percobaan iii rangkaian rc dan rl

RANGKAIAN LISTRIK
LABORATORI
UM TEKNI
K ELEKTRO
JURUSAN TEKNI
K ELEKTRO
FAKULTAS TEKNI
K
UNI
VERSI
TAS I
SLAM KADI
RI– KEDI
RI
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
PENDAHULUAN
A. UMUM
Sesuai dengan tujuan pendidikan di UNISKA, yaitu :
-
Pembinaan hidup bermasyarakat
-
Pembinaan sikap ilmiah
-
Pembinaan sikap kepemimpinan
-
Pembinaan keahlian
Maka tugas dari Laboratorium Fakultas Teknik UNISKA antara lain :
-
Memperkuat konsep
-
Melengkapi kuliah
-
Melatih keterampilan / penerapan teori
Dengan demikian praktikum Mikroprosessor adalah melatih keterampilan dalam
menerapkan teori-teori yang diperoleh dari mata kuliah Sistem Mikroprosessor.
Disamping itu praktikum Mikroprosessor dapat mengasah kemampuan mahasiswa untuk
mengaplikasikan Mikroprosessor sebagai salah satu peralatan pengontrol otomatis yang
saat ini banyak digunakan dalam bidang industri. Kesungguhan dan ketertiban dalam
melakukan praktikum merupakan prasyarat utama untuk mencapai keberhasilan praktikum
anda. Oleh karena itu, selama anda melaksanakan praktikum di laboratorium Elektronika
ada beberapa hal yang perlu anda perhatikan :
1. Selama praktikum, praktikan dibimbing oleh asisten dan untuk itu praktikan harus
mempersiapkan segala sesuatu tentang percobaan yang akan dilakukan seperti yang
ada pada “BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM” bersama rekan praktikumnya.
2. Sebelum melaksanakan praktikum, periksalah semua peralatan yang akan digunakan
dan pinjamlah peralatan yang belum ada.
3. Dalam melaksanakan praktikum perlu diperhatikan penggunaan waktu yang ada,
karena waktu pelaksanaan Praktikum Mikroprosessor adalah “3 jam”.
Rincian penggunaan adalah seperti berikut :
-
Persiapan :
Untuk persiapan, praktikan diberi waktu 30 menit dan pada saat persiapan tugas
praktikan adalah : menyerahkan tugas pendahuluan dan meminjam peralatan
yang belum ada.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
PENDAHULUAN
ii
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
-
Melakukan Percobaan :
Dalam melakukan percobaan praktikan diberi waktu ± 120 menit dan sisanya (30
menit) digunakan untuk mencata hasil praktikum dalam lembar Laporan
Sementara.
4. Tugas pendahuluan dikumpulkan sebelum praktikum dimulai kepada asistenya
masing-masing.
5. Praktikan dilarang mengerjakan Tugas Pendahuluan di lingkungan Laboratorium.
6. Sebelum melakukan percobaan, setiap praktikan harus mempersiapkan Laporan
Resmi yang telah ditulisi dengan tujuan percobaan, teori, cara kerja, serta
persiapkan pula kertas karbon dan kertas grafik bila diperlukan.
B. TATA TERTIB
Tata tertib yang harus diperhatikan dan ditaati selama melakukan praktikum
Mikroprosessor adalah :
1. Praktikan harus hadir 10 menit sebelum praktikum dimulai.
2. Praktikan baru diperkenankan masuk Laboratorium setelah percobaan yang akan
dilaksanakan dinyatakan SIAP oleh asisten.
3. Sebelum melakukan praktikum, semua perlengkapan kecuali buku petunjuk praktikum,
alat tulis dan peralatan penunjang harus diletakkan di tempat yang telah ditentukan.
4. Setiap praktikan harus melakukan percobaan dengan rekan praktikum yang telah
ditentukan.
5. Selama mengikuti praktikum, praktikan harus berpakaian sopan dan tidak
diperbolehkan memakai sandal, bertopi, merokok, membuat gaduh, dan lain-lain.
6. Selama praktikum, praktikan hanya diperbolehkan menyelesaikan tugasnya pada meja
yang telah disediakan (melakukan percobaan, membuat laporan sementara dan resmi).
7. Selama melakukan percobaan, semua data hasil percobaan ditulis dalam kolom-kolom
tabel yang dipersiapkan terlebih dahulu. Laporan sementara dibuat rangkap n + 1 dan
dilaporkan pada asisten untuk ditanda tangani. n adalah jumlah praktikan dalam satu
kelompok.
8. Berdasarkan Laporan Sementara yang telah disetujui oleh asisten, setiap praktikan
membuat Laporan Resmi sesuai dengan tugas yang diberikan dalam buku petunjuk,
kemudian diserahkan kepada asisten masing-masing dengan dilampiri laporan
sementara.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
PENDAHULUAN
iii
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
9. Jika praktikan akan meninggalkan ruang praktikum, harus melaporkan pada asisten dan
demikian pula sebaliknya.
10. Praktikan yang sudah menyelesaikan tugas-tugasnya, diharuskan meninggalkan ruang
praktikum.
C. SANKSI
Ada beberapa sanksi yang dapat diterapkan terhadap praktikan yang melanggar peraturan
tata tertib :
1. Pelanggaran tehadap :
a. Point A-5, asisten berhak melakukan pencoretan terhadap tugas yang telah
dikerjakan.
b. Point A-6, B-1, B-5, B-6, dan B-9 dikenakan sanksi pembatalan percobaan yang
dilakukan.
c. Point A-2, B-3, B-4, dan B-9 dikenakan sanksi peringatan dan apabila telah
mendapatkan peringatan 3 kali, praktikan akan dikeluarkan dan mendapat “Nilai
E”.
2. Praktikan yang melakukan kecurangan dapat dikenakan sanksi berupa pembatalan
seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”.
3. Praktikan yang karena kelalaiannya menyebabkan kerusakan atau menghilangkan alat
milik laboratorium harus mengganti alat tersebut. Apabila dalam waktu yang ditentukan
belum mengganti, maka tidak diperkenankan mengikuti praktikum berikutnya.
4. Praktikan yang tidak mengikuti praktikum sebanyak 4 kali diberi sanksi pembatalan
seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”.
