Laporan Praktikum Rangkaian Listrik dan Elektrifikasi Pertanian

(1)

Program Studi Teknik Pertanian Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Hasanuddin Laporan Praktikum Rangkaian Listrik dan Elektrifikasi Pertanian

(2)

RANGKAIAN LISTRIK

Nurhidayah Rusman¹⁾ dan Andi Rita Muarijah²⁾

1) Praktikan Praktikum Listrik dan Elektrifikasi Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Universitas Hasanuddin

2) Asisten Praktikum Listrik dan Elektrifikasi Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Universitas Hasanuddin

ABSTRAK

Rangkaian listrik terdiri dari komponen-komponen listrik yang dirancang untuk melakukan fungsi tertentu, mulai dari aplikasi sederhana hingga kompleks. Rangkaian listrik terdiri dari rangkaian seri dan paralel, dalam rangkaian seri, komponen-komponen listrik dihubungkan berurutan, arus yang sama mengalir melalui setiap komponen. Dalam rangkaian paralel, komponen-komponen listrik dihubungkan secara paralel, yang mana masing-masing memiliki jalur sendiri untuk mengalirkan arus listrik. Dalam rangkaian paralel, tegangan yang sama diberikan pada setiap komponen. Tujuan dari praktikum Rangkaian Listrik untuk mengembangkan pemahaman yang komprehensif tentang konsep dasar rangkaian listrik serta keterampilan praktis dalam mengukur arus dan tegangan pada baterai. Metode yang digunakan dalam praktikum Rangkaian Listrik ini mengukur tegangan dan arus pada baterai menggunakan multimeter. Hasil dari praktikum Rangkaian Listrik ini yaitu tegangan dan arus memiliki hubungan berbanding lurus, tinggi dan rendahnya tegangan dalam rangkaian akan mempengaruhi arus yang dihasilkan karena jika tegangan meningkat, maka arus yang mengalir melalui setiap cabang dapat meningkat begitupun sebaliknya jika tegangan turun, arus dapat menurun. Kesimpulan dari praktikum ini yaitu tegangan dan arus akan berbanding lurus baik pada rangkaian seri maupun rangkaian paralel, rangkaian listrik memungkinkan mengalirkan elektron dari sumber voltase atau arus listrik, dengan tiga jenis utama yaitu seri, paralel, dan campuran, sementara untuk mengukur tegangan dan arus pada baterai digunakan alat multimeter dengan probe merah ke terminal positif dan probe hitam ke terminal negatif baterai.

Kata Kunci: Arus, Paralel, Seri, Tegangan

PENDAHULUAN Latar Belakang

Rangkaian listrik terdiri dari komponen-komponen listrik yang dirancang untuk melakukan fungsi tertentu mulai dari aplikasi sederhana hingga kompleks. Konsep rangkaian listrik sangat penting dalam berbagai bidang termasuk teknik pertanian. Rangkaian listrik memiliki prinsip-prinsip dasar elektronika, seperti hukum Ohm, hukum Kirchhoff, dan metode analisis dasar, hal tersebut termasuk fondasi yang diperlukan untuk memahami bagaimana arus listrik dan tegangan berinteraksi dalam rangkaian. Komponen-komponen dasar dalam rangkaian listrik terdiri dari resistor, kapasitor, induktor dll. Hal tersebut memiliki karakteristik masing-masing komponen serta cara menghubungkannya dalam rangkaian. Rangkaian listrik terdiri dari rangkaian seri dan paralel. Dalam rangkaian seri, komponen-komponen listrik dihubungkan berurutan. Dalam rangkaian seri, arus yang sama mengalir melalui setiap komponen. Rangkaian seri digunakan secara luas dalam aplikasi seperti lampu penerangan seri dan penggunaan baterai dalam rangkaian serial untuk meningkatkan

(3)

tegangan. Dalam rangkaian paralel, komponen-komponen listrik dihubungkan secara paralel yang mana masing-masing memiliki jalur sendiri untuk mengalirkan arus listrik, dalam rangkaian paralel, tegangan yang sama diberikan pada setiap komponen. Rangkaian paralel digunakan dalam aplikasi seperti pemasangan lampu paralel dalam rumah tangga dan penggunaan baterai dalam rangkaian paralel untuk meningkatkan kapasitas arus.

