Rangkaian Percobaan Analisis Loop Dan Analisis Node

MODUL II ANALISIS LOOP DAN ANALISIS SIMPUL

2.4. Tugas Praktikum

2.5.1. Rangkaian Percobaan Analisis Loop Dan Analisis Node

Berikut adalah contoh Rangkaian Percobaan analisa loop seperti pada Gambar 2.7. Berikut ini

Gambar 2. 7. Rangkaian analisis loop dan node

2. Setelah rangkaian benar, atur tegangan V1 dan V2 sehingga menunjukkan nilai- nilai seperti table. Catat besarnya arus pada setiap perubahan tegangan V1 dan V2

Tabel 2. 1. Hasil pengukuran menggunakan multimeter.

V1 (volt)

V2 (volt)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

3.3 5 -0.004 7.28 7.22

5 3.3 10.53 -0.005 8.20

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.8. berikut:

Gambar 2. 8. arus I1 3.3v

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.9 berikut:

Gambar 2. 9. arus I2 3.3v

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.10 berikut:

Gambar 2. 10. arus I3 3.3v

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.11. berikut:

Gambar 2. 11. arus I1 5v

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.12. berikut:

Gambar 2. 12. arus I2 5v

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.13 berikut:

Gambar 2. 13. Tegangan V2

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.14 berikut:

Gambar 2. 14. Tegangan V2

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar 2.15 berikut:

Gambar 2. 15. Tegangan V1

3. Rangkai menggunakan multisim, kemudian catat besarnya arus pada setiap perubahan tegangan V1 dan V2

Tabel 2. 2. Hasil pengukuran menggunakan multisim.

V1 (volt)

V2 (volt)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

3.3 5 -423.43 7.535 7.111

5 3.3 11.015 -2.72 8.295

Berikut adalah bukti pengukuran dari multisim yang telah kami coba seperti pada Gambar berikut:

Gambar 2. 16. Multisim Sumber 3.3v dan 5v

Gambar 2. 17. sumber 5v dan 3.3v

4. Hitung besarnya arus berdasarkan menggunakan analisis loop, catat besarnya arus pada setiap perubahan tegangan V1 dan V2

Tabel 2. 3. Hasil perhitungan analisis loop V1

(volt)

V2 (volt)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

3.3 5 - 0.423 7.534 7.111

5 3.3 11.014 −2.72 8.294

Diketahui:

R1=100Ω R2=220Ω

R3=470Ω V1=3.3V V2=5V Ditanya:

I1,I2dan I3 Jawab:

Loop1

−V1+I1R1+(I1+I2)R3=0

−3.3+100I1+470I1+470I2=0

−3.3+570I1+470I2=0 Loop2

−V2+I2R2+(I2+I1)R3=0

−5+220I2+470I2+470I1=0

−5+690I2+470I1=0 Eliminasi

−3.3+570I1+470I2=0∨470∨−1551+267900I1+220900I2=0

−5+690I2+470I1=0|570|−2850+267900I1+393300I2=0−¿

1299−172400I2=0

I2= −1299

−172400A

I2=0.007534A I2=7.534mA Subtitusi

−5+690I2+470I1=0

−5+690(0.007534)+470I1=0

−5+5.199+470I1=0 470I1=−0.199 I1=−0.199

470 A I1=−0.000423A I1=−0.423mA I3=I2−I1 I3=7.534−0.423 I3=7.111mA Diketahui:

R1=100Ω R2=220Ω

R3=470Ω V1=5V V2=3.3V Ditanya:

I1,I2dan I3 Jawab:

