Diktat ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu saran serta kritik yang membangun akan penulis terima dengan sengan hati

PRAKATA

Alhamdulillah puji syukur kepada Allah SWT atas selesainya Diktat ini sesuai waktunya. Diktat ini disusun untuk melengkapi materi praktek Laboratorium Pengukuran dan Rangkaian Listrik yang dapat digunakan oleh mahasiswa Teknik Elektro, khususnya program studi Teknik Otomasi Listrik Industri.

Selama ini mahasiswa hanya memperoleh petunjuk praktek (jobsheet) dengan sedikit teori dasar. Pada diktat ini teori dasar yang diberikan jauh lebih banyak dan lebih jelas daripada yang terdapat pada jobsheet sebelumnya. Materi praktek laboratorium pengukuran dan rangkaian listrik ini ada 10, yaitu : multimeter, resistor dan rangkaian tahanan seri, paralel dan kombinasi, hukum Ohm, hukum arus Kirchoff, hukum tegangan Kirchoff, karakteristik resistor, daya pada rangkaian dc, transformasi segitiga bintang, jembatan Wheatstone, dan potensiometer.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada rakan-rekan di Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta, yang telah membantu hingga terwujudnya diktat ini.

Diktat ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu saran serta kritik yang membangun akan penulis terima dengan sengan hati.

Depok, September 2012

Murie Dwiyaniti, ST

i

DAFTAR ISI

PRAKATA

i

DAFTAR ISI

ii

DAFTAR TABEL

v

DAFTAR GAMBAR

vii

1. MULTIMETER

1

1.1

TUJUAN

1

1.2

DASAR TEORI

1

1.2.1

OHMMETER

2

1.2.2

VOLTMETER

3

1.2.3

AMMETER

4

1.2.4

PEMBACAAN MULTIMETER

6

1.3

DAFTAR PERALATAN YANG DIGUNAKAN

7

1.4

PROSEDUR PERCOBAAN

8

1.4.1

MULTIMETER SEBAGAI OHM METER

8

1.4.2

MULTIMETER SEBAGAI VOLT METER

9

1.4.3

MULTIMETER SEBAGAI AMPERE METER

9

1.5

TUGAS DAN PERTANYAAN

10

1.6

TABEL

13

2. RESISTOR DAN RANGKAIAN SERI, PARALEL, KOMBINASI

16

2.1

TUJUAN

16

2.2

DASAR TEORI

16

2.2.1

RESISTOR

16

2.2.2

HUBUNGAN RANGKAIAN

20

2.3

DAFTAR PERALATAN

22

2.4

PROSEDUR PERCOBAAN

22

2.5


23

2.6

TABEL

24

3. HUKUM OHM

27

3.1

TUJUAN

27

3.2

DASAR TEORI

27

ii

3.3

DAFTAR PERALATAN

29

3.4

PROSEDUR PERCOBAAN

30

3.5


30

4. HUKUM ARUS KIRCHOFF

32

4.1

TUJUAN

32

4.2

DASAR TEORI

32

4.3

DAFTAR PERALATAN

34

4.4

PROSEDUR PERCOBAAN

34

4.5


37

4.6

TABEL

38

5. HUKUM TEGANGAN KIRCHOFF

41

5.1

TUJUAN

41

5.2

PENDAHULUAN

41

5.3

DAFTAR PERALATAN

43

5.4

PROSEDUR PERCOBAAN

44

5.5

PERTANYAAN

46

5.6

TABEL

47

6. KARAKTERISTIK RESISTOR

49

6.1

TUJUAN

49

6.2

DASAR TEORI

49

6.3

DAFTAR PERALATAN

53

6.4

PROSEDUR PERCOBAAN

54

6.5


56

6.6

TABEL

57

7. DAYA PADA RANGKAIAN DC

60

7.1

TUJUAN

60

7.2

DASAR TEORI

60

7.3

DAFTAR PERALATAN

60

7.4

PROSEDUR PERCOBAAN

61

7.5


62

7.6

TABEL

62

iii

8. TRANSFORMASI SEGITIGA BINTANG

64

8.1

TUJUAN

64

8.2

DASAR TEORI

64

8.3

DAFTAR PERALATAN

65

8.4

PROSEDUR PERCOBAAN

66

8.5


69

8.6

TABEL

70

9. JEMBATAN WHEATSTONE

72

9.1

TUJUAN

72

9.2

DASAR TEORI

72

9.3

DAFTAR PERALATAN

73

9.4

PROSEDUR PERCOBAAN

74

9.5


76

9.6

TABEL

77

10. POTENSIOMETER

78

10.1

TUJUAN

78

10.2

DASAR TEORI

78

10.3

DAFTAR PERALATAN

80

10.4

PROSEDUR PERCOBAAN

80

10.5


81

10.6

TABEL

82

DAFTAR PUSTAKA

84

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Rangkaian pengukuran tahanan

13

Tabel 1.2 Rangkaian pengukuran tahanan seri dan paralel

14

Tabel 1.3 Pengukuran tegangan

14

Tabel 1.4 Pengukuran arus

15

Tabel 2.1 Nilai warna pada cincin resistor

17

Tabel 2.1 Nilai Resistor

24

Tabel 2.2 Nilai tahanan geser dan potensiometer

25

Tabel 2.3 Nilai tahanan dekade

25

Tabel 2.4 Nilai R total pada Gambar rangkaian a,b,c,d,e

25

Tabel 3.1 Data pengukuran arus dan tegangan

31

Tabel 4.1 Data rangkaian seri

38

Tabel 4.3 Data rangkaian paralel

38

Tabel 4.4 Data rangkaian paralel

39

Tabel 4.5 Data rangkaian kombinasi seri-paralel

39

Tabel 4.6 Data rangkaian kombinasi seri-paralel

39

Tabel 5.1 Data pada Gambar 5.4

47

Tabel 5.2 Data pada Gambar 5.4 dengan R = 100Ω

47


48

Tabel 5.4 Data pada Gambar 5.5 (Polaritas V2 dibalik)

48


48


49

Tabel 6.1 Simbol-simbol resistor

53

Tabel 6.1 NTC

57

Tabel 6.2 PTC

57

Tabel 6.3 LDR

57

Tabel 6.4 VDR

58

Tabel 6.5 Karbon film

58

Tabel 6.6 Air ledeng

58

Tabel 6.7 Wire wound

59

v

Tabel 7.1 Rangkaian Gambar 7.1

62


63


63

Tabel 8.1 Rangkaian 1

70


70


70


70


77


77


77

Tabel 10.1 Potensiometer sebagai pembagi tegangan untuk RL = 47 Ω

82

Tabel 10.2 Potensiometer sebagai pembagi tegangan untuk RL = 100 Ω

82

Tabel 10.3 Potensiometer sebagai rheostat

83

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Multimeter (a) Digital dan (b) Analog

2

Gambar 1.2 Multimeter sebagai Ohmmeter

3

Gambar 1.3 Multimeter sebagai Voltmeter

4

Gambar 1.4 Multimeter sebagai Amperemeter

5

Gambar 1.5 Skala multimeter analog

6

Gambar 1.6 Rangkaian pengukuran tahanan

8

Gambar 1.7 Rangkaian pengukuran tahanan seri

8

Gambar 1.8 Rangkaian pengukuran tahanan paralel

8

Gambar 1.10 Rangkaian pengukuran tegangan dan arus

9

Gambar 2.1 Urutan warna pada cincin resistor

17

Gambar 2.2 Tahanan geser atau rheostat

19

Gambar 2.3 Potensiometer

19

Gambar 2.4 Tahanan decade

20

Gambar 2.2 Rangkaian resistor secara seri

20

Gambar 2.3 Rangkaian resistor secara paralel

21

Gambar 2.3 Rangkaian resistor secara kombinasi seri-paralel

21

Gambar 3.1 Diagram Hukum Ohm

28

Gambar 3.2 Rangkaian Pembagi Tegangan

29

Gambar 4.1 Rangkaian Seri

33

Gambar 4.2 Rangkaian Paralel

33

Gambar 4.3 Rangkaian seri

35

Gambar 4.4 Rangkaian paralel

35

Gambar 4.5 Rangkaian kombinasi seri-paralel

36


37


38


42


42

Gambar 5.3 Rangkaian Seri dengan dua sumber tegangan

43

Gambar 5.4 Rangkaian satu loop dengan satu sumber tegangan

44

Gambar 5.5 Rangkaian satu loop dengan dua sumber tegangan

45

vii

Gambar 5.6 Rangkaian dua loop

45

Gambar 5.7 Rangkaian tiga loop

46

Gambar 6.1 Karakteristik NTC

50

Gambar 6.2 Termistor (Thermally sensitive resistor)

51

Gambar 6.3 CDS photocell

51

Gambar 6.4 Resistor jenis Carbon Composite

52

Gambar 6.5 Resistor jenis Carbon Film

52

Gambar 6.6 Resistor jenis wire wound

53

Gambar 6.7 Rangkaian praktek NTC

54

Gambar 6.8 Rangkaian praktek PTC

55

Gambar 6.9 Rangkaian praktek LDR

55

Gambar 6.10 Rangkaian praktek VDR

55

Gambar 6.11 Rangkaian praktek resistor karbon film

56

Gambar 6.12 Rangkaian praktek air ledeng

56

Gambar 6.13 Rangkaian praktek resistor wire wound

56

Gambar 7.1 Rangkaian praktek 1

61


61


62

Gambar 8.1 (a) Bentuk bintang ; (b) Bentuk segitiga

64

Gambar 8.2 Rangkaian 1

66


67


67


68

Gambar 9.1 Rangkaian Jembatan Wheastone

72


74


75


76

Gambar 10.1 Rangkaian potensiometer sebagai pembagi tegangan

80

Gambar 10.2 Rangkaian Potensiometer sebagai rheostat

81

viii

1. MULTIMETER

1.1 TUJUAN Setelah selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : •

Mempelajari fungsi dan sifat multimeter

•

Mempelajari penggunaan multimeter dan keterbatasan kemampuan

•

Mengunakan multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (Amperemeter), sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter)

