PENGUKURAN & RANGKAIAN LISTRIK

Transkripsi

1 POLITEKNIK ACEH E - MODUL praktikum seamolec Disusun Oleh: Rachmad Ikhsan, S.ST & Mahmud, A.Md PENGUKURAN & RANGKAIAN LISTRIK PROGRAM STUDI TEKNIK MEKATRONIKA POLITEKNIK ACEH Kota Banda Aceh Tahun 2014

2 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas tersusunnya E-Modul Praktikum Mata Kuliah Pengukuran Rangkaian Listrik, dengan harapan dapat digunakan sebagai salah satu referensi untuk mahasiswa Politeknik Aceh Program Studi Teknik Mekatronika. E-Modul ini disusun berdasarkan tuntutan paradigma pengajaran dan pembelajaran diselaraskan berdasarkan pendekatan model pembelajaran yang sesuai dengan kebutuhan belajar kurikulum abad 21, yaitu pendekatan model pembelajaran berbasis pemanfaatan sistem informasi teknologi. Penyajian E-Modul untuk Mata Kuliah Praktikum Pengukuran Rangkaian Listrik ini disusun dengan tujuan agar supaya mahasiswa dapat melakukan proses pengembangan pengetahuan berkenaan dengan materi yang terdapat pada E- Modul melalui Jaringan internet Penulis dan Penyusun menyampaikan terima kasih, sekaligus saran kritik demi kesempurnaan E-Modul ini dan penghargaan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam membantu terselesaikannya E-Modul Praktikum untuk Mata Kuliah Pengukuran Rangkaian Listrik ini. Banda Aceh, 01 Februari 2014 Penulis i

3 DAFTAR ISI Praktikum I. Pengenalan Alat Ukur Dasar... 1 Praktikum II. Pengukuran Resistansi... 7 Praktikum III. Pengukuran Tegangan Praktikum IV. Pengukuran Arus Praktikum V. Efek Pembebanan Pada Voltmeter Praktikum VI. Efek Pembebanan Pada Ammeter Praktikum VII. Pengukuran Resistansi Metode Voltmeter Ammeter Praktikum VIII. Pengukuran Daya DC Praktikum IX. Pengenalan Osiloskop Praktikum X. Pengukuran Beda Phasa 2 Sinyal Praktikum XI. Pengukuran Perbandingan Frekuensi Mode Lissajous Praktikum XII. Hukum Kirchoff Praktikum XIII. Hukum Superposisi Praktikum XIV. Resiprositas Praktikum XV. Teorema Thevenin Praktikum XVI. Teori Norton ii

4 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengenalan Alat Ukur Dasar Beberapa alat ukur dasar listrik yang paling vital dan paling umum dipakai di dunia teknik dan industri adalah voltmeter, ammeter, ohmmeter, dan multimeter. Voltmeter : untuk mengukur tegangan listrik Ammeter : untuk mengukur arus listrik Ohmmeter : untuk mengukur resistansi listrik Multimeter : untuk mengukur tegangan, arus dan resistansi listrik. Multimeter ada dua jenis, yaitu : Multimeter Analog : Merangkum berbagai pengukuran besaran listrik yang dapat dipilih melalui knob putar. (tegangan AC/DC, arus DC, resistansi). Jadi multimeter dapat berfungsi sebagai voltmeter, ammeter atau ohmmeter tergantung dimana posisi knob yang dipilih. Pengukuran ditunjukkan oleh pointer/jarum pada suatu skala tertentu. Beberapa multimeter analog dapat difungsikan untuk mengetes dioda, transistor dan kapasitor. Multimeter Digital : Seperti multimeter analog, merangkum berbagai pengukuran besaran listrik (tegangan, arus dan resistansi). Pengukuran ditunjukkan dalam bentuk angka/numerik oleh suatu displai digital ; seven segment atau LCD matrix. Beberapa multimeter digital juga dapat difungsikan untuk mengetes dioda, transistor dan kapasitor. 1

5 Berikut ini ditunjukkan beberapa gambar alat ukur yang digunakan di laboratorium. 1. Multimeter analog Gambar 3. Multimeter Analog Keterangan Gambar 3: 1. Zerro corrector 2. Knob switch pemilihan range 3. Terminal pengukuran + 4. Terminal pengukuran COM 5. Terminal basis untuk pengecakan transistor 6. Terminal output 7. Knob pengaturan skala penuh (Fullscale) 8. Knob switch Polarity reversal 9. Push-button knob switch untuk pengukuran kapasitas kapasitor 10. Pointer indicator 11. Plat skala indicator 12. Continuity indicating LED 13. Rear case 2

