Laporan Praktikum Dan Rangkaian Listrik

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM

RANGKAIAN LISTRIK

MODUL I: RANGKAIAN ARUS SEARAH MODUL II: HUKUM KIRCHHOFF

MODUL III: SUPERPOSISI

MODUL IV: TEOREMA THEVENIN DAN NORTON

Disusun Oleh:

Erna Temmerman Simanihuruk 14101088

Tanggal Dikumpulkan: 8 Desember 2015

LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM

JL. D. I. PANJAITAN NO 128 PURWOKERTO

(2)

LAPORAN PRAKTIKUM

RANGKAIAN LISTRIK

MODUL I: RANGKAIAN ARUS SEARAH

Disusun Oleh:

Partner Praktikum:

1. Inke Anisa Herdiniami 14101095 2. Risha Wira Kencana 14101112 Asisten Praktikum : Nurul Fatonah

Sovi Yulistianto Yaqub Maulana Tanggal Praktikum : 12 November 2015

(3)

MODUL I

RANGKAIAN ARUS SEARAH

I.

DASAR TEORI

Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup. Berbicara mengenai Rangkaian Listrik, tentu tidak dapat dilepaskan dari pengertian dari rangkaian itu sendiri, dimana rangkaian adalah interkoneksi dari sekumpulan elemen atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup. Dengan kata lain hanya dengan satu lintasan tertutup saja kita dapat menganalisis suatu rangkaian. [1]

Arus digambarkan dengan simbol i (berasal dari bahasa Prancis intensite), didefenisikan sebagai perubahan kecepatan muatan terhadap waktu. Dalam pengertian lain arus adalah muatan yang mengalir dalam satuan waktu. Jadi, arus sebenarnya adalah muatan yang bergerak. Arus searah (Direct Current/DC) adalah arus yang mempunyai nilai polaritas yang tetap atau konstan terhadap satuan waktu, artinya dimana pun kita meninjau arus tersebut pada waktu berbeda akan mendapatkan nilai polaritas yang sama. Nilai polaritas

bisa selalu bernilai positif atau pun selalu bernilai negatif [2]. _{Besar-besaran}

utama yang menjadi perhatian dalam listrik arus searah adalah kuat arus (I) dan beda tegangan (V). Yang bekerja pada komponen resesif dengan sumber arus/tegangan konstan. [3]

Gambar 1.1 Salah satu bentuk arus DC [2]

Suatu rangkaian dapat dibentuk oleh gabungan dari berbagai komponen-komponen elektronik, naik komponen-komponen elektronik aktif mupun elektronim pasif.

(4)

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada sebuah rangkaian [3]. Dengan resistor, arus listrik dapat dipakai sesuai kebutuhan. Resistor bersifat resesif dan pada umumnya terbuat dari bahan karbon. Resirtor dilambangkan dengan Ohm atau

dilambangkan dengan simbol Ω.

Bentuk resistor yang umum adalah tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badan resistor terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna untuk mengetahui besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association). [4]

Gambar 1.2 Urutan cincin warna pada resistor [4]

Tabel 1.1 Nilai Warna pada Cincin Resistor [4]

(5)

menentukan urutan daripada cincin maka akan dapat membaca nilai resistansinya. Nilai resistansi dihitung sesuai urutan warna. Mulai dari urutan cincin I, cincin II, cincin III adalah merupakan angka I, angka II, dan angka III. Pada cincin ketiga adalah faktor pengali, dan pada cincin kelima adalah nilai toleransi. Arti dari toleransi itu sendiri adalah batasan resistansi minimum dan maksimum yang dimiliki oleh resistor.

Rangkaian resistor ada dua yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangkaian seri adalah sebuah rangkaian yang menggabungkan dua atau lebih resistor yang dideret sedemikian rupa, sehingga nilai hambatan totalnya menjadi lebih besar. Hal ini dikarenakan hambatan total merupakan hasil penjumlahan dari semua resistor pembentuknya. Sedangkan rangkaian paralel adalah sebuah rangkaian yang menggabungkan dua atau lebih resistor yang dijajar sedemikian rupa sehingga nilai hambatan totalnya menjadi lebih kecil dari nilai resistor terkecil yang membentuknya. [6]

Gambar 1.3 Rangkaian Resistor Seri [6]

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

V. DAFTAR PUSTAKA

[1] M. Ramdani, Rangkaian Listrik, Bandung: Erlangga, 2005.

