Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

18,709 views

Published on

Rangkaian Listrik merupakan mata kuliah wajib di teknik elektro. Modul ini hanya sebagai bahan untuk membantu anda dalam mempermudah mempelajari rangkaian listrik.

Published in: Engineering
0 Comments
4 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
18,709
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
413
Comments
0
Likes
4
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Contoh modul rangkaian listrik dan percobaannya dalam laboratorium

  1. 1. PERCOBAAN I HAMBATAN DAN HUKUM OHM 1.1 Tujuan • Untuk mempelajari konsep hambatan dan Hukum Ohm. 1.2 Peralatan yang Dibutuhkan • Circuit construction deck • Multimeter 2 buah 1.3 Referensi • Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hayt. 1.4 Pendahuluan Hambatan Dan Hukum Ohm Setiap penghantar mempunyai hambatan. Beberapa penghantar seperti kabel, harus dipilih agar mempunyai nilai hambatan paling rendah. Komponen yang mempunyai kegunaan karena nilai hambatan ( resistansi ) disebut resistor. Resistor banyak dipakai dalam rangkaian listrik dan elektronika untuk mengatur besar arus yang mengalir. Dalam resistor energi listrik diubah menjadi energi panas. Hubungan antara tegangan, arus dan hambatan dalam rangkaian dinyatakan oleh persamaan : V = I * R Persamaan di atas dikenal sebagai Hukum Ohm.
  2. 2. 1.5 Prosedur Percobaan Hambatan Dan Hukum Ohm 1. Buat rangkaian seperti pada gambar! Gambar 1.1 Rankaian V, R dan Lampu Beri nilai hambatan pada rangkaian di atas sebesar 1K ohm! Ubahlah tegangan DC variable pada nol dan nyalakan power supply! Naikkan nilai tegangan sampai voltmeter membaca nilai 10V dan perhatikan tingkat keterangan lampu! 2. Ulangi langkah kedua dengan nilai hambatan diubah menjadi 10K Ohm! Periksalah kondisi lampu! 3. Buatlah rangkaian seperti pada gambar! Gambar 1.2 Rangkaian V dan R Set nilai tegangan pada 0V! Secara bertahap naikkan nilai tegangan sebesar 2 V secara bertahap sampai mencapai 10V! Dan catatlah nilai arus yang mengalir setiap perubahan nilai tegangan.
  3. 3. 1.6 Data Hasil Percobaan Tabel 1.1 Data Hasil Percobaan R1K dan R10K terhadap V Besar Tegangan ( V ) Besar Arus ( A ) R= 1K Besar Arus ( A ) R= 10K 2 4 6 8 10 • Gantilah hambatan dengan 10 kOhm dan ulangi langkah 4-5. 1.7 Analisa Data 1.8 Analisa Perhitungan 1.9 Data Hasil Perhitungan Tabel 1.2 Data Hasil Perhitungan R1K dan R10K terhadap V Besar Tegangan ( V ) Besar Arus ( A ) R= 1K Besar Arus ( A ) R= 10K 2 4 6 8 10 1.10Grafik 1.11Kesimpulan
  4. 4. PERCOBAAN II HUKUM KIRCHOFF 2.1 Tujuan • Untuk mempelajari konsep hambatan dan HukumKirchoff. 2.2 Peralatan yang Dibutuhkan • Circuit construction deck • Multimeter 2 buah 2.3 Referensi • Buku “RangkaianListrik I” dan “RangkaianListrik II” oleh William Hyat. 2.4 Pendahuluan Hukum Kirchoff Hubungan antara jumlah dari tegangan yang melintasi suatu loop tertutup dan jumlah arus pada suatu node dapat dijelaskan dengan Hukum Kirchhoof. Hukum Kirchhoof ditemukan oleh Gustav Robert Kirchhooff pada 1840. Hukum Kirchhoof I disebut Hukum Kirchhoof Tegangan (KVL). Menyatakan bahwa pada loop tertutup jumlah dari semua tegangan adalah nol. Secaramatematis : ∑V= 0 Sedangkan Hukum Kirchooff kedua, Hukum Kirchooff Arus ( KCL ). Menyatakan bahwa jumlah aljabar arus pada suatu node adalah nol. Secarasistematis : ∑arusmasuk = ∑aruskeluar ∑i = 0