Rangkaian listrik memainkan peran yang sangat penting dalam dunia pertanian modern, rangkaian listrik dapat menggerakkan berbagai peralatan penting dan meningkatkan efisiensi operasional, contohnya pada penggunaan pompa air untuk irigasi hingga sistem pengontrol iklim dalam rumah kaca, listrik menjadi tulang punggung teknologi pertanian saat ini. Selain itu, rangkaian listrik juga digunakan dalam sensor dan alat pemantauan yang membantu petani memantau kondisi tanaman, mengoptimalkan penggunaan air dan dapat meningkatkan hasil panen. Dengan integrasi yang baik dan tepat, rangkaian listrik dapat mengurangi biaya produksi, meningkatkan produktivitas dan berkontribusi pada pertanian yang lebih berkelanjutan di masa depan.

Berdasarkan uraian di atas, praktikum Rangkaian Listrik diharapkan dapat mengembangkan pemahaman yang baik tentang konsep dasar rangkaian penguat arus dan tegangan serta keterampilan praktis dalam mengukur arus dan tegangan pada baterai.

Kemampuan ini akan memberikan landasan yang kuat bagi mahasiswa untuk memahami serta mengaplikasikan prinsip-prinsip elektronika dalam berbagai konteks.

Tujuan dan Kegunaan Praktikum

Tujuan dari praktikum Rangkaian Listrik untuk mengembangkan pemahaman yang baik tentang konsep dasar rangkaian listrik serta keterampilan praktis dalam mengukur arus dan tegangan pada baterai.

Kegunaan praktikum yaitu mampu mengaplikasikan dan mengoperasikan rangkaian listrik dalam kehidupan sehari hari contohnya di rumah maupun di industri pertanian serta mampu membuat rangkaian listrik yang sederhana.

TINJAUAN PUSTAKA Rangkai Listrik

Rangkaian listrik (electrical circuit) adalah sebuah jalur atau rangkaian sehingga elektron dapat mengalir dari sumber voltase atau arus listrik. Rangkaian listrik atau rangkaian elektrik adalah gabungan berbagai piranti (device) yang bekerja bersama untuk menjalankan suatu tugas tertentu, entah itu pemrosesan energi maupun informasi. Dalam rangkaian listrik, energi dan informasi diubah menjadi energi listrik dan sinyal listrik. Dengan menggunakan sinyal ini, energi dan informasi dapat dialirkan dengan lebih efisien ke tempat yang dibutuhkan. Meskipun pemrosesan energi masih menggunakan sinyal analog, namun pemrosesan informasi telah beralih ke sinyal digital. Hal ini menyebabkan peningkatan kualitas informasi vidio, audio dan data secara signifikan. Penggunaan sinyal digital sudah sangat umum digunakan mulai dari rumah tangga hingga luar angkasa (Sudirham 2012).

Meskipun ada perbedaan yang signifikan antara sinyal analog dalam pemrosesan energi dan sinyal digital dalam pemrosesan informasi, namun esensi dari proses pemrosesan tersebut tidaklah jauh berbeda. Pemrosesan pada dasarnya melibatkan konversi ke sinyal listrik, transmisi sinyal tersebut, dan konversi kembali ke bentuk yang dibutuhkan. Sistem pemroses energi dan informasi dibangun dari rangkaian listrik yang menghubungkan berbagai perangkat. Karena itu, langkah awal dalam mempelajari analisis rangkaian listrik adalah memahami model sinyal dan model perangkat. Dalam

(4)

melakukan analisis, karena menggunakan model-model ini hasilnya harus dipahami sebagai hasil yang berlaku dalam batas-batas tertentu (Sudirham 2012).

Rangkai Seri

Rangkaian seri merupakan sebuah rangkaian listrik yang komponennya disusun secara berderetan hanya melalui satu jalur aliran listrik. Contohnya adalah sebuah rangkaian yang memiliki dua resistor, tapi hanya terdapat satu jalur kabel untuk mengalirkan listrik. Rangkaian seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri). Rangkaian seri tersebut terdiri dari dua ataupun lebih beban listrik yang dihubungkan ke catu daya lewat satu rangkaian. Menurut Rosman et al., (2019) bahwa ada beberapa sifat-sifat pada rangkaian seri yaitu:

1. Tegangan sumber akan dibagi dengan jumlah tahanan seri jika besar tahanan sama.

Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dari masing masing tahanan seri adalah sama dengan tegangan total sumber tegangan.

2. Jika salah satu beban ataupun bagian dari rangkaian tidak terhubung ataupun putus aliran arus terhenti

3. Arus yang mengalir pada masing beban adalah sama.

4. Banyak beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri, tahanan total rangkaian menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir dalam rangkaian. Arus yang mengalir tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.

