Tegangan AC dan DC pd Osiloskop
advertisement
F Tegangan Ac (Alternating current) dan Dc (Direct current ) pada Digital Osiloskop dan Digital Multimeter i i S K A Lembar Kerja Siswa Percobaan Tegangan Dc dan Ac pada Digital Multimeter dan Digital Osiloskop A. Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ini, yaitu a. Pada arus searah (direct current) 1. Menentukan bentuk gelombang listrik dc pada digital osiloskop. 2. Menentukan periode dan frekuensi gelombang listrik dc pada digital osiloskop. 3. Menentukan besar arus dc pada digital multimeter. 4. Menentukan besar tegangan puncak ke puncak, tegangan maksimum dan minimum dc pada digital osiloskop. 5. Menentukan tegangan dan arus listrik dc pada rangkaian. b. Pada arus bolak balik (alternating current) 1. Menentukan bentuk gelombang listrik ac pada digital osiloskop. 2. Menentukan periode, frekuensi gelombang dan frekuensi anguler listrik ac pada digital osiloskop. 3. Menentukan besar arus ac pada digital multimeter. 4. Menentukan besar tegangan puncak ke puncak, tegangan minimum dan tegangan maksimum ac pada digital osiloskop. 5. Menentukan tegangan listrik ac pada rangkaian. B. Alat Percobaan a. Alat Percobaan Tabel B.1 . Tabel Alat Percobaan No. Alat Percobaan Gambar Jumlah 1. Catu Daya 1 Buah 2. Digital Multimeter 1 Buah 3. Digital Osiloskop 1 Buah 4. Hambatan 47 Ω 1 Buah 5. Hambatan 100 Ω 1 Buah 6. Jembatan Penghubung 5 Buah 7. Kabel Penghubung Hitam 3 Buah 8. Kabel Penghubung Merah 3 Buah 9. Papan Rangkaian 1 Buah (Gambar B.1.Rangkaian Alat ) C. Rumusan Masalah Berdasarkan tujuan percobaan, dapat dirumuskan beberapa masalah, yaitu a. Pada arus searah (direct current) 1. Bagaimana bentuk gelombang listrik dc pada digital osiloskop? 2. Berapa periode dan frekuensi gelombang listrik dc pada digital osiloskop? 3. Berapa besar arus dc pada digital multimeter? 4. Berapa besar tegangan puncak ke puncak, tegangan maksimum dan tegangan minimum dc pada digital osiloskop? 5. Berapa besar tegangan dan arus dc pada rangkaian? b. Pada arus bolak balik (alternating current) 1. Bagaimana bentuk gelombang listrik ac pada digital osiloskop? 2. Berapa periode, frekuensi dan frekuensi anguler gelombang listrik ac pada digital osiloskop? 3. Berapa besar arus ac pada digital multimeter? 4. Bagaimana besar tegangan puncak ke puncak, tegangan maksimum dan tegangan minimum ac pada digital osiloskop? 5. Bagaimana besar tegangan dan arus ac pada rangkaian? D. Hipotesis Percobaan Berdasarkan rumusan masalah diatas, dapat dirumuskan beberapa hipotesis, yaitu a. Pada arus searah (direct current) 1. Bentuk gelombang listrik dc pada digital osiloskop berbentuk gelombang tranversal yang terdiri dari bukit. 2. Besar periode gelombang dc berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang. 3. Besar tegangan dc berbanding lurus dengan kuat arus dan besar hambatannya. 4. Besar tegangan maksimum berbanding lurus dengan tegangan puncak ke puncak. 5. Besar tegangan dc berbanding lurus hambatan dan arus yang mengalir pada rangkaian. b. Pada arus bolak balik (alternating current) 1. Bentuk gelombang listrik ac pada digital osiloskop berbentuk gelombang transversal yang terdiri dari bukit dan lembah. 2. Besar periode gelombang listrik ac berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang dan berbanding terbalik juga dengan frekuensi anguler gelombang. 