LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Jl. D.I. Panjaitan 128 Purwokerto

Transkripsi

1 telk telk LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Jl. D.I. Panjaitan 28 Purwokerto Status Revisi : 00 Tanggal Pembuatan : 5 Desember 204 MODUL MATA KULIAH PRAKTIKUM RANGKAIAN LISTRIK Disusun Oleh : Eka Wahyudi, S.T., M.Eng telk SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM JL. D.I. PANJAITAN 28 PURWOKERTO t t t t t t t t t

2 telk LEMBAR PENGESAHAN MODUL MATA KULIAH PRAKTIKUM RANGKAIAN LISTRIK Materi : Unit I : Rangkaian Arus Searah Unit II : Hukum Kirchhoff Unit III : Teknik Analisis Rangkaian dengan Superposisi Unit IV : Teorema Thevenin dan Norton Telah disetujui dan disahkan untuk dipergunakan sebagai pedoman pelaksanaan praktikum di Laboratorium Ketua Program Studi D - Teknik Telekomunikasi Eka Wahyudi, S.T.,M.Eng telk Disusun Oleh : Eka Wahyudi, S.T., M.Eng Purwokerto, 28 Februari 205 Mengesahkan, telk Kaur. Laboratorium Teknik Elektronika & Teknik Digital Eko Fajar Cahyadi, S.T., M.T ii t t t t t t t t t

3 telk telk Tata Tertib Laboratorium. Mahasiswa wajib mengenakan seragam yang telah ditentukan pihak kampus dan dilarang menggunakan kaos dan sandal. 2. Mahasiswa tidak diperkenankan membawa makanan atau minuman dan makan atau minum didalam ruang laboratorium.. Laboratorium digunakan untuk aktivitas praktikum, workshop, pengujian alat tugas akhir dan segala kegiatan yang berhubungan laboratorium. Untuk kegiatan selain hal tersebut tidak diperbolehkan terkecuali mendapat ijin dari pengelola laboratorium. 4. Pengguna dilarang mengambil atau membawa keluar alat/bahan yang ada di laboratorium tanpa seijin pengelola laboratorium. 5. Menjaga kebersihan laboratorium dan membuang sampah pada tempatnya. 6. Mematuhi segala prosedur yang ditentukan pengelola laboratorium. Tata Tertib Praktikum di Laboratorium telk A. Sebelum Praktikum. Praktikan wajib mematuhi tata tertib laboratorium yang berlaku. 2. Praktikan harus menyediakan sendiri alat-alat tulis/gambar yang diperlukan.. Praktikan harus menguasai dasar teori dari unit modul yang akan dilakukan. 4. Praktikan akan diberi dan briefing pre-test oleh asisten atau dosen pengampu praktikum. 5. Praktikan melakukan pendaftaran mata kuliah praktikum yang diambil pada KRS sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan laboratorium. 6. Praktikan diperbolehkan melakukan tukar-jadwal dengan praktikan lain setelah konfirmasi ke asisten praktikum dan mengisi formulir tukar-jadwal yang telah disediakan. 7. Praktikan wajib hadir tepat pada waktunya sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Bila keterlambatan melebihi 0 menit maka yang bersangkutan tidak diperkenankan mengikuti praktikum dan baginya tidak diberikan praktikum susulan. B. Selama Praktikum. Setiap unit modul sudah disediakan alat, tempat, dan bahan sendiri yang tidak boleh diubah, diganti, atau ditukar kecuali dengan sepengetahuan asisten. 2. Praktikan wajib membaca petunjuk langkah kerja dan mencatat hasil kerja praktikum yang tercantum dalam modul praktikum ataupun sesuai arahan asisten atau dosen pengampu.. Apabila menjumpai kesalahan, kerusakan, atau ketidaksesuaian dengan langkah kerja praktikum, praktikan harus segera melapor pada asisten. 4. Khusus untuk praktikum yang berhubungan dengan sumber arus atau tegangan, setelah selesai menyusun rangkaian sesuai langkah kerja, praktikan iii t t t t t t t t t