Loop1

−V1+I1R1+(I1+I2)R3=0

−5+100I1+470I1+470I2=0

−5+570I1+470I2=0

Loop2

−V2+I2R2+(I2+I1)R3=0

−3.3+220I2+470I2+470I1=0

−3.3+690I2+470I1=0 Eliminasi

−5+570I1+470I2=0∨470∨−2350+267900I1+220900I2=0

−3.3+690I2+470I1=0|570|−2850+267900I1+393300I2=0−¿

469−172400I2=0

I2= −469 172400 A

I2=−0.00272A I2=−2.72mA Subtitusi

−3.3+690I2+470I1=0

−3.3+690(−0.00272)+470I1=0

−3.3+(−1.8768)+470I1=0 470I1=51768

I1=51768 470 A I1=11.014mA I3=I2−I1

I3=−2.72−(−11.014) I3=8.294mA

5. Hitung besarnya arus berdasarkan menggunakan analisis simpul, catat besarnya arus pada setiap perubahan tegangan V1 dan V2. Berikut adalah hasil perhitungan analisa simpul seperti pada Tabel 2.1 . Berikut.

Tabel 2. 4. Hasil perhitungan analisis simpul (volt)V1 V2

(volt) I1

(mA) I2

(mA) I3

(mA)

3.3 5 -0.424 7.534 7.111

5 3.3 11.014 -2.721 8.293

Perhitungan secara manual rangkaian dengan V1 = 3.3 V dan V2 = 5 V dapat dilihat dibawah ini.

Diketahui:

R1=100Ω R2=220Ω R3=470Ω V1=3.3V V2=5V Ditanya:

I1,I2dan I3 Jawab:

I1=I3+I2 V1−Vx

R1 =Vx

R3+Vx−V2 R2 3.3−Vx

100 = Vx

470+Vx−5 220 3.3−Vx

100 =220Vx+470Vx−2350 103400

103400(3.3−Vx)=100(220Vx+470Vx−2350) 341220−103400Vx=22000Vx+47000Vx−235000 172400Vx=576220

Vx=576220 172400 Vx=3.342 Mencari I1 I1=V1−Vx

R1 I1=3.3−3.342

100 I1=−0.0424

100

I1=−0.000424A I1=−0.0424mA Mencari I2 I2=−Vx+V2

R2 I2=−3.342+5

220 I2=1.657

220 I2=0.007534A I2=7.534mA Mencari I3 I3=Vx

R3 I3=3.342

470 I3=0.007111A I3=7.111mA

Perhitungan secara manual rangkaian dengan V1 = 5 V dan V2 = 3.3 V dapat dilihat dibawah ini.

Diketahui:

R1=100Ω R2=220Ω R3=470Ω V1=5V V2=3.3V Ditanya:

I1,I2dan I3 Jawab:

I1=I3+I2 V1−Vx

R1 =Vx

R3+Vx−V2 R2

5−Vx 100 = Vx

470+Vx−3.3 220 5−Vx

100 =220Vx+470Vx−1551 103400

103400(5−Vx)=100(220Vx+470Vx−1551) 517000−103400Vx=22000Vx+47000Vx−155100 172400Vx=672100

Vx=672100 172400 Vx=3.8986 Mencari I1 I1=V1−Vx

R1 I1=5−3.8986

100 I1=1.1014 100 I1=0.011014A I1=11.014mA Mencari I2 I2=−Vx+V2

I2=−3.8986+3.3 220 I2=−0.5986

220 I2=−0.002721A I2=−2.721A Mencari I3 I3=Vx

R3 I3=3.8986

470 I3=0.008293A

I3=8.293mA

2.5. Analisa

Analisis simpul atau node atau titik simpul adalah titik pertemuan dari dua atau lebih elemen rangkaian. Analisis node berprinsip pada hukum kirchoff I/

KCL dimana jumlah arus yang masuk dan keluar dari titik percabangan akan samadengan 0, dimana tegangan merupakan parameter yang tidak diketahui.

Analisis node lebih mudah jika pencatunya semuanya adalah sumber arus.