Rangkaian Paralel

Rangkaian paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet (paralel) rangkaian paralel merupakan salah satu yang memiliki lebih dari satu bagian garis edar untuk mengalirkan arus. Dalam kendaraan bermotor, sebagian besar beban listrik dihubungkan secara paralel. Rangkaian paralel lebih rumit daripada rangkaian seri karena terdapat lebih dari satu jalur untuk mengalirkan arus. Setiap arus disebut cabang karena semua cabang dihubungkan pada terminal positif dan negatif yang sama, maka semua jalur ini memiliki tegangan yang sama dan masing-masing cabang mengalami penurunan tegangan dalam jumlah yang sama, terlepas berapa pun resistansi yang terdapat di dalam cabang (Anugrah & Akbar 2021).

Aliran arus di dalam masing–masing cabang bisa jadi berbeda, bergantung pada resistansinya. Total arus didalam rangkaian sama dengan jumlah arus dalam cabang.Total resistansi selalu lebih sedikit daripada resistansi terkecil di dalam cabang mana pun. Cara menghitung hambatan ekuivalen (resultan) rangkaian listrik paralel adalah dengan menjumlahkan seperhambatan semua resistor. Menurut Anugah & Akbar (2021), aturan-aturan berikut berlaku untuk rangkaian paralel:

1. Voltase di masing-masing cabang paralel adalah sama.

2. Total arus di masing-masing cabang adalah sama.

3. Tegangan untuk semua cabang adalah sama.

4. Arus adalah jumlah dari arus masing-masing cabang.

Rangkaian Campuran

Rangkaian campuran merupakan gabungan dari rangkaian seri dan parallel. Rangkaian gabungan (seri-paralel) sedikit menyinggung hukum kirchoff, rangkaian listrik memiliki hubungan erat dengan hukum Kirchoff (Anugrah & Akbar 2021).

1. Hukum arus Kirchoff KCL (Kirchoff currect law) menyatakan bahwa jumlah aljabar dari arus-arus yang mengalir pada suatu titik sambungan pada sebuah rangkaian listrik sama dengan nol. Secara sederhana dapat menyatakan bahwa jumlah aljabar arus-arus yang memiliki hubungan suatu titik sambungan akan selalu sama dengan arus yang meninggalkan titik sambungan itu (tidak ada yang berkurang).

(5)

2. Hukum Kirchoff Tegangan KVL (kirchoff voltage law) menyatakan bahwa jumlah aljabar dan jatuh tegangan diseluruh rangkaian tertutup akan sama dengan nol. Secara sederhana dapat dinyatakan bahwa pada suatu titik tertentu dalam rangkaian tertutup, jika kita melintasi seluruh rangkaian dan menjumlahkan semua beda potensial yang terdapat diseluruh bagian-bagian rangkaian sampai kita menentukan titik yang sama diamana kita mulai maka jumlah tegangan seluruhnya akan sama dengan nol.

Multimeter

Multimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur parameter listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik. Multimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besaran listrik seperti tegangan, arus, frekuensi, kapasitansi dan hambatan. Fungsi dasar multimeter mencakup pengukuran potensial dalam volt, resistansi dalam ohm dan arus dalam amper. Multimeter juga dapat digunakan untuk mengetahui permasalahan elektronik dan kelistrikan. Saat ini, banyak alat ukur yang digunakan di seluruh laboratorium di seluruh dunia yang sayangnya, keakuratannya sebagian besar sebanding dengan waktu dan periode. Seiring berjalannya waktu, alat tersebut mungkin tidak berfungsi dengan benar dan menghasilkan beberapa kesalahan. Hasil yang salah dari instrumen tersebut dapat menyebabkan masalah serius dalam sistem ekonomi dan keselamatan jiwa karena salah satu contohnya akan digunakan untuk validasi produk standar dalam industri impor dan ekspor (Areo et al., 2021).

Multimeter dapat dipastikan bekerja dengan sempurna dengan adanya proses kalibrasi. Dulu kalibrasi harus dilakukan secara manual dan proses ini biasanya memakan waktu lama. Saat ini, sistem kalibrasi otomatis telah digunakan di seluruh dunia dan memainkan peran penting dalam kalibrasi instrumen pengukuran. Saat ini teknik produksi modern menuntut batas akurasi yang semakin ketat dan karena kekuatan ekonomi yang membatasi biaya produksi menjadi semakin parah, maka persyaratan instrumen yang akurat dan murah menjadi semakin sulit dipenuhi (Areo et al., 2021).