  5. 5. 2.5 Prosedur Percobaan Hukum Kirchoff • Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah! Gambar 2.1 Rangkaian Hukum Kirchoff Set-lah nilai tegangan supply pada 12 V! • Dengan menggunakan voltmeter ukurlah nilai tegangan pada R1! Perhatikan polaritas dari tegangan. Ukurlah nilai tegangan pada resistor yang lain! Catatlah pada tabel 1.2! • Dengan menggunakan amperemeter ukurlah nilai arus yang mengalir pada R1! • Dengan cara yang sama ukurlah nilai arus yang mengalir pada R2, R3, R4, dan R5! Catatlah hasil yang didapat pada table 1.3! 2.6 Data Hasil Percobaan Table 2.1 Data Hasil Percobaan R, VR, dan I terhadap 12V Hambatan (Ω) BesarTegangan ( V ) BesarArus (A) R1 R2 R3 R4 R5
  6. 6. Tabel 2.2 Data Hasil Percobaan VR terhadap V E VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 2 4 6 8 10 2.7 Analisa Data 2.8 Analisa Perhitungan 2.9 Data Hasil Perhitungan Table 2.1 Data Hasil Perhitungan R, VR, dan I terhadap 12V Hambatan (Ω) BesarTegangan ( V ) BesarArus (A) R1 R2 R3 R4 R5 Tabel 2.2 Data Hasil Perhitungan VR terhadap V E VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 2 4 6 8 10 2.10Kesimpulan
  7. 7. PERCOBAAN III RANGKAIAN SERI PARALEL 3.1 Tujuan Untuk mempelajari hubungan resisitor seri dan pararel dalam rangkaian. 3.2 Peralatan yang Dibutuhkan • Circuit construction deck • Multimeter 2 buah 3.3 Referensi Buku “Rangkaian Listrik I” dan “RangkaianListrik II” oleh William Hyat 3.4 Pendahuluan 3.4.1 Tahanan Seri Beberapa tahanan disusun bila tahanan tersebut membentuk suatu rantai antara dua terminal dan suatu gabungan cabang Gambar 3.1 Rangkaian Seri Gambar 3.2 Rangkaian Req V = V1+V2+….+Vn = I.R1+ I.R2+…..+I.Rn = I.Rtotal Dimana : V = Tegangan sumber (volt) V1,V2,Vn = Tegangan pada masing-masing tahanan R nR 2R 1 A B A B R e q
  8. 8. I = Arus 3.4.2 Tahanan Parallel Beberapa tahanan disusun secara parallel, bila setiap tahanan dihubungkan langsung antara dua terminal dari satu gabungan cabang. Gambar 3.3 Rangkaian Paralel Itotal = I1+I2+…..+In = V/R1+V/R2+…+V/Rn = V/Rtotal Rparalel = 1/Rtotal=1/R1+1/R2+....+1/Rn 3.5 Prosedur Percobaan Resistor Seri Dan Pararel • Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah! Gambar 3.4 Rangkaian Seri • Hidupkan power supply dan set nilai tegangan pada 2 V! Ukurlah nilai arus yang mengalir! • Ubahlah nilai tegangan dari 4 V, 6 V, 8 V, dan 10V kemudian ukurlah nilai arus yang mengalir! Catatlah pada table 1.4! • Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah! R 2R 1E I n R n I 1 I 2
  9. 9. Gambar 1.5 Rangkian Paralel • Hidupkan power supply dan ukurlah arus yang mengalir pada nilai tegangan 2 V, 4 V, 6 V, 8 V dan 10 V! Catatlah nilai pada table 1.5! 3.6 Data Hasil Percobaan Tabel 3.1Data Hasil Percobaan I, R, dan VR terhadap V BesarTegangan ( V ) BesarArus ( A ) R total ( V/I ) VR1 VR2 VR3 VR4 2 2110 4 2110 6 2110 8 2110 10 2110 Tabel 3.2 Data Hasil Percobaan I1, I2, Itotal, dan Rtotal terhadap V BesarTegangan ( V ) Besar Arus I1 (mA) Besar Arus I2 (mA) BesarArus Total (mA) R total ( V/I ) 2 87,18 4 87,18 6 87,18 8 87,18 10 87,18 3.7 Analisa Data 3.8 Analisa Perhitungan 680 100