Analisis ini dapat diterapkan pada sumber searah/DC maupun sumber bolak- balik/AC^[

Analisis loop adalah arus yang mengalir dalam lintasan tertutup. Arus loop y kirchoff II / KVL dimana jumlah tegangan pada suatu lintasan tertutup sama dengan nol atau arus merupakan parameter yang tidak diketahui. Analisa ini dapat diterapkan pada rangkaian sumber searah/DC maupun sumber arus bolak- balik/AC.Hukum kirchoff dapat digunakan untuk menganalisis suatu rangkaian yang kompleks. Hukum ini merupakan salah satu teori elektronika untuk menganalisis lebih lanjut tentang rangkaian elektronika

2.6. Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat dari praktikum modul II tentang analisis loop dan anlisis simpul adalah untuk mengetahui nilai arus pada suatu rangkaian dapat menggunakan beberapa cara diantaranya dengan menggunakan metode analisis loop dan analisis simpul. Metode analisis loop berprinsip pada hukum kirchoff II yaitu tegangan yang mengalir pada suatu rangkaian tertutup sama dengan 0 atau bila dinotasikan ∑V=0, sedangkan metode analisis simpul berprinsip pada hukum kirchoff II yaitu arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan arus yang keluar melalui titik percabangan, apabila dinotasikan menjadi ∑Imasuk =

∑Ikeluar.

Melalui tugas praktikum mengenai analisis loop didapatkan hasil bahwa pengujian rangkaian menggunakan 2 sumber tegangan yang berbeda, arus yang melalui rangkaian menunjukkan hasil yang hampir sama pada saat praktik, teori dan menggunakan software . Akan tetapi saat melakukan percobaan ke 3 analisis loop menggunakan sumber tegangan 5 V dan 17 V ditemukan sebuah kendala yaitu tidak cocoknya data yang dihasilkan dari toeri dengan praktiknya. Nilai arus yang didapat dari perhitungan menggunakan teori untuk I1 sebesar -23,63 sedangkan pada saat melakukan prakteknya didapatkan nilai 13,11 ini berbeda dengan nilai teori dan juga nilai pada software. Hasil perhitungan menggunakan teori dan software membuktikan bahwa analisis loop ini terbukti atau terjamin kebenarannya.

Pada percobaan menggunakan analisis simpul terdapat juga percobaan yang nilainya tidak sama dengan software dan teori yang ada, akan tetapi nilai pada software dan teori tidak berbeda.Terjadinya perbedaan nilai antara hasil praktik dan teori dimungkinkan karena nilai dari suatu komponen memiliki toleransi yang berbeda-beda jadi nilai yang akan dihasilkan juga akan berbeda.

Nilai arus yang menghasilkan nilai negatif menandakan bahwa arah dari arus terbalik, nilai arus yang negatif juga merupakan kendala dalam pengujian karena pada saat diuiji multitester tidak dapat menampilkan nilai dari arus yang mengalir walau pun probe pada multitester sudah dibalik.

MODUL III

RANGKAIAN LISTRIK

RANGKAIAN RL PADA RLC

SERI

MODUL III RANGKAIAN LISTRIK RANGKAIAN RL PADA RLC SERI

.1. TUJUAN

Setelah menyelesaikan praktikum kali ini yang membahas rangkaian rl pada rlc seri praktikan diharapkan mampu :

1. Mahasiswa dapat mempelajari efek perubahan frekuensi terhadap impedansi pada rangkaian RL seri.

2. Mahasiswa dapat mempelajari efek perubahan frekuensi terhadap arus pada rangkaian RL seri.

3.2. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan guna menunjang jalanya praktikum kali ini ialah sebagai berikut :

1. Software multisim

3.3. DASAR TEORI

Setelah melakukan praktikum Rangkaian RL seri didapatkan dasar teori yang meliputi :

3.3.1. IMPEDANSI RANGKAIAN RL SERI

Impedansi listrik, atau lebih sering disebut impedansi, menjelaskan ukuran penolakan terhadap arus bolak-balik sinusoid. Impedansi listrik memperluas konsep resistansi listrik ke sirkuit AC, menjelaskan tidak hanya amplitudo relatif dari tegangan dan arus, tetapi juga fasa relatif. Impedansi adalah kuantitas kompleks dan istilah impedansi kompleks mungkin dapat dipertukarkan, bentuk kutub secara praktis menunjukkan baik karakteristik magnitudo dan fasa, dimana magnitudo Z menunjukkan perbandingan amplitudo perbedaan tegangan terhadap amplitudo arus, θ memberikan perbedaan fasa antara tegangan dan arus, sedangkan j adalah bilangan imajiner. Dalam koordinat Kartesius, dimana bagian nyata dari impedansi adalah resistansi R dan bagian imajiner adalah reaktansi Χ.