4 telk telk telk harus melapor kepada asisten, dan dilarang menghubungkan rangkaian dengan sumber tegangan atau arus tanpa seijin asisten. 5. Segala kerusakan yang terjadi karena kelalaian ataupun kesalahan praktikan akibat tidak mengikuti langkah kerja praktikum ditanggung oleh praktikan yang bersangkutan dan wajib untuk dilakukan penggantian paling lambat (satu) minggu setelah terjadinya kerusakan. 6. Praktikan yang berhalangan praktikum, wajib memberitahukan kepada dosen praktikum maksimal hari sebelum praktikum diadakan dengan menyertakan surat alasan tidak hadir saat praktikum dan bagi yang sakit menyertakan surat dokter (terkecuali bagi yang mendadak hari disaat praktikum yang bersangkutan sakit, ada pertimbangan tersendiri). Jika tidak, maka bagi yang bersangkutan diberikan praktikum susulan. 7. Praktikan tidak diperkenankan bersenda gurau dan atau meninggalkan ruangan praktikum tanpa seijin asisten atau dosen pengampu, serta bersikap tidak sopan terhadap para asisten atau dosen pengampu. 8. Praktikan diwajibkan mengembalikan alat-alat yang digunakan dan dilarang meninggalkan ruangan praktikum sebelum mendapat izin dari asisten atau pengampu praktikum. C. Setelah Praktikum. Lembar data praktikum wajib mendapatkan persetujuan atau tanda tangan dari asisten, bila tidak maka data tersebut akan dinyatakan tidak sah. 2. Laporan praktikum dikumpulkan ke asisten sesuai dengan aturan yang telah ditetapkan sebelumnya.. Praktikan akan diberi pos-test oleh asisten praktikum atau dosen pengampu. iv t t t t t t t t t

5 Modul I telk Rangkaian Arus Searah : Rangkaian Seri dan Paralel MODUL I RANGKAIAN ARUS SEARAH : Rangkaian Seri dan Paralel I. TUJUAN PRAKTIKUM. Mampu membaca nilai resistansi resistor dan toleransinya. 2. Mampu mengukur harga resistansi resistor dengan menggunakan multimeter.. Mampu menghitung dan mengukur harga resistansi dari resistor susunan seri maupun susunan pararel. 4. Mampu menghitung arus dan tegangan dc maupun mengukur arus dan tegangan dc dengan menggunakan multimeter. II. ALAT DAN BAHAN a) Multimeter. b) DC Power supply. c) Resistor. d) Kabel dan konektor. e) Experiment Board. telk III. DASAR TEORI Suatu rangkaian listrik dapat dibangun oleh kombinasi dari berbagai komponenkomponen elektronik, baik komponen elektronik aktif maupun komponen elektronik pasif. Sumber tegangan dan sumber arus merupakan komponen elektronik aktif. Sedangkan salah satu contoh komponen elektronik pasif yaitu resistor. Sebagai komponen listrik yang pasif, resistor memiliki nilai resistansi/tahanan tertentu dengan satuan Ohm (O) dan pada rangkaian listrik disimbolkan R. Harga resistansi dari suatu resistor dapat diketahui dari kode-kode warna cincin yang melingkar pada resistor tersebut. Harga konversi dari kode warna kedalam bentuk nilai angka resistansi dapat dilihat ketentuan seperti pada Tabel. Gambar. Posisi kode warna cincin dari resistor telk LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL 2006

6 Modul I telk telk Rangkaian Arus Searah : Rangkaian Seri dan Paralel Tabel Konversi kode warna cincin pada badan resistor Warna Cincin I Cincin II Cincin III Cincin IV (Angka pertama) (Angka kedua) (Pengali) (Toleransi) Hitam Coklat 0 - Merah Jingga 0 - Kuning Hijau Biru Ungu Abu-abu Putih Emas ± 5% Perak ± 0% Tanpa warna ± 20% Contoh : Suatu resistor memiliki warna cincin berturut-turut sebagai berikut : Cincin I : Kuning Cincin III : Merah Cincin II : Ungu Cincin IV : Emas Maka berdasarkan kode warna cincin tersebut, nilai masing-masing warna resistor dapat diketahui sbb : Cincin I (angka pertama) : Kuning = 4 Cincin II (angka kedua) : Ungu = 7 Cincin III (pengali) : Merah = 0 2 = 00 Cincin IV (toleransi) : Emas = ± 5% Sehingga nilai resistansi resistor sebesar R = (47 x 00) ± 5% O R = 4700 ± 5% O R = 4465 s/d 495 O A. Resistor susunan seri/deret Resistor yang tersusun secara seri/deret dapat dilihat pada gambar rangkaian berikut ini : Gambar.2 Resistor susunan seri/deret Harga resistansi ekivalen dari n buah resistor yang tersusun secara seri (biasa disingkat Rs) dapat dihitung dengan melakukan penjumlahan dari masing-masing resistor penyusunnya, atau dapat dirumuskan dengan persamaan berikut ini : R s = R + R 2 + R R n telk LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