  10. 10. 3.9 Data Hasil Perhitungan Tabel 3.1Data Hasil Perhitungan I, R, dan VR terhadap V BesarTegangan ( V ) BesarArus ( A ) R total ( V/I ) VR1 VR2 VR3 VR4 2 4 6 8 10 Tabel 3.2 Data Hasil Perhitungan I1, I2, Itotal, dan Rtotal terhadap V BesarTegangan ( V ) Besar Arus I1 (mA) Besar Arus I2 (mA) Besar Arus Total (mA) R total ( V/I ) 2 4 6 8 10 3.10 Kesimpulan
  11. 11. PERCOBAAN IV TEOREMA SUPERPOSISI 4.1 Tujuan • Untuk mempelajari efek dari penggunaan lebih dari satu sumber tegangan dalam rangkaian. 4.2 Peralatan yang Dibutuhkan • Circuit construction deck • Multimeter 2 buah 4.3 Referensi • Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hayt. 4.4 Pendahuluan Teorema superposisi menyatakan bahwa dalam suatu rangkaian yang memiliki lebih dari suatu sumber tegangan maka jumlah arus yang mengalir pada sutu cabang adalah sama dengan jumlah arus yang mengalir pada cabang tersebut apabila sumber tegangan yang aktif hanya satu. Teorema superposisi sering digunakan pada analisis dari rangkaian listrik dan elektronika. Dengan menggunakan teorema superposisi maka perhitungan akan menjadi lebih mudah.
  12. 12. 4.5 Prosedur Percobaan Teorema Superposisi • Buatlah rangkaian seperti pada gambar! Gambar 4.1 Rangkaian Superposisi dengan 2 Sumber Tegangan • Hidupkan power supply dan set DC variable power supply pada nilai 12 V dan 10 V! • Ukur nilai arus pada masing-masing cabang dengan menggunakan amperemeter pada skala 0-10 mA! • Catatlah nilai arus yang mengalir pada I1, I2, I3! Perhatikan besar dan arah arus! • Sekarang putuskan sumber tegangan +12 V (short circuit) dan sambungkan resistor R3 dan R5! Catat arus pada I`1, I`2, I`3! Gambar 4.2 Rangkaian Superposisi dengan Sumber Tegangan 10V 12V10V 10V 0V
  13. 13. • Hubungkan kembali sumber tegangan +15 V, dan putuskan sumber tegangan +12V (short circuit), hubungkan R3 dan R3! Catatlah nilai arus I``1 , I``2 dan I``3 pada table 1.6! Gambar 4.3 Rangkaian Superposisi dengan Sumber Tegangan 12V 4.6 Data Hasil Percobaan Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Teorema Superposisi Sumber Tegangan Hasil Pengukuran Tegangan Drop (Volt) Arus yang Mengalir (mA) E1 E2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 I1 I2 I3 0 0 0 12 10 0 10 12 4.7 Analisa Data 4.8 Analisa Perhitungan 4.9 Data Hasil Perhitungan Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan Teorema Superposisi Sumber Tegangan Hasil Pengukuran Tegangan Drop (Volt) Arus yang Mengalir (mA) E1 E2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 I1 I2 I3 0 0 0 12 10 0 10 12 4.10 Kesimpulan 12V0V
