2015/2016 SEKOLAH TINGGI TEKNIK PLN LABORATORIUM DASAR TEKNIK ELEKTRO 1. Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik LAB DASAR TEKNIK ELEKTRO LT.

(1)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik

LAB DASAR TEKNIK ELEKTRO LT. 6

Menara PLN, Jl. Lingkar Luar Barat Duri Kosambi, Cengkareng – Jakarta Barat 11750

Telp. 021-5440342, 5440344 Fax. 021-5440343 Website : www.sttpln.ac.id

(2)

DAFTAR ISI

MODUL I. Hukum Ohm Dan Kirchoff Arus Dan Tegangan ... 1

I. Tujuan Percobaan ... 1

II. Teori ... 1

1. Tegangan ... 1

2. Arus ... 1

3. Resistansi dan Resistor ... 2

4. Hubungan Antara Arus dan Tegangan ... 2

5. Hukum Kirchoff ... 3

III. Percobaan ... 5

Data Pengamatan ... 8

MODUL II. Rangkaian Pengganti ... 11

II. Teori ... 11

1. Rangkaian Delta (∆) dan Rangkaian Wye (Y) ... 11

2. Teori Superposisi ... 12

3. Teorema Thevenin ... 14

MODUL III. Rangkaian Arus Bolak-balik ... 25

II. Teori ... 25

MODUL IV. Rangkaian Transient ... 36

(3)

1. Rangkaian RC ... 36

2. Rangkaian RL ... 39

MODUL V. Rangkaian Resonansi ... 47

II. Teori ... 47

1. Pengaruh Sistem Bolak-balik ... 47

2. Frekwensi Resonansi ... 49

(4)

I. HUKUM OHM DAN KIRCHOFF ARUS DAN TEGANGAN

I. Tujuan Percobaan

1. Memahami secara visual teori-teori dasar dalam rangkaian listrik arus searah, khususnya yang berkaitan dengan hukum Ohm dan hukum Kirchoff.

2. Mengenal lebih jauh hubungan antara tegangan dan arus dalam rangkaian listrik arus searah.

II. Teori

1. Tegangan

Notasi : V atau E Satuan : Volt

Tegangan antara 2 titik adalah energi yang diperlukan (kerja yang dilakukan) untuk menggerakkan satu unit muatan positif dari titik yang berpotensial lebih rendah (lebih negatif) ke titik yang berpotensial lebih tinggi (lebih positif), atau sama dengan energi yang dilepaskan pada saat satu unit muatan bergerak (menurun bukit) dari potensial yang lebih tinggi ke potensial lebih rendah. Tegangan disebut juga beda potensial atau gaya gerak listrik (GGL, electromotive force/EMF).

2. Arus

Notasi : I atau i (untuk arus yang berubah terhadap waktu) Satuan : Ampere

Arus adalah besarnya aliran listrik yang melalui sebuah titik dalam satu satuan waktu. Arus sebesar 1 ampere adalah sama dengan aliran satu coulomb muatan per satu detik.

Dalam kenyataan fisiknya, aliran arus adalah partikel pembawa muatan (elektron) yang bergerak dari potensial lebih rendah (lebih negatif) ke potensial lebih tinggi (lebih positif). Dalam perjanjian/kesepakatan internasional, arus

(5)

R

V

I

didefinisikan/dianggap mengalir dari arah yang berlawanan (mengalir dari potensial lebih positif ke potensial lebih negatif).

3. Resistansi dan Resistor

Bila suatu beda potensial diberikan kepada suatu material, maka terjadi usaha untuk mengalirkan muatan melalui muatan tersebut. Setiap material mempunyai sifat melawan/menghambat aliran muatan yang disebut sebagai sifat resistansi.

Material dengan resistansi kecil disebut sebagai konduktor/penghantar arus, sedangkan material dengan resistansi besar disebut sebagai isolator. Ada suatu jenis material yang sifat resistansinya bisa diubah dengan cara tertentu, yang disebut sebagai semi konduktor.

Suatu benda yang dibuat dari material dengan komposisi tertentu dapat menghasilkan suatu nilai resistansi tertentu. Benda ini disebut sebagai resistor/tahanan. Bahan yang digunakan biasanya dari jenis material yang mempunyai sifat menghantar yang buruk.

Fungsi utama dari tahanan adalah sebagai pembatas tegangan atau arus, serta fungsi-fungsi lain yang lebih spesifik yang dikembangkan dari sifat-sifat dasar tahanan. Misalnya bila digabung dengan kapasitor menghasilkan suatu konstanta waktu tertentu, untuk membagi tegangan, pengukuran teangan dan arus dll.

4. Hubungan antara arus dan tegangan

(6)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik R3 V I2 I3 I1 R1 R2

I

1

I

3

I

2 Gambar 1 V = I . R

Secara matematis, persamaan di atas adalah linier, artinya dengan nilai V dan R yang tertentu akan didapatkan suatu nilai I yang tertentu juga. Dalam prakteknya dijumpai tahanan yang bersifat linier dan non linier, tergantung dari penggunaan dari masing-masing komponen tahanan.

Misalnya :

Theermistor : tahanan yang nilai resistansinya tergantung pada temperatur NTC = Negatif Temperature Coefficient

PTC = Positif Temperature Coefficient

Photo resistor : tahanan yang nilai resistansinya tergantung pada cahaya

Gauge pressure resistor : tahanan yang nilai resistansinya tergantung pada tekanan/regangan mekanis

Komponen semikonduktor dan gas-gas lampu tabung.

5. Hukum Kirchoff

Hukum kirchoff untuk arus (hukum kirchoff I) adalah :

Jumlah arus yang masuk ke dalam suatu titik pada suatu rangkaian adalah sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut (berlaku hukum kekekalan muatan).

Dari hukum ini terkandung suatu pengertian bahwa, pada suatu rangkaian (tanpa pencabangan) besarnya arus adalah sama di mana-mana, jadi :

I1 = I2 + I3

Gambar 2

(7)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik R3 V A R1 R2 B C D Gambar 3

Hukum kirchoff untuk tegangan (hukum II) adalah jumlah beda tegangan pada suatu rangkaian tertutup adalah sama dengan nol.