7 Modul I IV. telk Rangkaian Arus Searah : Rangkaian Seri dan Paralel B. Resistor susunan paralel/jajar Resistor yang tersusun secara paralel/jajar dapat dilihat pada gambar rangkaian berikut ini : Gambar. Resistor terhubung pararel/jajar Harga resistansi ekivalen dari n buah resistor yang tersusun secara paralel (biasa disingkat Rp) dapat dihitung dengan persamaan berikut ini : R R telk P 2 R N LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL 2006 R Khusus untuk dua buah resistor yang tersusun paralel, harga resistansi ekivalennya dapat dihitung dengan persamaan : R P R R. R2 R R LANGKAH KERJA PRAKTIKUM. Amati 6 buah resistor yang telah disediakan oleh asisten anda. Bacalah warna-warna cincin yang terdapat pada badan resistor. Catat nama warna yang melingkar pada masing-masing resistor. Selanjutnya berdasarkan warna-warna tersebut dan Tabel, hitunglah nilai dari masing-masing resistor. Bandingkan hasil perhitungan anda dengan melakukan pengukuran menggunakan multimeter. Catat hasilnya pada Lembar data. 2. a. Perhatikan rangkaian resistor seperti pada gambar dibawah berikut ini : Gambar.4 Rangkaian resistor Seri-Pararel b. Dengan menggunakan 6 buah resistor yang ada buatlah rangkaian resistor seperti pada Gambar.4 diatas telk

8 Modul I telk telk Rangkaian Arus Searah : Rangkaian Seri dan Paralel c. Gunakanlah multimeter untuk mengukur tahanan rangkaian resistor diatas antara dua titik : a. A C b. A D c. A E d. C D e. C E Bandingkanlah hasil pengukuran anda dengan melakukan perhitungan secara teori/menggunakan rumus. Catat hasilnya pada Lembar data 2.. a. Berdasarkan rangkaian pada Gambar.4 diatas, hubungkanlah rangkaian resistor diatas dengan sumber tegangan DC 0 V. Titik A pada terminal sumber tegangan positif ( + ) Titik E pada terminal sumber tegangan negatif ( ) b. Dengan menggunakan multimeter, ukurlah tegangan pada rangkaian resistor diatas antara dua titik : a. A B b. A C c. A D d. A E e. B C f. B D g. B E h. C D i. C E j. D E Bandingkanlah hasil pengukuran anda dengan melakukan perhitungan secara teori/menggunakan rumus. Catat hasilnya pada Lembar data. 4. Dengan sumber DC yang sama, ukurlah besar arus yang mengalir pada rangkaian resistor diatas dengan menggunakan multimeter. Hitunglah : a. Arus pada R ( I R ) b. Arus pada R2 ( I R2 ) c. Arus pada R ( I R ) d. Arus pada R4 ( I R4 ) e. Arus pada R5 ( I R5 ) f. Arus pada R6 ( I R6 ) Bandingkanlah hasil pengukuran anda dengan melakukan perhitungan secara teori/menggunakan rumus. Catat hasilnya pada Lembar data Berikan analisa pada seluruh data yang telah anda peroleh. Selanjutnya buatlah kesimpulan sesuai dengan analisa yang anda lakukan. 6. a. Ingat dalam laporan, jumlah halaman analisa minimal halaman, tidak termasuk gambar dan perhitungan. b. Laporan hasil menyontek laporan orang lain dan laporan yang dicontek orang lain akan diberikan nilai nol ( 0 ) SELAMAT BERJUANG telk LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