[2] M. Ramdhani, Rangkaian Listrik, Bandung: Erlangga, 2008.

[3] Sumarna, “Listrik Arus Searah,” p. 1.

[4] Anonymous, “Resistor dan Hukum Ohm,” dalam Rangkaian Listrik 1

Politeknik Dharma Patria , Kebumen, p. 2.

[5] Anonymous, “Resistor dan Hukum Ohm,” dalam Praktikum Elektronika

Dasar, p. 1.

[6] Anonymous, “Resistor dan Hukum Ohm,” dalam Rangkaian Listrik 1

(15)

(16)

LAPORAN PRAKTIKUM

RANGKAIAN LISTRIK

MODUL II: HUKUM KIRCHHOFF

Disusun Oleh:

Partner Praktikum:

(17)

MODUL II HUKUM KIRCHHOFF I. DASAR TEORI

Komponen-komponen elektronik biasanya terhubung dalam rangkaian yang dikenai sumber tegangan/arus dan sinyal/isyarat, sehingga diperlukan cara untuk menganalisis rangkaian tersebut. Hukum Kirchhoff untuk arus dan tegangan merupakan alat yang sangat handal untuk menganalisis suatu rangkaian, khususnya rangkaian dengan dua atau lebih sumber. Hukum tersebut hanya untuk rangkaian yang linier dan bilateral. Suatu rangkaian dikatakan linier jika mengikuti hukum Ohm. Rangkaian disebut bilateral jika arus dapat mengalir sama mudahnya dalam arah yang berlawanan. Karena tidak ada komponen penguat yang linier ataupun bilateral, maka hukum Kirchhoff dapat diterapkan dengan sangat terbatas. [1]_{Dalam penggunaan Hukum Kirchoff tampak bahwa} arus di suatu simpul adalah Nol jika diandaikan bahwa arah Positif adalah arah arus yang menuju titik simpul, sedangkan Negatif adalah arah arus yang meninggalkan simpul. [2]

Dalam Hukum Kirchhoff I (Kirchhoff’s Current Law/KCL), jumlah arus yang memasuki suatu percabangan atau node atau simpul samadengan arus yang meninggalkan percabangan atau node atau simpul, dengan kata lain jumlah

aljabar semua arus yang memasuki sebuah percabangan/node/simpul sama dengan nol. [2]Jadi pada Hukum I Kirchhoff atau hukum titik cabang didasarkan pada kekekalan muatan. [3] Yang mana Σ masuk = Σ keluar.

Secara matematis dapat ditulis seperti berikut:

Σ Arus pada satu titik percabangan = 0

Σ Arus yang masuk percabangan =Σ Arus yang keluar percabangan

(18)

Dapat diilustrasikan bahwa arus yang mengalir sama dengan aliran sungai, dimana pada saat menemui percabangan maka aliran sungai tersebut akan terbagi sesuai proporsinya pada percabangan tersebut. Artinya bahwa aliran sungai akan terbagi sesuai dengan jumlah percabangan yang ada, dimana tentunya jumlah debit air yang masuk akan sama dengan jumlah debit air yang keluar dari percabangan tersebut. [2]

Sedangkan dalam Hukum Kirchhoff II (Kirchhoff’s Voltage Law/KVL), jumlah tegangan pada suatu lintasan tertutup sama dengan nol, atau penjumlahan tegangan pada masing-masing komponen penyusunnya yang membentuk satu lintasan tertutup akan bernilai sama dengan nol. Secara matematis : ∑ V=0 [3]

Gambar 2.2 Hukum Kirchhoff II [3] Dari gambar diatas diperoleh:

Pada metode pembagian tegangan, untuk mendapatkan tegangan yang melintasi salah satu tahanan diantara dua tahanan yang tersusun seri (nilai atus masing-masing tahanan sam) dapat dinyatakan sebagai tegangan kombinasi dengan bentuk persamaan:

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

[1] Sumarna, “Listrik Arus Searah,” p. 8.