V = 0

V = VAB + VBC + VCD

(8)

III. Percobaan

1. Hubungan Arus dan Tegangan

Gambar 5

a. Buat rangkaian seperti pada gambar 5, dengan suatu R sembarang (sebut R1) pada breadboard

b. Pada posisi tegangan sumber variabel = 0, hidupkan sumber tegangan c. Naikkan teganan secara bertahap dari 0 s/d 10 volt (sepuluh tahap) dan

amati besarnya arus yang mengalir pada setiap tahap kenaikan tegangan d. Turunkan kembali tegangan sumber dan matikan

e. Ulangi percobaan a s/d d di atas dengan tahanan yang berbeda (R2 dan kemudian R3)

f. Catat nilai tahanan yang saudara gunakan berdasarkan kode warna dari masing-masing tahanan

g. Buat kurva I = f (V) untuk masing-masing tahanan dan hitung nilai tahanan yang digunakan

h. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan nilai tahanan yang didapat dari kode warna.

R

V

A

(9)

2. Hukum Kirchoff untuk Arus

Gambar 6 a. Buat rangkaian seperti pada gambar 6

b. Gunakan tegangan tetap 5V da tahanan R1, R2, R3 sembarang

c. Sebelum sumber tegangan dinyalakan periksa rangkaian percobaannya sekali lagi dan pastikan selektor multimeter sudah berada pada posisi yang benar (multimeter sebagai amperemeter)

d. Nyalakan sumber tegangan, amati dan catat arus yang mengalir pada semua cabang (A1, A2 dan A3) serta tegangan sumber

e. Matikan sumber tegangan dan catat nilai tahanan yang digunakan (R1, R2, dan R3)

f. Ulangi percobaan a s/d e dengan konfigurasi nilai tahanan yang berbeda (gunakan 5 konfigurasi). R3 V R1 R2

A

1

A

2

A

3

(10)

3. Hukum Kirchoff untuk Tegangan

a. Buat rangkaian seperti gambar 7 di bawah ini

Gambar 7

b. Gunakan tegangan tetap 5V da tahanan R1, R2, R3 sembarang

c. Sebelum sumber tegangan dinyalakan periksa rangkaian percobaan sekali lagi dan pastikan selector multimeter sudah berada pada posisi yang benar (multimeter sebagai voltmeter)

d. Nyalakan sumber tegangan dan catat arus yang mengalir pada semua cabang (V1, V2 dan V3) serta tegangan sumber

e. Matikan sumber tegangan dan catat nilai tahanan yang digunakan (R1, R2, dan R3)

f. Ulangi percobaan a s/d e dengan konfigurasi nilai tahanan yang berbeda (gunakan 5 konfigurasi)

g. Buatlah analisa dan kesimpulan dari hasil percobaan saudara

R

3

V

R

1

R

2

V

1

V

2

(11)

DATA PENGAMATAN 1. Hubungan Arus dan Tegangan

R () Volt I (mA) R () Volt I (mA)

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 R () Volt I (mA) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V (volt) R1 () R2 () R3 () I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA)

5 5 5 5 5

V (volt) R1 () R2 () R3 () V1 (volt) V2 (volt) V3 (volt) I (mA)

5 5 5 5

(12)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik 5

PENGOLAHAN DATA 1. Hubungan Arus dan Tegangan

R V Iperhitungan  Kesalahan Relatif = 100% n perhitunga percobaan n perhitunga I I I  R () V (volt) Ipercobaan (A) Iperhitungan (A) Kesalahan Relatif (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3 2 3 2 1 1 R R R R R V I    ₁ 3 2 3 2 I R R R I   ₁ 3 2 2 3 I R R R I   R1 () R2 () R3 () I1 perh (mA) I2 perh (mA) I3 perh (mA) Kesalahan Relatif = 100% n perhitunga percobaan n perhitunga I I I 

(13)

3 2 1 R R R V I    V1 = R1 x I V2 = R2 x I V3 = R3 x I Kesalahan Relatif = 100% V V V perhitungn percobaan n perhitunga 

Kes Rel V1 (%) Kes Rel V2 (%) Kes Rel V3 (%)

4. Analisa 5. Kesimpulan

(14)

II. RANGKAIAN PENGGANTI

I. Tujuan Percobaan

1. Memahami konsep rangkaian pengganti dari satu rangkaian yang terdiri dari sekumpulan tahanan seri dan parallel

2. Memahami secara visual penerapan dari teori superposisi

3. Memahami suatu metode analisa rangkaian yang berfungsi untuk menyederhanakan rangkaian yang kompleks/rumit menjadi rangkaian ekivalen yang sederhana, yaitu dengan menggunakan Teorema Thevenin

II. Teori

1. Rangkaian Delta () dan Rangkaian Wye (Y) :

A C

B

Ra

Rc _R_b

Gambar 1.a Rangkaian Delta Gambar 1.b. Rangkaian Wye

Tahanan yang terangkai secara Delta dapat ditransformasikan ke rangkaian Wye, begitu juga sebaliknya. Seringkali sistem transformasi ini sangat beguna dalam menyelesaikan persoalan rangkaian listrik yang rumit.

Dengan rangkaian seperti pada gambar 1.a dan 1.b transformasi dari delta ke wye diperoleh dari persamaan :

3 2 1 2 1 a R R R R . R R    (1.a)

(15)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik 3 2 1 3 2 b R R R R . R R    (1.b) 3 2 1 3 1 c R R R R . R R    (1.c)

Sedangkan transformasi dari wye ke delta diperoleh dari persamaan :

b c b c a b a 1 R R . R R . R R . R R    (2.a) c c b c a b a 2 R R . R R . R R . R R    (2.b) a c b c a b a 3 R R . R R . R R . R R    (2.c) 2. Teori Superposisi Prinsip dsar :

Pengaruh semua sumber tegangan/arus pada suatu titik/cabang dalam suatu rangkaian listrik adalah sama dengan jumlah aljabar dari pengaruh masing-masing sumber tegangan/arus yang bekerja sendiri-sendiri/secara individu. Perhatikan gambar di bawah ini :

R

2

R

1

R

3

E

1

E

2

E

3

I

R2 Gambar 2 Nilai IR2 = IR21 + IR22 + IR23 (3)

IR21 adalah arus yang mengalir pada R2 dan E1 bekerja sendiri (E2 dan E3 dihilangkan)

(16)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik IR22 adalah arus yang mengalir pada R2 dan E2 bekerja sendiri (E1 dan E3 dihilangkan)

IR23 adalah arus yang mengalir pada R2 dan E3 bekerja sendiri (E1 dan E2 dihilangkan)

Jadi proses tersebut bisa digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.a E2 dan E3 tidak bekerja Gambar 3.b E1 dan E3 tidak bekerja Gambar 3.c E1 dan E2 tidak bekerja

(17)

3. Teorema Thevenin

Teorema ini menyatakan bahwa setiap rangkaian tahanan dan terminal dan sumber-sumber tegangan dapat digantikan dengan suatu rangkaian sederhana yang terdiri dari satu tahanan, disebut sebagai RTh (R Thevenin) dan satu sumber tegangan, disebut sebagai VTh (V Thevenin).