Secara dimensi, impedansi sama dengan resistansi; dan satuan SI adalah ohm.

Istilah impedansi digunakan pertama kaki oleh Oliver Heaviside pada Juli 1886^. Arthur Kennelly adalah yang pertama kali menunjukkan impedansi dengan bilangan kompleks pada 1893. Kebalikan dari impedansi adalah admitansi^[1]. Berikut grafik impedansi RL pada Gambar 3.1.

Gambar 3. 1. Grafik Impedansi

3.3.2. ARUS TERHADAP FREKUENSI RANGKAIAN RL

Rangkaian RL adalah sebuah rangkaian yang terdiri dari resistor atau hambatan dan inductor, yang terhubung secara langsung terhadap simber arus atau sumber tegangan. Bila kontak saklar ditutup maka arus didalam hambatan mulai naik. Seandainya inductor tersebut tidak ada , maka arus akan naiak dengan cepat.

Akantetapi, karena adanya inductor, maka sebuah tegangan yang muncul didalam rangkaian tersebut, dari hkum Lenz, maka tegangan gerak elektrik ini menentang kenaikan arus, yang berarti polaritas tegangan gerak elktik baterai.Jika terminal – terminal osciloskop dihubungkan melalui hambatan, maka bentuk gelombang yang dipertunjukkan akan membentuk gelombang dari arus di dalam rangkaian tersebut karena penurunan potensial melalui R yang menentukan penyimpangan osciloskop, adalah di berikan oleh V=IR. Analisa pada rangkaian RL (lihat gambar di halaman berikut) dapat dilekukan dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC. Menurut hukum Kirchoff II (KVL),Vi = R.i + L

Vi = VR + VL; VR sefasa dengan I, VL mendahului 90ôterhadap i, dan Vi mendahului 90ôterhadap i (dimana 0ô< <90ô)^[2]. Berikut pada Gambar 3.2.

Gambar 3. 2. Rangkaian RL

3.3.3. FUNCTION GENERATOR

Function generator yaitu ronde dari peralatan atau software uji coba elektronik yang dipergunakan untuk membikin gelombang listrik. Gelombang ini bisa berulang-ulang atau satu kali yang dalam kasus ini semacam sumber pemicu diperlukan, secara internal ataupun eksternal. Tipe berlainan dari generator fungsi yaitu sub-sistem yang menyediakan output sebanding terhadap beberapa input fungsi matematika. Contohnya, output hadir bangun-bangun kesebandingan dengan akar kuadrat dari input. Alat seperti itu dipergunakan dalam sistem pengendali umpan dan komputer analog. Contoh generator fungsi yang sederhana Generator fungsi analog umumnya menghasilkan gelombang segitiga sbg dasar dari seluruh outputnya. Segitiga ini dihasilkan oleh kapasitor yang dimuat dan dilepas secara berulang-ulang dari sumber arus konstan. Hal ini menghasilkan ramp voltase menanjak dan menurun secara linier. Ketika voltase output sampai batas atas dan batas bawah, babak pemuatan dan pelepasan dibalik menggunakan komparator, menghasilkan gelombang segitiga linier. Dengan arus yang bervariasi dan ukuran kapasitor, frekuensi yang berlainan mampu dihasilkan^[3]. Berikut pada Gambar 3.3.

Gambar 3. 3. Generator sederhana

3.4. TUGAS PENDAHULUAN

1. Jelaskan sesuai dengan pemahaman anda tentang rangkaian RL Seri!

Jawab :

Rangkaian seri RL adalah komponen resistor dan induktor yang disusun sejajar dengan dihubungkan ke sumber tegangan AC.