9 Modul II _ HUKUM KIRCHHOFF : Kirchhoff s Current & Voltage Law MODUL II HUKUM KIRCHHOFF : Kirchhoff s Current Law & Kirchhoff s Voltage Law I. TUJUAN PRAKTIKUM II. III. telk. Mampu memahami hukum arus Kirchhoff atau Kirchhoff s Current Law (KCL). 2. Mampu memahami hukum tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff s Voltage Law (KVL).. Mampu memahami rangkaian pembagian arus (current divider) maupun rangkaian pembagi tegangan (voltage divider). ALAT DAN BAHAN a. Multimeter. b. DC Power supply. c. Resistor. d. Kabel dan konektor. e. Experiment Board. DASAR TEORI Pada pokok bahasan modul II ini akan dilakukan percobaan untuk memahami hubungan tegangan dan arus pada rangkaian listrik, dengan melakukan analisis berdasarkan hukum Kirchhoff. Terdapat dua pernyataan penting di dalam hukum Kirchhoff ini, yaitu hukum Kirchhoff tegangan atau Kirchhoff s Voltage Law (KVL) dan hukum Kirchhoff arus atau Kirchhoff s Current Law (KCL). telk Suatu lintasan tertutup pada rangkaian listrik arah tunggal, Kirchhoff s Voltage Law menyatakan bahwa : jumlah aljabar dari tegangan-tegangan dalam lintasan tertutup adalah nol. Sebagian dari tegangan tersebut bisa berupa sumber tegangan sedangkan yang lain dapat berupa elemen-elemen pasif (resistor). Dalam melakukan penjumlahan aljabar tersebut, apabila lintasan loop bertemu pada suatu ujung elemen yang berpotensial negatif, maka dalam penjumlahan tegangannya secara aljabar tetap diambil harga negatif. Gambar 2. dibawah ini dapat dipergunakan untuk lebih menjelaskan Kirchhoff s Voltage Law. Dimana pada loop tersebut terdapat sebuah sumber tegangan V yang dirangkai seri dengan lima buah resistor (R). telk LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

10 Modul II telk _ HUKUM KIRCHHOFF : Kirchhoff s Current & Voltage Law Gambar 2. Loop rangkaian listrik seri Dengan Kirchhoff s Voltage Law maka dari rangkaian listrik diatas untuk arah loop atau lintasan yang searah dengan arah jarum jam akan diperoleh persamaan : V V R R 2 R R 4 R 5 LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL V V Sedangkan di dalam Kirchhoff s Current Law dinyatakan bahwa : pada setiap titik simpul dalam suatu rangkaian listrik, jumlah arus yang masuk/menuju titik simpul sama dengan jumlah arus yang keluar/meninggalkan titik simpul. telk Sebagai ilustrasi untuk lebih menjelaskan Kirchhoff s Current Law dapat diperhatikan pada Gambar 2.2 dibawah ini. Gambar 2.2 Loop rangkaian listrik paralel Dengan berpedoman pada Kirchhoff s Current Law, maka dari rangkaian pada Gambar 2.2 tersebut dapat diperoleh persamaan : i A i B i A i i i B V i 2 i 2, dimana Untuk rangkaian listrik yang terdiri dari kombinasi beberapa tahanan dan sumber tegangan, maka terdapat suatu cara atau metode yang dipakai untuk menganalisa rangkaian kombinasi tersebut. Metode yang dapat dipergunakan V 0 telk

11 Modul II telk _ HUKUM KIRCHHOFF : Kirchhoff s Current & Voltage Law antara lain yaitu metode pembagi tegangan (voltage divider) dan metode pembagi arus (current divider) Gambar 2. Rangkaian pembagi tegangan Pada metode pembagi tegangan (seperti ditunjukkan pada Gambar 2. diatas), pengertian yang harus dipahami yaitu untuk mendapatkan tegangan yang melintasi salah satu tahanan diantara dua tahanan yang tersusun seri (nilai arus pada masing-masing tahanan sama), dapat dinyatakan sebagai tegangan kombinasi dengan persamaan : telk R R2 V. V dan V 2. V R R R R LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL Sedangkan pada metode pembagi arus (seperti ditunjukkan Gambar 2.4) maka arus yang melalui pada masing-masing tahanan (nilai tegangan pada masing-masing tahanan sama) dapat dihitung dengan persamaan : R2 R i i dan i2 i R R R R 2 Gambar 2.4 Rangkaian pembagi arus 2 2 telk