Dengan teorema ini, arus beban R1, pada rangkaian ekivalen akan sama dengan arus beban pada rangkaian aslinya.

Persyaratan yang harus dipenuhi :

Tegangan VTh adalah tegangan yang dilihat dari terminal-terminal rangkaian semula dengan RL dihilangkan.

Tegangan RTh adalah tegangan yang dilihat dari terminal-terminal beban dengan sumber tegangan dihilangkan.

Gambar 4.a Rangkaian Semua Gambar 4.b V R R R V 2 1 2 Th  

(18)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik R2 R1 RTh Gambar 4.c Gambar 4.d

Rangkaian Ekivalen VTh dan RTh

Peralatan dan Perlengkapan

1. Tahanan (resistor) dengan nilai yang ditentukan 2. DC Power Supply 3. Ampere Meter 4. Volt Meter 5. Kabel Penghubung 2 1 2 1 Th R R R R R  

(19)

III. Percobaan

1. Transformasi Wye – Delta

Gambar 5.a

R

P

5 V

Gambar 5.b

Rangkaian Pengganti

a. Buat rangkaian seperti gambar 5.a

Pilih sendiri R1 s/d R6 dan catat nilai tahanannya masing-masing b. Beri tegangan sebesar 5 V dan catat arus yang mengalir

c. Dengan metode transformasi Wye-Delta hitung tahapan pengganti rangkaian tersebut dan pilih tahanan yang nilainya sama/mendekati hasil perhitungan

d. Buat rangkaian seperti gambar 5.b

A

(20)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik e. Beri tegangan 5 volt dan catat besar aus yang mengalir

f. Bandingkan hasil pengukuran arus pada b dan e

g. Ulangi percobaan a s/d f dengan konfigurasi R1 s/d R6 yang berbeda (total = 3 konfigurasi) 2. Rangkaian Superposisi Gambar 6.a Rangkaian semula Gambar 6.b Mencari arus IR21

A

(21)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Gambar 6.c

Mencari arus IR22

Gambar 6.d Mencari arus IR23

a. Buat rangkaian seperti gambar 6.a. Tentukan sendiri R1, R2 dan R3 b. Ukur arus yang mengalir pada R2

c. Hitung secara matematis arus yang seharusnya mengalir pada R2 dan bandingkan dengan hasil b.

d. Buatlah rangkaian seperti gambar 6.b e. Ukur arus yang mengalir pada R2

f. Ukur d dan e dengan rangkaian seperti gambar 6.c dan 6.d

g. Jumlahkan ketiga hasil pengukuran arus pada e tersebut dan bandingkan dengan a dan c

h. Ulangi percobaan a s/d dengan konfigurasi R1, R2, dan R3 yang berbeda (total konfigurasi = 3)

i. Buatlah analisa dan kesimpulan atas percobaan di atas

A

(22)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik 3. Teorema Thevenin Gambar 7.a Rangkaian semula RTh R3 VTh Gambar 7.b Rangkaian ekivalen

a. Buatlah rangkaian seperti yang terlihat pada gambar 7.a. Tentukan sendiri nilai R1, R2, dan R3 (R3 sebagai beban)

b. Berilah tegangan 9 volt dan catat arus yang mengalir pada R3.

c. Hitung VTh dan RTh untuk rangkaian 7.a. di atas, dan setelah itu buatlah rangkaian seperti gambar 7.b. berdasarkan data dihitung yang diperoleh. d. Catat arus yang mengalir pada R3.

e. Bandingkan hasil pengukuran pada b dan d.

f. Ulangi percobaan a s/d e untuk nilai R1, R2, dan R3 yang berbeda (total variasi konfigurasi = 3).

A

(23)

4. Tugas

1. Rapikan data pengaman saudara dan mintakan paraf persetujuan Asisten. 2. Buatlah laporan praktikum (1 laporan/praktikan) yang berisi a.1. :

- Tujuan percobaan

- Alat dan material praktikum, yang digunakan - Gambar-gambar percobaan

- Data pengamatan (yang telah disetujui instruktur) - Perhitungan-perhitungan

- Jawaban tugas yang diberikan oleh Asisten - Analisa dan kesimpulan

3. Berikan analisa apabila terjadi perbedaan antara : - Hasil percobaan 3.1. dan 3.1.e

- Hasil 3.2.b, 3.2.e dan 3.2.g.

- Hasil pengamatan pada 3.3.b dan 3.3.e.

(24)

DATA PENGAMATAN

1. Trasnformasi Wye – Delta :

E (volt) R1 () R2 () R3 () R4 () R5 () R6 () I (mA) 5 5 5 E (volt) RP () I (mA) 5 5 5 2. Rangkaian Superposisi

E1 (volt) E2 (volt) E3 (volt) R1 () R2 () R3 () IR2 (mA)

12 6 9

12

6

9

12 6 9

12

6

9

12 6 9 12 6 9 3. Teorema Thevenin E1 (volt) R1 () R2 () R3 () IR3 (mA) E1 (volt) RTh () R3 () IR3 (mA) 9 9 9 9 9 9

(25)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik PENGOLAHAN DATA 1. Transformasi Wye-Delta : R2 R1 V R4 R5 R3 R6 R2 Rb V Rc R5 Ra R6 RS1 V Ra R6 RS2 RP V Ra R6 V _R_S3 _R 6 V Rt

A

(26)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik 3 4 1 4 1 R R R R R R_a    ; 3 4 1 3 1 R R R R R Rb    ; 3 4 1 4 3 R R R R R R_c    2 b 1 S R R R   ; RS2 RcR5 ; 2 S 1 S 2 S 1 S P R R R R R   a P 3 S R R R   ; 6 3 6 3 R R R R R S S t   ; t R V I  E (volt) R1 () I (mA) 5 5 5 Kesalahan Relatif 100% n perhitunga percobaan perhitungn l I I   Ipercobaan (mA) Iperhitungan (mA) Kesalahan Relatif (%) 2. Rangkaian Superposisi