2. Mengapa rangkaian RL menggunakan tegangan AC?

Jawab:Karena pada rangkaian ini resistor memiliki sifat yang sefase dengan arus listrik, sedangkan tegangan pada rangkaian induktor memiliki sifat yang beda fase dengan arus listrik yaitu tegangan mendahului arus sebesar

90 ° dalam hal ini terjadi pembagian tegangan secara voktoris.

3. Bagaimana grafik hubungan antara nilai tegangan dan arus terhadap waktu pada resistor yang berada di rangkaian RL seri tegangan AC?

Jawab:

Pada grafik dibawah ini untuk Imax itu dialiri arus sedangkan untuk V max itu aliran tegangan.

Gambar 3. 4. Grafik

4. Bagaimana grafik hubungan antara nilai tegangan dan arus terhadap waktu pada induktor yang berada di rangkaian RL seri tegangan AC?

Jawab:

Dalam grafik dibawah ini I max itu untuk dialiri arus, sedangkan V max itu untuk tegangan.

Gambar 3. 5. Grafik

5. Sebuah induktor yang memiliki nilai induktansi sebesar 0.5 H dihubungkan secara seri dengan hambatan bernilai 560Ω, kemudian

dihubungkan pula pada tegangan AC sebesar V = 100 sin 500t. Tentukan berapa besarnya :

a. Reaktansi induktif b. Impedansi

c. Kuat arus maks

d. Beda fase antara arus dan tegangan e. Persamaan Arus sesaat

Jawab :

a.) L = 0,5 H b.) Z =

√

^R²⁺^XL²

W = 500 =

√

⁵⁶⁰² ⁺ ²⁵⁰²

XL = W×H =

√

376.100

= 500 × 0,5 = 613.269 Ω

= 250Ω

c.) I max = Vmax/R d.) tq _∅ = XL

Vmax = 500v = 250

560

R = 560Ω = 0,466

Imax = 500

560 _∅=¿ arc tq

= 0,163 A =24 . 0,3 °

e. I = Imax sin (wt+t) Perhitungan diatas maka Imax = 0,163 A

∅ = M . 0,3 °

Imax = 0,163 sin (500t + 24,0 ₃² )

3.5. TUGAS PRAKTIKUM

Berikut adalah Tugas praktikum tentang Rangkaian RL seri seperti percobaan dengan multisim dan perhitungannya berikut ini

1. PERCOBAAN RESPON FREKUENSI RANGKAIAN RL

1. Buatlah rangkian RL seperti gambar dibawah ini.

Berikut adalah rangkaian RL (resistor,inductor) seperti pada Gambar 3.6.

Dibawah ini

Gambar 3. 6. Rangkaian RL

2. Ukurlah sebuah resistor 10K Ohm dengan ohm meter. Catatlah hasil dari pengukuran tersebut pada sebuah Tabel 3.1.

2. Aturlah AG dengan VOUT = 5 Vpp dan frekuensi = 50 Hz. Ukurlah tegangan pada sebuah resistor VR dan catat pada sebuah tabel.

2. Aturlah AG sehingga f = 100Hz, cek tegangan keluaran = 5Vpp. Ukurlah VR dan catat pada sebuah tabel

2. Ulangi langkah yang ke-4 untuk mendapatkan frekuensi seperti pada sebuah tabel pada tiap frekuensi, lalu ukurlah VR dan catat hasil pengukuran pada sebuah tabel setelah pengukuran selesai, matikan AG.

2. Dengan harga terukur dari VR dan R. Kemudian hitung arus pada rangkaian pada tiap frekuensi. Catat hasil pengukuran pada

sebuah tabel

2. Dengan harga hasil perhitungan dari arus I dan tegangan V, hitung impedansi Z rangkaian pada tiap frekuensi.

Berikut merupakan tabel hasil pengukuran menggunakan multisim yang ditunjukan pada Tabel 3.1. dibawah ini.