12 Modul II IV. telk _ HUKUM KIRCHHOFF : Kirchhoff s Current & Voltage Law LANGKAH KERJA PRAKTIKUM A. Rangkaian pembagian tegangan (voltage divider) a) Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 2.5 dibawah ini. Gambar 2.5 Rangkaian percobaan pembagian tegangan b) Hidupkan sumber tegangan DC (V =0 Volt), ukurlah besarnya arus yang mengalir dengan menggunakan multimeter. c) Selanjutnya lakukan pengukuran tegangan drop pada masing-masing resistor dengan menggunakan multimeter juga.. d) Dari hasil pengukuran yang diperoleh dengan percobaan, lakukan analisa perbandingan terhadap rangkaian pembagian tegangan tersebut dengan teori yang anda pahami. Catat hasilnya pada Lembar data. e) Buatlah kesimpulan setelah anda melakukan percobaan rangkaian pembagian tegangan. B. Rangkaian pembagian arus (current divider) a) Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 2.6 dibawah ini. Gambar 2.6 Rangkaian percobaan pembagian arus b) Hidupkan sumber tegangan DC (V =0 Volt), ukurlah besarnya arus yang mengalir dengan menggunakan multimeter. c) Selanjutnya lakukan pengukuran arus dan tegangan pada setiap cabang/resistor. d) Dari hasil pengukuran yang diperoleh secara percobaan, lakukan analisa perbandingan terhadap rangkaian pembagian tegangan tersebut dengan teori yang anda pahami. Catat hasilnya pada Lembar data 2. e) Buatlah kesimpulan setelah anda melakukan percobaan rangkaian pembagian tegangan. telk telk LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

13 Modul III Teknik Analisis Rangkaian : SUPERPOSISI MODUL III Teknik Analisis Rangkaian : SUPERPOSISI I. TUJUAN PRAKTIKUM. Mampu memahami teorema SUPERPOSISI. 2. Mampu menganalisis suatu rangkaian listrik linier dengan teorema SUPERPOSISI. II. telk ALAT DAN BAHAN a) Multimeter. b) DC Power supply. c) Resistor. d) Kabel dan konektor. e) Experiment Board. telk III. DASAR TEORI Suatu rangkaian listrik linier yang mengandung lebih dari satu sumber independen (sumber bebas), baik berupa sumber tegangan, sumber arus maupun kombinasi keduanya dapat dianalisis untuk memperoleh berbagai tegangan dan arus pada masing-masing cabang resistor dengan cara membiarkan sumber-sumber yang independen tersebut bekerja bergantian satu persatu, kemudian menjumlahkan (mensuperposisi-kan) hasilnya. Prinsip ini dapat diterapkan karena adanya hubungan yang linier (setara) antara arus dan tegangan. Sumber-sumber tegangan yang dihilangkan ketika sebuah sumber tunggal bekerja, digantikan dengan hubung pendek (short circuit), sedangkan untuk sumber-sumber arus yang dihilangkan digantikan dengan hubung terbuka (open circuit). Hal yang patut diingat, superposisi tidak dapat secara langsung diterapkan pada perhitungan daya. Karena perhitungan daya pada sebuah elemen (resistor) nilainya sebanding dengan kuadrat dari arus atau kuadrat dari tegangan, yang mana sudah kita ketahui untuk fungsi kuadrat tidak bersifat linier (non-linier), sehingga tidak memenuhi persyaratan superposisi. Sebagai contoh ilustrasi perhatikan Gambar. dibawah ini. Untuk mencari arus total pada tiap-tiap tahanan (resistor) yang diakibatkan oleh dua buah sumber tegangan dapat digunakan teorema superposisi. Gambar. Contoh rangkaian superposisi telk LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

14 Modul III telk telk Teknik Analisis Rangkaian : SUPERPOSISI Langkah pertama dalam menggunakan teorema superposisi pada rangkaian diatas adalah dengan memilih salah satu sumber tunggal beroperasi sendirian, sedangkan sumber yang lain digantikan dengan ekuivalennya (penggantinya). Jika dipilih sumber tegangan V beroperasi terlebih dahulu, maka sumber tegangan V 2 digantikan dengan short circuit. Untuk ilustrasi pada langkah pertama ini dapat digambarkan pada Gambar.2 berikut ini. Gambar.2 V beroperasi, V 2 short ciorcuit Selanjutnya dengan hanya satu sumber tunggal yang beroperasi, dilakukan perhitungan arus pada masing-masing cabang dengan menggunakan reduksi rangkaian seri-paralel maupun KCL dan KVL, sehingga akan diperoleh I, I 2, I dan I 5. Pada rangkaian diatas, harga I 2 =I, I =I 5 dan I 4 =0 (mengapa? coba anda pikirkan). Langkah kedua adalah memilih sumber V 2 yang beroperasi sendirian, sedangkan sumber V short circuit. Ilustrasinya dapat dilihat pada Gambar. berikut ini. Gambar. V short circuit, V 2 beroperasi. telk Selanjutnya dengan cara yang sama dapat dihitung nilai I 2, I 22, I 2 dan I 24 dengan reduksi rangkaian seri-paralel maupun KCL dan KVL. Setelah kedua langkah tersebut selesai dilakukan, maka arus total pada masingmasing cabang dapat dihitung dengan menjumlahkan arus yang didapatkan dari langkah pertama dan langkah kedua. Yaitu : I R = I 2 I {arah kebawah} I R2 = I 22 + I 2 {arah kebawah} I R = I 2 + I {arah kekiri} I R4 = I 24 I 4 {arah kebawah} LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