2 3



1 3 2 3 2 3 1 21 R R R R R R R R E IR             2 3 1 3 1 2 22 R R R R R E IR   



2 1



3 1 2 1 2 1 3 23 R R R R R R R R E IR           23 22 21 2 IR IR IR IR   

12 6 9

12

6

(27)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Kesalahan Relatif 100% 2 2 2 n perhitunga percobaan perhitungn IR IR IR   IR2percobaan (mA) IR2perhitungan (mA) Kesalahan Relatif (%) 3. Teorema Thevenin V R R R V 2 1 2 Th   2 1 2 1 Th R R R R R   3 Th Th R R V I   VTh (volt) RTh () I (mA) 5 5 5 Kesalahan Relatif 100% 2 2 2 n perhitunga percobaan perhitungn IR IR IR   Ipercobaan (mA) Iperhitungan (mA) Kesalahan Relatif (%) 4. Analisa 5. Kesimpulan

(28)

III. RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK I. Tujuan

1. Mempelajari karakteritik tegangan dan arus pada sistem ABB. 2. Mengamati penerapan hukum Kirchoff pada sistem ABB.

II. Teori :

Sudut fase tegangan dan arus :

Pada sistem Arus Searah (AS) tidak dikenal adanya perbedaan sudut fase antara arus dan tegangan. Tetapi pada sistem ABB, arus dan tegangan mempunyai sudut fase (terhadap suatu referensi) serta perbedaan fase/sudut fase = 00 dan menjadi referensi sudut fase. Namun demikian, dalam diagram vector ataupun perhitungan, adakalanya perlu disebutkan faseor mana yang menjadi titik referensi.

Bila sudut tegangan sumber dijadikan referensi, maka sudut fase arusnya tergantung dari jenis beban yang dicatu. Beban sesistif murni membuat fase arus sama dengan fase tegangannya. Beban induktif membuat fase arusnya tertinggal sedangkan beban kapasitif membuat fase arusnya mendahului. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi pada gambar 1 dibawah ini.

Beban resistif murni :

Diagram fasor Bentuk gelombang

Beban induktif :

(29)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Beban kapasitif:

Gambar 1

Dalam suatu rangkaian beban yang terdiri dari komponen R,L dan C, sudut fase arus ditentukan oleh reaktansi yang lebi dominan. Bila reaktansi kapasitif lebih dominan, maka fase arus akan mendahului tegangannya (beda sudut fase positif). Pada kondisi ini dikatakan bahwa beban mempunyai factor kerja (cos φ) leading (mendahului/lead).

Selanjutnya apabila reaktansi induktifnya yang lebih dominan, maka arus beban akan tertinggal/terbelakang terhadap tegangan sumbernya, dan beda sudut fase adalah negatif. Faktor kerja beban induktif adalah lagging (terbelakang/lag).

Hukum Kirchoff pada system ABB :

Hukum Kirchoff tetap berlaku juga pada sistem ABB. Yang perlu diperhatikan adalah penjumlahan dari komponen-komponen arus/tegangan harus memperhatikan sudut fase dari masing-masing komponen tersebut (jadi tidak bisa dijumlahkan secara langsung). Perhatikan ilustrasi dibawah ini :

Seri Resistor Induktor Kapasitor

Komponen Resistor, Induktor dan kapasitor apabila dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan tegangan AC dapat digambarkan sebagai berikut :

(30)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Besaran-besaran yang dapat dihitung pada rangkaian seri R-L-C adalah sebagai berikut :

1. Tegangan pada rangkaian

Tegangan totalnya adalah

2. Hambatan pada rangkaian

(31)

Resonansi rangkaian LC atau RLC

Untuk nilai tagangan maksimum Vm tetap, maka nilai

maksimum mencapai nilai terbesar ketika impedansi z mencapai nilai terkecil, yaitu z = R. Terjadinya nilai terbesar (maksimum) disebut Resonansi . Sehingga syarat resonansi dalam rangkaian R-L-C adalah:

(32)

III. Percobaan :

1. Karakteristik Arus dan Tegangan ABB pada komponen R, L, dan C

Gambar 3.a Gambar 3.b AC

V

S

C

R

L

V

A

B

C

Gambar 3.c

a. Buatlah rangkaian seperti gambar 3.a.

(33)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik c. Tampilkan bentuk gelombang tegangan Vs pada kanal 1, dengan menghubungkan

probe Oscilloscope pada titik A – C.

d. Tampilkan bentuk gelombang arus pada kanal 2, dengan cara menghubungkan probe pada titik A – B, Kemudian bentuk gelombang tegangan Vr dengan menghubungkan probe pada titik B – C.

e. Catat penunjukan Ampermeter dan Voltmeter, serta gambar bentuk-bentuk gelombang pada point c dan d diatas.

f. Hitung beda fase antara Vs dan Vr, Vs dengan I dan Vr dengan I secara grafis (dengan melalui bentuk gelombang Oscilloscope), serta bandingkan dengan hasil perhitungan secara matematis dengan menggunakan nilai komponen terpasang sebagai beban.

g. Gambar diagram Vektornya

h. Ulangi point a s/d f dengan rangkaian gambar 3.b. dan kemudian 3.c. (tentukan sendiri nilai komponen yang digunakan sebagai beban)

2. Karakteristik Arus dan Tegangan ABB pada beban / impedansi

Gambar 4. Rangkaian percobaan 2

a. Buatlah rangkaian seperti gambar 4 diatas. Tentukan sendiri nilai R, L, dan C yang digunakan. Hitung nilai impedansinya.

b. Atur tegangan sumber Vs sampai bernilai 2 Volt rms, catat besar tegangan VR, VL, dan VC.

c. Tampilkan bentuk gelombang tegangan Vs pada kanal 1, kemudian tampilkan pada kanal 2 gelombang tegangan VR, VC kemudian VL.

(34)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik d. Dari masing-masing bentuk gelombang tersebut tentukan sudut fasenya, dan

gambarkan bentuk gelombangnya.

e. Gambar diagram vector tegangannya dan ambil kesimpulan apakah beban tersebut lead atau lag.

f. Ulangi percobaan diatas dengan konfigurasi R, L, dan C yang berbeda (3 konfigurasi).

3. Hukum Kirchoff untuk Arus :

Gambar 5. Rangkaian percobaan 3.4 a. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 5 diatas.

b. Atur tegangan sumber sampai bernilai 2 volt, dan amati besar arus pada masing-masing cabang.

c. Tampilkan bentuk gelombang Vs pada kanal 1, bentuk-bentuk gelombang arus dan kemudian bentuk-bentuk gelombang tegangan pada masing-masing cabang pada kanal 2 secara bergantian dan gambarkan dalam satu koordinat.

d. Tentukan sudut fase dari gelombang arus diatas dan gambarkan diagram vektornya (vektori Vs sebagai referensi).

e. Apa yang bisa saudara simpulkan dari fase dan besar tegangan pada cabang ?