1.2 DASAR TEORI Multimeter adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk mengukur beberapa besaran listrik. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan dari alat ukur tegangan searah, arus searah (DC), resistansi, tegangan bolak-balik dan arus bolak-balik (AC). Sebelum menggunakan alat ukur, perlu mempelajari hal-hal sebagai berikut:  Cara membaca skala alat ukur  Cara melakukan “zero adjustment” (membuat jarum pada kedudukan nol)  Cara memilih batas ukur  Cara memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas (tanda + dan -) pada pengukuran tegangan dan arus searah. Dalam memilih batas ukur tegangan atau arus perlu diperhatikan faktor keamanan dan ketelitian. Mulailah dari skala yang cukup besar untuk keamanan alat, kemudian turunkanlah batas ukur sedikit demi sedikit. Ketelitian akan paling baik bila jarum menunjuk pada daerah dekat dengan skala maksimum. Pada

pengukuran

tegangan

searah

maupun

bolak-balik,

perlu

diperhatikan sensitivitas meter yang dinyatakan dalam ohm per volt. Sensitivitas meter sebagai pengukur tegangan bolak-balik lebih rendah daripada sensitivitas sebagai pengukur tegangan searah. Resistensi dalam voltmeter (dalam ohm)=batas ukur x sensitivitas

MD 2012

1

Pada pengukuran tegangan bolak-balik perlu diperhatikan pula spesifikasi daerah frekuensi (frequency converege/range). Perlu diketahui bahwa multimeter mempunyai kemampuan yang terbatas, dan bahwa harga efektif (rms = root mean square) tegangan bolak-balik umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur tegangan tegangan bolakbalik yang mengandung tegangan searah, misalnya pada anoda suatu penguat tabung trioda atau pada kolektor suatu penguat transistor, maka terminal kita hubungkan seri dengan sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,1 mikrofarad. Kapasitor ini akan mencegah mengalirnya arus searah, tetapi tetap dapat mengalirkan arus bolak-balik. Pada multimeter tertentu, kadang-kadang kapasitor ini telah terpasang didalamnya.

(a)

(b)

Gambar 1.1 Multimeter (a) Digital dan (b) Analog

Pemasangan multimeter harus disesuaikan dengan fungsinya, yaitu sebagai ohmmeter, voltmeter, dan amperemeter.

1.2.1 OHMMETER Ohmmeter dipasang PARALEL dengan tahanan yang akan diukur (Rx) dan Rx harus tidak bertegangan. Pada awal pemakaian, Rx harus dihubungkan terlebih dahulu dengan terminal Ohmmeter, barulah alat ukur diposisikan pada batas ukurnya. Lakukanlah set nol setiap mengganti skala pengali. Ohmmeter ada dua macam, yaitu : MD 2012

2

a.

Tipe Seri Tipe ini memiliki skala yang khas dan berbeda dengan skala lainnya, yaitu skala nol (0 Ω) di sebelah kanan dan skala tak berhingga (~) di sebelah kiri. Selain itu juga memiliki skala pengali (10x, 100x , 1kx), sehingga tipe ini cocok untuk mengukur nilai resistansi yang besar (dalam kΩ). Perlu diingat pada awal pemakaian harus dilakukan set nol (menempatkan jarum penunjuk tepat pada posisi nol), yaitu dengan menghubungsingkatkan kedua terminal Ohmmeter. Demikian juga bila skala pengali yang digunakan dirubah (misalnya 10x menjadi 100x), perlu dilakukan set nol ulang.

b.

Tipe Paralel Tipe ini memiliki skala sama dengan alat ukur yang lain, yaitu skala nol (0Ω) di sebelah kiri dan tipe ini cocok untuk mengukur nilai tahanan yang kecil (0-500Ω).

Gambar 1.2 Multimeter sebagai Ohmmeter

1.2.2 VOLTMETER Voltmeter dipasang PARALEL terhadap rangkaian atau komponen yang akan diukur tegangannya. Langkah-langkah

yang

harus diperhatikan

dalam

menggunakan

Voltmeter adalah: MD 2012

3

•

Periksa polaritas yang benar, Untuk pengukuran tegangan

DC

perlu

diperhatikan polaritas (+ dan -) alat ukur . Jika polaritas tegangan yang akan diukur tidak sama dengan polaritas alat ukur, akan menyebabkan jarum bergerak ke kiri. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan jarum pada alat ukur. •

Bila menggunakan Voltmeter dengan batas ukur ganda, gunakan selalu batas ukur yang tertinggi dan kemudian turunkan sampai diperoleh pembacaan yang baik.

Gambar 1.3 Multimeter sebagai Voltmeter

1.2.3 AMMETER Biasanya skala Ammeter sama dengan skala Voltmeter, dan batas ukur yang tersedia juga bermacam-macam seperti halnya Voltmeter. Langkah-langkah

yang

harus

diperhatikan

dalam

menggunakan

Amperemeter adalah: •

Jangan sekali-kali menghubungkan amperemeter ke sumber tegangan karena tahanan dalam amperemeter kecil sekali sehingga arus yang mengalir sangat besar, hal ini mengakibatkan fuse pada amperemeter putus.

•

Pemasangan amperemeter adalah SERI dengan beban.

•

Periksa polaritas yang tepat. Polaritas terbalik akan menyebabkan penyimpangan jarum yang berlawanan yang dapat merusak jarum penunjuk.

MD 2012

4

•

Hitunglah terlebih dahulu besar arus yang akan diukur, sehingga kita dapat mengetahui batas ukur yang akan dipakai. Hal ini dilakukan untuk menghindari kesalahan penggunaan batas ukur, jika salah menggunakan batas ukur (batas ukur lebih kecil dari arus yang terukur) mengakibatkan kerusakan amperemeter (fuse putus).

Gambar 1.4 Multimeter sebagai Amperemeter

Beberapa catatan tentang Penggunaan Multimeter •

Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga skala cukup besar (misalnya 250 volt). Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter.

•

Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran apakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besarannya, kemudian pilihlah kedudukan selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula polaritas (tanda + dan -) bila perlu.

•

Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat dipastikan besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang paling besar. Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk memperoleh ketelitian yang lebih baik.

MD 2012

5

•

Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.

•

Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen atau rangkaian tidak mengandung sumber tegangan.

1.2.4 PEMBACAAN MULTIMETER

Gambar 1.5 Skala multimeter analog

Langkah pertama yang harus dilakukan dalam pembacaan adalah mengecek pada batas ukur berapa kedudukan selector switch, setelah itu lihat skala pembacaan mana yang harus digunakan sesuai dengan batas ukurnya. Sebagai contoh, marilah kita melakukan pembacaan pada Gambar 1.5. 

Pengukuran tegangan DC Misalkan, Posisi selector switch berada pada batas ukur (range) 1 V, maka skala pembacaan yang digunakan adalah skala 0 - 10 V DC. Jadi tegangan DC pada Gambar 5 =

MD 2012

1 x 4,4 = 0,44 Volt 10 6

Misalkan, Posisi selector switch berada pada batas ukur (range) 50 V, maka skala pembacaan yang digunakan adalah skala 0 - 50 V DC. Jadi tegangan DC pada Gambar 5 = 

50 x 22 = 22 Volt 50

Pengukuran arus searah Misalkan, Posisi selector switch berada pada batas ukur (range) 10 mA, maka skala pembacaan yang digunakan adalah skala 0 - 10 A DC. Jadi Arus DC pada Gambar 5 =

10 x 4,4 = 4,4 mA 10

Misalkan, Posisi selector switch berada pada batas ukur (range) 0,5 A, maka skala pembacaan yang digunakan adalah skala 0 - 50 A DC. Jadi Arus DC pada Gambar 5 = 

0,5 x 22 = 0,22 A 50

Pengukuran tahanan Untuk mengukur tahanan gunakan skala 0 - ~ , posisi penunjukan angka nol (0) berada di kanan. Misalkan, Posisi selector switch berada pada pengali 10x Ω. Tahanan pada Gambar 5 =10 x 28 = 280 Ω Misalkan, Posisi selector switch berada pada pengali 1K xΩ. Tahanan pada Gambar 5 =1K x 28 = 28 K Ω

1.3 DAFTAR PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah : •

Power supply DC 0 - 40 V

•

Multimeter merk Sanwa dan Metrix

•

Resistor, 47Ω, 100Ω, 470Ω, 1kΩ, 10kΩ

•

Protoboard

•

Kabel penghubung

MD 2012

7

1.4 PROSEDUR PERCOBAAN 1.4.1 MULTIMETER SEBAGAI OHM METER Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut: 1.

Buat rangkaian seperti Gambar 1.6.

2.

Ukurlah dengan Ohmmeter Resistor, 47Ω, 100Ω, 470Ω,1kΩ, 10kΩ

Gambar 1.6 Rangkaian pengukuran tahanan 3.

Catat data hasil pengukuran pada Tabel 1.1 Pastikan bahwa range (batas ukur) berada pada range pengukuran tahanan, dan lakukan set nol setiap mengganti skala pengali.

4.

Buatlah rangkaian seperti Gambar 1.7.

Gambar 1.7 Rangkaian pengukuran tahanan seri 5.

Ukurlah dengan ohmmeter nilai tahanan total pada rangkaian seri dan catat hasilnya pada Tabel 1.2.

6.


Gambar 1.8 Rangkaian pengukuran tahanan paralel MD 2012

8

7.