5. Sanksi lain yang ada di luar sanksi-sanksi diatas ditentukan kemudian oleh Kepala
Laboratorium.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
PENDAHULUAN
iv
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN ...........................................................................................
ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
v
PERCOBAAN I. TEOREMA THEVENIN DAN NORTON ..................................
1
PERCOBAAN II. RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK .......................
8
PERCOBAAN III. RANGKAIAN RC DAN RL ..................................................... 15
PERCOBAAN IV. RANGKAIAN RESONANSI .................................................... 27
LAMPIRAN ................................................................................................... 35
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
DAFTAR ISI
v
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
PERCOBAAN I
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
1.
TUJUAN
a. Mempelajari penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada arus searah.
2. PENDAHULUAN
2.1. Teorema Thevenin
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen
maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat
diganti dengan : satu sumber tegangan seri dengan sebuah resistor dengan resistansi.
a
a
RT
Rangkaian
aktif linier
VT
b
b
Gambar 1.1. Konsep Teorema Thevenin
VT = Tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit Voc).
RT = Resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber
independen diganti dengan resistansi dalamnya.
Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban di
ubah- ubah.
2.2. Teorema Norton
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen
maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b dapat
diganti dengan : satu sumber arus parallel dengan satu resistor dengan resistansi.
a
a
+
Rangkaian
aktif linier
RN
IN
b
b
Gambar 1.2. Konsep Teorema Norton
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
1
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
IN = Arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit = 𝐼𝑆𝐶 ).
RN = Resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber
independen diganti dengan resistansi dalamnya.
Dapat dibuktikan bahwa :
𝑹𝑵 = 𝑹𝑻 =
𝑽𝑪𝑪
dan
𝑰𝑺𝑪
𝑰𝑵 = 𝑰𝑺𝑪 =
𝑽𝑻
𝑹𝑻
3. ALAT – ALAT YANG DIGUNAKAN
a. Kit praktikum Thevenin dan Norton
b. AVO Meter analog
c. AVO meter digital
d. Kabel penghubung secukupnya.
+
D
A
RANGKAIAN
SUMBER
TEGANGAN
N
-
B
E
E
SUMBER
ARUS
R1
R2
R3
R4
F
BEBAN
Gambar 1.3. Denah kit praktikum
4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
4.1. Teorema Thevenin (Rangkaian 1)
Dalam percobaan ini teorema thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada
beban R (R1, R2, R3 dan R4) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan mengukur
VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui beban
secara langsung dengan membaca mA-meter.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
2
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
a. Gunakan Kit Teorema Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20
Volt pada A-B, pada titik C-D pasanglah mA digital (pada range 20 mA) seri dengan
beban R1,seperti gambar dibawah ini. Bacalah dan catat arus melalui R1.
A
D
A
RANGKAIAN
20V
i
N
E
B
Gambar 1.4. Pengukuran arus rangkaian
b. Bukalah beban dan mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah
tegangan open circuit C-D (sama dengan VT) dengan Voltmeter elektronik yang
mempunyai impedansi input tinggi (seperti gambar dibawah ini). Tegangan sumber
A-B harus tetap = 20 volt.
A
D
RANGKAIAN
V
20V
N
E
B
Gambar 1.5. Pengukuran tegangan Thevenin
c. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yang dilihat pada terminal C-D ke kiri, bukalah
atau lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B (seperti
gambar dibawah ini)
A
D
RANGKAIAN
N
B
E
Ohm
Meter
Gambar 1.6. Pengukuran resistansi Thevenin/Norton (RT)
d. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan Ohm meter.
e. Ukurlah resistansi R1.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
3
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
f. Hitunglah arus melalui R1 dari :
𝑰 =
𝑽𝑻
𝑹𝑻 + 𝑹𝟏
a
RT
I
R1
VT
b
Gambar 1.7. Pengukuran arus pada rangkaian pengganti thevenin 1
g. Bandingkanlah hasil Perhtungan (f) tersebut dengan hasil yang peroleh dari
pengukuran langkah (a).
h. Ulangi langkah (a) – (e) untuk harga R = R2, R = R3, dan R = R4.
i. Tuliskan hasil percobaan diatas pada tabel yang tersedia pada lembar kerja.
4.2. Teorema Thevenin (Rangkaian 2)
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut :
B
A
RANGKAIAN
N
D
C
I
RT
V = VT
R = R1
-
A
+
Gambar 1.8. Pengukuran arus pada rangkaian pengganti thevenin 1
b. Aturlah tegangan V sama dengan harga VT yang telah diukur pada langkah 4.1.b.
c. Sebagai dipergunakan rangkaian N dengan A-B dihubung singkatkan dan dipasang
menurut gambar diatas.
d. Ukurkah arus yang mengalir di R1 dengan mA-meter.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
4
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
e. Ulangi percobaan tersebut untuk R = R2, R = R3, dan R = R4 (hubung singkat).
f. Tuliskan hasil percobaan diatas pada tabel yang tersedia pada lembar kerja.
4.3. Teorema Norton
Rangkaian pada percobaan 4.1.a diatas dapat diganti dengan sebuah sumber arus
parallel dengan suatu resistansi yang besarnya sama dengan RT.
a. Mencari IN pasanglah sumber tegangan searah 20 volt pada A-B.
Ukurlah arus hubungan singkat pada C-D (pasanglah mA-meter langsung pada C-D)
b. RN = RT dapat diperoleh dengan percobaan 4.1.c tetapi dalam hal ini rangkaian N
akan kita pergunakan sebagai IN.
c. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh
dari percobaan 4.3.a. Buatlah rangkaian sebagai berikut :
E
C
A
A
RANGKAIAN
SUMBER ARUS
IN
RN
N
F
R1
D
B
Gambar 1.9. Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton
d. Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R2, R = R3, dan R = R4.
e. Tulislah hasil pengamatan pada tabel dalam lembar kerja.