AC

V

S

L

R

C

A

(35)

DATA PENGAMATAN

1. Karakteristik arus dan tegangan ABB pada komponen R, L & C

 Gambar 3.a.

V (volt) R () L (mH) I (mA)

2

Beda Fasa VS - VR VS - VL

 Gambar bentuk gelombangnya

 Gambar 3.b.

V (volt) R () C (F) I (mA)

2

Beda Fasa VS - VR VS - VC

 Gambar 3.c.

V (volt) R () L (mH) C (F) I (mA)

2

Beda Fasa

VS - VR VS - VL VS - VC

2. Karakteristik arus dan tegangan ABB pada beban/impedansi

V (volt) R () L (mH) C (F) I (mA) VR (volt) VL (volt) VC (volt) 2

(36)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Beda Fasa

VS - VR VS - VL VS - VC

V (volt) R () L (mH) C (F) I (mA) IR (volt) IL (volt) IC (volt) 2 Beda Fasa VS - VR VS - VL VS - VC

(37)

PENGOLAHAN DATA

1. Karakteristik Arus dan Tegangan ABB pada komponen R, L & C

 Rangkaian R dan L L f 2 XL   2 L 2 X R Z  Z V I  Kesalahan Relatif 100% n perhitunga percobaan perhitungn l I I   XL = I XL

Hitung beda fase antara VS dan VL, gambarkan diagram fasornya

 Rangkaian R dan C L f 2 1 X_C   2 C 2 X R Z  Z V I  Kesalahan Relatif 100% n perhitunga percobaan perhitungn l I I   XL = I XL

Hitung beda fase antara VS dan VC, gambarkan diagram fasornya

 Rangkaian R, L, dan C





2 C L 2 X X R Z   Z V I  Kesalahan Relatif 100% n perhitunga percobaan perhitungn l I I   VL = I XL ; VC =I XC

Hitung beda fase antara VS dan VL , VS dan VC gambarkan diagram fasornya

2. Karakteristik Arus dan Tegangan ABB pada beban/impedansi

Kesalahan Relatif 100% an Rperhitung R an Rperhitung V V V percobaan  

(38)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Kesalahan Relatif 100% an Lperhitung L an Lperhitung V V V percobaan   Kesalahan Relatif 100% an Cperhitung C an Cperhitung V V V percobaan  

2 2 L 1 C R 1 Z                  Z V I  I X Z I L 1 ; I R Z I2  ; I X Z I C 3 

Hitung beda fase antara I dan I1, I2 dan I3, gambarkan diagram fasornya

4. Analisa 5. Kesimpulan

(39)

IV. RANGKAIAN TRANSIENT

i. Tujuan Percobaan :

1. Memahami pengertian konstanta waktu secara visual

2. Mencari konstanta waktu dari rangkaian RC dan RL yang dicatu dengan sumber daya arus searah.

ii. Teori :

1. Rangkaian RC :

Secara umum, kondisi peralihan transient adalah kondisi pada saat suatu sistem sedang beralih dari kondisi mantap yang satu ke keadaan mantap lainnya (misalnya dari kondisi tanpa tegangan menjadi bertegangan). Kondisi peralihan pada rangkaian RC terjadi pada saat pengisian ataupun pelepasan muatan pada/dari kapasitor. Kecepatan pengisian/pelepasan muatan tersebut tegantung dari nilai kapasitansi dari kapasitor, besar perlawanan/tahanan rangkaian serta tegangan pengisi/tegangan kapasitor. Beberapa kondisi yang bisa terjadi pada rangkaian RC adalah sebagai berikut :

E S R C VC Gambar 1.a

Sklar S sudah lama terbuka

Gambar 1.b

Saklas S baru saja ditutup

0 V , R E i 0 t C   

(40)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Gambar 1.c

Saklar S sudah lama tertutup t >>

VC = E i = 0

Kondisi peralihannya sebagai berikut :

Pada saat t = (‘, saklar ditutup dan arus mulai mengalir. Besar aliran arus merupakan fungsi dari waktu, nilai tahanan R dan kapasitansi C.

Besar tegangan pada kapasitor C terhadap waktu mengikuti/persamaan :

VC = E (1-e-L/RC) (3.1)

Bentuk Gelombangnya :

VCK = besar tegangan kapasitor pada konstanta waktu = +/- 0,8 E

tk = konstanta waktu

Gambar 2

Sedangkan besar arus pengisian yang mengalir adalah :

RC t e R E I  / (3.2)

Bila besar E diketahui, konstanta waktu yang diperlukan dapat dihitung dan nilai RC dapat ditentukan. Adakalanya kondisi suatu rangkaian RC adalah sebagai berikut :

(41)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Gambar 3.a.

Saklar S sudah lama pada posisi 1 VC = E

i = 0

Gambar 3.b.

Saklar S baru sesaat dipindahkan dari posisi 1 ke posisi 2

Gambar 3.c.

Saklar S sudah lama pada posisi 2 VC = E

i = 0

Kondisi peralihan yang terjadi adalah sebagai berikut :

Sesaat setelah saklar dipindahkan dari posisi 1 ke posisi 2, terjadi aliran arus/pelepasan muatan kapasitor melalui rangkaian tertutup dengan melewati pelawan/tahanan R. Tegangan kapasitor turun secara eksponensial dengan kecepatan penurunan yang merupakan fungsi dari waktu, nilai R dan C.

Besar tegangan kapasitor mengikuti persamaan :

RC t C

C V e

V   / (3.3)

Sedangkan arus pelepasan muatan kapasitor +/- sama dengan arus pengisiannya. Bentuk gelombang tegangan kepasitor pada persamaan (3.3) tersebut adalah :

(42)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Gambar 4

2. Rangkaian RL :

Baik kapasitor maupun induktor, kedua-duanya mempunyai kemampuan untuk menyimpan energi. Pada kapasitor, energi disimpan dalam bentuk akumulasi muatan listrik. Sedangkan ada induktor, energi disimpan dalam bentuk medan magnet.

Pada saat suatu rangkaian RL beralih dari kondisi mantap yang satu ke kodisi lainnya, terjadi proses peralihan.

Kondisi peralihan yang terjadi akan mirip dengan peralihan pada rangkaian RC (gambar 1, a, b, c dan gambar 3.a, b, c,), hanya saja kalau pada rangkaian RC yang menjadi titik perhatian adalah perubahan tegangan pada kapasitor C, sedangkan pada rangkaian RL adalah aliran arusnya.