Ukurlah dengan ohmmeter nilai tahanan total pada rangkaian paralel dan catat hasilnya pada Tabel 1.2

1.4.2 MULTIMETER SEBAGAI VOLT METER Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut: 1. Buat rangkaian seperti Gambar 1.9.

Gambar 1.9 Rangkaian pengukuran tegangan

2. Ukur besar tegangan pada Power Supply DC Vs mulai dari 2 sampai 15 V. 3. Pergunakanlah batas ukur yang terbesar dahulu, lalu turunkanlah batas ukurnya. Catat hasilnya pada Tabel 1.3.

1.4.3 MULTIMETER SEBAGAI AMPERE METER 1. Buat rangkaian seperti Gambar 1.10 dengan R = 47kΩ 2. Atur tegangan sumber 2V, 4V, 6V, 8V. Ukur tegangan dan arus yang mengalir pada rangkaian, hasil pengukuran masukkan pada Tabel 1.4. Pastikan selector switch berada pada posisi tegangan dan arus pada pengukuran DC. Dan pergunakanlah batas ukur yang terbesar dahulu.

Gambar 1.10 Rangkaian pengukuran tegangan dan arus

3. Seperti prosedur diatas (1) ganti nilai tahanan dengan 100Ω, 470Ω, 1kΩ. MD 2012

9

1.5 TUGAS DAN PERTANYAAN

1.

Tentukanlah hasil pembacaan pada gambar dibawah ini !

Arus Batas Ukur

Tegangan Hasil Bacaan

Batas Ukur

1A

100 V

5A

500 V

10 A

1 KV

Pengukuran Resistansi

MD 2012

Hasil Bacaan

10 x Ω

10

2.


Arus Batas Ukur


Batas Ukur

50 mA

1V

100 mA

0,5 K V

500 mA

10 KV


MD 2012

Hasil Bacaan

100 x Ω

11

3.


Arus Batas Ukur


1 mA

5V

5 mA

0,05 K V

0,01 A

0,1 KV


4.

Batas Ukur

Hasil Bacaan

1xΩ

Jelaskanlah bagaimana cara penggunaan multimeter untuk mengukur tegangan, arus dan tahanan!

5.

Bandingkanlah data hasil pengukuran pada Tabel 1 dengan nilai yang tertera pada resistor. Apakah ada perbedaan antara hasil pengukuran dengan nilai yang tertera pada resistor ? Jika ada, Mengapa hal ini terjadi, jelaskan!

MD 2012

12

6.

Bandingkanlah data hasil pengukuran pada Tabel 2 dengan hasil perhitungan. Mengapa terjadi perbedaan antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan ?

7.

Berdasarkan data yang anda dapat, Menurut pendapat anda, apakah alat ukur yang anda gunakan dalam praktek masih baik? Jelaskan!

8.

Berdasarkan data, Menurut pendapat anda, apakah komponen-komponen yang anda gunakan dalam praktek masih dalam batas toleransi yang diperbolehkan? Jelaskan!

9.

Langkah-langkah apa saja yang harus dilakukan agar hasil pengukuran anda valid!

1.6 TABEL Tabel 1.1 Rangkaian pengukuran tahanan Resistor (Ω)

Batas Ukur

Hasil Pengukuran

47 100 470 1k 4k7 10k 100k 220k

MD 2012

13

Tabel 1.2 Rangkaian pengukuran tahanan seri dan paralel Resistor (Ω)

Batas Ukur

R1

R2

R3

47

100

470

470

1k

47k

10k

100k

220k

47

100

470

470

1k

47k

10k

100k

220k

Rangkaian

Hasil Pengukuran

Perhitungan

Seri

Paralel

Tabel 1.3 Pengukuran tegangan Vs (V)

Batas Ukur 1,5 V

5V

15 V

50 V

150 V

2 4 6 8 10 12

MD 2012

14

Tabel 1.4 Pengukuran arus Hasil Pengukuran Vs

R

(V)

(Ω)

Hasil Perhitungan

Tegangan

Arus

Arus

(V)

(A)

(A)

4,7 2

100 470 1k 4,7

4

100 470 1k 4,7

6

100 470 1k 4,7

8

100 470 1k

MD 2012

15

2. RESISTOR DAN RANGKAIAN SERI, PARALEL, KOMBINASI 2.1 TUJUAN Setelah selesai melakukan percobaan diharapkan, praktikan dapat : 

Mengenali bentuk dan jenis resistor.



Mengetahui dan memahami cara pengukuran bermacam-macam resistor (tahanan karbon, tahanan geser, potensiometer dan tahanan dekade)

•

Menghitung nilai resistansi resistor melalui urutan cincin warnanya.

•

Merangkai resistor secara seri, paralel, dan kombinasi.

•

Menghitung nilai tahanan total pada hubungan seri, paralel, dan kombinasi.

•

Mengukur nilai tahanan total pada hubungan seri, paralel, dan kombinasi menggunakan ohmmeter.

2.2 DASAR TEORI 2.2.1 RESISTOR Resistor atau yang biasa disebut (bahasa Belanda) werstand, tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronik yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). Resistor disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan resistor adalah Ohm yang dilambangkan dengan simbol Ω (Omega), ditemukan oleh George Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika bangsa Jerman. Kemampuan resistor untuk menghambat disebut juga resistensi atau hambatan listrik. Jadi resistor digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Jenis resistor (tahanan) antara lain tahanan karbon, tahanan geser, decade resistor dan potensiometer.

2.2.1.1 TAHANAN KARBON Resistor ini terbuat dari bahan karbon, bentuk resistor yang umum adalah seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna untuk mengetahui besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar MD 2012

16

manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Gambar 2.1 Urutan warna pada cincin resistor Tabel 2.1 Nilai warna pada cincin resistor Warna

Cincin I

Cincin II

Cincin III

Cincin IV

Cincin V

Cincin

Angka ke-1

Angka ke 2

Angka ke-3

pengali

Toleransi

Hitam

0

0

0

X100

Coklat

1

1

1

X101

±1%

Merah

2

2

2

X102

±2%

Jingga

3

3

3

X103

Kuning

4

4

4

X104

Hijau

5

5

5

X105

Biru

6

6

6

X106

Ungu

7

7

7

X107

Abu-abu

8

8

8

X108

Putih

9

9

9

X109

Emas

X10-1

±5%

Perak

X10-2

± 10 %

Tanpa

± 20 %

warna

Besarnya ukuran resistor sangat tergantung watt atau daya maksimum yang mampu ditahan oleh resistor. Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki daya maksimum 5, 10 dan 20 watt

MD 2012

17

umumnya berbentuk balok berwarna putih dan nilai resistansinya dicetak langsung dibadannya, misalnya 1K_5W. Contoh : 1. Urutan cincin warna (resistor 4 cincin warna): merah Ungu biru emas merah

ungu

biru

emas

hasilnya

2

7

X106

±5%

27MΩ ± 5 %

2. Urutan cincin warna (resistor 5 cincin warna): coklat merah hitam jingga coklat coklat

merah

hitam

jingga

coklat

hasilnya

1

2

0

X103

±1%

120kΩ ± 1 %

Selain dinyatakan dengan kode warna ada pula resistor yang nilainya dinyatakan dengan angka dan toleransi dinyatakan dengan huruf . Resistor jenis ini terbuat dari kawat yang ditutup dengan porselin / keramik. Toleransi disandikan / dikodekan dengan huruf seperti di bawah ini : F=±1%

G=±2%

K = ± 10 %

M = ± 20 %

MD 2012

J=±5%

Maksud

dari

gambar

Resistor

memiliki

ini

adalah

:

:

22

Ω

Toleransi

:

5

%

Kemampuan daya

: 5 watt

hambatan

18

2.2.1.2 TAHANAN GESER

Gambar 2.2 Tahanan geser atau rheostat

Terdiri dari tiga terminal, yaitu terminal A, B dan C. Nilai tahanan geser dapat diubah-ubah dengan menggeser kontak geser D. Terminal A dan B digunakan untuk mengukur nilai tahanan dari minimum ke maksimum.

2.2.1.3 POTENSIOMETER Nilai tahanan dari suatu potensiometer dapat diubah dengan cara memutar saklar pemilih D dari kiri ke kanan. Tahanan ini memiliki tiga terminal yaitu terminal A dan C sebagai terminal maksimum dan minimum tahanan, dan terminal B sebagai terminal pengatur variabel tahanan.

Gambar 2.3 Potensiometer

2.2.1.4 TAHANAN DEKADE Nilai tahanan dekade dapat diatur dengan memutar sakelar pemilih ke posisi x1, x10, x100 dan x 1000 sesuai dengan kebutuhan. Tahanan ini memiliki tiga terminal dimana tempat pengukuran adalah terminal A dan terminal B.

MD 2012

19

Gambar 2.4 Tahanan decade

2.2.2 HUBUNGAN RANGKAIAN Dalam suatu rangkaian, biasanya terdapat sebuah tahanan atau lebih, yang dapat dirangkaikan dalam beberapa cara antara lain : 1. Tahanan yang dihubung seri 2. Tahanan yang dihubung paralel 3. Tahanan yang dihubung kombinasi.

2.2.2.1 HUBUNGAN SERI Rangkaian disebut hubungan seri karena tahanannya dihubungkan secara berderet.

Gambar 2.2 Rangkaian resistor secara seri

Rangkaian resistor secara seri akan mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar. Pada rangkaian resistor seri berlaku rumus: R total = R 1 + R 2 + R 3

MD 2012

20

2.2.2.2 HUBUNGAN PARALEL Rangkaian paralel yaitu semua tahanan dihubungkan berjajar. Rangkaian resistor secara paralel akan mengakibatkan nilai resistansi pengganti semakin kecil.