3. Besar arus efektif berbanding lurus dengan arus maksimum yang mengalir pada rangkaian listrik ac. Arus rata-rata berbanding lurus dengan arus maksimum. 4. Besar tegangan efektif pada rangkaian ac berbanding lurus dengan tegangan maksimum. Besar tegangan maksimum berbanding lurus dengan tegangan puncak ke puncak. 5. Besar tegangan ac berbanding lurus dengan tegangan maksimum, frekuensi anguler, waktu, dan besar arus maksimum. Dan berbanding terbalik dengan periode gelombang. Besar arus ac berbanding lurus dengan arus maksimum, frekuensi anguler, waktu, dan besar arus maksimum. Dan berbanding terbalik dengan periode gelombang. E. Prosedur Percobaan a. Pada arus searah (direct current) 1. Tujuan ke- 1 : Menentukan bentuk gelombang listrik dc pada digital osiloskop. Langkah - langkah Percobaan : 1. Siapkan alat-alat percobaan yang dibutuhkan seperti digital osiloskop, digital multimeter dan catu daya. 2. Kemudian siapkan bahan-bahan percobaan yang dibutuhkan, seperti: kabel penghubung, jembatan penghubung, hambatan (47Ω dan 100Ω) dan papan rangkaian. 3. Lalu rangkailah alat dan bahan yang dibutuhkan tersebut seperti pada gambar percobaan. a. Pertama, rangkai rangkaian seri pada papan rangkaian seperti pada gambar. b. Kedua, hubungkan catu daya, digital osiloskop dan digital multimeter ke rangkaian yang telah dirangkai. 4. Hidupkan digital osiloskop. Tekan tombol On pada digital osiloskop. 5. Lalu kalibrasi digital osiloskop tersebut dengan cara menekan tombol Defalut Setup. 6. Kemudian, hubungkan kabel pada digital osiloskop ke tempat kalibrasi. 7. Lalu tekan tombol Auto sebanyak 2 kali. Maka proses kalibrasi akan berjalan. Apabila tegangan di digital osiloskop tersebut mencapai ± 3 Volt lebih dan frekuensi berubah menjadi 10 kHz maka proses kalibrasi tersebut berhasil. 8. Apabila proses kalibrasi sudah selesai, lepaskan kabel yang terhubung ditempat kalibrasi. Kemudian hubungkan kabel tersebut ke rangkaian. 9. Setelah semua rangkaian terhubung, maka hidupkan catu daya. Setelah catu daya dihidupkan, maka akan terbentuk gelombang di layar digital osiloskop. 10. Kemudian amati gelombang tersebut. Dan jawablah pertanyaan pada tugas pertanyaan. 2. Tujuan ke-2 : Menentukan periode dan frekuensi gelombang listrik dc pada digital osiloskop. Langkah – langkah Percobaan : 1. Dari langkah-langkah tujuan pertama, kita dapat mencari periode dan frekuensi gelombang dc dengan cara menekan tombol measure pada digital osiloskop. 2. Apabila sudah menekan tombol tersebut, maka akan muncul hasil pengukuran pada digital osiloskop. Kemudian, catatlah hasil pengukuran periode dan frekuensi gelombang tersebut pada tabel pengamatan pada arus dc. 3. Tujuan ke-3 : Menentukan besar arus dc pada digital multimeter. Langkah – langkah Percobaan : 1. Gunakan digital multimeter tersebut untuk mengukur besar arus. 2. Apabila sudah terukur besar arus dan tegangan yang mengalir pada rangkaian, catatlah hasil pengukurannya pada tabel pengamatan pada arus dc. 4. Tujuan ke-4: Menentukan besar tegangan puncak ke puncak, tegangan minimum dan tegangan maksimum dc pada digital osiloskop. Langkah – langkah Percobaan : 1. Dari langkah-langkah tujuan kedua, kita dapat mencari besar tegangan puncak ke puncak, tegangan minimum dan tegangan maksimum dc pada digital osiloskop. Dengan cara melihat hasil pengukuran pada layar didigital osiloskop. 