15 Modul III IV. telk LANGKAH KERJA PRAKTIKUM telk. Buatlah rangkaian seperti Gambar.4 berikut ini : Teknik Analisis Rangkaian : SUPERPOSISI Gambar.4 Rangkaian percobaan superposisi 2. Pilih sumber V beroperasi sendirian, sedangkan sumber V 2 digantikan dengan short circuit.. Ukurlah tegangan dan arus dengan menggunakan multimeter pada masingmasing tahanan, perhatikan dengan seksama hasil pengukuran yang anda peroleh (positif/negatif). Catat hasilnya pada Lembar data. 4. Setelah selesai gantikan dengan memilih sumber V 2 beroperasi sendirian, sedangkan sumber V digantikan dengan short circuit. 5. Dengan menggunakan multimeter, ukurlah tegangan dan arus pada masingmasing tahanan, perhatikan dengan seksama hasil yang anda peroleh (positif/negatif). Catat hasilnya pada Lembar data Langkah terakhir pilih kedua sumber tegangan beroperasi (V dan V 2 ). 7. Pada kondisi ini ukurlah tegangan dan arus pada masing-masing tahanan dengan menggunakan multimeter, perhatikan dengan seksama hasil yang anda peroleh (positif/negatif). Catat hasilnya pada Lembar data. 8. Bandingkanlah hasil pengukuran anda pada langkah 7 dengan hasil penjumlahan dari hasil pengukuran pada langkah dan langkah 5. Berikan analisa anda!!! 9. Bandingkah hasil pengukuran anda dengan hasil perhitungan secara teori. Berikan analisa anda!!! 0. Buat kesimpulan yang benar dan tepat! SELAMAT BERJUANG telk LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL 2006

16 Modul IV I. TUJUAN PRAKTIKUM II. III. telk MODUL IV TEOREMA THEVENIN & NORTON Teorema THEVENIN dan NORTON. Memahami dan mengerti teknik penyederhanaan rangkaian listrik dengan teorema Thevenin dan Norton. 2. Mampu menghitung besar arus maksimum yang mengalir pada beban (transfer daya maksimum) dari hasil analisis dengan menggunakan teorema Thevenin dan Norton. ALAT DAN BAHAN a) Multimeter. b) DC Power supply. c) Resistor. d) Kabel dan konektor. e) Experiment Board. DASAR TEORI telk Suatu jaringan resistif, aktif dan linier yang mengandung satu atau lebih sumber tegangan atau sumber arus, dapat digantikan dengan satu sumber tegangan tunggal dan satu tahanan seri (teorema Thevenin) atau dapat digantikan juga dengan satu sumber arus tunggal dan satu tahanan paralel (teorema Norton). Sumber tegangan tunggal pada teorema Thevenin disebut dengan tegangan ekuivalen Thevenin (V TH ) dan sumber arus tunggal pada teorema Norton disebut dengan arus ekuivalen Norton (I N ). Sedangkan kedua tahanan, baik untuk teorema Thevenin (R TH ) maupun teorema Norton (R N ) nilainya sama. Sebagai ilustrasi perhatikan Gambar 4. berikut ini. Gambar 4. Jaringan resistif, aktif dan linier Pada terminal A B yang terbuka, suatu tegangan akan muncul diantara kedua titik terminal tersebut. Tegangan yang muncul tersebut itulah yang disebut dengan tegangan ekuivalen Thevenin (V TH ). Sedangkan apabila pada terminal A B dihubungkan singkat, maka akan terdapat arus yang mengalir pada titik terminal A B tersebut. Arus inilah yang disebut dengan arus ekuivalen Norton (I N ). Sehingga rangkaian ekuivalennya dapat digambarkan seperti pada Gambar 4.2 dan Gambar 4. berikut ini. LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL A B telk