Masalah terakhir ini merupakan titik fokus dari upaya penelitian dan pengembangan semua produsen instrumen. Dalam beberapa tahun terakhir, cara yang paling hemat biaya untuk meningkatkan akurasi instrumen ditemukan dalam banyak kasus dengan memasukkan daya komputasi digital ke dalam instrumen itu sendiri. Oleh karena itu instrumen cerdas ini menonjol dalam katalog produsen instrumen saat ini. Semua itu dapat menjadi variabel yang saling bergantung dalam satu proses yang memerlukan sistem mikroprosesor yang kompleks untuk pengendalian total. Karena kemajuan pesat dalam teknologi, instrumen yang digunakan saat ini mungkin akan menjadi usang di kemudian hari, teknik pengukuran yang baru dan lebih efisien terus diperkenalkan. Perubahan ini didorong oleh kebutuhan akan akurasi, kualitas, presisi dan kinerja yang lebih tinggi, untuk mengukur parameter secara akurat, Teknik ini telah dikembangkan yang dianggap mustahil beberapa tahun yang lalu (Areo et al., 2021).

Baterai

Ada beberapa jenis baterai yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari yaitu baterai primer dan baterai sekunder. Kedua baterai tersebut memiliki sifat yang sama yaitu mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai sekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang (Rechargeable Battery) misal baterai telepon genggam. Baterai primer adalah baterai yang bersifat disposable/sekali pakai. Baterai primer mempunyai nilai ekonomis yang tinggi sehingga baterai jenis ini banyak dijumpai di toko-toko besar maupun kecil. Sebuah baterai primer tersusun atas tiga komponen penting, yaitu batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai), seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai) dan pasta sebagai elektrolit (penghantar). Baterai memiliki sifat mengubah energi

(6)

kimia menjadi energi listrik. Komponen-komponen penting penyusun suatu baterai ternyata memiliki unsur kimia yang dapat membahayakan dan mencemari lingkungan dan termasuk dalam kategori limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun). Baterai bekas merupakan baterai yang sudah tidak digunakan lagi. Baterai mengandung berbagai macam bahan kimia seperti merkuri, mangaan, timbal, nikel, lithium dan kadmium.

Merkuri, timbal, nikel, lithium dan kadmium sering ditemukan dalam baterai sekunder sedangkan mangan sering ditemukan dalam baterai primer (Nasution 2021).

Baterai dibuat dari sejumlah elemen yang terpisah kemudian disatukan pada kotak karet keras atau plastik. Komponen dasar dari tiap sel membentuk pelat-pelat positif dan negatif. Pelat negatif dilapisi dengan timbal, berwarna kelabu. Sementara pelat positif dilapisi dengan timbal peroksida yang berwarna coklat. Beberapa pelat positif dan beberapa pelat negatif dihubungkan menjadi kelompok kelompok pelat. Pada beberapa baterai, dalam kelompok pelat negatif selalu terdapat lebih banyak satu pelat daripada pelat positif dalam kelompok pelat positif (Nasution 2021).

METODOLOGI PRAKTIKUM Waktu dan Tempat

Praktikum Rangkaian Listrik dilakukan pada Sabtu, 30 Maret 2024 pada pukul 14.30-16.00 WITA yang bertempat di Laboratorium Penyimpanan Alat dan Mesin Pertanian, Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin, Makassar.

Alat

Alat yang digunakan pada praktikum Rangkaian Listrik adalah multimeter.

Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum Rangkaian Listrik adalah baterai.

Prosedur Praktikum

Prosedur praktikum Rangkaian Listrik adalah:

1. Menyiapkan Alat dan bahan.

2. Merangkai baterai dengan rangkaian seri dan paralel.

3. Mengukur arus dan tegangan yang dihasilkan dari baterai.

4. Mencatat nilai arus dan tegangan.

5. Mengambil dokumentasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil

Tabel 1. Rangkaian seri

Jumlah Baterai Baterai Tegangan Arus

1 1,5 V 1,40 2,19

2 1,5 V 2,59 2,78

3 1,5 V 1,90 2,47

Tabel 2. Rangkaian Paralel

Jumlah Baterai Baterai Tegangan Arus

1 1,5 V 1,19 1,59

2 1,5 V 1,27 1,66

3 1,5 V 1,40 2,91

(7)

Gambar 1. Rangkaian Seri, Paralel dan Seri Paralel

Pembahasan

Rangkaian listrik, atau yang sering disebut sebagai rangkaian elektrik merupakan kombinasi dari berbagai perangkat yang bekerja secara bersama-sama untuk melaksanakan fungsi tertentu, baik itu dalam hal pemrosesan energi maupun informasi. Rangkaian listrik ini dapat terdiri dari berbagai komponen seperti resistor, kapasitor, induktor, transistor dan lain-lain yang dihubungkan secara khusus untuk menciptakan sebuah aliran arus listrik yang diinginkan, sebagaimana yang seuai dengan pernyataan Sudirham (2012).