Kondisi peralihan pada rangkaian RL mengikuti persamaan :  



R Lt



e R E I  1  / (3.4)

Yang berlaku untuk gambar 5.a, dan R Lt

e R E

I   / (3.5)

Yang berlaku untuk gambar 5.b

E S R L VL 1 2 _{Gambar 5.a}

Pada saat t = 0, saklar S ditutup ke posisi 1

(43)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik E S R L VL 1 2 _{Gambar 5.b.}

Pada saat t = 0, saklar S dipindah posisinya (dari 1 ke 2)

Pada gambar 3.5.a, arus tidak bisa secara langsung mengikuti hukum Ohm karena adanya perlawanan dari inductor (berupa tegangan induksi sebesar L di/dt). Pada gambar 3.5.b, energi elektromagnit yang tersimpan pada inductor dapat diubah kembali menjadi energi listrik, sehingga terjadi aliran arus.

(44)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik E S R C VC E S R C VC iii. Percobaan : 3.1 Rangkaian RC : Gambar 6.a Gambar 6.b

3.1.1 Mengukur Total waktu pengisian :

1. Buat rangkaian seperti pada gambar 3.6.a.

2. Pilih nilai R dan C yang besar misalkan R = 100 KΏ, C = 100 βF)

3. Pastikan besar tegangan sumber (ukur dengan volmeter), kemudian siapkan alat ukur waktu (stopwatch).

4. Pada t = 0, masukkan saklar S dan catat waktu yang diperlukan sampai VC bernilai sama dengan tegangan sumber.

3.1.2 Membuat Kurva pengisian muatan :

a) Ulangi prosedur 3.1 1.a, dan c.

b) Pada saat t = 0, masukkan saklar S dan perhatikan jalannya jarum stopwatch. c) Pada nilai t1 (misalkan 0,5 detik) matikan saklar.

d) Ukur tegangan Vc kemudian buang muatan C. A

V

A

(45)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik 6 V S R L 6 V S R L

e) Ulangi prosedur 3.1.2.b. c dan d untuk waktu yang berbeda (1, 1.5, 2 dst.) sampai t = total waktu pengisian yang didapatkan dari 3.1.1.

Ulangi prosedur 3.1.1. dan 3.1.2. untuk nilai RC yang berbeda (total 3 nilai)

3.1.3 Mengukur waktu pelepasan muatan :

a) Buatlah rangkaian seperti gambar 3.6.b.

b) Masukkan saklar S pada 1 posisi 1 dan tunggu beberapa saat sampai VC = V c) Pada t = 0 pindah ke posisi 2 dan amati waktu yang diperlukan sampai VC

benar-benar bernilai = 0 volt

d) Ulangi 3.1.3.a dan b. Untuk nilai RC yang berbeda (total 3 nilai)

3.2 Rangkaian RL :

Gambar 7.a

Gambar 7.b

3.2.1 Mengukur waktu kondisi mantap penginjeksian tegangan :

a) Buat rangkaian seperti gambar 3.7.a. b) Pilih nilai R yang kecil (sekitar 100Ώ)

A

(46)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik c) Pada t = 0, masukkan S dan amati waktu yang diperlukan sampai arus menjadi

stabil (tidak mengalami kenaikan lagi).

d) Ulangi percobaan 3.2.1.a, b dan untuk nilai R yang berbeda (3 nilai)

3.2.2 Mengukur waktu kondisi mantap pelepasan tegangan :

a) Buat rangkaian seperti gambar 3.7.b. b) Pilih nilai R yang kecil (sekitar 100Ώ)

c) Masukkan saklar S pada posisi 1 dan tunggu beberapa saat sampai arus tidak mengalami kenaikkan lagi.

d) Pada t = 0, pindah S ke posisi 2 dan amati waktu yang diperlukan sampai arus benar-benar menjadi 0.

e) Ulangi prosedur 3.2.2.a, c dan d untuk nilai R yang berbeda (3 nilai).

iv. Tugas :

1. Turunkan persamaan-persamaan kondisi transient, baik untuk tegangan dan arusnya (untuk rangkaian RC dan RL)

2. Dari data pengamatan waktu dan tegangan yang saudara peroleah dari percobaan 3.1, buatlah gelombang tegangan pengisian dan pelepasan muatan kapasitor. Secara grafis tentukan konstant waktu masing-masing rangkaian.

3. Hitung konstanta waktu dari masing-masing rangkaian di atas secara matematis dan bandingkan dengan hasil IV.2.

4. Secara matematis hitung waktu kondisi stabil yang diperlukan oleh rangkaian RL pada percobaan 3.2.

(47)

DATA PENGAMATAN 1. Rangkaian RC

a. Total Waktu Pengisian

R () C (µF) t (detik) VC E

b. Kurva Pengisian dan Pelepasan Muatan

R () C (µF) Pengisian Pelepasan E

t (detik) VC t (detik) VC

2. Rangkaian RL

Total Waktu Pengisian Tegangan

R () L (mH) Pengisian Pelepasan E

(48)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik PENGOLAHAN DATA 1. Rangkaian RC Pengisian



t RC



C E e V  1  / RC t e R E I  / Kesalahan relatif 100% V V V V n perhitunga percobaan n perhitunga C C C C   R () C (µF) t (detik) VC (Volt) Perhitungan VC (Volt) Percobaan Kes Rel (%) E I Pengisian RC t C C V e V  ₍₀₎  / RC t e R E I _ / Kesalahan relatif 100% V V V V n perhitunga percobaan n perhitunga C C C C   R () C (µF) t (detik) VC (Volt) Perhitungan VC (Volt) Percobaan Kes Rel (%) E 2. Rangkaian RL Pengisian  



R Lt



e R E I  1  /

(49)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Kesalahan relatif 100% I I I I n perhitunga percobaan n perhitunga   Pelepasan R Lt e R E I _  / Kesalahan relatif 100% I I I I n perhitunga percobaan n perhitunga  

(50)

V. RANGKAIAN RESONANSI

I. Tujuan

- Mengamati pengaruh frekwensi sumber daya arus bolak-balik terhadap nilai resistansi dan reaktansi (induktif dan kapasitif) rangkaian R, L dan C

- Mencari frekwensi resonansi pada peristiwa resonansi arus dan tegangan

II. Teori

2.1 Pengaruh Sistem Arus Blok-Balik 2.1.1 Terhadap Resistor

Nilai resistansi dari suatu resistor/tahanan sangat terpengaruh oleh temperatur. Di samping itu, nilai resistansi juga dipengaruhi oleh frekwensi sumber. Semakin tinggi frekwensi arus yang mengalir pada suatu media tidak tersebar di seluruh penampang melainkan semakin dekat dengan permukaan/kulit media penghantar, kerapatan arus akan semakin besar. Dengan demikian luas penampang yang dilintasi arus akan semakin sempit.