Gambar 2.3 Rangkaian resistor secara paralel

Pada rangkaian paralel berlaku rumus sebagai berikut:

R Pengganti =

1 1 1 + + R1 R2 R3

2.2.2.3 HUBUNGAN SERI - PARALEL Rangkaian Seri - Paralel adalah gabungan dari hubungan seri dan paralel.

Gambar 2.3 Rangkaian resistor secara kombinasi seri-paralel

Berdasarkan rumus seri dan paralel maka,

RPengganti =

MD 2012

R2 .R3 + R1 R2 + R3

21

2.3 DAFTAR PERALATAN Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah : •

Multimeter

•

Resistor 10 Ω, 47 Ω, 220 Ω, 470 Ω, 1k Ω, 10k Ω

•

Tahanan geser (rheostat)

•

potensiometer

•

Tahanan dekade

•

Protoboard

•

Kabel Penghubung

2.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkah percobaan yang akan dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan. 2. Tentukan nilai tahanan karbon yang tersedia berdasarkan kode warnanya dan masukkan kedalam Tabel 2.1. 3. Ukurlah tahanan karbon tersebut menggunakan multimeter, lalu masukkan hasil pengukuran kedalam Tabel 2.1. 4. Ukurlah nilai tahanan geser (rheostat) dan potensiometer untuk posisi saklar yang diberikan pada Tabel 2.2. 5. Ukurlah nilai tahanan dekade untuk posisi sakelar pemilihan yang diberikan pada Tabel 2.3. 6. Hitunglah dan ukurlah menggunakan multimeter tahanan total pada Gambar a,b,c,d,e. Masukkan hasilnya pada Tabel 2.4.

(a) MD 2012

(b) 22

(c)

(d)

(e) Ket: R1= 10 Ω, R2= 47 Ω, R3=220 Ω, R4=470 Ω, R5=1k Ω, R6= 10k Ω 2.5 TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Hitung beberapa nilai resistansi resistor 4 cincin dibawah ini. a. Coklat – Hitam – Coklat - Emas b. Biru - Abu-abu – Hijau - Emas c. Jingga – Jingga – Merah - Perak d. Jingga – Putih – Coklat - Perak 2. Hitung beberapa nilai resistansi resistor 5 cincin dibawah ini. a. Coklat - Abu-abu – Hitam – Hitam - Coklat b. Kuning – Ungu – Hitam – Merah - Coklat c. Merah – Merah – Hitam – Merah - Merah MD 2012

23

d. Jingga – Biru – Hitam – Jingga - Merah 3. Sebutkan warna-warna urutan cincin resistor dengan nilai resistansi a. 82 K _ ± 1 % b. 100 K _ ± 5 % c. 330 _ ± 10 % d. 120 _ ± 1 % (5 cincin) e. 27 K _ ± 1 % (5 cincin) 4. Apa maksud tulisan pada resistor ini : a. 5W2R J b. 5W27R K c. 5W3KR F 5. Sebutkan beberapa perbedaan pada dua buah resistor yang dirangkai seri dengan resistor yang dirangkai paralel. 6. Bandingkan hasil pembacaan tahanan berdasarkan kode warna dengan hasil pengukuran. Apakah terdapat perbedaan? Jika ya, mengapa terjadi perbedaan, jelaskan!

2.6 TABEL Tabel 2.1 Nilai Resistor No

Warna

1

Coklat-Hitam-Orange-Emas

2

Coklat-Hitam-Hitam-Emas

3

Coklat-Hitam-Merah-Emas

4

Merah-Merah-Coklat-Emas

5

Kuning-Ungu-Hitam-Emas

6

5W1kΩJ

7

5W2.2kΩJ

8

5W3.3kΩJ

MD 2012

Nilai Tahanan

Hasil Pengukuran

24

Tabel 2.2 Nilai tahanan geser dan potensiometer No

Posisi Sakelar

1

Minimum

2

Setengah

3

Maksimum

Tahanan geser

Potensiometer

Tabel 2.3 Nilai tahanan dekade No

Posisi Sakelar X1000

X100

X10

X1

1

2

2

0

0

2

0

4

7

0

3

0

0

6

8

4

1

5

0

0

5

6

8

0

0

Hasil Pengukuran

Tabel 2.4 Nilai R total pada Gambar rangkaian a,b,c,d,e No

Gambar

1

Gambar a

2

Gambar b

3

Gambar c

4

Gambar d

5

Gambar e

MD 2012

Hasil perhitungan

Hasil pengukuran

25

MD 2012

26

3. HUKUM OHM


Mengukur dan menghitung nilai resistor

•

Menghitung arus dan tegangan dengan menggunakan hukum Ohm

•

Menggambarkan karakteristik hubungan antara tegangan, arus dan resistor.

•

Menghitung tegangan dengan rangkaian pembagi tegangan

3.2 DASAR TEORI Arus listrik terjadi karena adanya aliran elektron bebas yang bergerak terus-menerus melalui penghantar dari sebuah rangkaian. Besarnya arus listrik diukur dengan satuan banyaknya elektron per detik, namun demikian ini bukan satuan yang praktis karena harganya terlalu kecil. Satuan yang dipakai adalah ampere, dimana i = dq/dt 1 ampere = 1coulomb/det Biasanya arus diberi tanda dengan huruf I satuannya Amper. Gaya yang menyebabkan elektron mengalir dalam sebuah rangkaian disebut tegangan (voltage). Biasanya tegangan diberi tanda dengan huruf V satuannya volt. Tegangan pada prinsipnya adalah mengukur energi potensial antara dua buah titik. Yang menentukan seberapa besar arus yang mengalir adalah besarnya beda potensial, semakin besar beda potensial akan semakin besar pula arus yang mengalir. Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω), (biasanya di beri tanda dengan huruf R. MD 2012

27

Hubungan antara arus (I), tegangan (V) dan resistor (R) pada rangkaian listrik dinyatakan dalam Hukum Ohm, dimana besar tegangan yang mengalir pada sebuah hambatan (tahanan murni) akan sebanding dengan besar arus yang mengalir dikalikan dengan nilai tahanan yang dialiri arus tersebut.

Gambar 3.1 Diagram Hukum Ohm

Di mana : V

= Tegangan pada tahanan (Volt)

I

= Arus yang mengalir pada tahanan (Ampere)

R = Besar nilai resistor (Ohm) P

= Daya dengan satuan Watt

Dalam pemakaian resistor perlu diperhitungkan besar tegangan maksimum resistor, agar tegangan yang diberikan tidak melebihi dari daya resistor tersebut. Misalnya, sebuah resistor 10 Ω mempunyai daya 5 Watt, berapakah tegangan maksimum yang diijinkan ?

MD 2012

28

Jawab : V max = P x R = 5 x 10 = 7,07 V

Jadi tegangan dapat diatur dari 0 V sampai 7 V. •

Pembagi Tegangan Hubungan seri dapat dinamakan sebagai “Pembagi Tegangan. Pembagi

tegangan dapat dipergunakan bila tegangan yang akan dipergunakan lebih kecil dari sumber. Biasanya pembagi tegangan terdiri dari dua resistor.

Gambar 3.2 Rangkaian Pembagi Tegangan Tegangan keluaran dari pembagi tegangan : V = I ⋅ R2 =

E .R2 R1 + R2


Power supply DC 0 - 40 V

•

Multimeter

•

Resistor, 10Ω, 47Ω, 100Ω,150Ω, 470 Ω

•

Protoboard

•

Kabel penghubung

MD 2012

29

3.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Buatlah rangkaian seperti gambar dibawah ini dengan R = 10 Ω A +

Vs

-

R

V

2. Nyalakan catu daya DC, aturlah tegangan dari 2 volt sampai tegangan maksimum pada resistor (hitung dahulu tegangan maksimum dari resistor yang akan dipakai). 3. Catat hasil pengukuran pada Tabel 3.1. 4. Ulangi prosedur 1 dan 2 dengan mengganti nilai tahanan seperti pada daftar peralatan. 5. Rencanakanlah

rangkaian

Pembagi tegangan, dibutuhkan

tegangan

keluaran sebesar 10 Volt bila tegangan sumber 24 Volt.

3.5 TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Bagaimana hubungan antara V dan I pada rangkaian yang telah diberikan ? Jelaskan dengan grafik ! 2. Bagaimana pula hubungan I dan R bila tegangan yang diberikan konstan ? Jelaskan dengan grafik ! 3. Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan ! 4. Jelaskan kejelekan dari sumber tegangan yang diambil dari pembagi tegangan !

MD 2012

30

Tabel 3.1 Data pengukuran arus dan tegangan

Vs (Volt)

MD 2012

R= 10 Ω

R= 47 Ω

R= 100 Ω

R= 150 Ω

R= 470 Ω

I

VR

I

VR

I

VR

I

VR

I

VR

(mA)

(V)

(mA)

(V)

(mA)

(V)

(mA)

(V)

(mA)

(V)

31

4. HUKUM ARUS KIRCHOFF

4.1 TUJUAN Selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : •

Membuktikan hukum kirchoff I tentang arus

•

Menyelesaikan masalah dengan mempergunakan hukum kirchoff I.

•

Menguasai cara mengukur arus total dan arus cabang dalam suatu rangkaian listrik.

4.2 DASAR TEORI Di pertengahan abad 19 Gustav Robert Kirchoff (1824 – 1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian di kenal dengan Hukum Kirchoff. Hukum Kirchoff secara keseluruhan ada 2, hukum kirchoff 1 dan 2. Hukum kirchoff 1 berbunyi “ Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”. Secara matematis dinyatakan :

Bila digambarkan dalam bentuk rangkaian bercabang maka akan diperoleh sebagai berikut :

Contoh penerapan hukum kirchoff pada rangkaian seri

MD 2012

32


Pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada masing-masing beban sama besarnya dengan arus pada rangkaian. I = I R1 = I R2 = I R3 Dimana : I=

VSUMBER RTOTAL

Contoh penerapan hukum kirchoff pada rangkaian paralel


MD 2012

33

Hukum Kirchhoff pada rangkaian paralel: arus yang mengalir menuju suatu titik berbanding lurus dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut. I TOTAL − (I R1 + I R 2 + I R 3 ) = 0 I TOTAL = I R1 + I R 2 + I R 3 Dimana:

I Rn =

VSUMBER ; I Rn arus yang mengalir pada beban R n Rn

Sehingga:

I R1 =

VSUMBER ; I R1 arus yang mengalir pada beban R 1 R1

I R2 =


I R3 =



Power Supply DC

•

Multimeter

•

Resistor 100 Ω, 680 Ω, 820 Ω, 1K Ω, 1K2 Ω, 1K8 Ω, 2K2 Ω

•

Kabel Penghubung.