5. TABEL HASIL PERCOBAAN
Tabel
Teorema Thevenin dan Norton
Dengan tegangan
Pengukuran
Vab = 20 volt
............. mA
(perc. 4.1.a)
VT = .......... volt
(perc. 4.1.b)
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
RT = RN = .......... ohm
(perc. 4.1.c)
IN = .......... mA
(perc. 4.3.a)
5
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
Arus melalui resistor R
Perhitungan
Beban R
Pengukuran
dengan teorema
langsung dengan
Thevenin
mA meter
(perc. 4.1.a)
𝐼=
Pengukuran
dengan
teorema
𝑉𝑇
𝑅𝑇 + 𝑅
(perc. 4.1.e)
Thevenin
(perc. 4.2.d)
Pengukuran
dengan teorema
Norton
(perc. 4.3.d)
R = R1
R = R2
R = R3
R = R4
6. MENGAKIRI PERCOBAAN
a.
Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
6
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
7. Tugas
a. Kesimpulan apakah yang dapat saudara peroleh dari percobaan 1?
b. Kesimpulan apakah yang dapat saudara peroleh dari percobaan 2?
c. Apakah pengaruh resistansi dalam sumber tegangan pada percobaan ini?
d. Bandingkanlah resistansi dalam sumber arus yang dipergunakan dalam percobaan ini
dengan resisstansi dalam sumber arus ideal!
e. Untuk harga R manakah (diantara R1, R2, dan R3), sumber arus yang menghasilkan arus
yang dapat dianggap konstan ( I = IN = arus hubung singkat )?
f. Keuntungan apakah yang diperoleh dengan menggunakan teorema ini?
g. Lingkarilah pernyataan yang dianggap benar :
1) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = 0 dan sumber arus ideal
mempunyai impedansi dalam = ∞.
2) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = 0 dan sumber arus ideal
mempunyai impedansi dalam = 0.
3) Sumber tegangan ideal mempunyai impedansi dalam = ∞ dan sumber arus ideal
mempunyai impedansi dalam = ∞.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
7
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
PERCOBAAN II
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
1. TUJUAN
a. Mempelajari sifat rangkaian dengan kopling magnetic.
b. Mempelajari beberapa sifat transformator dan penggunaanya.
2. PENDAHULUAN
Dua buah rangkaian atau lebih dikatakan bergandengan bila perubahan arus atau
tegangan pada rangkaian yang satu mempengaruhi arus atau tegangan pada rangkaian
yang lain. Bila pengaruh perubahan besaran listrik diteruskan melalui medan listrik, maka
rangkaian tersebut dikatakan bergandengan kapasitif (galvanis).
Pada gandengan tidak langsung ini, besarnya pengaruh rangkaian yang satu kepada
yang lain dinyatakan dengan faktor gandengan atau koefisien kopling k yang berharga
antara 0 dan 1 (makin rapat jaraknya, makin kuat pengaruhnya).
Jadi, untuk dua kumparan yang diketahui bergandengan magnetic, selain dapat
induktansi (self inductance), dikenal pula induktansi bersama/gandengan (mutual
inductance) yang berbeda dipengaruhi oleh koefisien kopling k.
Arah lilitan kumparan yang satu terhadap kumparan yang lain, menentukan polaritas
tegangan induktansinya (biasanya dinyatakan dengan tanda dot).
Alat yang bekerja berdasarkan pemindahan besaran listrik melalui medan magnet ini,
dikenal sebagai transformator.
Sebagai sebuah kutub empat yang mempunyai sepasang terminal input dan sepasang
terminal output. Kumparan yang terhubung dengan terminal input biasanya disebut
kumparan primer sedangkan kumparan yang terhubung pada terminal output biasanya
disebut kumparan sekunder.
Kumparan-kumparan tersebut dapat dibuat dengan menggunakan inti udara (air core
transformer), atau yang lebih umum dibuat dengan menggunakan inti dari bahan
ferromagnetik/inti besi (iron core transformer), karena permeabilitasnya “µ” jauh lebih
tinggi dari udara.
Perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder menentukan perbandingan tegangan
atau arus dari kedua kumparan tersebut. Perlu diingat, meskipun disini seolah-olah terjadi
pertambahan tegangan atau arus, tetapi tidak terdapat pertambahan daya.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
8
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
Jadi dapat dituliskan bahwa :
𝑵𝟏
𝑽𝟏
𝑳𝟏
=
=
𝑵𝟐
𝑽𝟐
𝑳𝟐
𝑽𝟏 𝑳 𝟏 = 𝑽𝟐 𝑳 𝟐
(untuk Transformator ideal)
3. ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN
a. Kit praktikum
b. Generator Sinyal (GS)
c. Osiloskop
d. Multimeter
e. Tahanan/beban 8,2 Ohm
f. Variac
4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
4.1. Melihat V2 Sebagai Fungsi Jarak.
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut:
OSILOSKOP
L1
L2
SUMBER SINYAL
V1
V2
Cv2
Ch1
Ch2
Cv1
Gambar 2.1. Melihat V2 sebagai fungsi jarak
b. Aturlah frekuensi generator sinyal pada frekuensi resonansi = fr (20 Kc) (lihat
pada kit praktikum) dengan amplituda = 2 VPP = V1
c.
Posisi jarak = 0 (kumparan 1 dan kumparan 2 paling dekat).
d. C1 dan C2 pada posisi minimum (lihat pada kit praktikum).
e. Aturlah C1 dan C2 sehingga diperoleh harga V2 yang maksimum.
f. Ubahlah posisi jarak mulai dari kedudukan : 0,1,2,3,4 dan ukurlah V2 pada tiap
kedudukan.
g. Lakukanlah pengukuran ini untuk 3 buah frekuensi yaitu :
F1 = fr : f2 = fr + 10 kHz ; f3 = fr – 10 kHz
h. Isikan hasil pengukurannya dalam tabel 1 pada lembar kerja.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
9
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
4.2. Melihat V2 Sebagai Fungsi ϴ
a.
Ulangilah langkah percobaan 4.1 dari a sampai dengan e.
b.
Ukurlah tegangan V2 dengan beda frasa antara V1 dan V2 (= ϴ) lakukanlah
pengukuran ini untuk 3 buah frekuensi seperti pada 4.1.f
c.
Kemudian tuliskan hasil pengukurannya kedalam tabel 2 pada lembar kerja (bila
frekuensi yang dipilih cukup banyak, response yang diharapkan dapat terlihat
dengan jelas).
4.3. Mempelajari Sifat Transformasi Daya
Perhatian :
1. Kita bekerja dengan tegangan jala jala listrik. Berhati hatilah!
2. Saat mengunakan Multimeter untuk mengukur tegangan, gunakan batas
ukur yang paling tinggi dahulu.