17 telk Modul IV telk Teorema THEVENIN dan NORTON Gambar 4.2 Rangkaian ekuivalen Thevenin dari Gambar 4. Gambar 4. Rangkaian ekuivalen Norton dari Gambar 4. Terlihat bahwa apabila rangkaian ekuivalen Gambar 4.2 dan Gambar 4. berasal dari jaringan aktif yang sama, maka kedua rangkaian ekuivalen tersebut juga saling ekuivalen satu sama lain. Sehingga akan berakibat : VTH Apabila V TH dan R TH sudah diketahui, maka I N dan R N = R TH, sedangkan R apabila I N dan R N sudah diketahui, maka V I * R dan R TH = R N. TH Dalam percobaan, untuk mendapatkan V TH lakukanlah pengukuran tegangan dengan menggunakan multimeter antara terminal A dan B. Sedangkan harga R TH dapat diperoleh dengan cara memasang tahanan variabel pada terminal A B, selanjutnya tahanan variabel diatur nilainya supaya diperoleh tegangan pada tahanan variabel sebesar setengah dari harga V TH. Setelah kondisi ini diperoleh, lepaskan tahanan variabel dari rangkaian, selanjutnya ukur nilai tahanan variabel tersebut dengan menggunakan multimeter. Harga R TH yang dicari adalah sebesar nilai yang didapatkan pada hasil pengukuran tahanan variabel dengan menggunakan multimeter tersebut. Kondisi rangkaian pada saat mencari R TH dengan menggunakan tahanan variabel yang diatur nilainya supaya diperoleh tegangan pada tahanan variabel bernilai setengah dari V TH merupakan kondisi terjadinya transfer daya maksimum. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 4.4 berikut ini : Gambar 4.4 Rangkaian ekuivalen transfer daya maksimum LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL 2006 N N TH telk

18 Modul IV Teorema THEVENIN dan NORTON Dari rangkaian diatas, apabila beban R L dipasang/tersambung maka arus yang VTH mengalir akan diperoleh sebesar I R R TH Daya yang diserap oleh beban R L dapat dihitung dengan persamaan : P I. R selanjutnya setelah disubtitusi akan diperoleh : LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL L VTH P L. R R R PL Nilai maksimum dari P L akan tercapai apabila 0. Sehingga akan diperoleh nilai R R TH = R L atau memiliki efisiensi maksimum sebesar 50%. {coba anda buktikan sendiri} IV. telk telk LANGKAH KERJA PRAKTIKUM. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 4.4 berikut ini. Gambar 4.4 Jaringan aktif linier 2. Dengan terminal A B terbuka, ukurlah tegangan pada A B tersebut. Hasil pengukuran merupakan harga V TH.. Untuk mengukur R TH terlebih dahulu melepaskan kedua sumber tegangan dan menggantikannya dengan short circuit (terhubung singkat). Selanjutnya ukurlah tahanan pada kedua titik terminal A B dengan menggunakan multimeter. Hasil pengukuran merupakan harga R TH. 4. Untuk mengukur arus I N, pasang kembali kedua sumber tegangan pada posisi semula. Selanjutnya ukurlah arus yang melewati titik A B dengan menggunakan multimeter. Hasil pengukuran merupakan harga I N. 5. Tambahkan suatu potensiometer (R L ) pada titik A B. Aturlah potensiometer (R L ), supaya diperoleh tegangan pada potensiometer (R L ) bernilai setengah dari harga V TH. Setelah kondisi ini diperoleh lepaskan potensiometer (R L ) dari rangkaian, selanjutnya ukurlah tahanan pada potensiometer (R L ) ini. 6. Bandingkan nilai tahanan potensiometer (R L ) dengan R TH. Apa yang dapat disimpulkan? Catat pada Lembar data. 7. Ubah nilai R L seperti pada Lembar data 2, catat nilai arus yang mengalir pada R L untuk setiap nilai R L. 8. Buatlah analisa dari data yang anda peroleh dari rangkaian ekivalen Thevenin dan Norton, lakukan perhitungan menurut teori, kemudian bandingkan hasilnya. 9. Berikan kesimpulan anda dengan lengkap dan jelas. L TH SELAMAT BERJUANG L 2 L telk L 2 L