4.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 4.3!

MD 2012

34

Gambar 4.3 Rangkaian seri

2. Nyalakan catu daya DC, aturlah tegangan dari 0 - 10 volt. Ukur dan baca penunjukan alat ukur, catat datanya pada Tabel 4.1. 3. Ulangi langkah 2 dengan mengganti tahanan masing-masing 1KΩ. Catat datanya pada Tabel 4.2. 4. Buatlah rangkaian seperti Gambar 4.4!

Gambar 4.4 Rangkaian paralel

4

Nyalakan catu daya DC, aturlah tegangan dari 0 - 12 volt. Ukur dan baca penunjukan alat ukur, catat datanya pada Tabel 4.3. Perhatikan cara mengukur parameter dengan menggunakan satu multimeter sebagai berikut:

MD 2012

35

Titik-titik pengukuran arus harus di hubung singkat pada saat multimeter digunakan untuk mengukur titik yang lain. 5

Ulangi langkah 5 dengan mengganti tahanan masing-masing 100Ω. Ukur dan baca penunjukan alat ukur, catat datanya pada Tabel 4.4.

6



7

Nyalakan catu daya DC, aturlah tegangan dari 0 - 12 volt. Ukur dan baca penunjukan alat ukur, catat datanya pada Tabel 4.5. Perhatikan cara mengukur parameter dengan menggunakan satu multimeter sebagai berikut: Titik-titik pengukuran arus harus di hubung singkat pada saat multimeter digunakan untuk mengukur titik yang lain.

8


MD 2012

36


9

Nyalakan catu daya DC, aturlah tegangan dari 0 - 12 volt. Ukur dan baca penunjukan alat ukur, catat datanya pada Tabel 4.6. Perhatikan cara mengukur parameter dengan menggunakan satu multimeter sebagai berikut: Titik-titik pengukuran arus harus di hubung singkat pada saat multimeter digunakan untuk mengukur titik yang lain.

4.5 TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Jelaskan tentang hukum hukum kirchhoff arus! 2. Hitunglah besar arus total dalam masing-masing rangkaian! 3. Hitunglah besar arus yang mengalir pada It, I1, I2, I3, I4, I5, I6 pada Gambar 4.7! Dimana nilai Vs=20V, R1= 100 Ω, R2= 50 Ω, R3=100 Ω, R4=50 Ω R5=20 Ω, dan R6=100 Ω

MD 2012

37

Gambar 4.7 Rangkaian kombinasi seri-paralel 4.6 TABEL Tabel 4.1 Data rangkaian seri E1 (Volt)

Tabel 4.2 Data rangkaian seri

I (mA)

E1 (Volt)

2

2

4

4

6

6

8

8

10

10

12

12

I (mA)

Tabel 4.3 Data rangkaian paralel E1 (Volt)

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

2 4 6 8 10 12 MD 2012

38

Tabel 4.4 Data rangkaian paralel E1 (Volt)

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

2 4 6 8 10 12

Tabel 4.5 Data rangkaian kombinasi seri-paralel E1 (Volt)

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

2 4 6 8 10 12

Tabel 4.6 Data rangkaian kombinasi seri-paralel E1 (Volt)

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

I4 (mA)

2 4 6 8 10 12

MD 2012

39

MD 2012

40

5. HUKUM TEGANGAN KIRCHOFF

5.1 TUJUAN Selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : •

Membuktikan hukum kirchoff II tentang tegangan

•

Menyelesaikan masalah dengan mempergunakan hukum kirchoff II.

•

Menguasai cara mengukur arus dan tegangan dalam rangkaian listrik satu loop, dua loop, dan tiga loop.

5.2 PENDAHULUAN Hukum Kirchoff 2 dipakai untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian bercabang dalam keadaan tertutup (saklar dalam keadaan tertutup). Perhatikan gambar di bawah ini!

Hukum Kirchoff 2 berbunyi : ” Dalam rangkaian tertutup, Jumlah aljabbar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol”. Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, atau dalam arti semua energi listrik bisa digunakan atau diserap. Contoh penerapan hukum kirchoff pada rangkaian seri

MD 2012

41

Gambar 5.1 Rangkaian Seri VSUMBER − (VR1 + V R 2 + VR 3 ) = 0 VSUMBER = VR1 + V R 2 + VR 3 Dimana : VRn = I x Rn ; V Rn = tegangan jatuh pada beban R n Sehingga

VR1 = I x R1 ; V R1 = tegangan jatuh pada beban R 1 . VR 2 = I x R2 ; V R2 = tegangan jatuh pada beban R 2 . VR 3 = I x R3 ; V R3 = tegangan jatuh pada beban R 3 . Contoh penerapan hukum kirchoff pada rangkaian paralel

Gambar 5.2 Rangkaian Paralel MD 2012

42

Pada rangkaian paralel, tegangan yang jatuh pada masing-masing beban sama dengan tegangan sumber. V = V R1 = V R2 = V R3 Contoh penerapan hukum kirchoff pada rangkaian seri dengan dua sumber tegangan.

Gambar 5.3 Rangkaian Seri dengan dua sumber tegangan

ΣE = 0 − E1 + I .R1 + I .R2 + E 2 + I .R3 = 0 I .R1 + I .R2 + I .R3 = E1 − E 2 I (R1 + R2 + R3 ) = E1 − E 2

I=

E1 − E 2 R1 + R2 + R3


Power Supply DC

•

Multimeter

•

Resistor

•

Kabel Penghubung

•

Protoboard

MD 2012

43

5.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1.

Buatlah rangkaian seperti Gambar 5.4!

Gambar 5.4 Rangkaian satu loop dengan satu sumber tegangan

2. Nyalakan catu daya DC, aturlah tegangan dari 0 - 12 volt. Ukur dan baca penunjukan alat ukur, catat datanya pada Tabel 5.1. Perhatikan cara mengukur parameter dengan menggunakan satu multimeter sebagai berikut: •

Titik-titik pengukuran tegangan harus di biarkan terbuka pada saat multimeter digunakan untuk mengukur titik yang lain.

3. Ulangi langkah 2 dengan mengganti tahanan masing-masing 100Ω. Ukur dan baca penunjukan alat ukur, catat datanya pada Tabel 5.2. 4. Buatlah rangkaian seperti Gambar 5.5!

MD 2012

44

Gambar 5.5 Rangkaian satu loop dengan dua sumber tegangan 5. Nyalakan catu daya DC, atur tegangan E1 = 5V, 10V, 15V dan E2 = 3V, 6V, 12 V. Ukur besar arus dan tegangan masing-masing tahanan, catat datanya pada Tabel 5.3. 6. Ulang langkah 8 dengan membalik polaritas V2. Ukur besar arus dan tegangan masing-masing tahanan, catat datanya pada Tabel 5.4. 7. Buatlah rangkaian seperti Gambar 5.6.

Gambar 5.6 Rangkaian dua loop

8. Nyalakan catu daya DC, atur tegangan E1 = 5V ,10V dan E2=3V, 6V, 12V. Ukur besar arus dan tegangan di titik A - B , catat datanya pada Tabel 5.5. Perhatikan cara mengukur parameter dengan menggunakan satu multimeter sebagai berikut: Titik-titik pengukuran arus harus di hubung singkat pada saat multimeter digunakan untuk mengukur titik yang lain. 9. Buatlah rangkaian seperti Gambar 5.7

MD 2012

45

Gambar 5.7 Rangkaian tiga loop 10. Nyalakan catu daya DC, atur tegangan E1 = 5V ,10V dan E2=3V, 6V, 12V. Ukur besar arus dan tegangan di titik A - B , catat datanya pada Tabel 5.6. Perhatikan cara mengukur parameter dengan menggunakan satu multimeter sebagai berikut: Titik-titik pengukuran arus harus di hubung singkat pada saat multimeter digunakan untuk mengukur titik yang lain.

5.5 PERTANYAAN 1. Jelaskan tentang hukum kirchhoff tegangan ! 2. Hitunglah besar arus yang mengalir pada masing-masing beban rangkaian, E1=15V, E2=20V, R1= 100 Ω, R2= 50 Ω dan R3=120 Ω

3. Hitunglah besar arus yang mengalir di R1 dan R4 dari rangkaian di bawah ini, dimana MD 2012

46

E1=15 V, E2 = 9 V, E3 = 6 V R1= 68 Ω, R2 = 100 Ω, R3 = 220 Ω, R4 = 120 Ω, R5 = 150 Ω, R6 = 180 Ω

5.6 TABEL Tabel 5.1 Data pada Gambar 5.4 E1 (Volt)

I (mA)

V1 (V)

V2 (V)

V3 (V)

V2 (V)

V3 (V)

2 4 6 8 10 12

Tabel 5.2 Data pada Gambar 5.4 dengan R = 100Ω E1 (Volt)

I (mA)

V1 (V)

2 4 6 8 10 12

MD 2012

47

Tabel 5.3 Data pada Gambar 5.5 E1 (V)

E2 (V)

I (mA)

V1 (V)

V2 (V)

V3 (V)

3 5

6 12 3

10

6 12 3

15

6 12

Tabel 5.4 Data pada Gambar 5.5 (Polaritas V2 dibalik) E1 (V)

E2 (V)

I (mA)

V1 (V)

V2 (V)

V3 (V)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

3 5

6 12 3

10

6 12 3

15

6 12


E2 (V)

VAB (V)

3 5

6 12

10 MD 2012

3 48

6 12


E2 (V)

VAB

I1

I2

I3

I4

I5

I6

(V)

(mA)

(mA)

(mA)

(mA)

(mA)

(mA)

3 5

6 12 3

10

6 12

6. KARAKTERISTIK RESISTOR


Menggambarkan karakteristik dari bermacam-macam resistor (NTC, PTC, VDR, LDR, Carbon film, Wire Wound, Air Ledeng )

•

Mempergunakan resistor dalam praktek sesuai kebutuhan.