  14. 14. PERCOBAAN 5 TEOREMA THEVENIN 5.1 Tujuan • Menemukan metode penyerdehanaan rangkaian untuk mencari arus yang mengalir pada salah satu cabang rangkaian 5.2 Peralatan Yang Diperlukan • Circuit construction deck • Multimeter 2 buah 5.3 Referensi • Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hyat. 5.4 Pendahuluan Teori Thevenin Pernyataan teorema thevenin adalah sebagai berikut: Sepanjang perhatian tertuju pada beban, setiap jaringan satu-port yang mengandung unsure hambatan dan sumber energi dapat diganti dengan suatu kombinasi seri sumber tegangan ideal VT dan hambatan RT dengan VT sebagai tegangan rangkaian satu-port terbuka dan RT sebagai rasio tegangan rangkaian-terbuka terhadap arus hubung singkat. Gambar 5.1 Rangkaian Thevenin
  15. 15. Jika kedua jaringan pada gambar di atas harus setara untuk semua nilai hambtan beban, keduanya harus setara untuk nilai-nilai ekstrem seperti RL = ~ dan RL = 0. Nilai RL = ~ bersangkutan dengan keadaan rangkaian terbuka; dan dengan membandingkan kedua jaringan, tegangan rangkaian terbuka VRT pada jaringan asli sama dengan V pada rangkaian ekivalen. Nilai RL = 0 berarti keadaan hubung singkat; dengan membandingkan kedua jaringan, arus hubung singkat HIS pada jaringan asli sama dengan VT/RT untuk rangkaian ekivalen. Maka, persamaan: OCT vV = dan SC OC SC T T I V I V R == 5.5 Prosedur Percobaan Thevenin • Hubungkan power supply ke supply line, pastikan tegangan outputnya pada keaadaan minimal! • Rangkailah seperti gambar berikut: Gambar 5.2 Rangkaian Thevenin Mencari I di Titik yang di Cari • Set tegangan output power supply sebesar 10 volt! Hitung arus yang melalui Resistor 680 ohm dengan menggunakan multimeter I! Catat hasilnya! • Menurut teorema thevenin rangkaian dapat disederhanakan seperti berikut!
  16. 16. Gambar 5.3 Rangkaian Thevenin Penyederhanaan Terlihat bahwa rangkaian menjadi seperti sebuah sumber tegangan E dengan tahanan dalam r yang dihubungkan ke beban R 680 ohm. • Untuk mencari E, ganti resistor 680 ohm dengan multimeter sehingga rangkaian seperti berikut, catat tegangannya! Gambar 5.4 Rangkaian Thevenin Mencari VOC • Untuk mencari r, matikan power supply, dan lepas terminalnya dari rangkaian! Sambungkan kedua terminal rangkaian yang tadinya merupakan input dari power supply ganti resistor 680 ohm dengan multimeter dan catat besar tahanannya! • Buat rangkaian menjadi seperti berikut! Gambar 5.6 Rangkain Thevenin Mencari r
  17. 17. • Isilah tabel 5.1 • Dapatkan nilai rata-rata dari r. 5.6 Data Hasil Percobaan Tabel 5.1 Data Hasil Percobaan Mencari r Tegangan Power Supply/VM (Volt) AM (mA) r = VM/AM 2 4 6 8 5.7 Analisa Data 5.8 Analisa Perhitungan 5.9 Kesimpulan
  18. 18. PERCOBAAN VI THEOREMA RESIPROSIKAL 6.1 Tujuan Percobaan Membuktikan theorema resiprosikal 6.2 Peralatan Yang Diperlukan • Power supply • Panel percobaan • Multi tester • Kabel penghubung 6.3 Referensi • Buku “Rangkaian Listrik I” dan “Rangkaian Listrik II” oleh William Hyat. 6.4 Pendahuluan Theorema Resiprosikal Jika suatu sumber daya diberikan ke suatu titik dari network yang linier akan menghasilkamn arus pada titik yang kedua. Kemudian jika sumber daya yang di pindahkan pada titik yang kedua maka pada titik yang pertama akan menghasilkan arus yang sama besarnya. 6.5 Prosedur Percobaan • Buatlah rangkaian seperti pada gambar 6.1!