Buatlah rangkaian terlebih dahulu, periksalah apakah tidak ada salah hubung
atau hubung singkat sebelum kita memasang pada tegangan jala-jala listrik dari PLN.
a. Buatlah rangkaian sebagai berikut:
0
a
e
10
0
6
b
f
c
g
d
h
220
240
9
12
Gambar 2.2. Rangkaian Transformator daya
b. Aturlah tegangan output “Variac” = 50 Volt.
Gambar 2.3. Output variac yang dihubungkan ke transformator
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
10
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
c. Pasangkan tegangan 50 Volt ini (output dari variac) pada a-b (pada waktu
memasang, Variac dimatikan dahulu)
d. Kemudia ukurlah tegangan Vc-a, Vd-a, Vf-e, Vg-e, Vh-e dan istilah tabel 3.
e. Dengan menganggap bahwa trafo adalah trafo ideal, maka dapat ditentukan
perbandingan lilitan trafo tersebut.
4.4. Menentukan Polaritas Transformator
a.
Hubung singkatkan a-e. pasanglah tegangan 100 Volt (output dari variac) pada ad (pada waktu memasang, Variac dimatikan dahulu), kemudian ukurlah
tegangan Vh-e, isilah tabel 4.
b. Lepaskan hubungan singkat a-e.
c.
Hubung singkatkan a-h. Pasanglah tegangan 100 Volt pada a-d (output dari
variac) pada a-d (pada waktu memasang, Variac dimatikan dahulu), kemudian
ukurlah tegangan Vh-e, isilah tabel 4.
d. Lepaskan hubungan singkat a-h.
e.
Dari percobaan a dan c kita telah dapat menentukan polaritas trafo tersebut.
4.5. Menentukan Regulasi Tegangan
a.
Buatlah rangkaian sebagai berikut:
Gambar 2.4. Menentukan regulasi tegangan
b.
Aturlah tegangan Variac sebesar 100 Volt.
c.
Pasanglah tegangan 100 Volt pada a – b (pada waktu memasang, variac
dimatikan dulu)
d.
Dalam keadaan rb = terbuka (open), kemudian ukurlah tegangan Ve-h = V1
e.
Pasanglah rb = 8,2Ω, kemudian ukurlah tegangan Ve-h dalam keadaan ini (beban
penuh) = V2. Dapat dihitung arus pada keadaan beban penuh ini = ib
𝑽𝟏−𝑽𝟐
× 𝟏𝟎𝟎%
f.
Fungsi tegangan =
g.
Isikan hasil pengukuran diatas pada tabel -5.
𝑽𝟐
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
11
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
4.6. Mempelajari Transformasi Impedansi
Menentukan perbandingan lilitan primer dan sekunder
a.
Aturlah tegangan output generator sinyal sebesar 5 volt rms pada frekuensi 1
kHz.
b. Pasanglah tegangan generator sinyal ini pada a – b
c.
Ukurlah tegangan Ve-h, kemudian hitunglah perbandingan np/ns.
Gambar 2.5. Perbandingan Lilitan Primer dan sekunder
Mengukur impedansi input rangkaian dengan transformator
a.
Buatlah rangkaian sebagai berikut:
I1
np
GS
V1
ns
Rb
8,2R
Z1
Gambar 2.6. Mengukur impedansi input rangkaian dengan transformator
b. Aturlah generator sinyal GS pada frekuensi 1 kHz dengan v = 4 Volt rms.
c.
Ukurlah V1 dan I1
d.
Kemudian hitunglah impedensi input
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
𝑍1 =
𝑉1
𝐼1
12
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
5. LEMBAR KERJA
Tabel 1
V2 sebagai fungsi jarak
Tegangan v2 (Vpp) pada posisi jarak
V1 = 2 Vpp tetap
0
1
2
4
f1 = fr
f2 = fr + 10 Khz
f3 = fr – 10 Khz
Tabel 2
v2 sebagai fungsi ϴ
V1 = 2 Vpp tetap
frekuensi (kHz)
V2 (Volt peak to peak)
ϴ
f1 = fr
f2 = fr + 10 kHz
f3 = fr – 10 kHz
Tabel 3
Transformator
Vb-a
Vc-a
Tabel 4
Vd-a
Vf-c
Vg-e
Vh-e
Polaritas trafo
a – e hubung singkat
Vh-e
Tabel 5
Vh-d
a – h hubung singkat
Vd-e
Vh-d
Regulasi tegangan
V1
V2
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
ib
Regulasi
tegangan
13
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
8. MENGAKIRI PERCOBAAN
c.
Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
d. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN DENGAN KOPLING MAGNETIK
14
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
PERCOBAAN III
RANGKAIAN RC DAN RL
1. TUJUAN
a. Mempelajari impedansi dalam arti fisik.
b. Mempelajari hubungan antara impedansi, resistansi, dan reaktansi pada rangkaian seri
RC dan RL.
c. Mempelajari hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL
d. Melihat beda fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL
e. Mempelajari “ressponse” terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL
2. PENDAHULUAN
Dalam arus bolak-balik, untuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan
phasor tegangan dan phasor arus
Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = Ri;
𝑣=𝐿
𝑑𝑖
𝑑𝑣
,𝑖 = 𝐶
𝑑𝑡
𝑑𝑡
maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau cosinus):
 Pada R : tegangan sefasa terhadap arusnya.
 Pada L : tegangan mendahului 900 terhadap arusnya.
 Pada C : tegangan tertinggal 900 terhadap arusnya.
Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan
tegangan dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan akan terlihat bahwa
resistansi tidak akan “sebanding” dengan reaktansi. Hal ini dinyatakan dengan adanya suati
operator “j” yang besarnya =
−1 yang menunjukkan perputaran 900 setelah atau
berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
15
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
2.1. Rangkaian RC
VR
R
Vi
C
VC
Gambar 3.1. Rangkaian RC sederhana
Menurut hukum kirchhoff II (KVL), dapat ditulis:
1
𝑖 𝑑𝑡
𝐶
𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 +
VR sefasa dengan i
VC tertinggal 900 dari i
Vi tertinggal θ dari i (dimana 00 < θ < 900)
Besar Sudut θ ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda Fasa
antara VC dan i, atau Vi dan i dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa antara VC
dan VR atau antara Vi dan VR (mengapa?)
