MODUL 1 RANGKAIAN THEVENIN, PEMBEBANAN DAN ARUS TRANSIEN

Transkripsi

1 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA 1 MODUL 1 RANGKAIAN THEVENIN, PEMBEBANAN DAN ARUS TRANSIEN 1. TUJUAN PRAKTIKUM Seelah melakukan prakikum, prakikan diharapkan elah memiliki kemampuan sebagai beriku : 1.1. Mampu menganalisis rangkaian hevenin Mengeri lengkung pembebanan dan jauh egangan Memahami erjadinya arus ransien Dapa menggunakan ala ukur elekronika dasar Mengenal karakerisik komponen pasif. 2. ALAT DAN KOMPONEN 2.1. Sinyal Generaor Osiloskop Mulimeer au daya dc Resisor, papan resisor, dan bangku resisor Kapasior Indukor Breadboard dan kabel-kabel penghubung. 3. DESKRIPSI 3.1. Pengenalan Ala Ukur dan Komponen Pasif Unuk mempelajari elekronika maka kia memerlukan ala-ala ukur elekronika dalam menganalisis besaran-besaran elekronika. Dalam elekronika dikenal berbagai

2 2 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA macam ala ukur, eapi pada prakikum ini dan prakikum-prakikum selanjunya anda akan banyak menggunakan ala-ala seperi. osiloskop, sinyal generaor, dan mulimeer Osiloskop Osiloskop adalah ala yang dapa mengukur besaran-besaran elekronika seperi egangan ac maupun egangan dc, frekuensi suau sumber egangan ac, dan beda fasa anara dua sumber egangan yang berlainan, bahkan kia dapa meliha benuk isyara egangan erhadap waku. Pola-pola gelombang isyara yang erliha pada layar osiloskop sebenarnya adalah umbukan-umbukan elekron yang lepas dari sumber elekron di dalam abung dengan layar, yang diaur sedemikian rupa oleh medan-medan yang dihasilkan keping-keping sejajar horizonal dan verikal. Keping-keping ini menimbulkan medan lisrik yang besarnya erganung pada egangan inpunya, sehingga bila ada elekron yang melewai dianara keduanya akan dibelokkan sesuai dengan besar egangan inpunya, sehingga pada layar akan erliha pola-pola isyara dari isyara masukan Mulimeer Mulimeer erdiri dari Ohmmeer, Amperemeer dan Volmeer yang erinegrasi. Bahkan ada pula yang dilengkapi dengan kemampuan mengukur β ransisor dan nilai kapasiansi. Sau hal yang pening yaiu baas ukur amperemeer pada mulimeer sanga kecil jadi disarankan unuk berhai-hai menggunakan mulimeer ini, dan janganlah merasa segan unuk beranya pada asisen bila ada masalah yang idak Anda keahui khususnya mengenai baas ukur mulimeer ini Sinyal Generaor Sinyal generaor adalah pirani pembangki isyara. Isyara yang dihasilkannya dapa berupa isyara berbenuk sinusoida aaupun square yang dapa diaur frekuensinya. Pada prakikum ini ala ersebu merupakan sumber isyara bagi rangkaian yang akan kia uji. Tanyakanlah pada asisen mengapa kia harus menggunakan ala ini

3 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA 3 sebagai sumber isyara dan bukannya isyara yang dihasilkan oleh radio, ape dan lainlain Komponen pasif Komponen pasif adalah komponen elekronika yang bekerja anpa sumber arus. onoh komponen pasif yang paling sering digunakan yaiu resisor, indukor dan kapasior. Resisor sudah memberikan hambaan erenu pada kedua ujung-ujung kaki resisor, demikian juga dengan kapasior dan indukor yang menghasilkan suau nilai kapasiansi dan indukansi pada kedua kaki-kakinya anpa harus ada sumber arus Rangkaian Seara Thevenin Dengan rangkaian seara kia dapa melakukan pengukuran pada masukan dan keluaran suau pirani elekronik anpa mengeahui rangkaian di dalamnya. Dalam prakikum ini yang kia prakekkan adalah rangkaian seara hevenin. Rangkaian hevenin adalah rangkaian yang erdiri dari sebuah sumber egangan dan sebuah ahanan yang erhubung secara seri. Gambar 1 Unuk membua rangkaian seara hevenin kia harus membiarkan rangkaian pada keadaan erbuka anara erminal A dan B. Langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai beriku: 1. Mencari egangan hevenin Karena rangkaian dibiarkan erbuka, idak ada arus yang mengalir resisor 4 Ω yang akibanya idak ada egangan pada resisor ersebu. Maka egangan hevenin sama dengan egangan yang erdapa pada resisor 10 Ω sesuai dengan kaidah pembagi egangan. Maka egangan hevenin adalah ε TH =V TH = 10v.