Tabel 3. 1. Hasil percobaan menggunakan multisim Frekuens

i F, (Hz)

VTegangan Ress VR, (V)

Arus Rangkaian (A)

50 5 4,998 499.503

100 5 4,998 499.803

150 5 4,997 499.763

200 5 4,998 499.803

250 5 4,998 499.737

300 5 4,998 499.737

350 5 4997 499,747

400 5 4998 499.843

450 5 4998 499.76

500 5 4997 499.737

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.7. Berikut ini

Gambar 3. 7. frekuensi 50hz

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.8. Berikut ini

Gambar 3. 8. frekuensi 100hz

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.9. Berikut ini

Gambar 3. 9. frekuensi 150hz

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.10. Berikut ini

Gambar 3. 10. frekuensi 200hz

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.11. Berikut ini

Gambar 3. 11. frekuensi 250hz

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.12. Berikut ini

Gambar 3. 12. frekuensi 300hz

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.13. Berikut ini

Gambar 3. 13. frekuensi 350

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.14. Berikut ini

Gambar 3. 14. frekuensi 400

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.15. Berikut ini

Gambar 3. 15. frekuensi 450

Berikut adalah gambar multisim pengukuran voltage dan ampere dalam rangk aian resistansi dan induction. Seperti Pada Gambar 3.16. Berikut ini

Gambar 3. 16. frekuensi 500

Berdasarkan hitungan dengan berbagai rumus berikut merupakan hasil tabel perhitungan manual yang ditunjukan pada Tabel 3.2. hasil percobaan rangkain RL.

Tabel 3. 2. Hasil percobaan rangkain RL Frekuens

i F, (Hz)

VTegangan Ress VR, (V)

Arus Rgk (A)

Impedansi Rangkaian (Ω)

50 5 4,999 0,0005 10000

100 5 4,999 0,0005 10000

150 5 4,999 0,0005 10000

200 5 4,999 0,0005 10000

250 5 4,999 0,0005 10000

300 5 4,999 0,0005 10000

350 5 4,999 0,0005 10000

400 5 4,999 0,0005 10000

450 5 4,999 0,0005 10000

500 5 4,999 0,0005 10000

Mencari impedansi dengan frekuensi 50Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×50×0.000003 XL=0.000942

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0,00000942) x 5

= 4,999 V.

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^{+0.000 942}²

√

^100000000+0.000000887364 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA.

Mencari impedansi dengan frekuensi 100Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×100×0.000003 XL=0.0001884

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0,00001884) x 5

= 4,999 V.

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.0001884²

√

^100000000+0.00000003549456 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA

Mencari impedansi dengan frekuensi 150Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×150×0.000003 XL=0.0002826

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0,00000942) x 5

= 4,999 V.

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.0002826²

√

^100000000+0.00000007986276 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA

Mencari impedansi dengan frekuensi 200Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×200×0.000003 XL=0.0003768

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0,00003768) x 5

= 4,999 V.

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.0003768²

√

^100000000+0.000000014197824 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA

Mencari impedansi dengan frekuensi 250Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×250×0.000003 XL=0.000471

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0,00000471) x 5

= 4,999 V.

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.000471²

√

^100000000+0.0000000221841 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA

Mencari impedansi dengan frekuensi 300Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×300×0.000003 XL=0.0005652

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0,0005652) x 5

= 4,999 V.

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.0005652²

√

^100000000+0.000000031945104 Z=

√

100.000 .000

Z=10000

I = V Z

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA

Mencari impedansi dengan frekuensi 350Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×350×0.000003 XL=0.0006594

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0.0006594) x 5

= 4,999 V.