2.2. Diferensiator
Dari persamaan
1
𝑖 𝑑𝑡
𝐶
atau
𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 +
Bila output diambil pada resistor 𝑣𝑂 = 𝑣𝑅 , untuk vC >> vR maka vi ≈ vC sehingga :
𝑣𝑖 ≈
1
𝐶
𝑖 𝑑𝑡 atau 𝑖 ≈ 𝐶
𝑑𝑣𝑡
𝑑𝑡
Sehingga diperoleh hubungan output (vO = vR) dengan input (vi) sebagai berikut:
𝑣𝑂 = 𝑅𝐶
𝑑𝑣𝑡
𝑑𝑡
Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian Diferensiator. Dalam
bentuk phasornya, persyaratan diatas dapat dituliskan sebagai berikut:
𝑣𝐶 ≫ 𝑣𝑅 atau 𝑉𝐶 > 𝑉𝑅
1
𝐼 ≫ 𝑅𝐼
𝑗𝜔𝐶
Sehingga diperoleh 𝜔𝐶𝑅 ≫ 1.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
16
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
Jika 𝜔𝑂 ≡
𝜔
𝜔𝑂
1
1
atau 𝑓𝑂 =
𝑅𝐶
2𝜋𝑅𝐶
, maka persamaan diatas dapat dituliskan:
≪ 1atau 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 .
𝜔𝑂 disebut frekuensi “cut off”
Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi
untuk memperoleh fungsi diferensiasi yang baik.
2.3. High Pass Filter
Dari persamaan 𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶 , Bila diambil 𝑣𝑂 = 𝑣𝑅 , maka dapat dituliskan:
𝑣𝑂
𝑅
1
1
=
=
=
𝜔
1
1
𝑣𝑖
1 − 𝑗 𝜔𝑂
𝑅 + 𝑗𝜔𝐶
1 + 𝑗𝜔𝐶𝑅
Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi diatas :
 Untuk 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 akan diperoleh
𝑣𝑂
 Untuk 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 akan diperoleh
𝑣𝑂
 Untuk 𝜔 = 𝜔𝑂 akan diperoleh
𝑣𝑂
Dari
1
𝑣𝑂
𝑃
2 𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑖
=
1
2
𝑣𝑖
𝑣𝑖
𝑣𝑖
≈1
≈0
=
1
2
dapat diturunkan bahwa daya di R adalah 𝑃𝑅 =
𝑣𝑂
𝑅
2
2
𝑣𝑡
−
2
𝑅
=
𝑣𝑡 2
2𝑅
=
. Dimana Pmax adalah daya pada R saat 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 . Sehingga rangkaian
merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.
2.4. Integrator
Dari persamaan
1
𝑖 𝑑𝑡
𝐶
atau
𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 +
Jika tegangan output diambil pada kapasitor (vO = vC) dan vR >> vC, maka vi ≈ vR
sehingga vi ≈ Ri atau 𝑖 ≈
𝑣𝑂 = 𝑣𝐶 =
1
𝑖 𝑑𝑡 =
𝐶
𝑣𝑖
𝑅
1
𝑣𝑖
𝐶
𝑅
. Pada output diperoleh hubungan sebagai berikut:
𝑑𝑡 =
1
𝑅𝐶
𝑣𝑖 𝑑𝑡.
Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai Rangkaian Integrator.
Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah v R >> vC. Dalam
bentuk phasornya, hubungan diatas dapat dituliskan sebagai berikut :
𝑣𝑅 ≫ 𝑣𝐶 atau 𝑅𝐼 ≫
Sehingga 𝑅 ≫
1
𝜔𝐶
1
𝐼
𝑗𝜔𝐶𝑅
atau 𝜔𝐶𝑅 >> 11
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
17
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
Bila 𝜔𝑂 ≡
1
𝑅𝐶
atau 𝑓𝑂 =
1
2𝜋𝑅𝐶
, Maka persamaan diatas dapat dituliskan:
𝜔
𝜔𝑂
≪ 1 atau 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 .
2.5. Low-Pass Filter
Dari persamaan 𝑣𝑖 = 𝑣𝑅 + 𝑣𝐶 , jika diambil 𝑣𝑂 = 𝑣𝐶 maka dapat dituliskan :
1
𝑣𝑂
1
1
𝑗𝜔𝐶
=
=
=
𝜔
1
𝑣𝑖
1 + 𝑗𝜔𝐶𝑅
1+𝑗𝜔
𝑅 + 𝑗𝜔𝐶
𝑂
Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi diatas :
 Untuk 𝜔 ≫ 𝜔𝑂 akan diperoleh
𝑣𝑂
 Untuk 𝜔 ≪ 𝜔𝑂 akan diperoleh
𝑣𝑂
Untuk 𝜔 = 𝜔𝑂 akan diperoleh
𝑣𝑂
𝑣𝑖
𝑣𝑖
𝑣𝑖
=
≈0
≈1
1
2
Dengan tiga keadaan diatas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF) yang
sederhana.
2.6. Rangkaian RL
Analisa pada rangkaian RL seperti pada gambar dibawah ini dapat dilakukan dengan
cara yang sama seperti pada rangkaian RC.
R
VR
L
VL
Vi
Gambar 3.2. Rangkaian RL sederhana
Menurut hukum Kirchoff II (KVL) dapat dituliskan vi = vR + vL , Sehingga :
𝑣𝑖 = 𝑅𝑖 + 𝐿
𝑑𝑖
𝑑𝑡
Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, VR sefasa dengan i dan Vi mendahului terhadap i
(dengan sudut antara 00 dan 900). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut θ ditentukan
oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vL dan i, atau vi dan i
dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa vL dan vR, atau vi dan vR (mengapa?)
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
18
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya
yang harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai, diferensiator, integrator,
high pass filter, ataupun low pass filter.
3. ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN
a. Kit praktikum RC dan RL
b. Generator Sinyal (GS)
c. Osiloskop
d. Multimeter
e. Resistor : 1 KΩ, 10 KΩ, 1 MΩ
f. Kapasitor : 0,1 μF, 0,01 μF, 0,001 μF.
g. Induktor : 2,5 mH.