4 4 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA 2. Mencari hambaan hevenin Hal perama yang harus kia lakukan unuk mencari hambaan hevenin menghubung singka semua egangan yang ada. Kemudian ukur hambaan di erminal A dan B. Gambar 2 Pada rangkaian ohmmeer akan mengukur hambaan hevenin-nya sebesar 10 Ω. Sebab, resisor 4 Ω erhubung seri dengan kombinasi paralel resisor 10 Ω dan 15 Ω. R TH = {[(10*15)/(10+15)] + 4} R TH = {[(150)/(25)] + 4} R TH = {6 + 4} R TH = 10Ω 3. Menggambar rangkaian seara hevenin Gambar 3 Seperi yang erliha pada gambar, egangan dan hambaan hevenin erhubung secara seri Lengkung Pembebanan

5 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA 5 Suau pengukuran yang sekaligus dapa menemukan ε TH dan R 0 adalah dari lengkung pembebanan yaiu dengan membua grafik yang menunjukkan hubungan anara V 0 dengan arus I L. Dengan mengubah R L kia bisa mengubah nilai I L. Unuk iap nilai arus I L egangan keluaran V 0 diukur dan dibua grafiknya. Persamaan grafik adalah V0 = ε TH I L R0 yaiu suau garis lurus yang memoong sumbu I L =0 pada nilai V 0 =ε TH dan mempunyai kemiringan adalah R 0. Jadi dengan lengkung pembebanan kia sekaligus dapa menenukan ε TH dan R 0. Gambar 4 Gambar Arus Transien

6 6 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA Gambar 6 Berdasarkan gambar diaas, misalkan mula-mula saklar dalam keadaan erbuka dan iba-iba diuup pada = 0. Segera akan mengalir arus i dan muaan-muaan lisrik mulai mengisi kapasior sampai erisi penuh, dimana pada keadaan ini Q = V. Namun proses pengisian kapasior sejak saklar diuup sampai erisi penuh idak berlangsung sekeika, eapi memerlukan waku. Pada suau saa sejak saklar diuup, kapasior yang semula kosong erisi muaan sebesar q() = i()d 0 dan beda egangan pada kaki-kaki kapasior V () () q = 1 = 0 i () sedangkan beda egangan pada resisor adalah V = ε R V 1 VR = ε i = 0 d () d i()r Dari persamaan erakhir bila diferensialkan erhadap waku akan diperoleh i di = R aau di = 1 d d i R Dengan syara baas pada = 0, V () = 0 dan i = ε/r solusi unuk persamaan differensial diaas adalah i / R () e = ε R Saa = R maka i(=r) = ε /er. Waku = R ini disebu eapan waku (ime consan) yang dinyaakan dengan τ, jadi τ = R. Beda egangan pada kapasior apabila diuliskan kembali dengan memasukan i() yang elah diperoleh sebelumnya

7 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA 7 V 1 ε R / R / R () = e d = ( 1 e )ε 0 persamaan diaas digambarkan oleh grafik beriku Gambar 7 4. TUGAS PENDAHULUAN Apakah yang dimaksud dengan "Kalibrasi"? - Jelaskan cara menggunakan volmeer dan syara-syara volmeer yang ideal. - Terangkan bagaimana cara menggunakan amperemeer dan syara-syara amperemeer ideal. - Terangkan bagaimana cara mengkalibrasi ohmmeer. - Apa perbedaan anara komponen pasif dan akif, besera conoh-conohnya. - Tenukanlah nilai Resisor dibawah ini : a. Merah Merah Hijau Emas b. Kuning Ungu Emas Perak c. Jingga Puih Merah Hiam okla d. Biru Abu-abu okla Hiam Merah e. okla Hiam Perak - Tenukanlah warna-warna gelang Resisor-resisor dibawah ini : a. 0Ω22 20 % b. 470Ω 10 % c. 3K82 1 % d. 5M6 5 % e. 187K 2 % - Sebukan jenis-jenis kapasior dan kegunaannya - Jelaskan apa yang dimaksud dengan "jauh egangan".