6.2 DASAR TEORI Resistor ialah komponen elektronika yang sering dijumpai dalam rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menahan arus listrik, menurunkan tegangan dan membagi tegangan. Adapun bentuk, ukuran dan nilai resistansinya beragam tapi mudah dikenali. Jenis bahan yang digunakan untuk membuat resistor antara lain : 1. Metal film resistor 2. Metal okside resistor MD 2012

49

3. Carbon film resistor Berdasarkan penggunaanya, resistor dapat dibagi: 1. Resistor Biasa (tetap nilainya), ialah sebuah resistor penghambat gerak arus, yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. 2. Resistor Berubah (variabel), ialah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut. Sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini kita bagi menjadi dua, Potensiometer, rheostat dan Trimpot (Trimmer Potensiometer) yang biasanya menempel pada papan rangkaian (Printed Circuit Board, PCB).

3. Resistor NTC dan PTC NTC (Negative Temperature Coefficient), ialah Resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas.

Gambar 6.1 Karakteristik NTC

MD 2012

50

PTC (Positive Temperature Coefficient), ialah Resistor yang nilainya akan bertambah besar bila terkena suhu panas.

Gambar 6.2 Termistor (Thermally sensitive resistor) 4. LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis Resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil. Banyak sekali komponen jenis ini tergantung pada sensivitas cahaya, ukuran, nilai hambatan dan lain sebagainya. Salah satu contoh LDR adalah CDS photocell seperti

yang terlihat pada Gambar 6.3. CDS ini mempunyai

diameter 8 mm, tinggi 4 mm, dengan bentuk silinder. Pada kondisi ruangan yang terang nilai hambatannya adalah 200 ohm, sedangkan saat kondisi ruangan gelap maka nilai hambatannya 2 M ohm.

Gambar 6.3 CDS photocell 5. Resistor jenis Carbon Composite merupakan salah satu tipe resistor yang banyak sekali dijual dipasaran. Biasanya untuk nilai hambatan yang besar, misalnya 1K2, 2K2, dan 4K7 mudah mencarinya. Tetapi untuk nilai hambatan yang kecil, misalnya Ω, 2 3 Ω susah dicari. MD 2012

Resistor ini memiliki koefisien 51

temperature dengan batas 1000 ppm/°C terhadap nilai hambatannya, dimana nilai hambatannya akan turun ketika suhunya naik. Selain itu resistor ini juga memiliki koefisien tegangan, dimana nilai hambatan akan berubah ketika diberi tegangan. Semakin besar tegangan maka semakin besar perubahannya. Voltage Rating dari resistor Carbon Composition ditentukan berdasarkan ukuran fisik, nilai, dan dayanya. Pada saat menggunakan resistor jenis ini diharapkan agar berhati – hati didalam perancangan, karena dapat menghasilkan noise dimana noise ini tergantung pada nilai dari resistor dan ukurannya.

Gambar 6.4 Resistor jenis Carbon Composite

6. Resistor jenis Carbon Film mempunyai karakteristik yang sama dengan resistor carbon composition tetapi noise, voltage coeficient, temperature coeficient nilainya lebih rendah. Carbon Film Resistor dibuat dengan memotong batangan keramik yang panjang dan kemudian dicampur dengan material karbon. Frekuensi respon dari resistor ini jauh lebih bagus dibandingkan dengan wirewound dan lebih bagus lagi dibandingkan dengan carbon composition. Dimana wirewound akan menjadi suatu induktansi ketika frekuensinya rendah dan akan menjadi kapasitansi apabila frekuensinya tinggi. Dan untuk carbon composite hanya menjadi kapasitansi apabila dilalui oleh frekuensi tinggi dan rendah.

Gambar 6.5 Resistor jenis Carbon Film MD 2012

52

7. Resistor jenis wirewound digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan daya yang yang sangat besar. Komponen ini dapat mengatasi daya yang besar dibandingkan dengan resistor yang lain. Karena panas yang ditimbulkan cukup besar biasanya resistor ini dilapisi oleh bahan seperti caramic tube, ceramic rods, anodized alumunium, fiberglass mandels, dan lain-lain.

Gambar 6.6 Resistor jenis wire wound

Tabel 6.1 Simbol-simbol resistor

6.3 DAFTAR PERALATAN Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah : MD 2012

53

•

Power Supply 0 - 40 V

•

Multimeter

•

Resistor : NTC, PTC, LDR, VDR, 3k3Ω, 150Ω, 100Ω, Air.

•

Kabel Penghubung

•

Lux Meter

•

Termometer

•

Lampu pijar

•

Power Supply AC

6.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6.7 dan beri tegangan sumber DC 5 V. Catat penunjukan alat ukur terhadap perubahan suhu pada Tabel 6.1.

Gambar 6.7 Rangkaian praktek NTC

2. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6.8 dan beri tegangan sumber DC 5 V. Catat penunjukan alat ukur terhadap perubahan suhu pada Tabel 6.2.

MD 2012

54

Gambar 6.8 Rangkaian praktek PTC

3. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6.9 dan beri tegangan sumber DC 5 V. Autotrafo digunakan untuk mengatur cahaya lampu. Catat penunjukan alat ukur terhadap perubahan intensitas cahaya pada Tabel 6.3.

Gambar 6.9 Rangkaian praktek LDR

4. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6.10, atur tegangan sumber mulai dari 2 V sampai 12 V.

Catat

penunjukan alat

ukur,

masukan

pada

data

Tabel 6.4.

Gambar 6.10 Rangkaian praktek VDR

MD 2012

55

5. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6.11 atur tegangan sumber dari 2 V sampai 12 V. Catat penunjukan alat ukur, masukan data pada Tabel 6.5.

Gambar 6.11 Rangkaian praktek resistor karbon film

6. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6.12 atur tegangan sumber mulai dari 2 V sampai

12

V.

Catat

penunjukan

alat

ukur,

masukkan

data pada Tabel

6.6.

Gambar 6.12 Rangkaian praktek air ledeng

7. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6.13 atur tegangan sumber dari 2 V sampai 12 V. Catat penunjukan alat ukur, masukkan data pada Tabel 6.7

Gambar 6.13 Rangkaian praktek resistor wire wound

6.5 TUGAS DAN PERTANYAAN MD 2012

56

1. Buatlah grafik fungsi temperatur terhadap tahanan R=f(T) pada NTC dan PTC berdasarkan data pada percobaan 1 (NTC) dan 2 (PTC)! 2. Pada suhu 600 berapakah nilai tahanan ( R) untuk NTC dan PTC? 3. Buatlah grafik fungsi intensitas cahaya terhadap tahanan LDR! 4. Buatlah grafik fungsi tegangan terhadap tahanan VDR, Karbon film, air ledeng, dan wire wound!

6.6 TABEL Tabel 6.1 NTC Temperatur

Arus (A)

Tegangan (V)

R (Ω)

Arus (A)

Tegangan (V)

R (Ω)

Suhu awal 400 500 600 700 800 900

Tabel 6.2 PTC Temperatur Suhu awal 400 500 600 700 800 900

Tabel 6.3 LDR MD 2012

57

Temperatur

Arus (A)

Tegangan (V)

R (Ω)

50 100 150 200 250 300

Tabel 6.4 VDR Vs

I1 (A)

I2(A)

V (V)

R (Ω)

2 4 6 8 10 12

Tabel 6.5 Karbon film Temperatur

Arus (A)

Tegangan (V)

R (Ω)

2 4 6 8 10 12

Tabel 6.6 Air ledeng MD 2012

58

Temperatur

Arus (A)

Tegangan (V)

R (Ω)

Arus (A)

Tegangan (V)

R (Ω)

2 4 6 8 10 12

Tabel 6.7 Wire wound Temperatur 2 4 6 8 10 12

MD 2012

59

7. DAYA PADA RANGKAIAN DC


Menerangkan daya dari tahanan yang dihubung seri maupun parallel.

•

Menggambarkan grafik daya

7.2 DASAR TEORI Power atau daya adalah berapa besar gaya yang dapat dilakukan dalam setiap waktu. Daya secara mekanik yang biasa digunakan di Amerika adalah menggunakan horsepower. Horsepower dan watt adalah dua hal yang berbeda namun menjelaskan hal yang sama dalam menjelaskan persamaan fisika, dengan 1 horsepower setara dengan 747,5 watt. Daya listrik biasanya diberi satuan watt, dan bisa dihitung dengan persamaan :

P =V ⋅I P = I2 ⋅R V2 P= R Jika akan menggunakan resistor, faktor penting yang perlu diketahui dari tahanan adalah nilai tahanan dan daya dari tahanan tersebut. Nilai daya pada tahanan harus diketahui karena pada saat tahanan tersebut dialiri arus Listrik, akan terjadi panas yang kemudian disebar (disipasi daya). Dengan demikian daya dari tahanan harus lebih besar dari daya yang timbul dalam tahanan berupa panas.


