan di atas, digunakan supply AC 220 Volt dengan

frekuensi 50 Hz, berpengaruhkah frekuensi ini terhadap penunjukan jarum

penunjuk?

Berikan alasannya!

6. Presisikah hasil pengamatan yang anda lakukan tersebut di atas? Jelaskan

untuk pengamatan pengukuran arus Iistrik dan pengamatan tegangan

listrik.

7. Kenapa untuk pengukuran tegangan listrik pada percobaan diatas, Jikalau

dilakukan pengukuran tegangan dengan menggunakan pengukuran

beberapa alat ukur secara paralel, dapat memperbesar kesalahan?.

Jelaskan!

8. Mengapa alat ukur Voltmeter yang memiliki sensitivitas yang Iebih besar

akan meng hasilkan pengukuran yang lebih baik terutama pengukuran

pada jaringan - jaringan tenaga?

perc. 1.docx

Documents

Transcript of perc. 1.docx