6 Gambar 4. Skala Meter pada Multimeter Analog Keterangan: 1. Skala resistansi (Ω)...Biru 2. Skala DCV, DCA(DCV,A) dan ACV (AC12V atau lebih tinggi). Hitam 3. Ekslusiv skala kapasitor untuk range C1. Merah 4. Ekslusiv skala kapasitor untuk range C2. Merah 5. Skala factor penguatan arus DC (hfe)transistor. Biru 6. Skala range Ω t. to t. current (LI). Hitam 7. Skala ekslusiv AC 3V Hitam 8. Skala Decibel (db). Merah 9. Continuity indicating LED 10. Cermin 3. Multimeter Digital Gambar 4. Multimeter Digital 3

7 Keterangan Gambar 4: 1. LCD Display 2. Tombol Data Hold 3. Rotary Switch 4. Power 5. Terminal Input COM 6. Terminal Input 20A 7. Terminal Input ma 8. V 0 C Terminal Input Penjelasan Umum pembacaan alat ukur 1. Skala penuh Skala penuh (full scale) adalah nilai maksimum yang tertera pada skala yang digunakan. 1 2 Gambar 5. Skala pada multimeter analog Untuk no. 1, skala penuh adalah 120 Untuk no. 2, skala penuh adalah Penunjukkan jarum Pembacaan skala yang ditunjukkan oleh jarum (pointer). Pada gambar 5 diatas, a. Jika digunakan skala penuh 120 (no.1) maka jarum menunjuk pada 80. b. Jika digunakan skala penuh 30 (no.2) maka jarum menunjuk pada 20. 4

8 3. Range Range adalah batas kemampuan alat ukur yang ditunjukkan oleh suatu nilai tertentu. Misal : a). Knob pemilih range menunjuk pada DCV 12, maka pada posisi ini alat ukur mampu mengukur tegangan DC sampai maksimal 12 V. b). Knob pemilih range menunjuk pada ACV 300, maka pada posisi ini alat ukur mampu mengukur tegangan AC sampai maksimal 300V. c). Pada multimeter analog, knob pemilih range menunjuk pada Ω x 100 maka pada posisi ini alat ukur mampu mengukur resistansi dengan kelipatan 100 kali dari nilai skala yang terbaca. d). Pada multimeter digital, knob pemilih range menunjuk pada Ω 200, maka pada posisi ini alat ukur mampu mengukur resistansi sampai maksimal Ω adjusment Pengaturan nol ohm ini terdapat pada multimeter analog. Ia berguna untuk mengeset nilai nol dengan menghubung singkat kedua probe multimeter, pada awal pengukuran resistansi dengan posisi knob pada Ω. Gambar 6. Pengaturan nol dan pengukuran nilai resistansi Contoh 1 Sebuah multimeter analog difungsikan sebagai voltmeter, digunakan untuk mengukur tegangan power supply. Ternyata jarum menunjukkan posisi seperti pada gambar 5. Range yang digunakan adalah DCV 120. Hitung berapakah tegangan power supply yang terukur! 5

9 Penyelesaian : Tegangan (V) = penunjukan jarum pada skala penuh skala x range yang digunakan a. Menggunakan skala no.1 80 V = x 30 = 20 volt 120 b. Menggunakan skala no.2 20 V = x 30 = 20 volt 30 Jadi, skala manapun yang digunakan akan menghasilkan pembacaan tegangan yang sama besarnya, yaitu 20 volt. Perhatian!!! Dalam pembacaan skala, Anda harus konsisten! Jika pembacaan penunjukkan jarum menggunakan skala no.1 maka untuk skala penuh juga menggunakan skala no.1, demikian juga untuk skala no2. 6

10 BAB II PENGUKURAN RESISTANSI Setiap benda memiliki sifat listrik yang disebut resistansi, yaitu nilai tahanan suatu benda terhadap laju elektron bebas / arus listrik dengan satuan ohm (Ω). Dalam bidang elektronika, terdapat sebuah komponen listrik yang memang didisain untuk dapat memberikan nilai resistansi tertentu. Komponen listrik ini disebut resistor. 2.1 Pembacaan Kode Warna Resistor Salah satu resistor yang umum terdapat di pasaran menggunakan kode warna untuk menunjukkan nilai resistansinya. Berikut ini adalah tabel untuk membaca kode warna pada resistor. Gelang I Gelang II Gelang III Gelang IV Gambar 8. Resistor dengan kode warna Keterangan Gambar 8 : Gelang I menunjukkan angka digit pertama Gelang II menunjukkan angka digit kedua Gelang III menunjukkan perkalian Gelang IV menunjukkan toleransi 7