4. TUGAS PENDAHULUAN
a.
Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi sebagai:
differensiator integrator high pass filter dan low pass filter!
b. Dengan harga R = 10 KΩ; 100 KΩ dan 1MΩ hitunglah harga C dan L dari rangkaian RC
dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass filter.
Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Data Hasil Percobaan saudara.
Tabel 1. Syarat yang harus dipenuhi
Harga C atau L yang harus dipenuhi sebagai
Nilai
Rangkaian
High Pass
Low Pass
Resistor Diferensiator
Integrator
Filter
Filter
10 K
RC
100K
1M
10 K
RL
100K
1M
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
19
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
5. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
5.1. Rangkaian RC
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
R
10K
Vi
C
0,01 uF
Gambar 3.3. Rangkaian RC untuk pengukuran phasor
vi= 2 V rms (bentuk gelombang sinus)
R = 10 KΩ; C = 0,1μF; f = 300 Hz
b. Hitunglah vR dan vCdengan harga besaran yang telah diketahui.
c. Ukurlah vR dan vC dengan multimeter. Cek apakah vi= vR + vC.
d. Amati v, vR dan vCdengan osiloskop.
e. Carilah beda fasa antara vi dan vR, juga antara vC dan vR dengan bantuan
osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel
data hasil percobaan.
Tabel 2. Rangkaian RC
Pengukuran dengan
multimeter (dalam Volt
rms)
Perhitungan
(dalam Volt rms)
vi
-
vR
vC
vi
vR
vC
Pengamatan dengan
osiloskop (dalam Volt
p-p)
vi
vR
vC
Beda fasa antara vi dan vR : 0 = ......
Vi (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
Beda fasa antara vC dan vR : 0 = ......
VC (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
*)
coret yang salah
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
20
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
5.2. Rangkaian RL
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
R
1K
Vi
L
2,5 mH
Gambar 3.4. Rangkaian RL untuk pengukuran phasor
vi= 2 V rms (bentuk gelombang sinus)
R = 1 KΩ; L = 2,5 mH; f = 60 KHz
b. Hitunglah vR dan vLdengan harga besaran yang telah diketahui.
c. Ukurlah vR dan vL dengan multimeter (range pada AC 10V). Cek apakah vi= vR + vL.
d. Amati v, vR dan vLdengan osiloskop.
e. Carilah beda fasa antara vi dan vL, juga antara vL dan vR dengan bantuan osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel
data hasil percobaan.
Tabel 3. Rangkaian RL
Pengukuran dengan
multimeter (dalam Volt
rms)
Perhitungan
(dalam Volt rms)
vi
-
vR
vL
vi
vR
vL
Pengamatan dengan
osiloskop (dalam Volt
p-p)
vi
vR
vL
Beda fasa antara vi dan vR : 0 = ......
Vi (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
Beda fasa antara vL dan vR : 0 = ......
VC (mendahului / ketinggalan *) terhadap vR
*)
coret yang salah
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
21
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
5.3. Rangkaian Diferensiator
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
vi
C
4 VP-P
f = 500 Hz
R
Output
Gambar 3.5. Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC
b. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (V p) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.
p
c. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia pada
tabel 4.
d. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang
segi empat.
e. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan
saudara dalam bentuk tabel pada data hasil percobaan.
Tabel 4. Rangkaian Diferensiator
Harga R & C
Konstanta
waktu = RC
2πRC
T
Bentuk Gelombang Output
Ideal
Pengamatan
R = 10 KΩ
C = 0,1 μF
R = 10 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,1 μF
R = 100 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,001 μF
R = 10 MΩ
C = 0,01 μF
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
22
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
5.4. Rangkaian Integrator
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
vi
R
4 VP-P
f = 500 Hz
C
Output
Gambar 3.6. Rangkaian percobaan fungsi integrator dengan RC
b. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (Vp) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.
p
c. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia pada
tabel 4.
d. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang
segi empat.
e. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.
f. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan
saudara dalam bentuk tabel pada data hasil percobaan.
Tabel 5. Rangkaian Integrator
Harga R & C
Konstanta
waktu = RC
2πRC
T
Bentuk Gelombang Output
Ideal
Pengamatan
R = 10 KΩ
C = 0,1 μF
R = 10 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,1 μF
R = 100 KΩ
C = 0,01 μF
R = 100 KΩ
C = 0,001 μF
R = 10 MΩ
C = 0,01 μF
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
23
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
5.5. Pengaruh Frekuensi
a. Buatlah rangkaian dengan harga-harga dan besaran seperti pada gambar
dibawah ini.
vi
C
0,01 uF
R
10 K
4 VP-P
Output
Gambar 3.7. Mencari pengaruh frekuensi pada rangkaian RC
b. Hitunglah konstanta waktu = RC.
c. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 volt peak to peak
(VP-P) pada frekuensi 50 Hz dengan bantuan osiloskop.
d. Ukurlah dan gambarkan bentuk outputnya untuk harga-harga frekuensi 50 Hz,
500 Hz, 5 KHz, dan 50 KHz.
e. Catatlah hasilnya pada tabel 6 pada data hasil percobaan
f. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada gambar dibawah ini
vi
4 VP-P
R
100 K
C
0,01 uF
Output
Gambar 3.8. Mencari pengaruh frekuensi pada rangkaian RC
g. Lakukan seperti langkah pada b - e.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
24
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
Tabel 6. Pengaruh Frekuensi
2πRC
=⋯
T
Frekuensi
Rangkaian
Rangkaian
percobaan 5.5.a percobaan 5.5.f
Bentuk dan besar tegangan
output
vR percobaan vC percobaan
5.5.a
5.5.f
50 Hz
500 Hz
5 KHz
50 KHz
6.
MENGAKIRI PERCOBAAN
e.
Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
f.
Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
7.
TUGAS
a.
Berikan kesimpulan anda dari hasil percobaan Rangkaian RC, Rangkaian RL, Rangkaian
Diferensiator, Rangkaian Integrator, dan Pengaruh Frekuensi!
b. Jelaskan! Apakah persyaratan yang harus dipenuhi jika rangkaian RC berfungsi sebagai:
a) Diferensiator
b) Integrator
c.