2. Apabila sudah diketahui besar tegangan puncak ke puncak, tegangan minimum dan tegangan maksimum dc pada digital osiloskop, maka catatlah hasil pengukuran tersebut pada tabel pengamatan pada arus dc. 5. Tujuan ke-5: Menentukan tegangan listrik dc pada rangkaian. Langkah – langkah Percobaan : 1. Gunakan digital multimeter untuk mengukur tegangan pada rangkaian. Lalu ukur tegangan yang mengalir pada rangkaian tersebut. 2. Apabila sudah terukur besar tegangan pada rangkaian tersebut, catatlah hasil pengukurannya pada tabel pengamatan pada arus dc. b. Pada arus bolak balik (alternating current) 1. Tujuan ke-1 : Memahami bentuk gelombang listrik ac pada digital osiloskop. Langkah – langkah Percobaan : 1. Ubalah sumber tegangan yang mengalir pada rangkaian menjadi sumber tegangan ac. 2. Kemudian amati bentuk gelombang yang dihasilkan sumber tegangan ac tersebut. 3. Kemudian jawab pertanyaan pada tugas pertanyaan, bentuk gelombang apa yang dihasilkan sumber tegangan pada arus ac. 2. Tujuan ke-2 : Menentukan periode, frekuensi gelombang dan frekuensi anguler listrik ac pada digital osiloskop. Langkah – langkah Percobaan : 1. Dari langkah-langkah tujuan pertama, kita dapat mencari periode dan frekuensi gelombang ac dengan cara menekan tombol measure pada digital osiloskop. 2. Apabila sudah menekan tombol tersebut, maka akan muncul hasil pengukuran pada digital osiloskop. Kemudian, catatlah hasil pengkuran periode dan frekuensi gelombang tersebut pada tabel pengamatan pada arus ac. 3. Tujuan ke-3 : Menentukan besar arus efektif, arus maksimum dan arus rata-rata ac pada digital osiloskop. Langkah – langkah Percobaan : 1. Dari langkah-langkah tujuan kedua, kita dapat mencari besar arus efektif dan arus maksimum ac pada digital osiloskop. Dengan cara melihat hasil pengukuran tadi didigital osiloskop. 2. Apabila sudah diketahui berapa besar arus efektif, arus maksimum dan arus rata-rata ac pada digital osiloskop, maka catatlah hasil pengukuran tersebut pada tabel pengamatan pada arus ac. 4. Tujuan ke-4 : Menentukan besar tegangan efektif, tegangan puncak ke puncak, tegangan minimum dan tegangan maksimum ac pada digital osiloskop. Langkah – langkah Percobaan : 1. Dari langkah-langkah tujuan ketiga, kita dapat mencari tegangan puncak ke puncak, tegangan minimum dan tegangan maksimum ac pada digital osiloskop. Dengan cara melihat hasil pengukuran pada layar didigital osiloskop. 2. Untuk mencari tegangan efektifnya, kita dapat menggunakan digital multimeter, dengan cara mengukur tegangannya pada rangkaian. 3. Apabila sudah diketahui besar tegangan efektif, tegangan puncak ke puncak, tegangan minimum dan tegangan maksimum ac pada digital osiloskop, maka catatlah hasil pengukuran tersebut pada tabel pengamatan pada arus ac. 5. Tujuan ke-5 : Menentukan tegangan dan arus listrik ac pada rangkaian. Langkah – langkah Percobaan : Untuk menentukan tegangan dan arus listrik ac pada rangkaian kita dapat mnentukannya dengan menggunakan persamaan tegangan dan arus terhadap waktu. Carilah persamaan tersebut dengan cara menganalis besaran-besaran yang terkait dengan pengukuran ini, lihat pada tabel pengamatan dan jawablah pertanyaan pada tugas pertanyaan!. F. Data Hasil Percobaan a. Pada arus searah (direct curret) 1. Pada Hambatan 47Ω Nomor Percobaan Tegangan Sumber 1 3 Volt 2 6 Volt 3 9 Volt 4 12 Volt Vpp (Volt) Vmaks (Volt) Vmin (Volt) Vef (Volt) Ief (A) Imaks (A) Ir (A) T (s) f (Hz) ω (Hz) I (A) V (Volt) I (A) V (Volt) Analisis Data (Perhitungan untuk frekuensi anguler) π = 2ππ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ....................................................................................................................................... 