11 Tabel Kode Warna Resistor Warna Gelang I Gelang Gelang Gelang II III IV Hitam Coklat % Merah % Oranye Kuning Hijau ,5% Biru Ungu Abu-abu Putih Emas % Perak % Tak berwarna % Contoh 2 Sebuah resistor dengan warna coklat, merah, merah, emas. Tentukan nilai resistansi dari resistor tersebut. Penyelesaian : Coklat = 1 Merah = 2 Merah = 10 2 Emas = 5% Nilai resistansi (R) = 12 x 10 2 = 1200 Ω ± 5%. Untuk mendapatkan ketepatan dari suatu hasil pengukuran ada rumus yang bisa dipergunakan yaitu seperti rumus di bawah ini. 8

12 ( ) Sedangkan untuk menghitung ketelitian dipergunakan rumus seperti di bawah ini : ( ) 2.2 Pengukuran Tahanan Dengan Menggunakan Multimeter Prosedur Penggunaan Multimeter Analog sebagai Ohmmeter 1. Putar knob Multimeter pada salah satu range ohmmeter ( x1, x10, x100, atau x1k ). 2. Hubung singkat kedua probe ohmmeter sehingga jarum terdefleksi ke kanan. Atur zero-ajust ohmmeter sehingga jarum tepat menunjukkan 0 Ω. 3. Ambil resistor, sentuhkan probe multimeter pada kaki resistor. Gambar 9. Pengukuran sebuah resistor dan pengaturan 0Ω (zero adjustment) 4. Baca penunjukan jarum pada skala ohmmeter. 9

13 Resistansi (Ω) = (penunjukan jarum) x (pengali range) Prosedur Penggunaan Multimeter Digital sebagai Ohmmeter 1. Putar knob Multimeter Digital pada salah satu range ohmmeter Gambar 8. Pengukuran resistansi menggunakan multimeter digital 2. Ukur resistansi menggunakan multimeter digital. 3. Perhatikan displai digital pada multimeter digital. Jika tidak terbaca, ganti dengan range yang sesuai. Tugas 1. Pengukuran Resistansi Alat dan komponen yang dibutuhkan : Tabel kode warna resistor 5 buah resistor dengan nilai yang berbeda Multimeter Analog Multimeter Digital Tugas : Bacalah nilai resistansi 5 buah resistor yang tersedia berdasarkan kode warna yang tertera dan menggunakan multimeter analog dan digital yang difungsikan sebagai ohmmeter! Masukkan data kode warna dan hasil pembacaan kode warna dan hasil pengukuran nilai resistansi pada tabel 1. 10

14 Tabel 1 No. Kode warna I II III IV Resistan si dan toleransi Multimeter Analog Rang Pemba e caan Multimeter Digital Rang Pembac e aan Tugas Analisis 1 1. Amati hasil pembacaan kode warna resistor, bandingkan dengan pembacaan menggunakan multimeter analog dan digital. Samakah hasilnya? Mengapa? Jelaskan! 2. Misalkan Anda mempunyai sebuah resistor yang telah terhapus kode warnanya, terangkan bagaimana cara Anda mengukur dengan 11

15 menggunakan multimeter baik analog maupun digital. Jelaskan langkah demi langkah dalam pemilihan range dan pembacaan hasilnya! 3. Buat kesimpulan dari hasil pengamatan Anda! Tugas 2. Mengetahui Akurasi dan Presisi Peralatan yang digunakan : Multimeter Analog 1 unit Multimeter Digital 1 unit Resistor 10 buah Prosedur percobaan 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan pada praktikum ini. 2. Pada multimeter analog, pindahkan posisi selektor pada Ohmmeter. 3. Lakukan proses kalibrasi pada ohmmeter, dengan jalan menyatukan kabel (+) dan (-) lihat jarum penunjuk meter. Jarum meter harus ada pada posisi maksimal di kanan, jika belum atur posisi jarum tesebut melalui tombol zero control pada ujung kanan dari meter. 4. Setelah proses kalibrasi maka ohmmeter siap untuk dipergunakan. 5. Rangkaian dari percobaan ini seperti pada Gambar 7 dan Lakukan pengukuran pada sebuah resistor dengan range yang berbeda, ulangi pengukuran untuk masing-masing range sebanyak 10 kali. 7. Ulangi langkah ke-6 sebanyak resistor yang ada. 8. Setelah selesai menggunakan meter analog kemudian lakukan pengukuran dengan meter digital dan tuliskan data hasil pengukuran seperti pada tabel 2. 12