  19. 19. Gambar 6.1 Rangkaian Percobaan Resiprosikal • Atur sumber tegangan pada V=……Volt! • Hubungkan sumber tegangan pada titik Adan B! • Ukur arus yang mengalir pada titik C-D (ini adalah I2)! • Pindahkan sumber tegangan pada titik C-D! • Ukur arus yang mengalir pada titik A-B! • Ulangi percobaan diatas dengan mengatur sumber tegangan pada V=…….volt dan V……..volt! • Catat hasilnya pada tabel 6.1! 6.6 Data Hasil Percobaan Tabel 6.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Percobaan Resiprosikal Tegangan Sumber I1 I2 Arus yang mengalir dalam mA E = 4 Volt E = 6 Volt E = 8 Volt 6.7 Analisa Data 6.8 Analisa Perhitungan
  20. 20. 6.9 Data Hasil Perhitungan Tabel 6.2 Hasil Perhitungan Rangkaian Percobaan Resiprosikal Tegangan Sumber I1 I2 Arus yang mengalir dalam mA E = 4 Volt E = 6 Volt E = 8 Volt 6.9 Kesimpulan
  21. 21. PERCOBAAN VII RANGKAIAN R-L-C 7.1. Tujuan • Mempelajari sifat resistif pada rangkaian R. • Mempelajari sifat capasitif pada rangkaian RC. • Mempelajari sifat inductive pada rangkaian RL. 7.2. Peralatan yang diperlukan • Power Supply • Multimeter • Osciloscope • Potensiometer 10K Ohm • Function Generator • Resistor 100 Ohm 2 buah, 1K Ohm • Kapasitor 2,2 uF • Induktor 2.5 mH • Digital Multimeter (dengan range 200 mV ) • Resistor 100 Ohm 7.3. Referensi Membuat dasar teori yang lengkap tentang gelombang dan daya AC, sifat resistif, induktif dan capacitif serta disipasi daya. Buku referensi: Rangkaian Listrik I dan II, William Hyatt. 7.4. Pendahuluan Di dalam rangkaian listrik dikenal elemen pasif dan elemen aktif. Elemen aktif adalah elemen yang mampu menyediakan daya rata-rata lebih besar dari nol selam interval waktu yang tak berhingga kepada suatu alat luar, sebagai contoh sumber ideal.Elemen pasif didefinisikan sebagai elemen yang tidak dapat menyediakan daya rata-rata lebih besar dari nol selama interval waktu yang tidak terhingga. Contoh dari elemen pasif adalah kapasitor, resistor, dan induktor. Hubungan tegangan dan arus dapat ditulis di dalam persamaan berikut : V = R.I Dimana harga R dinyatakan sebagai resistansi, selalu konstan selama tidak terjadi perubahan suhu, dinyatakan di dalam satuan Ohm. Harga V dinyatakan dalam Vollt dan harga I dinyatakan di dalam Ampere.