8 8 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA Apa yang dimaksud rangkaian seara hevenin dan apa ujuannya - Apa yang dimaksud lengkung pembebanan dan apa fungsinya - Apa yang dimaksud dengan arus ransien dan apa ujuannya 4.3. Hiung egangan hevenin dan hambaan hevenin dari gambar dibawah dengan R 1 = 1.0 kω, R 2 =900 Ω, R 3 =800 Ω, R 4 =1.1 kω dan R 5 =R(bebas). 5. PEROBAAN 5.1. Perhaikanlah keerangan dan peragaan asisen anda enang penggunaan ala-ala ukur yang akan anda gunakan selama prakikum. Simaklah dengan baik dan bila ada keerangan yang belum jelas, janganlah segan unuk beranya pada asisen 5.2. Seelah anda mengeri semua keerangan yang diberikan asisen, cobalah oleh anda sendiri melakukan kalibrasi ala-ala ukur yang ersedia. Janganlah ragu-ragu unuk beranya pada asisen jika anda belum dapa melakukan kalibrasi dengan baik Membaca kode warna resisor dan menggunakan ohmmeer Ambilah papan resisor yang elah disiapkan pilihlah 10 buah resisor yang ada pada papan ersebu dan bualah abel pengamaan seperi dibawah ini. Nomor Kode warna Nilai hambaan Sebaran Nilai hambaan resisor (kode warna) nilai (ohmmeer) 5.4. Kalibrasikanlah osiloskop seperi yang elah dijelaskan oleh asisen anda Benuklah isyara egangan sinusoida pada osiloskop dengan menggunakan sinyal generaor, kemudian ukur besar egangannya dengan volmeer ac dan lengkapilah abel di bawah ini. No. Inpu osiloskop V (volmeer)

9 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA Vpp, 1 KHz 2. 5 Vpp, 20 KHz 3. 0,06 Vpp, 50 Hz Vpp, 10 Hz Vpp, 750 Hz 5.6. Ulangi percobaan 5.5 dengan isyara egangan persegi ( square ) Manapkanlah kemampuan anda pada percobaan ini dan ujilah kemampuan anda dengan eman anda. Karena anda akan banyak menggunakan ala ini unuk prakikum-prakikum selanjunya Bualah rangkaian seperi pada gambar 1, dengan nilai komponen dan egangan disesuaikan dengan fasilias prakikum yang ada. arilah ε TH dan R TH. Lakukan iga kali dengan formasi yang berbeda Lakukan seperi no. 5.9, eapi pada erminal A dan B diberi sebuah resisor lagi dengan nilai resisansi sesuai dengan resisor yang ersedia. Lakukan iga kali dengan formasi yang berbeda Gunakanlah cau daya variabel yang ersedia dan bualah agar egangan keluarannya 10 Vol. Lakukanlah pembebanan dengan menggunakan resisor variabel yang disediakan. Ukurlah dahulu besar ahanan pada bangku resisor dengan menggunakan mulimeer. Lakukan 5 kali pengukuran dan abelkan hasil percobaan anda sebagai beriku. Kemudian gambarkan kurva lengkung pembebanan dan cari R TH = R 0 dan ε TH seperi pada gambar 4 dan 5. Vo,erbuka RL Vo

10 10 MODUL 1 FI 2104 ELEKTRONIKA Bua rangkaian seperi pada gambar 6, pilih komponen yang disediakan. Hiung τ, Vc(), I() dan gambarkan benuk keluaran pada osciloscope. Ulangi iga kali unuk formasi komponen yang berbeda.