16 Tabel 2 Hasil Pengukuran No Resist or Kode Warna Range Meter Analog (Ω) X n (Ω) X n Y n (Ω) P A R x 1 1 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k R x 1 2 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k 3 R x 1 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k R x 1 4 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k 5 R x 1 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k 6 R x 1 R x 10 13

17 R x 100 R x 1 k R x 100 k R x 1 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k R x 1 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k R x 1 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k R x 1 R x 10 R x 100 R x 1 k R x 100 k Tugas Analisis 2: 1. Dapatkan ketelitian dan kepresisian dari setiap range yang dipergunakan. 2. Hitunglah nilai error untuk masing-masing range yang digunakan 14

18 BAB III PENGUKURAN TEGANGAN Alat untuk mengukur tegangan listrik disebut sebagai voltmeter. Secara umum, cara pengukuran tegangan listrik adalah dengan memasang paralel voltmeter dengan objek yang akan diukur. Dibawah ini diperlihatkan beberapa pengukuran tegangan, yaitu pada power supply dan pada rangkaian. Alat dan komponen yang dibutuhkan : Modul Power Supply Multimeter Analog Multimeter Digital Kabel konektor secukupnya Obeng Resistor 3.1 Pengukuran Tegangan Pada Power Supply Menggunakan Multimeter Digital Prosedur : 1. Putar knob Multimeter Digital pada posisi Voltmeter DC. Posisi switch pada DC. PENTING!!! : Pilih range yang paling besar terlebih dahulu. 2. Pastikan probe sudah terpasang sesuai dengan fungsi yang tertera pada terminal Multimeter Digital. POWER SUPPLY - + Gambar 9. Pengukuran tegangan dengan multimeter digital 3. Set Power Supply (PS) pada posisi tegangan tertentu. Kemudian nyalakan PS. Masukkan probe pada terminal output PS. Probe berwarna 15

19 merah (+) mendapatkan tegangan yang lebih positif. Probe warna hitam (com) mendapatkan tegangan yang lebih negatif. 4. Lihat pembacaan pada displai digital. Jika tidak terbaca dengan baik, gunakan range yang lebih kecil. 5. Catat hasil pembacaan dalam Tabel 2 pada lampiran. Ulangi untuk 5 harga tegangan PS yang berbeda-beda. Tabel 2 Tegangan (Volt) Range* Multimeter Digital Tegangan Pengukuran Tegangan Pada Power Supply Menggunakan Multimeter Analog Prosedur : 1. Ketika multimeter belum terhubung oleh sumber tegangan, pastikan jarum benar-benar pada posisi nol. Jika masih menyimpang dari posisi nol, gunakan zero-ajust mekanik untuk set posisi nol (gunakan obeng). 2. Putar knob multimeter analog pada fungsi Voltmeter DC. 3. Set Power Supply (PS) pada posisi tegangan tertentu. Kemudian nyalakan PS, masukkan probe pada terminal output PS. 16

20 PENTING!!! : Pilihlah range yang paling besar. Sebelum memasukkan probe pada PS, perhatikan polaritas multimeter. Probe berwarna merah (+) harus mendapatkan tegangan yang lebih positif. Probe warna hitam ( ) mendapatkan tegangan yang lebih negatif. Jangan sampai probe terbalik. Jika jarum terdefleksi ke kiri, SEGERA tarik probe dari PS dan balik polaritas pengukuran. POWER SUPPLY Probe hitam Probe merah - + Gambar 10. Pengukuran tegangan dengan multimeter analog 4. Lihat penunjukan jarum. Ubah range hingga jarum memberikan penunjukan yang mendekati skala penuh. Cara membaca tegangan : Tegangan = penunjukan jarum pada skala penuh skala x range yang digunakan 5. Catat skala dan hasil pembacaan dalam Tabel 3. Untuk tegangan PS yang sama, ukur kembali dengan Multimeter Digital. 6. Ulangi untuk 4 harga tegangan PS yang berbeda-beda. Tabel 3 Teganga n (volt) Penu njuka n Skala Penuh Multimeter Analog Range* Tegangan Multimeter Digital Range* Teganga n 3 17