Jelaskan! Apakah persyaratan yang harus dipenuhi jika rangkaian RL berfungsi sebagai:
c) Diferensiator
d) Integrator
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
25
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
R2
10 K
R3
100 K
R4
1M
Ca
1 nF
Cb
10 nF
Cc
0,1 uF
Cd
1 uF
C1
1 nF
L2
2,5 mH
C2
10 nF
C3
0,1 uF
Ra
1K
Rb
10 K
C4
L1
1 uF 2,5 mH
KELUARAN
MASUKKAN
R1
1K
KELUARAN
GAMBAR RANGKAIAN KIT PRAKTIKUM RC DAN RL
MASUKKAN
8.
Rc
100 K
Rd
1M
Gambar 3.9. Rangkaian kit praktikum RC dan RL
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RC DAN RL
26
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
PERCOBAAN IV
RANGKAIAN RESONANSI
1.
TUJUAN
a. Mempelajari sifat rangkaian RLC.
b. Mempelajari resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri paralel.
c. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel
d. Dapat menghitung dan atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC
2.
PENDAHULUAN
2.1. Rangkaian RLC
Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai
berikut:
𝑍𝑡𝑜𝑡 = 𝑅 + 𝑗(𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )
Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan
saling mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling
meniadakan, dan dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya
adalah resonansi seri.
Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat
dituliskan sebagai:
𝑌𝑡𝑜𝑡 = 𝐺 + 𝑗(𝐵𝐶 − 𝐵𝑋𝐿 )
dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi.
Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan
selalu saling mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling
meniadakan. Resonansinya adalah resonansi paralel.
Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam
hubungan L dan C (seri/paralel).
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
27
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
2.2. Resonansi Seri
Dari hubungan Ztot = R + j(XL − XC ) terlihat bahwa pada waktu resonansi
dimana XL = XC maka Ztot = R merupakan Zminimum, sehingga akan diperoleh arus yang
maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif sehingga fasa arus
sama dengan fasa tegangan yang terpasang.
R
I
V
XL
XC
Gambar 4.1. Rangkaian resonansi seri
Saat XL = XC terjadi, maka mengingat XL = ωL dan 𝑋𝐶 =
ωL =
1
ωC
atau 𝜔𝑂 ≡ 𝜔𝑟𝑒𝑠𝑜𝑛𝑎𝑛𝑠𝑖 =
1
𝐿𝐶
atau 𝑓𝑂 = 2𝜋
1
ωC
dapat diperoleh
1
𝐿𝐶
Disini ωO atau fO adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan
terjadi arus maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi
rangkaian Ztot, maka pada f < fO rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f > fO
rangkaian akan bersifat induktif.
Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau
pada C lebih besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada
C pada saat resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q. Faktor kualitasnya Q =
QS di definisikan sebagai
𝑄 = 𝑄𝑆 =
𝐼𝑂 𝜔𝑂 𝐿
𝜔𝑂 𝐿
=
𝐼𝑂 𝑅
𝑅
atau,
𝑄=
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
1
𝐼𝑂 𝜔 𝐶
𝑂
𝐼𝑂 𝑅
=
1
𝜔𝑂 𝐶𝑅
28
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
2.3. Resonansi Paralel
Dari hubungan Ytot = G + j(BC − BL ), terlihat bahwa pada waktu resonansi
dimana BC = BL maka Ytot = G merupakan Yminimum, sehingga akan diperoleh arus total
yang akan minimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif.
I
V
IR
IL
IC
G
BL
BC
Gambar 4.2. Rangkaian resonansi paralel
Saat BC = BL terjadi, maka mengingat BC = ωC dan 𝐵𝐿 =
ωC =
1
ωL
atau 𝜔 = 𝜔𝑂 =
1
𝐿𝐶
atau 𝑓𝑂 = 2𝜋
1
ωL
dapat diperoleh
1
𝐿𝐶
Sama halnya dengan resonansi seri, dalam rangkaian ini pada saat resonansi, akan
terjadi pembesaran arus pada L atau pada C. Faktor kualitasnya Q = QP di definisikan
sebagai
𝑄 = 𝑄𝑃 =
𝑉𝑂 𝜔𝑂 𝐶
𝜔𝑂 𝐶
=
= 𝜔𝑂 𝐶𝑅
𝑉𝑂 𝐺
𝐺
atau,
𝑉𝑂
1
𝑅
𝜔𝑂 𝐿
𝑄 = 𝑄𝑃 =
=
=
𝑉𝑂 𝐺
𝜔𝑂 𝐿𝐺
𝜔𝑂 𝐿
2.4. Resonansi Seri – Paralel
Jika dalam rangkaian terdapat 3 (tiga) buah komponen L dan C terhubung seri dan
paralel, maka resonansi yang terjadi adalah resonansi seri paralel.
Dalam hal ini ada 2 (dua) buah frekuensi yang dapat dicari dengan menghitung
impedansi minimum dan admitansi minimum.
3.
ALAT – ALAT YANG DIPERLUKAN
a. Kit praktikum Rangkaian Resonansi
b. Generator Sinyal (GS)
c. Osiloskop
d. Multimeter
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
29
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
4.
CARA MELAKUKAN PERCOBAAN
4.1. Resonansi Seri
a.
Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
C
1 uF
1
2
L
2,5 mH
R
47 ohm
4
3
Gambar 4.3. Rangkaian percobaan resonansi seri
R = 47 Ω;
C = 1 μF;
L = 2,5 mH
b. Dengan harga-harga komponen tersebut, hitunglah frekuensi resonansinya
(turunkan perhitungannya).
c.
Pasangkan bagian output generator sinyal pada terminal 1 - 4.
d. Hubungkan juga terminal 1 – 4 tersebut pada input kanal A osiloskop.
e.
Tegangan generator sinyal diatur kira-kira 1 sampai 4 volt peak to peak (VP-P).
f.
Hubungkan terminal 3 – 4 pada input kanal B osiloskop.
g.
Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara
1 KHz sampai 10 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V3 – 4 maksimum dan atau
minimum, dan amatilah pada layar osiloskop.
h. Frekuensi yang menghasilkan VO maks adalah frekuensi resonansi seri. Catatlah
frekuensi ini pada tabel 1 dalam lembar data hasil percobaan.
i.