Power Supply DC 0-40 Volt

MD 2012

60

•

Multimeter

•

Resistor 100Ω dan 150Ω / 5 Watt

•

Rheostat 320Ω

•

Protoboard

•

Kabel Penghubung

7.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 7.1, tegangan tetap 10 Volt. Atur rheostat dari 10% s/d 100%. Masukkan hasil pengukurannya pada Tabel 7.1 serta hitung dayanya.

A + -

320Ω

Vs

V


2. Buatlah rangkaian seperti Gambar 7.2, atur tegangan dari 4 Volt sampai 20 Volt. Masukkan hasil pengukuran pada Tabel 7.2 dan hitung dayanya. A 100Ω

V

150Ω

V

+ -

Vs

Gambar 7.2 Rangkaian praktek 2 MD 2012

61

1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 7.3, atur tegangan dari 4 Volt sampai 20 Volt. Masukkan hasil pengukuran pada Tabel 7.3 dan hitung dayanya.

A

+ -

A

Vs 100Ω

150Ω


7.5 TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Buatlah Grafik I = f(P) dan R = f(P) dari rangkaian Gambar 6.1! 2. Buatlah Grafik I = f(V) dari rangkaian Gambar 6.2 dan 6.3! 3. Mengapa nilai tahanan dan rating daya merupakan faktor terpenting dari tahanan? 4. Apa yang dimaksud dengan disipasi daya ?

7.6 TABEL Tabel 7.1 Rangkaian Gambar 7.1 Rheostat

Arus (A)

Tegangan (V)

Daya (W)

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%

MD 2012

62

80% 90% 100%

Tabel 7.2 Rangkaian Gambar 7.2 Vs

Arus (A)

V1 (V)

V2 (V)

Daya (W)

V1 (V)

V2 (V)

Daya (W)

4 8 12 16 20

Tabel 7.3 Rangkaian Gambar 7.3 Vs

Arus (A)

4 8 12 16 20

MD 2012

63

8. TRANSFORMASI SEGITIGA BINTANG

8.1 TUJUAN Setelah selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : Menerangkan dan menyelesaikan rangkaian listrik dengan mempergunakan transformasi Bintang - segitiga dan sebaliknya.

8.2 DASAR TEORI Untuk menyederhanakan bentuk suatu rangkaian listrik, seringkali kita tidak dapat menyederhanakan rangkaian tersebut dengan bentuk kombinasi seri dan paralel saja. Sebagai alternatif untuk menyelesaikan bentuk suatu rangkaian listrik yang sering dipergunakan adalah transformasi bintang - segitiga atau sebaliknya. Rangkaian segitiga adalah tiga tahanan yang dirangkai menyerupai bentuk segitiga dan rangkaian bintang adalah tiga tahanan yang dirangkai menyerupai bintang. Perhatikan Gambar 8.1 . Rangkaian segitiga dapat dikonversi kebentuk rangkaian bintang dan rangkaian bintang dapat juga dikonversi ke bentuk segitiga. Rangkaian segitiga dilambangkan dengan Δ dan rangkaian bintang dilambangkan dengan Y. Lambang transformasi dari bintang ke segitiga adalah Y-Δ dan lambang transformasi segitiga ke bintang adalah Δ-Y.

(a)

(b)

Gambar 8.1 (a) Bentuk bintang ; (b) Bentuk segitiga

MD 2012

64

Untuk melakukan transformasi digunakan persamaan bintang segitiga dan persamaan segitiga bintang. Transformasi ∆ - Υ

Ra =

R1 ⋅ R3 R1 + R2 + R3

Rb =

R2 ⋅ R3 R1 + R2 + R3

Rc =

R1 ⋅ R2 R1 + R2 + R3

Transformasi Υ - ∆

•

R1 =

Ra ⋅ Rb + Rb ⋅ Rc + Rc ⋅ Ra Rb

R2 =

Ra ⋅ Rb + Rb ⋅ Rc + Rc ⋅ Ra Ra

R3 =

Ra ⋅ Rb + Rb ⋅ Rc + Rc ⋅ Ra Rc

Bila nilai resistansi pada rangkaian bintang atau segitiga adalah sama, maka nilai resistansi pada hasil tranformasinya akan sama.


Power Supply DC 0-40 Volt

•

Multimeter 2 buah

•

Resistor 1 set

•

Rheostat 320Ω

MD 2012

65

•

Protoboard

•

Switch

•

Kabel Penghubung

8.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 8.2 R1= 47Ω, R2 = R3 = R4 = 150 Ω, R5 = 68 Ω, R6 = 82 Ω


2. Nyalakan sumber tegangan DC, atur tegangan pada 5 V; 10 V; dan 15 V. Perhatikan penunjukan Ammeter dan catat hasilnya di Tabel 8.1. 3. Dengan menggunakan multimeter, tentukan tahanan total dari rangkaian diatas. Catat di Tabel 8.1. Perhatian: Ketika mengukur resistor, pastikan : Tidak ada sumber tegangan di rangkaian dengan mematikan power supply. 4. Transformasikan hubungan segitiga yang terdiri dari R2; R3; R4 menjadi hubungan bintang sebagai penggantinya. Tentukan nilai Ra; Rb; Rc. 5. Hasil perhitungan nilai Ra, Rb, dan Rc pada langkah 4 digunakan untuk rangkaian pada Gambar 8.3, nilai R1, R5, dan R6 sama dengan langkah 1.

MD 2012

66


6. Nyalakan sumber tegangan DC, atur tegangan pada 5 V; 10 V; dan 15 V. Perhatikan arus yang melalui Ammeter. Catat datanya di Tabel 8.2. 7. Dengan menggunakan multimeter, tentukan tahanan total dari rangkaian di atas. Catat datanya di Tabel 8.2. Perhatian: Ketika mengukur resistor, pastikan : Tidak ada sumber tegangan di rangkaian dengan mematikan power supply. 8. Buat rangkaian seperti Gambar 8.4


MD 2012

67

9.

Nyalakan sumber tegangan DC, atur tegangan pada 5 V; 10 V; dan 15 V. Perhatikan penunjukan Ammeter dan catat hasilnya di Tabel 8.3.

10.

Dengan menggunakan multimeter, tentukan tahanan total dari rangkaian diatas. Catat di Tabel 8.3. Perhatian: Ketika mengukur resistor, pastikan : Tidak ada sumber tegangan di rangkaian dengan mematikan power supply.

11.

Transformasikan hubungan Υ pada gambar rangkaian 8.4 ke ∆. Tentukan R2; R3; dan R4. Buat rangkaian penggantinya.

12.

Buat rangkaian seperti Gambar 8.5

Gambar 8.5 Rangkaian 4 Nilai R2, R3, dan R4 menggunakan hasil perhitungan pada langkah 11. 13.

Nyalakan sumber tegangan DC, atur tegangan pada 5 V; 10 V; dan 15 V. Perhatikan penunjukan Ammeter dan catat hasilnya di Tabel 8.4.

14.

Dengan menggunakan multimeter, tentukan tahanan total dari rangkaian diatas. Catat di Tabel 8.4. Perhatian: Ketika mengukur resistor, pastikan : Tidak ada sumber tegangan di rangkaian dengan mematikan power supply.

MD 2012

68

8.5 TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Diketahui rangkaian seperti gambar di bawah ini :

Hitung besarnya arus yang mengalir pada tahanan 56 Ω ! Tentukan juga R total rangkaian ! 2. Diketahui rangkaian seperti gambar di bawah ini : R1 = 68 Ω

C

R2 = 100 Ω R9

R3 = 150 Ω R4 = 270 Ω

R4

R5 = 220 Ω R6 = 390 Ω R7 = 100 Ω

R2

R1 R5

R6 R8

R7 A

R8 = 56 Ω

B

R3

R9 = 150 Ω Tentukan tahanan ekivalen AB; BC; CA !

MD 2012

69

8.6 TABEL

Tabel 8.1 Rangkaian 1 Tegangan

5 Volt

10 Volt

15 Volt

Keterangan

Arus (mA) Tahanan Total (Ω)

Hasil perhitungan

Tahanan Total (Ω)

Hasil pengukuran


5 Volt

10 Volt

15 Volt

Keterangan


Hasil perhitungan

Tahanan Total (Ω)

Hasil pengukuran


5 Volt

10 Volt

15 Volt

Keterangan


Hasil perhitungan

Tahanan Total (Ω)

Hasil pengukuran


5 Volt

10 Volt

15 Volt

Keterangan


Hasil perhitungan

Tahanan Total (Ω)

Hasil pengukuran

MD 2012

70

MD 2012

71

9. JEMBATAN WHEATSTONE

9.1 TUJUAN Setelah selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : 1. Menentukan nilai tahanan dalam suatu rangkaian jembatan. 2. Menerangkan prinsip kerja jembatan wheatstone.

9.2 DASAR TEORI Prinsip kerja jembatan Wheatstone sering digunakan dalam menentukan suatu nilai tahanan atau impedansi dalam suatu rangkaian Listrik. Jembatan wheatstone pada dasarnya terdiri dari empat buah komponen. Komponenkomponen tersebut dapat berupa tahanan atau berupa kapasitor, induktor, transistor dan tabung vacum.

Gambar 9.1 Rangkaian Jembatan Wheastone

Gambar 9.1 memperlihatkan rangkaian jembatan Wheatstone untuk pengukuran resistansi. Resistor X adalah resistansi yang dicari, R adalah resistansi variabel yang dapat diketahui harganya, sedangkan a dan b adalah resistansi pembanding, µA adalah alat ukur mikro amperemeter atau galvanometer yang fungsinya untuk MD 2012

72

mengukur keseimbangan resistansi lengan pembanding a/b dan resistansi lengan terukur X/R. E adalah sumber tegangan. Untuk harga a dan b yang ditentukan, harga R dapat diatur-atur sampai alat ukur mikro amperemeter atau galvanometer menunjukan harga nol pada saat saklar S1 ditutup. Pada keadaan seimbang, dapat diperoleh hubungan :

Pada prakteknya cukup sulit memperoleh arus µA yang harga nol.