21 PENTING!!! : Pilih range yang paling besar. Sebelum menghubungkan kawat pada PS, perhatikan polaritas voltmeter. Terminal (+) harus mendapatkan tegangan yang lebih positif. Terminal range mendapatkan tegangan yang lebih negatif. Jangan 3.4 Pengukuran Tegangan Pada Rangkaian sampai probe terbalik. Jika jarum terdefleksi ke kiri, SEGERA tarik probe dari PS dan balik polaritas pengukuran. a. Rangkaian Seri Prosedur : 1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut : R1 R2 Vdc (a) POWER SUPPLY - + (b) Gambar 11. a.rangkaian seri dua resistor b. Rangkaian praktikum 18

22 2. Set Power Supply (PS) pada posisi tegangan tertentu. 3. Periksa rangkaian sekali lagi. Nyalakan PS. Ukur tegangan PS dengan Multimeter Digital 4. Ukur tegangan pada R2 dengan menggunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital. PENTING!!! Gunakan prosedur pengoperasian multimeter dalam melakukan pengukuran sesuai dengan apa yang telah anda pelajari. 5. Catat hasil pengukuran pada Tabel 5. Ulangi langkah percobaan diatas dengan tegangan yang berbeda-beda. b. Rangkaian Paralel Prosedur : 1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut : Vdc R1 R2 (a) POWER SUPPLY - + (b) Gambar 12. a.rangkaian paralel dua resistor b. Rangkaian praktikum 6. Set Power Supply (PS) pada posisi tegangan tertentu. 7. Periksa rangkaian sekali lagi. Nyalakan PS. Ukur tegangan PS dengan Multimeter Digital 8. Ukur tegangan pada R2 dengan menggunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital. 19

23 PENTING!!! Gunakan prosedur pengoperasian multimeter dalam melakukan pengukuran sesuai dengan apa yang telah anda pelajari. 9. Catat hasil pengukuran pada Tabel 4. Ulangi langkah percobaan diatas dengan tegangan yang berbeda-beda. Tugas Analisis : 1. Berapakah tegangan pada resistor R2 untuk rangkaian seri dan paralel jika dihitung secara teori? Samakah dengan hasil pengukuran yang diperoleh pada praktikum? Mengapa? Jelaskan! 2. Amati hasil pengukuran tegangan dengan menggunakan masing-masing alat ukur yang digunakan, samakah hasil yang diperoleh? Mengapa? Jelaskan! 3. Misalkan Anda mempunyai sebuah power supply yang belum diketahui berapa besar tegangannya, dan Anda ingin mengukurnya dengan menggunakan multimeter analog dan digital. Terangkan langkah demi langkah yang harus dilakukan dari pemilihan range sampai pembacaan hasilnya. 4. Buat kesimpulan dari pengamatan Anda terhadap data yang diperoleh, berhubungan dengan alat ukur dan tegangan pada rangkaian seri dan parallel. 5. Bagaimana cara menghubungkan Voltmeter dengan rangkaian listrik harus paralel atau seri dan bagaimana dengan polaritasnya? 6. Apa yang harus dilakukan dengan range Voltmeter jika kita akan melakukan pengukuran tegangan yang tidak kita ketahui dengan pasti? 7. Hitunglah kesalahan pengukuran tiap range yang telah anda lakukan dengan membandingkan perhitungan dan data pengukuran yang telah ada. Tabel 4 No V dc (Volt) Tegangan Resistor ( Volt ) V meter Digital V meter analog R seri R paralel Range R seri R paralel

24 4 9 21

25 BAB IV PENGUKURAN ARUS Alat untuk mengukur arus listrik disebut sebagai ampermeter. Cara pengukuran arus listrik adalah dengan memasang seri ampermeter dengan objek yang akan diukur besar arusnya. Dibawah ini diperlihatkan gambar rangkaian pengukuran arus. POWER SUPPLY - + Gambar 13. Rangkaian pengukuran arus Alat dan komponen yang dibutuhkan : Modul Power Supply Multimeter Analog Multimeter Digital Kabel konektor secukupnya Obeng Resistor Prosedur praktikum pengukuran arus: 1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut (rangkaian sebelah kanan) A a b R Power Supply mi n max Gambar 14. Rangkaian PS seri dengan sebuah resistor 22