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.0006594²

√

^100000000+0.000000043480836 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA

Mencari impedansi dengan frekuensi 400Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×400×0.000003 XL=0.0007536

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0.0007536) x 5

= 4,999 V Z=

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.0007536²

√

^100000000+0.000000056791296 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA Mencari impedansi dengan frekuensi 450Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×100×0.000003 XL=0.0008478

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0.0008478) x 5

= 4,999 V Z=

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.0008478²

√

^100000000+0.000000071876484 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5 10000

= 0,0005 A

= 500 uA

Mencari impedansi dengan frekuensi 500Hz XL=Ꙍ× L

XL=2× π × f × L

XL=2×3.14×500×0.000003 XL=0.000942

VR = R

(R+XL) x V

= 10000

(10000+0.000942) x 5

= 4,999 V

√

^R²⁺^XL²

√

¹⁰⁰⁰⁰²^+0.000942²

√

^100000000+0.0000000887364 Z=

√

100.000 .000

Z=10000 I = V

= 5

10000

= 0,0005 A

= 500 uA

3.6. KESIMPULAN

Secara dimensi, impedansi sama dengan resistansi; dan satuan SI adalah ohm.

diperlukan, secara internal ataupun eksternal. Tipe berlainan dari generator fungsi yaitu sub-sistem yang menyediakan output sebanding terhadap beberapa input fungsi matematika. Contohnya, output hadir bangun-bangun kesebandingan dengan akar kuadrat dari input. Alat seperti itu dipergunakan dalam sistem pengendali umpan dan komputer analog. Contoh generator fungsi yang sederhana Generator fungsi analog umumnya menghasilkan gelombang segitiga sbg dasar dari seluruh outputnya. Segitiga ini dihasilkan oleh kapasitor yang dimuat dan dilepas secara berulang-ulang dari sumber arus konstan. Hal ini menghasilkan ramp voltase menanjak dan menurun secara linier. Ketika voltase output sampai batas atas dan batas bawah, babak pemuatan dan pelepasan dibalik menggunakan komparator, menghasilkan gelombang segitiga linier. Dengan arus yang bervariasi dan ukuran kapasitor, frekuensi yang berlainan mampu dihasilkan

MODUL IV

RANGKAIAN LISTRIK

RANGKAIAN RC PADA RLC

SERI

MODUL IV RANGKAIAN LISTRIK RANGKAIAN RC PADA RLC SERI

4.1. TUJUAN

Setelah menyelesaikan praktikum Rangkaian RC RLC seri praktikan diharap

kan mampu

1. Mahasiswa dapat mempelajari efek perubahan frekuensi terhadap impedansi pada rangkaian RL seri.

2. Mahasiswa dapat mempelajari efek perubahan frekuensi terhadap arus pada rangkaian RL seri.

4.2. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum analisis loop dan analisis simpul meliputi:

1. Resistor 470 ohm 1 2. Kapasitor 0.1 mikroFarad 3. Software Multisim

4.3. Dasar teori

Setelah melakukan praktikum rangkaian RC pada rangkaian RLC seri didapatkan dasar teori yang meliputi :

4.3.1. Impedensi Rangkaian RC Seri

Pada rangkaian ini, tegangan di rangkaian resistor memiliki sifat yang sefase dengan arus listrik. Sedangkan tegangan pada rangkaian kapasitor memiliki sifat yang beda fase dengan arus listrik, yaitu arus mendahului tegangan sebesar 90°. Dilansir dari Mathematics for Electricity and Electronics (1995) oleh Arthur Kramer, ketika resistor dan kapasitor dihubungkan secara seri ke sumber AC, tegangan pada kapasitor akan keluar dari fase dengan arus dan tegangan melintasi resistansi. s akan mendahului tegangan^[1]. Persamaan untuk menentukan impedansi pada rangkaian seri RC adalah Z =

√

^R²⁺^{X c}² ^.