[2] Anonymous, “Hukum Kirchhoff,” dalam Rangkaian Listrik 1 , Kebumen,

p. 14.

[4] Anonymous. [Online]. Available: http://labdas.untad.ac.id/wp-content/uploads/2013/08/PERCOBAAN-8-revisi1.pdf. [Diakses 23 November 2015].

(27)

(28)

LAPORAN PRAKTIKUM

RANGKAIAN LISTRIK

MODUL III: SUPERPOSISI

Disusun Oleh:

Partner Praktikum:

(29)

MODUL III SUPERPOSISI I. DASAR TEORI

Teorema Superposisi berlaku untuk rangkaian yang bersifat linier, dimana rangkaian linier adalah suatu rangkaian dimana persamaan yang muncul akan memenuhi jika y = kx, dimana k = konstanta dan x = variabel. Dalam setiap rangkaian linier dengan beberapa buah sumber tegangan/sumber arus dapat dihitung dengan cara: menjumlah aljabarkan tegangan /arus yang disebabkan tiap sumber independent/bebas yang bekerja sendiri, dengan semua sumber tegangan/arus independent/bebas lainnya diganti dengan tahanan didalamnya. Rangkaian linier tentu tidak terlepas dari gabungan rangkaian yang mempunyai sumber independent atau sumber bebas, sumber dependent / sumber tak bebas linier (sumber dependent arus/ tegangan sebanding dengan pangkat satu dari tegangan/ arus lain, atau sebanding dengan jumlah pangkat satu besaran-besaran tersebut) dan elemen resistor ( R ), induktor ( L ), dan kapasitor ( C ). [1]

Bila suatu rangkaian terdiri lebih dari satu sumber dengan beberapa

hambatan yang linier maupun bilateral, maka arus di suatu titik yang disebabkan oleh sumber-sumber itu akan sama dengan jumlah dari arus-arus yang disebabkan oleh tiap-tiap sumber itu sendiri dengan sumber-sumber lainnya

tidak bekerja. Suatu sumber tegangan yang tidak bekerja memiliki tegangan 0 (nol), berarti dapat diganti dengan suatu hubungan singkat. Suatu sumber arus yang tidak bekerja memiliki arus nol, berarti dapat diganti dengan suatu hubungan terbuka. Teorema ini misalnya sangat berguna untuk menentukan respons dari suatu rangkaian bila dihubungkan pada suatu tegangan bolak-balik yang memiliki komponen searah. [2]

Gambar 3.1 Contoh Rangkaian Superposisi dengan Dua Sumber [3]

(30)

melalui sembarang bagian jaringan sama dengan jumlah aljabar arus yang dihasilkan secara terpisah yang tidak saling tergantung oleh masing-masing sumber. (Sebuah jaringan dengan dua sumber : jika arus yang dihasilkan oleh salah satu sumber memiliki arah tertentu, sedangkan yang dihasilkan oleh sumber yang lain berlawanan arah yang melalui tahanan yang sama, maka arus yang dihasilkan adalah perbedaan arus di antara keduanya dan memiliki arah mengikuti yang lebih besar. Jika arus yang dihasilkan memiliki arah yang sama, maka arus yang dihasilkan adalah jumlah keduanya.). Prinsip Superposisi tidak dapat digunakan untuk perhitungan daya karena daya yang hilang dalam sebuah sumber tahanan berubah-ubah sebanding dengan kuadrat arus atau tegangan (tidak linear). [4]

Untuk memperhatikan pengaruh masing-masing sumber secara terpisah yang tidak bergantung sama lain, maka sumber tersebut perlu diambil dan ditempatkan kembali tanpa mempengaruhi hasil akhir. Untuk mengambil sumber tegangan, maka perbedaan potensial antara terminal sumber tegangan harus ditetapkan berharga nol (dihubung singkat). Untuk mengambil sumber

arus, maka diperlukan bahwa terminalnya terbuka (untai terbuka). Sembarang hambatan dalam yang berhubungan dengan sumber yang dicabut, tidak dihilangkan tetapi masih harus diperhatikan.