Catat juga V1
– 2/tegangan
capasitor, V2
– 3/tegangan
induktor, V1
– 3/tegangan
capasitor – induktor pada frekuensi resonansi.
j.
Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1
– 4,
V3
– 4,
V1
– 2,
V2
– 3,
V1
– 3
dengan
multimeter.
k.
Hitung juga faktor kualitas (Q) rangkaian ini.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
30
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
Tabel 1. Resonansi Seri
PENGAMATAN
(dengan osiloskop)
PERHITUNGAN
PENGUKURAN
(dengan multimeter)
fres = fO
Hz
Hz
Hz
V1 – 4
volt
VP-P
volt
V3 – 4
volt
VP
volt
V1 – 2
volt
VP
volt
V2 – 3
volt
VP
volt
V1 – 3
volt
VP
volt
Faktor Kualitas Q = .......
4.2. Resonansi Paralel
a.
Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
L
2,5 mH
2
1
C
1 uF
R
47 ohm
3
Gambar 4.4. Rangkaian percobaan resonansi paralel
R = 47 Ω;
C = 1 μF;
L = 2,5 mH
b. Dengan harga-harga komponen tersebut, hitunglah frekuensi resonansinya
(turunkan perhitungannya).
c.
Pasangkan bagian output generator sinyal pada terminal 1 - 3.
d. Hubungkan juga terminal 1 – 3 tersebut pada input kanal A osiloskop.
e.
Tegangan generator sinyal diatur kira-kira 1 sampai 4 volt peak to peak (VP-P).
f.
Hubungkan terminal 2 – 3 pada input kanal B osiloskop
g.
Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara
500 Hz sampai 20 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V2 – 3 maksimum dan atau
minimum, dan amatilah pada layar osiloskop.
h. Frekuensi yang menghasilkan VO maks adalah frekuensi resonansi seri. Catatlah
frekuensi ini pada tabel 2 dalam lembar data hasil percobaan.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
31
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
i.
Catat juga V1 – 2/tegangan capasitor // induktor pada frekuensi resonansi.
j.
Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1 – 3, V2 – 3, V1 – 2 dengan multimeter.
Tabel 2. Resonansi Paralel
PENGAMATAN
(dengan osiloskop)
PERHITUNGAN
PENGUKURAN
(dengan multimeter)
fres = fO
Hz
Hz
Hz
V1 – 3
volt
VP-P
volt
V2 – 3
volt
VP
volt
V1 – 2
volt
VP
volt
4.3. Resonansi Seri – Paralel
a.
Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar dibawah ini.
1
C1
1 uF
C2
1 uF
3
2
L
2,5 mH
R
47 ohm
4
Gambar 4.5. Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1
R = 47 Ω;
C1 = 1 μF;
C2 = 1 μF;
L = 2,5 mH
b. Dengan harga-harga komponen tersebut, turunkan perhitungan frekuensi
resonansi seri (frs) dan resonansi paralel (frp).
c.
Pasangkan bagian output generator sinyal pada terminal 1 - 4.
d. Hubungkan juga terminal 1 – 4 tersebut pada input kanal A osiloskop.
e.
Tegangan generator sinyal diatur kira-kira 1 sampai 4 volt peak to peak (VP-P).
f.
Hubungkan terminal 3 – 4 pada input kanal B osiloskop
g.
Ubahlah frekuensi generator sinyal (tegangan generator sinyal harus tetap) antara
500 Hz sampai 25 KHz untuk memperoleh tegangan VO/V3 – 4 maksimum dan atau
minimum, dan amatilah pada layar osiloskop. Catat harga V3 – 4 dalam tabel pada
data hasil percobaan.
h. Catat juga harga V1 – 4, V1 – 2, V2 – 3, V1 – 3 pada frekuensi resonansi.
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
32
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
i.
Ukurlah juga tegangan-tegangan ini : V1
– 4,
V3
– 4,
V1
– 2,
V2
– 3,
V1
– 3
dengan
multimeter.
j.
Kemudian buatlah rangkaian berikut ini.
C
1 uF
1
3
2
L2
2,5 mH
L1
2,5 mH
R
47 ohm
4
Gambar 4.6. Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2
R = 47 Ω;
k.
C = 1 μF;
L1 = 2,5 mH;
L2 = 2,5 mH
Ulangi langkah a – i di atas dan catatlah nilai-nilainya pada tabel 3.
Tabel 3. Resonansi Seri – Paralel
PENGAMATAN
(dengan osiloskop)
PERHITUNGAN
5.
PENGUKURAN
(dengan multimeter)
f = frs
Hz
Hz
Hz
V1 – 4
volt
VP-P
volt
V3 – 4
volt
VP
volt
V1 – 2
volt
VP
volt
V2 – 3
volt
VP
volt
V1 – 3
volt
VP
volt
f = frp
Hz
Hz
Hz
V1 – 4
volt
VP-P
volt
V3 – 4
volt
VP
volt
V1 – 2
volt
VP
volt
V2 – 3
volt
VP
volt
V1 – 3
volt
VP
volt
MENGAKIRI PERCOBAAN
a.
Sebelum meninggalkan meja percobaan,rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
33
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak
membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai.
b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini
pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum
(Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai).
6.
TUGAS
a.
Pada percobaan 4.1 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi?
Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!
b. Pada percobaan 4.2 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi?
Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!
c.
Pada percobaan 4.3 bagaimanakah karakteristik rangkaian pada saat resonansi?
Lakukan analisa dan sampaikan pada laporan praktikum!
7.
GAMBAR RANGKAIAN KIT PRAKTIKUM RANGKAIAN RESONANSI
J1
L2
2,5 mH
C1
1 uF
C1
1 uF
L1
2,5 mH
J2
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
RANGKAIAN RESONANSI
R
47 R
KELUARAN
MASUKKAN
J3
34
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
LAMPIRAN
KIT PERCOBAAN TEOREMA THEVENIN DAN NORTON
KIT PERCOBAAN KOPLING MAGNETIK
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
LAMPIRAN
35
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO
F AK U L T AS T E K N I K
U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I
KIT PERCOBAAN RANGKAIAN RC DAN RL
KIT PERCOBAAN RANGKAIAN RESONANSI
Modul Praktikum Rangkaian Listrik
LAMPIRAN
36