Gambar 1

Kerapatan arus pada suatu penampang

Sebagai akibatnya, sesuai persamaan :

0 l R R = nilai resistansi  = tahanan jenis I = janjang penghantar 0 = luas penampang

Maka nilai resistansi akan naik sesuai dengan frekwensi sumber (karena mengecilnya nilai 0). Effek ini terkenal dengan sebutan effek kulit (skin effect).

(51)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik A C L VS I AC RL VS I Lmurni VR VL 2.1.2 Terhadap Induktor

Pada sistem arus searah (kondisi mantap), induktor tidak memberikan pengaruh apapun selain adanya resistansi dari lilitan kawatnya (yang karang-kadang sering diabaikan karena nilainya yang kecil). Namun pada sistem arus bolak-balik, terdapat perlawanan lain yang disebut dengan induktif (XL).

XL = 2  f L Ohm (2)

XL = reaktansi induktif (Ohm) F = frekwensi (Hertx) L = induktansi (Henry)

Nilai reaktansi berubah-ubadah tergantung dari frekwensi sumber. Bila ZL adalah impedansi, maka pada sistem a.b.b. induktor akan memberikan impedansi sebesar :

ZL = RL + j XL Ohm (3)

XL = reaktansi induktif murni (selanjutnya disebut reaktansi saja) RL = nilai resistansi murni dari induktor

Selanjutnya : L 2 L L R Z Z   (4)

Pada gb.2.a di bawah ini terlihat bahwa rangkaian induktor yang sesungguhnya, bisa digantikan dengan rangkaian yang mengandung resistor dan induktor murni (gb.2.b)

(52)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik Dari gambar 2.b di atas dapat dituliskan persamaan tegangannya :

VR = IRL , VL = IKL , VS = IZ (5)

Diagram vektornya :

Gambar 3

Diagram vektor rangkaian induktif

2.1.3 Terhadap Kapasitansi

Pada sistem arus searah (kondisi mantap), aliran arus ditahan oleh kapasitor, sedangkan pada sistem a.b.b. arus dihantarkan dengan suatu perlawanan (disebut dengan reaktansi kapasitif/XC)

fC 2 I X_C   (6)

Dari persamaan 6 di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi frekwensi sumber, nilai XC akan semakin kecil. Dengan demikian, pada rangkaian listrik yang bekerja dengan frekwensi tinggi harus memperhatikan masalah kapasitansi liar yang mungkin muncul akibat dari jalur konduktor yang sejajar dan berdekatan. Rendahnya reaktansi kapasitif mengakibatkan seolah-olah rangkaian menjadi terhubung singkat.

2.2 Frekwensi Resonansi :

Kita sudah mengetahui bahwa nilai reaktansi berubah terhadap perubahan frekwensi . Pada rangkaian yang mengandung induktor dan kapasitor (baik seri maupun paralel) dapat terjadi suatu kondisi di mana nilai XC = XL yang disebut dengan resonansi.

2.2.1 Resonansi Tegangan (resonansi seri)

(53)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik AC RL VS L VR VL VC C AC _V S L C

Gambar 4. Rangkaian seri LC Diagram vektornya dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 5.a Gambar 5.b Gambar 5.c

Gambar 5.c menunjukkan diagram vector tegangan pada saat terjadi resonansi. Dari persamaan impedansi :





2 C L 2 X X R Z   (7)

Maka dengan XL = XC, nilai impedansi pada saat resonansi hanya ditentukan oleh nilai perlawanan/resistansi induktor saja. Nilai absolut tegangan jatuh pada XL dan XC masing-masing akan melebihi nilai tegangan sumber dan arus akan mencapai maksimum.

Secara matematis, frekwensi resonansi ditentukan oleh persamaan :

LC 2 l f0   (8)

2.2.2 Resonansi Arus (Resonansi Paralel)

(54)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik AC _V S C L AC V_S L VL VC C RL VR Gambar 6

Kondisi yang berlaku pada resonansi arus sama dengan resonansi tegangan, yaitu : XL = XC dan LC 2 l f ₀  

Yang berbeda adalah akibatnya. Pada resonansi arus impedansi rangkaian menjadi besar sekali sehingga arus rangkaian mencapai nilai minimum, walaupun demikian, arus pada cabang bernilai besar dengan IL = IC namun berlawanan fase. Diagram vektornya :

Gambar 7.a

Diagram tegangan induktor

Gambar 7.b Diagram arus

Gambar 7.c Kondisi resonansi ideal

(55)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik AC

V

S

R

III. Percobaan 3.1 Pengaruh Frekwensi 3.1.1 Terhadap Resistansi Gambar 8

a. Buatlah rangkaian seperti gambar 8.

Pilih sendiri tahanan yang akan saudara gunakan, ukur terlebih dahulu nilai resistansinya dengan multimeter serta catat kode warnanya.

b. Atur sumber tegangan ABB sampai mencapai 3 volt dan selama percobaan ini berlangsung harus selalu dipertahankan tetap

c. Atur frekwensi sumber besar 50 Hz, 100 Hz, 2 KHz kemudian 4 KHz. Amati dan catat besar arus dan tegangan pada setiap kedudukan frekwensi tersebut. d. Ulangi percobaan a s/d c dengan nilai R yang berbeda (R2, R3 dan R4)

e. Hitung nilai R dari percobaan a s/d d (dengan menggunakan hukum Ohm) dan bandingkan hasilnya dengan nilai yang diperoleh dari pengukuran langsung ataupun dari kode warnanya.

f. Beri analisa dan kesimpulan dari percobaan ini.

3.1.2 Terhadap reaktansi induktif

a. Buat rangkaian percobaan seperti gambar 8, komponen R diganti dengan L (1 mH)

b. Ukur tahanan induktor tersebut dengan multimeter dan catat hasilnya A

(56)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik c. Atur frekeunsi sumber pada nilai 50 Hz dan naikkan sumber tegangan

perlahan-lahan sampai arus mencapai 25 mH. Catat nilai tegangan pada kondisi ini

d. Naikkan frekwensi menjadi 500 Hz, kemudian 5 KHz dan 10 KHz. Selama perubahan frekwensi tersebut berlangsung, besar tegangan sumber dipertahankan tetap. Catat besar arus yang mengalir (perhatikan batas skala arus dan kemampuan arus maksimum induktor)

e. Hitung besar reaktansi induktif pada masing-masing frekwensi

f. Ulangi percobaan a s/d e dengan nilai induktansi yang berbeda (paralelkan induktor yang sudah terpasang dengan 1 buah induktor yang sejenis)

g. Buatlah kurva reaktansi sebagai fungsi dari frekwensi serta buatlah analisa dan kesimpulan dari hasil percobaan saudara.