Gambar 3.2 Rangkaian Ekivalen [3]

Gambar 3.3 Sumber Tegangan V1 Dihubung Singkat [3]

(31)

satu sumber bekerja pada suatu waktu, masing-masing tegangan dan arus komponen dijumlahkan secara aljabar untuk mendapatkan nilai sebenarnya pada saat semua sumber bekerja.Untuk mematikan sumber, sumber tegangan diganti short circuit (hubung singkat), sumber arus diganti open circuit (rangkaian terbuka).

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

V. DAFTAR PUSTAKA

[2] Anonymous, “Teori Thevenin, Reorema Norton, dan Teori Superposisi,”

dalam Praktikum Rangkaian Listrik, Malang, p. 9.

[3] Tim Fakultas Teknik Universitas Yogyakarta, “Teori Superposisi, Thevenin,

dan Norton,” dalam Rangkaian Listrik Arus Searah, Yogyakarta, 2011, p. 10.

[4] D. Kristyawati, “Teorema Superposisi,” [Online]. Available:

(43)

(44)

LAPORAN PRAKTIKUM

RANGKAIAN LISTRIK

MODUL IV: TEOREMA THEVENIN DAN NORTON

Disusun Oleh:

Partner Praktikum:

Stefanus Tommy Christian Widianto Nidia Fentiana Permata Dewi

Tanggal Praktikum : 30 November 2015

(45)

MODUL IV

TEOREMA THEVENIN DAN NORTON II.DASAR TEORI

Pada teorema Thevenin berlaku bahwa suatu rangkaian listrik dapat

disederhanakan dengan hanya terdiri dari satu buah sumber tegangan yang

dihubungserikan dengan sebuah tahanan ekivelennya pada dua terminal yang

diamati. Tujuan sebenarnya dari teorema ini adalah untuk menyederhanakan analisis

rangkaian, yaitu membuat rangkaian pengganti yang berupa sumber tegangan yang

dihubungkan seri dengan suatu resistansi ekivalennya. [1]

Gambar 4.1 Rangkaian dengan Sumber Tegangan Pengganti [2]

Suatu rangkaian aktif, linier dan resistif yang mengandung satu atau lebih sumber tegangan atau sumber arus dapat diganti dengan sebuah sumber tegangan dan sebuah tahanan yang diserikan. VT disebut tegangan pengganti Thevenin RT disebut tahanan pengganti Thevenin.

Pada teorema Thevenin ini, setiap rangkaian dengan sumber-sumber dan impedansi-impedansi dapat diganti dengan satu sumber dan satu impedansi seri

dengan sumber itu. Sumber tegangan adalah tegangan jepit yang terbuka dari rangkaian impedansi sama dengan impedansi yang diukur pada jepit terbuka dari rangkaian dengan semua sumber tidak bekerja.

Gambar 4.2 Rangkaian dengan R pengganti [2]

Sedangkan pada teorema Norton beraku bahwa suatu rangkaian listrik dapat disederhanakan dengan hanya terdiri dari satu buah sumber arus yang dihubungparalelkan dengan sebuah tahanan ekivelennya pada dua terminal yang diamati. Tujuan untuk menyederhanakan analisis rangkaian, yaitu dengan membuat rangkaian pengganti yang berupa sumber arus yang diparalel dengan suatu tahanan ekivalennya. [1]

(46)

Suatu rangkaian aktif, linier dan reisistif yang mengandung satu atau lebih

sumber tegangan atau sumber arus dapat diganti dengan sebuah sumber arus dan sebuah tahanan yang diparalel dengan sumber arus. Untuk menghitung sumber arus beban dilepas lalu dicari arus hubung singkat. Sedangkan untuk menghitung tahanan pengganti caranya sama dengan mencari tahanan pengganti Thevenin. Antara teori Thevenin dan Norton mempunyai hubungan yang sangat erat. Jika rangkaian pengganti Thevenin sudah dihitung maka rangkaian pengganti Norton mudah ditentukan. [2]

Gambar 4.3 Rangkaian Norton [3]

Gambar 4.4. a. Rangkaian Asli, b. Rangkaian Ekivalen Norton [3]

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)