26 PENTING!!! Ammeter jangan dirangkaikan terlebih dulu. Perhatikan prosedur pengukuran sesuai alat ukur yang digunakan. 2. Pasang resistor 10kΩ untuk R. 3. Nyalakan power supply dan atur tegangan pada nilai yang dikehendaki. 4. Ukur arus menggunakan alat ukur yang disediakan 4.1 Pengukuran Arus Menggunakan Multimeter Digital Prosedur Penggunaan Multimeter Digital sebagai Ammeter 1. Susun rangkaian seperti pada Gambar 14 di atas. rangkaian sebelah kanan) 2. Pasang resistor 10kΩ untuk R. 3. Nyalakan power supply dan atur tegangan pada nilai yang dikehendaki Ukur tegangan PS dengan Multimeter Digital. Catat hasil pengukuran pada tabel Pindahkan probe dari terminal V-Ω ke terminal arus ma) 5. Putar knob Multimeter Digital pada fungsi Ammeter DC. PENTING!!! Pilih range yang paling besar. Jangan sekali-kali menghubungkan multimeter (jika digunakan sebagai ammeter) ke sumber tegangan. Hal ini akan merusak alat ukur. Gunakan ammeter secara SERI dengan rangkaian yang diukur. POWER SUPPLY - + Gambar 15. Pengukuran arus menggunakan multimeter digital 6. Hubungkan probe multimeter pada titik a dan b. 7. Baca harga arus pada displai digital. Jika perlu, gunakan range yang lebih kecil. Catat hasilnya dalam Tabel Pengukuran Arus Menggunakan Multimeter Analog Prosedur Penggunaan Multimeter Analog sebagai Ammeter 1. Mula-mula pastikan jarum multimeter berada pada posisi nol. 23

27 2. Gunakan rangkaian yang sama dengan percobaan A. Putar knob Multimeter Analog pada posisi Ammeter DC. 3. Masukkan probe pada terminal titik a dan b. 4 1 a R Power Supply 2 A 3 b mi n max Gambar 16. Pengukuran arus menggunakan multimeter analog 4. Baca hasil pengukuran. Cara membaca arus : Arus = penunjukan jarum pada skala penuh skala x range yang digunakan 5. Masukkan hasil pengukuran ke Tabel Pengukuran Arus Pada Rangkaian a.seri Prosedur : 1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut : R1 R2 Vdc A a) R1 10k R2 1K5 Power Supply mi n max b) Gambar 17. a.rangkaian seri dua resistor b. Rangkaian praktikum 2. Set Power Supply PS) pada posisi tegangan tertentu. 24

28 3. Periksa rangkaian sekali lagi. Nyalakan PS. Ukur tegangan PS dengan Multimeter Digital 4. Ukur arus pada R2 dengan menggunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital. 5. Catat hasil pengukuran pada Tabel 6. Ulangi langkah percobaan diatas dengan tegangan yang berbeda-beda. b. Rangkaian Paralel Prosedur : 1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut : Vdc R1 R2 a) A R2 1K5 R1 10k Power Supply min max b) Gambar 19. a.rangkaian paralel dua resistor b. Rangkaian praktikum 2. Set Power Supply PS) pada posisi tegangan tertentu. 3. Periksa rangkaian sekali lagi. Nyalakan PS. Ukur tegangan PS dengan Multimeter Digital 4. Ukur arus pada R2 dengan menggunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital. 5. Catat hasil pengukuran pada Tabel 6. Ulangi langkah percobaan diatas dengan tegangan yang berbeda-beda. 25

29 Tabel 5 No V dc Volt) Arus Resistor ma) A meter Digital A meter analog Range Range ArusmA) Range ArusmA) Tabel 6 No V dc Volt) R seri Arus Resistor ma) A meter Digital A meter analog R R R Range Range paralel seri paralel

30 Tugas Analisis : 1. Berapakah arus yang mengalir melalui resistor jika dihitung secara teori? Samakah dengan hasil pengukuran yang diperoleh pada praktikum? Mengapa? Jelaskan! 2. Amati hasil pengukuran arus dengan menggunakan masing-masing alat ukur yang digunakan, samakah hasil yang diperoleh? Mengapa? Jelaskan! 3. Misalkan Anda mempunyai sebuah baterai kering dengan tegangan tertulis 1,5 Volt. Anda ingin mengukur arus yang dapat disupply oleh baterai tersebut. Jelaskan langkah demi langkah bagaimana cara Anda mengukur arus menggunakan multimeter analog dan digital, dari pemilihan range sampai didapatkan hasil pengukurannya. 4. Buat kesimpulan dari pengamatan Anda terhadap data yang diperoleh, berhubungan dengan alat ukur dan arus listrik pada rangkaian seri dan parallel. 27