Pada tabel 1 tegangan dan arus memiliki hubungan berbanding lurus. Pada pengukuran baterai pertama tegangannya yaitu 1,40 dengan arus 2,19, pada pengukuran baterai ke dua tegangan yang didapatkan sebesar 2,59 dengan arus 2,78 dan pengukuran baterai ketiga didapatkan tegangan sebesar 1,90 dengan arus 2,47. Dari hasil tersebut, maka semakin tinggi tegangan yang didapatkan, akan semakin tinggi pula arusnya. Pada gambar 1 terlihat rangkaian seri yang mana sesuai pernyataan dari Rosman et al., (2019) bahwa Jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian tersebut tidak terhubung atau putus, maka aliran arus akan terhenti.

Pada tabel 2 tegangan dan arus juga memiliki hubungan berbanding lurus. Pada pengukuran baterai pertama, tegangannya sebesar 1,19 dengan arus 1,59 lalu pada baterai ke dua memiliki tegangan sebesar 1,27 dengan arus sebesar 1,66 dan pada baterai ke tiga didapatkan tegangan sebesar 1,40 dengan arus sebesar 2,91. Melihat data yang didapatkan, diketahui bahwa tinggi dan rendahnya tegangan dalam rangkaian akan mempengaruhi arus yang dihasilkan karena jika tegangan meningkat, maka arus yang mengalir melalui setiap cabang dapat meningkat begitupun sebaliknya, jika tegangan turun, arus dapat menurun. Hal ini sesuai dengan pernyataan Anugrah & Akbar (2021) bahwa aliran arus di dalam masing–masing cabang bisa jadi berbeda, bergantung pada resistansinya. Total arus didalam rangkaian sama dengan jumlah arus dalam cabang.

KESIMPULAN

Rangkaian listrik (electrical circuit) adalah sebuah jalur atau rangkaian sehingga elektron dapat mengalir dari sumber voltase atau arus listrik. Rangkaian listrik memiliki tiga macam yaitu rangkaian seri yang komponennya disusun secara berderetan hanya melalui satu jalur aliran listrik, contohnya adalah sebuah rangkaian yang memiliki dua resistor, tapi hanya terdapat satu jalur kabel untuk mengalirkan listrik, rangkaian paralel yang memiliki lebih dari satu bagian garis edar untuk mengalirkan arus, serta rangkaian

(8)

campuran yang merupakan gabungan dari rangkaian seri dan parallel. Cara mengukur tegangan dan arus pada baterai yang dilakukan pada praktikum ini yaitu menggunakan alat multimeter, probe merah multimeter dihubungkan ke terminal positif baterai dan probe hitam ke terminal negatif baterai, yang mana pada layar multimeter tersebut akan menampilkan pembacaan tegangan dan arus yang telah diukur dari baterai tersebut.

(9)

DAFTAR PUSTAKA

Aero, S. O., Oni, O. M., Olabisi, Adewumi. 2021. Design and Construction of an Integrated Digital Laboratory Multimeter. International Journal of Scientific &

Engineering Research. 12(11):712-721.

Anugrah, A. Y & Akbar, M. I. 2021. Pengembangan Alat Simulasi Rangkaian Listrik Dasar. Disertasi. Politeknik Negeri Ujung Pandang.

Nasution, M. 2021. Karakteristik Baterai sebagai Penyimpan Energi Listrik secara Spesifik. Journal of Electrical Technology. 6(1):35-40.

Rosman, N., Risdayana, Yuliani, E., Vovi. 2019. Karakteristik Arus dan Tegangan pada Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel dengan Menggunakan Resistor. Jurnal Ilmiah d’Computare. 9(1):20-43.

Sudirham, S. 2012. Analisis Rangkaian Listrik. Edisi ke-1, Darpublic Kanayakan. Bandung.

(10)

LAMPIRAN

Lampiran 1 Dokumentasi Praktikum Rangkaian Listrik

Gambar 2. Mengukur Tegangan pada Baterai