4.3.2 Arus Terhadap Frekuensi Pada Rangkaian RC

sumber tegangan bolak-balik sinusiode adalah terjadinya pembagian tegangan secara vektoris. Arus yang mengalir pada rangkaian seri adalah sama besar. Arus mendahului 90o terhadap tegangan pada kapasitor (VC). Tidak terjadi perbedaaan fasa antara tegangan jatuh pada resistor (VR) dan arus (i). Melalui reaktansi kapasitif dan resistansi arus yang sama 𝑖 = 𝑖�. 𝑠𝑖�𝜔�. Tegangan efektif 𝑉

= 𝑖𝑅 berada sefasa dengan arus. Tegangan reaktansi kapasitif 𝑉� = 𝑖𝑋� tertinggal 90o terhadap arus. Tegangan gabungan vector (V) adalah jumlah nilai sesaat dari VR dan VC dimana tegangannya tertinggal terhadap arus. Dalam diagram fasor, yaitu arus bersama untuk resistor dan reaktansi kapasitif diletakkan pada gari 𝜔� = 0. Perbedaan sudut antara tegangan dan arus merupakan sudut beda fase (ϕ).

Karena tegangan jatuh pada resistor dan kapasistor terjadi perbedaan fasa, untuk hubungan tegangan (V) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut : 𝑉 = √𝑉𝑅2 + 𝑉� 2 Hubungan tegangan sumber bolak-balik dan arus yang mengalir pada rangkaian menentukan besarnya impedansi (Z) secara keseluruhan dari rangkaian. Besarnya perbedaan sudut (ϕ) antara resistor terhadap impedansi (Z) adalah � = 𝑉 𝑖 Besarnya sudut (ϕ) antara kapasitansi (Xc) terhadap impedansi (Z) adalah 𝑋� = ��𝑜𝑠� Besarnya sudut (ϕ) antara tegangan (VC) terhadap tegangan (VR) adalah �𝑎�� = 𝑋� 𝑅 Bila nilai reaktansi kapasitif (XC) dan Resistansi (R) diketahui, maka besarnya resistansi gabungan (impedansi) dapat dijumlahkan secara vektor dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:

� = √𝑅2 + 𝑋� 2. Berikut Gambar 4.1. pada rangkaian RC seri^[2].

Gambar 4. 1. Rangkaian RC seri

4.3.3 Function Generator

Generator fungsi adalah bagian dari peralatan atau software uji coba elektr

onik yang digunakan untuk menciptakan gelombang listrik. Gelombang ini bisa b erulang-ulang atau satu kali yang dalam kasus ini semacam sumber pemicu diperlukan, secara internal ataupun eksternal. Tipe lain dari generator fungsi adalah sub-sistem yang menyediakan output sebanding terhadap beberapa input fungsi matematika. Contohnya, output berbentuk kesebandingan dengan akar kuadrat dari input. Alat seperti itu digunakan dalam sistem pengendali umpan dan komputer analog. Generator fungsi analog umumnya menghasilkan gelombang segitiga sebagai dasar dari semua outputnya. Segitiga ini dihasilkan oleh kapasitor yang dimuat dan dilepas secara berulang-ulang dari sumber arus konstan. Contohnya, output hadir bangun-bangun kesebandingan dengan akar kuadrat dari input. Alat seperti itu dipergunakan dalam sistem pengendali umpan dan komputer analog.

menghasilkan ramp voltase menanjak dan menurun secara linier. Ketika voltase output mencapai batas atas dan batas bawah, proses pemuatan dan pelepasan dibalik menggunakan komparator, menghasilkan gelombang segitiga linier. Dengan arus yang bervariasi dan ukuran kapasitor, frekuensi yang berbeda dapat dihasilkan.Berikut Gambar 4.2. Generator fungsi^[3].

Gambar 4. 2. Generator fungsi

4.4. TUGAS PENDAHULUAN

1. Apa yang dimaksut dengan reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif ? Jawab:

∙ Reaktansi induktif (XL) adalah hambatan yang di bentuk oleh induktor.

∙ Reaktansi capacitor (XC) adalah hambatan yang di hasilkan oleh capacitor

2. Bagaimana Grafik impedansi terhadap frekuensi pada rangkaian R-C seri ? Jelaskan!

Dalam dokumen LAPORAN PRAKTIKUM RANGKAIAN LISTRIK (Halaman 56-68)