  22. 22. Dengan grafik seperti berikut: Grafik 7.1 Rangkaian Resistif Pada rangkaian yang mengandung kapasitor, kapasitor menyimpan energi medan listrik selama satu periode dan mengembalikannya selama periode yang lain. Tegangan pada kapasitor adalah sebanding dengan muatannya, atau dengan integral arus terhadap waktu yang melewati kapasitor tersebut. Konstanta kesebandingan itu disebut dengan kapasitas ( dengan v = (1/C) . Q = (1/C) .f1 .dt ). Kapasitor dimana dapat dituliskan hubungan antara arus dan tegangan sebagai berikut : I = C dt dv dimana harga C disebut sebagai kapasitansi dan dinyatakan di dalam satuan Farad. Kapasitor dibuat dari dua buah plat penghantar parallel yang luasnya A dan berjarak d, satu sama lainnya memiliki harga kapasitansi : C = d A ∈ Grafik dibawah menunjukkan perubahan arus terhadap tegangan per satuan waktu : Grafik 7.2 Rangkaian Capasitive Dengan persamaan tersebut maka sebuah tegangan konstan melalui kapasitor memerlukan arus nol melalui kapasitor tersebut. Jadi kapasitor adalah rangkaian terbuka untuk DC. Sedangkan bagi tegangan AC merupakan rangkaian tertutup karena dV/dt memiliki harga tiap nilai. Pada rangkaian ideal yang mengandung indukator, indukator menimpa energi medan magnet selama satu periode waktu dan mengembalikannya selama periode yang lain. Dan tegangan pada indukator adalah sebanding d dv/dt
  23. 23. dengan rata-rata perubahan arus yang melewatinya. Konstanta kesebandingan antara tegangan dan perubahan arus itu disebut dengan induktansi. (dengan v = L . (di/dt) ). 7.5.1 Prosedur Percobaan A. Rangkaian Resistif Gambar 7.1 Rangkaian Percobaan Resistif • Merangkai komponen seperti rangkaian diatas untuk amperemeter menggunakan oscilloscope. • Mengatur generator pada frekuensi mulai dengan 50 Hz sampai dengan 1000 Hz dengan T/div 100 us dan V/div 50 V. 7.5.2 Data Hasil Percobaan Tabel 7.1 Rangkaian Resistif 7.5.3 Analisa Data 7.5.4 Analisa Perhitungan 7.5.5 Data Hasil Perhitungan 7.5.6 Kesimpulan Frekuensi (Hz) Voltage (V) rms Current (mA) rms Resistance (ohm) Vpp (V) 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
  24. 24. 7.6.1 Prosedur Percobaan b. Rangkaian Capasitive b. Rangkaian Capasitif Gambar 7.2 Rangkaian Capasitive • Menghubungkan power supply dengan stop kontak jangan dinyalakan dulu!. • Merangkai komponen seperti rangkaian diatas. • Mengatur oscilloscope channel 1 pada Y1 dan channel 2 pada Y2, atur time/div pada 1 ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya ditengah / nol volt. • Gambarkan bentuk gelombang dengan teliti, mencatat volt/div, time/div dan menunjukkan posisi keduanya. 7.6.2 Data Hasil Percobaan Tabel 7.2 Rangkaian Capasitif Vrms Vpp V/div T/div C R 7.6.3 Analisa Data 7.6.4 Gambar 7.6.5 Analisa Perhitungan 7.6.6 Kesimpulan f : 250 Hz c : 10nF R : 100Ω
  25. 25. 7.7.1 Prosedur Percobaan c. Rangkaian Induktif Gambar 7.3 Rangkaian Inductive • Menghubungkan power supply dengan stop kontak jangan dinyalakan dulu! • Merangkai komponen seperti rangkaian diatas. • Mengatur function generator pada 10 Volt p-p sinus dengan frekuensi 250 Hz. • Set oscilloscope channel Y1 pada 1 Volt/cm dan Y2 pada 500 mV/cm, atur time/div pada 1 ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya ditengah / nol volt. • Menggambar bentuk gelombang dengan teliti, mencatat volt/div, time/div dan menununjukkan posisi keduanya. 7.7.2 Data Hasil Percobaan Tabel 7.3 Rangkaian Capacitive Vrms Vpp V/div T/div L R 7.2.3 Analisa Data 7.2.4 Gambar 7.2.4 Analisa Perhitungan 7.2.5 Kesimpulan

×