METODOLOGI PENELITIAN

diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Metodologi Penelitian (FI 6001)

Oleh:PUSPORINI20214021

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNGNovember, 2014

1. Tulislah persamaan Maxwell, buatlah sketsa alat yang memanfaatkan prinsip tersebut!Jawab:Persamaan Maxwell terdiri dari 4 persamaan yang masing-masing dapat dipandang sebagai hubungan antara medan dan distribusi sumber muatan ataupun arus. Untuk ruang vakum tanpa sumber muatan, persamaan Maxwell dirumuskan sebagai berikut.a. Persamaan pertama merupakan ungkapan dari hukum Gauss, yang menyatakan bahwa Jumlah garis gaya medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup, sebanding dengan jumlah muatan yang dilingkupi permukaan tersebut.b. Persamaan kedua merupakan hukum Gauss magnetik, yang menyatakan bahwa Fluks medan magnet yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan nol, tidak adanya sumber medan berupa muatan magnetik. Dengan kata lain, garis gaya medan magnet selalu tertutup, tidak ada muatan magnet monopol.c. Persamaan Maxwell ketiga mengungkapkan pengaruh medan magnet yang berubah terhadap waktu, yang merupakan hukum Faraday-Lenz. Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan listrik timbul karena perubahan medan magnet. Contoh alat yang memanfaatkan persamaan Maxwell ketiga yaitu:Generator listrik ACGenerator AC berfungsi untuk mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak balik.

Sketsa Generator Listrik ACGenerator listrik AC terdiri dari dua bagian yaitu 1) startor atau bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolak balik, dan 2) rotor atau bagian bergerak yang menghasilkan medan magnet dan menginduksikan ke startor.Terdapat 2 jenis konstruksi dari generator AC, yaitu janis medan diam atau medan magnet yang dibuat diam dan jenis medan magnet berputar.Ketika kumparan berputar diantara medan magnet, maka akan terjadi perubahan fluks yang menembus medan magnet dan menimbulkan medan listrik. Untuk menggerakan generator biasanya digunakan berbagai macam media, misalnya air, angin, atau uap.Transformator

Sketsa TransformatorTransformator berfungsi untuk menaikan atau menurunkan tegangan. Misalnya televisi yang memerlukan tegangan 50 volt pada listrik di rumah dengan tegangan 220 volt. Dengan demikian digunakan transformator pada televisi tersebut untuk memgubah tegangan AC 220 volt menjadi 50 volt. Cara kerja transformator yaitu ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan arus AC maka akan menimbulkan perubahan arus listrik pada lilitan primer yang mempengaruhi medan magnet. Dengan adanya inti besi maka akan memperkuat medan magnet dan menghantarkannya ke lilitan sekunder. Hal ini akan mengakibatkan timbulnya ggl induksi pada masing-masing ujung lilitan sekunder. Apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu lilitan maka lilitan tersebut akan mempunyai perbedaan tegangan pada kedua ujung lilitannya.d. Persamaan Maxwell keempat merupakan hukum Ampere. Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan magnet timbul karena perubahan medan listrik.

2. Mengapa seluruh alat ukur penyajiannya elektronik? Tunjukkan bahwa alat elektronik itu linier!Fungsi alat ukur adalah untuk mendeteksi parameter yang terdapat dalam proses industri atau penelitian ilmu pengetahuan seperti tekanan, temperatur, tegangan, arus listrik, dll. Alat ukur harus mampu untuk mendeteksi setiap perubahan dengan teliti. Untuk itu, maka perlu diperhatikan sejumlah karakteristik dasar alat ukur, yaitu: ketelitian, ketepatan, kesalahan, linieritas, histeris, resolusi dan kemudahan membaca skala, ambang, kemampuan ulang, bentangan, dan ketelitian dinamis. Sistem pengukuran umum terdiri dari bagian-bagian sbb:a. Transduser (mengubah besaran yang diukur menjadi output listrik), didefinisikan sebagai sebuah alat yang bila terkena suatu bentuk energi dapat mengubahnya ke bentuk energi yang lain. Sifat transduksi dapat dari mekanik, listrik, optik, menjadi bentuk yang lain. Sinyal output dapat berbentuk analog atau digital.b. Pengkondisian sinyal yang mengubah output transduser menjadi besaran listrik yang cocok untuk mengatur pemrograman.c. Pemraga (alat yang dapat memeragakan informasi tentang besaran yang diukur menggunakan satuan yang dikenal).d. Catu daya listrik (untuk memberikan tenaga pada transduser)Pembacaan skala adalah sifat yang tergantung pada instrumen dan pengamatannya. Untuk memudahkan dalam membaca data hasil pengukuran, maka alat ukur disajikan secara elektronik.Kebanyakan transduser dirancang untuk mendapatkan output terhadap input yang diukur dengan hubungan linier karena ini cenderung dapat lebih teliti. Linieritas didefinisikan sebagai kemampuan untuk mereproduksi karakteristik input secara simetris yang dapat dirumuskan sebagai y=mx+c dengan y output, x input, m kemiringan, dan c titik potong. Kedekatan kurva kalibrasi dengan sebuah garis lurus adalah kelinieran transduser. Ketidaklinieran mungkin disebabkan oleh sifat bahan yang tidak linier pada komponen, penguat elektronika, histerisis mekanik, aliran kental atau merayap, bagian yang lewat elastis pada bahan mekanik. Linieritas dinyatakan sebagai persentase penyimpangan dari harga linier, yaitu deviasi maksimum kurva output dari best-fit garis lurus selama kalibrasi.Sebagai contoh, kita tinjau tranduser penghitung pulsa denyut jantung. Tranduser yang dibutuhkan bekerja berdasarkan tekanan. Tekanan dari pulsa denyut jantung kemudian diubah menjadi sinyal listrik yang siap diolah. Salah satu metode untuk mengubah gaya dari pulsa denyut jantung manusia menjadi sinyal listrik adalah menggunakan piezzoelektrik. Sensor piezzoelektrik akan menghasilkan sinyal listrik jika sensor ini mendapat tekanan dalam bentuk pulsa-pulsa tekanan. Agar sensor ini dapat mengindera tekanan, sensor ini dilekatkan pada benda yang akan diukur tekanannya. Sensor ini memiliki resistansi yang sangat besar, sehingga outputnya harus diinputkan pada penguat dengan resistansi yang memiliki nilai sekurang-kurangnya 1M ohm. Alat penghitung pulsa denyut jantung bekerja berdasarkan penghitungan jumlah pulsa pada selang tertentu yang pada dasarnya merupakan pengukuran rata-rata denyut jantung. Jadi, sistem tersebut merupakan perangkat pencacah (rate) pulsa/denyut jantung. Hasil pencacahannya ditampilkan pada peraga bilangan dengan satuan jumlah pulsa permenit.Secara umum cara kerjanya sebagai berikut:a. Sensor Amplifier dan Pulse Shaper (blok A) mengambil denyut data jantung dan merubahnya menjadi pulsa.b. Pencacah naik (blok B) direset kemudian mulai mencacah naik pulsa yang masuk dari blok A sambil timer (blok C) mulai menghitung suatu selang waktu.c. Setelah timer menyatakan selang waktu selesai, pencacah naik dihentikan dan bilangan pada pencacah naik dikonversikan ke bentuk bcd pada pencacahan bcd (blok D).d. Hasil konversi pada pencacah bcd selanjutnya dimultipleks waktu dan dikodekan ke bentuk kode peraga.