9.3 DAFTAR PERALATAN Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah : • Power Supply DC 0-40 Volt • Multimeter • Resistor 1 set • Potensiometer • Rheostat 110Ω dan 320Ω atau 11Ω dan 42Ω • Protoboard • Lampu • Kabel Penghubung

MD 2012

73

9.4 PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 9.2

R1

R3

R2

R4

+ -

Vs


R1/R2 dan R3/R4 adalah rheostat. Rheostat yang digunakan dapat dipilih nilainya yaitu: •

110Ω dan 320Ω atau

•

11Ω dan 42Ω

•

Vs = 6 Volt

2. Mula-mula posisi rheostat berada di tengah dengan menggeser kotak geser sampai posisi tengah. 3. Aturlah rheostat dengan cara menggeser kotak geser sampai jarum di mikro ampere menunjukkan angka nol (0). 4. Lepaskan rangkaian dari sumber tegangan, dan ukur satu per satu nilai resistansi dengan menggunakan ohmmeter. Hasilnya masukan dalam Tabel 9.1. Perhatian: Ketika mengukur resistor, pastikan : •

Tidak ada sumber tegangan di rangkaian dengan mematikan power supply

MD 2012

74

•

Resistor tidak terhubung seri/paralel dengan resistor lain dengan melepas semua koneksi di sekitar resistor itu.

5. Buatlah rangkaian seperti Gambar 9.3

R1

R3

R1 = 10Ω

+

R2 = 47 Ω

Vs

-

R3/R4 = 42Ω (rheostat)

R4

R2

Vs = 6 Volt


6. Mula-mula posisi rheostat berada di tengah dengan menggeser kotak geser sampai posisi tengah. 7. Atur rheostat sampai lampu padam. 8. Lepaskan rangkaian dari sumber tegangan, dan ukur satu per satu nilai resistansi dengan menggunakan ohmmeter. Hasilnya masukan dalam Tabel 9.2. Perhatian: Ketika mengukur resistor, pastikan : •


•

Resistor tidak terhubung seri/paralel dengan resistor lain dengan melepas semua koneksi di sekitar resistor itu.

9. Buat rangkaian seperti gambar di bawah ini : Rx belum diketahui Rx

R2

+ -

R2 = 100Ω

Vs R1

MD 2012

R1 = 47 Ω

R3

R3 = 1kΩ atau 320 Ω (rheostat atau potensiometer) 75 Vs = 6 Volt

Gambar 9.4 Rangkaian 3 10. Atur potensiometer/rheostat sampai sampai jarum di mikro ampere menunjukkan angka nol (0). 11. Lepaskan rangkaian dari sumber tegangan, dan ukur nilai resistansi R3 dengan menggunakan ohmmeter. Hasilnya masukan dalam Tabel 9.3. tentukanlah Rx dengan perhitungan. (Perhatian: Rx tidak boleh diukur menggunakan ohmmeter).

9.5 TUGAS DAN PERTANYAAN 1.

Jelaskan prinsip kerja jembatan wheastsone!

2.

Sebutkan satu buah contoh aplikasi dari penggunaan jembatan wheastone!

3.

Jelaskan penggunaan mikro ampere atau galvanometer pada jembatan wheastone!

4.

Apakah yang menyebabkan mikro ampere atau galvanometer menunjuk nol ketika rangkaian jembatan wheastone setimbang? Jelaskan dengan rinci!

5.

Pada percobaan Gambar 1, sesuaikan perbandingan R1 : R2 = R3 : R4! Jelaskan!

6.

Jelaskan mengapa lampu padam pada Gambar rangkaian 2! Buktikan dengan perhitungan!

7.

Bandingkanlah data pengukuran resistor pada percobaan gambar rangkaian 1 dengan gambar rangkaian 2, mana yang lebih sesuai dengan perbandingan R1 : R2 = R3 : R4! Jelaskan mengapa!

MD 2012

76

9.6 TABEL

Tabel 9.1 Rangkaian 1 No

R1 Ω

R2 Ω

R3 Ω

R4 Ω

Hasil

R3 Ω

R4 Ω

Hasil

1 2 3


R1 Ω

R2 Ω

1 2 3


R1 Ω

R2 Ω

R3 Ω

Hasil

1

Rx=

2

Rx=

3

Rx=

MD 2012

77

10. POTENSIOMETER

TUJUAN Setelah selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : •

Menggambarkan karakteristik arus dan tegangan.

•

Menggambarkan grafik :  Vout = f (α)  Rin

= f (α)

 I

= f (α)

DASAR TEORI Potensiometer adalah resistor yang dipergunakan sebagai voltage devider (pembagi tegangan) atau sebagai rheostat pada rangkaian Listrik. Potensiometer sebagai pembagi tegangan a. Potensiometer tanpa beban

Vo = Vs ⋅ α R1 = R ⋅ (1 − α ) R2 = R ⋅ α Bila potensiometer dirangkai sebagai pembagi tegangan pada kondisi tanpa beban, maka potensiometer mempunyai tahanan dalam sebesar tahanan dalam power supply. Dalam kenyataannya rangkaian seri R1 & R2 dapat dirubah menjadi suatu rangkaian paralel. Rin =

MD 2012

R1 ⋅ R2 R ⋅ (1 − α ) ⋅ R ⋅ α = R1 + R2 R ⋅ (1 − α ) + R ⋅ α

Rin = R ⋅ (α − α 2 )

78

b. Potensiometer dengan beban

I=

Vs Rin + RL

Vo = Vs ⋅ α

Vo1 = I ⋅ RL1 Vo2 = I ⋅ RL 2 Vo1 =

Vs ⋅ α ⋅ RL Rin + RL

Vo2 = Vs

α ⋅ RL R ⋅ (α − α 2 ) + RL

Potensiometer sebagai Rheostat. Pada

gambar

rangkaian

disamping,

rheostat dipakai untuk mengatur besar arus.

I=

MD 2012

Vs α .RV + RL

79

DAFTAR PERALATAN Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah : •

Power Supply DC

•

Multimeter

•

Potensiometer

•

Tahanan 47Ω , 100Ω

•

Kabel penghubung

PROSEDUR PERCOBAAN Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah :

Gambar 10.1 Rangkaian potensiometer sebagai pembagi tegangan •

Gunakanlah jumper untuk menggabungkan rangkaian berbeban

•

Beban (RL) yang digunakan ada 2 (dua), yaitu RL = 47Ω dan RL = 100Ω

2. Atur posisi potensiometer (α) dari 0 s/d 100%, pada saat tanpa beban (perhatian: jumper di lepas) Ukur tegangan keluaran (Vo), arus rangkaian I1 dan catat penunjukan alat ukur serta hitung tahanan dalamnya (Rin) pada Tabel 10.1. 3. Sesuia dengan posisi potensiometer (α) pada langkah 1, Hubungkan jumper ke rangkaian berbeban, ukur tegangan keluaran (Vo), arus rangkaian I1 dan I2 dan catat penunjukan alat ukur pada Tabel 10.1. MD 2012

80

(Perhatian: pengaturan posisi potensiometer dilakukan pada saat kondisi tanpa beban)

4. Buatlah rangkaian seperti Gambar 10.2

Gambar 10.2 Rangkaian Potensiometer sebagai rheostat 5. Bebani dengan RL1= 47Ω, RL2= 100Ωsecara bergantian. 6. Atur posisi potensiometer (α) dari 0 s/d 100%, Ukur tegangan keluaran (Vo), arus dan catat penunjukan alat ukur pada Tabel 10.3 Perhatian: Ketika mengukur posisi potensiometer (α), pastikan : •

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan ohmmeter

•


•

Potensiometer tidak terhubung seri/paralel dengan resistor lain dengan melepas semua koneksi di sekitar potensiometer itu.

TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Gambarlah grafik dari : •

Vo

•

Vo1 = f (α) dengan beban RL1 = 47 Ω

•

Vo2 = f (α) dengan beban RL2 = 100 Ω

•

Rin = f (α)

•

I

= f (α) tanpa beban

= f (α) Rheostat

2. Jelaskan cara kerja potensiometer sebagai pembagi tegangan! MD 2012

81

TABEL Tabel 10.1 Potensiometer sebagai pembagi tegangan untuk RL = 47 Ω α (%)

Vs (v)

Tanpa Beban Vo (v)

I1 (mA)

Berbeban Rin

Vo(V)

I1 (mA)

I2 (mA)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tabel 10.2 Potensiometer sebagai pembagi tegangan untuk RL = 100 Ω α (%)

Vs (v)

Tanpa Beban Vo (v)

I1 (mA)

Berbeban Rin

Vo(V)

I1 (mA)

I2 (mA)

0 10 20 30 40 50 60 70 MD 2012

82

80 90 100

Tabel 10.3 Potensiometer sebagai rheostat

α (%)

Vs (v)

Beban RL=47 Ω Vo (v)

I (mA)

Beban RL=100Ω Vo (v)

I (mA)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MD 2012

83

DAFTAR PUSTAKA

Charles A. Schuler, Richard J Fowler, “ Electric Circuit Analysis”, Mc. Graw-hill book Company, UK, 1990. Malvino Barnawi, “Prinsip-prinsip Elektronika”,2000 Robert, Boylestad, “Electronic Devices And Circuit Theory”, Prentice Hall.inc, USA,1999 Symonds, Alan, “Electrical Power Equipment and Measurement”, Mc. Graw-hill book Company, UK, 1980. William D. Cooper, “Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran”, Mc. Graw-hill book Company, UK, 1990

MD 2012

84

Diktat ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu saran serta kritik yang membangun akan penulis terima dengan sengan hati

Recommend Documents