3.1.3 Terhadap reaktansi kapasitif

a. Buat rangkaian percobaan seperti gambar 8, komponen R diganti dengan kapasitor non polar (tentukan sendiri nilainya)

b. Atur frekwensi sumber pada nilai 50 Hz dan naikkan sumber tegangan perlahan-lahan sampai arus mencapai nilai 25 mA. Catat nilai tegangan pada kondisi ini.

c. Naikkan frekwensi menjadi 500 Hz, kemudian 5 KHz. Selama perubahan frekwensi tersebut berlangsung, besar tegangan sumber dipertahankan tetap. Catat besar arus yang mengalir (perhatikan skala maksimum amperemeter)

d. Hitung besar reaktansi kapasitif pada masing-masing frekwensi

e. Ulangi percobaan a s/d e dengan kapasitor yang berbeda (total 3 kapasitor) f. Buatlah kurva reaktansi sebagai fungsi dari frekwensi serta buatlah analisa

dan kesimpulan dari hasil percobaan saudara

3.2 Rangkaian Resonansi Tegangan

a. Buatlah rangkaian seperti gambar 9. Tentukan sendiri nilai kapasitornya, sedangkan induktornya adalah 1 mH/100 mA.

(57)

R

V

S

L

C

b. Atur tegangan sumber sebesar 3 volt, kemudian carilah frekwensi resonansi dari rangkaian tersebut dengan cara merubah frekwensi sumber. Catat frekwensi resonansinya, arus yang mengalir, serta tegangan pada L & C. Perhatikan arus maks L.

Gambar 9

c. Rubah kedudukan frekwensi beberapa nilai di atas dan di bawah frekwensi resonansi (masing-masing 10 nilai) secara bertahap. Pada setiap kedudukan frekwensi catatlah besar arus yang mengalir, serta tegangan pada kapasitor dan induktor. Ingat, selama perubahan frekwensi dilakukan tegangan sumber harus dijaga tetap.

d. Hitung frekwensi resonansi rangkaian secara matematis dan bandingkan dengan hasil b.

e. Dari hasil pengamatan b dan c hitung impedansi rangkaian pada masing-masing frekwensi (dengan menggunakan hukum Ohm). Buatlah kurva impedansi vs arus f. Hitung himpedansi rangkaian secara matematis berdasarkan nilai-nilai kapasitor,

induktor dan frekwensi . Buatlah kurva impedansi vs arus. g. Bandingkan hasil e dan f

h. Buatlah analisa dan kesimpulan dari hasil a s/d g

VR VL

VC

(58)

_V

S

L

C

R

3.3 Rangkaian Resonansi Arus

Gambar 10

a. Buatlah rangkaian seperti gambar 10. Gunakan kapasitor dan induktor yang sama dengan yang digunakan pada percobaan 3.2.

b. Atur tegangan sumber sebesar 3 volt, kemudian carilah frekwensi resonansi dari rangkaian tersebut dengan cara merubah frekwensi sumber. Catat frekwensi resonansinya, arus total dan arus cabang yang mengalir pada saat resonansi terjadi. Perhatikan kapasitas arus maksimum induktor.

c. Rubah kedudukan frekwensi beberapa nilai di atas dan di bawah frekwensi resonansi (masing-masing 10 nilai) secara bertahap. Pada setiap kedudukan frekwensi catatlah besar arus yang mengalir, serta tegangan pada kapasitor dan induktor. Ingat, selama perubahan frekwensi dilakukan tegangan sumber harus dijaga tetap.

d. Hitung frekwensi resonansi rangkaian secara matematis dan bandingkan dengan hasil b.

e. Dari hasil pengamatan b dan c hitung impedansi rangkaian pada masing-masing frekwensi (dengan menggunakan hukum Ohm). Buatlah kurva impedansi vs arus f. Hitung himpedansi rangkaian secara matematis berdasarkan nilai-nilai kapasitor,

induktor dan frekwensi . Buatlah kurva impedansi vs arus. g. Bandingkan hasil e dan f

h. Buatlah analisa dan kesimpulan dari hasil a s/d g A

(59)

IV. Tugas

a. Catat semua alat yang saudara gunakan b. Turunkan rumus frekwensi resonansi (f0)

c. Mengapa pada sistem arus searah tidak dikenal adanya resonansi?

d. Hitung lebar kanal (band width) dari rangkaian LC dalam percobaan di atas (baik rangkaian seri maupun paralel)

e. Bagaimana sifat impedansi rangkaian LC seri di barah frekwensi resonansinya? Dan bagaimana sfatnya bila di atas frekwensi resonansi?

(60)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik DATA PENGAMATAN 1. Pengaruh Frekuensi  Terhadap R VS f (Hz) R = 470  R = 1 K R = 2.2 K

I (mA) V I (mA) V I (mA) V

3 50 100 2 K 4 K  Terhadap L VS f (Hz) L = 2.5 mH L = 1.25 mH I (mA) V I (mA) V 3 50 100 2 K 4 K Catatan : Induktor diparalel  Terhadap C VS f (Hz) C = 8 F C = 10 F C = 47 F

I (mA) V I (mA) V I (mA) V

3

50 100

2 K 4 K

(61)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik 2. Resonansi Tegangan VL = VC VS R () L(mH) C (F) f (Hz) I (mA) VR VL VC 3 470 2,5 8 3. Resonansi Arus IL = IC VS R () L(mH) C (F) f (Hz) I (mA) IR IL IC 3 470 2,5 8

(62)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik PENGOLAHAN DATA 1. Pengaruh Frekwensi  Terhadap R I V R  f (Hz) V (volt) I (mA) R () 50 3 100 2 K 4 K  Terhadap L XL = 2  f L L (mH) f (Hz) XL () 2,5 50 100 2 K 4 K  Terhadap C XC = C f 2 I  C (µF) f (Hz) XC () 2,5 50 100 2 K 4 K XL f XC f

(63)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Listrik 2. Resonansi Tegangan LC 2 I f0   Kesalahan Relatif 100% f f f f n perhitunga percobaan hitungan 0 0 0 0  





2 C L 2 X X R Z   Z V I  XL = 2  f L C (µF) L (mH) f (Hz) XL () XC () Z I 10 2,5 3. Resonansi Arus LC 2 I f0   Kesalahan Relatif 100% f f f f n perhitunga percobaan hitungan 0 0 0 0   Z I