2. Pada Hambatan 100Ω Nomor Percobaan Tegangan Sumber 1 3 Volt 2 6 Volt 3 9 Volt 4 12 Volt Vpp (Volt) Vmaks (Volt) Vmin (Volt) Vef (Volt) Ief (A) Imaks (A) Ir (A) Analisis Data (Perhitungan untuk frekuensi anguler) T (s) f (Hz) ω (Hz) π = 2ππ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ b. Pada arus bolak-balik (alternating curret) 1. Pada Hambatan 47Ω Nomor Percobaan Tegangan Sumber 1 3 Volt 2 6 Volt 3 9 Volt 4 12 Volt Vpp (Volt) Vmaks (Volt) Vmin (Volt) Vef (Volt) Ief (A) Imaks (A) Ir (A) T (s) ω (Hz) f (Hz) Analisis Data (Perhitungan untuk arus maksimum, arus efektif, arus rata-rata, frekuensi anguler, arus dan tegangan). πππ = πππππ √2 , πΌ ππππ = πππππ π , πΌππ = πΌππππ √2 , π = 2ππ, πΌπ = 2 πΌππππ π , πΌ = πΌππππ sin ππ‘, π = πππππ sin ππ‘ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ I (A) V (Volt) ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 2. Pada Hambatan 100Ω Nomor Percobaan Tegangan Sumber 1 3 Volt 2 6 Volt 3 9 Volt 4 12 Volt Vpp (Volt) Vmaks (Volt) Vmin (Volt) Vef (Volt) Ief (A) Imaks (A) Ir (A) T (s) ω (Hz) f (Hz) Analisis Data (Perhitungan untuk arus maksimum, arus efektif, arus rata-rata, frekuensi anguler, arus dan tegangan). πππ = πππππ √2 , πΌ ππππ = πππππ π , πΌππ = πΌππππ √2 , π = 2ππ, πΌπ = 2 πΌππππ π , πΌ = πΌππππ sin ππ‘, π = πππππ sin ππ‘ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ I (A) V (Volt) ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ G. Tugas Pertanyaan 1. Gelombang apa yang terbentuk pada digital osiloskop jika dialiri arus searah (dc)?. Gambarkan gelombang tersebut!. Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ Gambar gelombang: 2. Gelombang apa yang terbentuk pada digital osiloskop jika dialiri arus bolak-balik (ac)?. Gambarkan gelombang tersebut!. Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ Gambar gelombang: 3. Adakah perbedaan antara gelombang ac dan dc yang terbentuk pada layar digital osiloskop? Jelaskan!. Jawab: ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 4. Mengapa pada arus searah (dc) tidak memiliki nilai efektif?. Jawab: ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 5. Dari percobaan tersebut, apa yang dapat anda simpulkan mengenai tegangan ac dan dc? Jawab: ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... H. Evaluasi 1. Coba anda analisis, persamaan tegangan dan arus apa yang terbentuk dari Vmaks, Imaks, ω (frekuensi anguler), T (periode), f (frekuensi), dan t (waktu) dari hasil pengamatan tersebut pada arus bolak balik?. Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 2. Coba anda selesaikan persamaan tersebut dengan masukkan hasil pengukuran pada tabel pengamatan ke dalam persamaan tersebut!. Apakah hasil penyelesaian anda sama dengan hasil pengukuran besar tegangan dan arus pada digital multimeter?. Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 3. Dari persamaan tersebut, apa yang dapat anda simpulkan mengenai percobaan tegangan ac dan dc pada digital osiloskop dan digital multimeter? Jawab: ................................................................................................................................................ .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................