31 PERCOBAAN V 1. Judul : Efek Pembebanan Pada Voltmeter 2. Tujuan : 1. Mahasiswa dapat mengerti dan mengetahui akibat pembebanan pada voltmeter 2. Mahasiswa mampu mencari cara untuk meminimalisasi efek pembebanan pada Voltmeter 3. Peralatan yang digunakan 1. Multitester Digital 1 buah 2. Regulator DC Power Supply 1 buah 3. DC Voltmeter 10/30/100/300 V, S = 2 kω/v 1 buah 4. Multimeter Analog, S = 20kΩ/V 1 buah 5. Resistor 330 Ω,10 kω,18 kω 6. Kabel Penghubung secukupnya 4. Dasar Teori Pemasangan voltmeter pada suatu beban akan menimbulkan suatu efek yang tidak dapat dihindarkan yang disebut efek pembebanan pada voltmeter. Hal ini menyebabkan hasil secara teori dengan eksperimen tidak sama. Efek pembebanan ditimbulkan oleh adanya tahanan pada voltmeter itu sendiri, sehingga dalam pengambilan data pengukuran tegangan tahanan voltmeter akan paralel dengan tahanan atau impedansi yang akan diukur tegangannya. 5. Langkah Percobaan 5.a.Prosedur percobaan 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan pada praktikum ini. 2. Atur tegangan pada power supply sebesar E = 5 Volt, gunakan voltmeter digital. 3. Sesuaikan R 1 dan R 2 menurut tabel. 28

32 4. Ukur tegangan pada R 1 dengan menggunakan DC Voltmeter 5. Ulangi langkah 3 dengan menggunakan Multimeter Analog. 5.b. Rangkaian Percobaan R 1 V 5 Volt R 2 Gambar 1. Rangkaian Percobaan Efek Pembebanan Pada Voltmeter 5.c. Tabel Hasil Pengukuran Tabel 1 R 1 R Ω 330 Ω 330 Ω 10 kω 18 kω 18 kω 18 kω 330 Ω 10 kω 10 kω 10 kω 18 kω Tegangan di R 1 dengan DC Voltmeter Tegangan di R 1 dengan Multimeter Analog Praktek Teori Praktek Teori 6. Tugas 1. Hitunglah % kesalahan tegangan pada R 1 dari masing masing percobaan dengan harga standar perhitungan secara teori. 2. Jelaskan error yang diakibatkan oleh efek pembebanan voltmeter. 3. Jelaskan bagaimana cara meminimalisasi efek pembebanan pada Ammeter? 29

33 PERCOBAAN VI 1. Judul : Efek Pembebanan Ammeter 2. Tujuan : 1. Mahasiswa mengetahui akibat pembebanan ammeter pada suatu rangkaian elektronika. 2. Mahasiswa dapat mencari cara untuk meminimalisasi efek pembebanan pada Ammeter. 3. Peralatan yang digunakan : 1. Multimeter Digital 1 buah 2. DC ammeter. 1 buah 3. Regulator DC Power Supply 1 buah 4. Resistor 39Ω, 56Ω, 100Ω, 470Ω, 1 KΩ 5. Potensiometer 10K 1 buah 6. Kabel Penghubung secukupnya 4. Dasar Teori Pada dasarnya alat ukur yang dipakai dalam pengukuran besaran listrik merupakan beban dalam rangkaian itu sendiri. Akibatnya hasil pengukuran akan terpengaruh. Hal ini disebabkan adanya hambatan dalam dari alat ukur. Ammeter untuk mengukur arus mempunyai hambatan dalam. Idealnya, hambatan dalam dari Ammeter adalah nol, tetapi dalam kenyataanya tidaklah demikian. Dalam prakteknya, hambatan dalam dari Ammeter ada walaupun relatif kecil. 5. Langkah Percobaan 5.a. Prosedur Percobaan 1. Buat rangkaian percobaan seperti gambar Atur tegangan E = 3 V, R 1 = 100Ω dan R 2 = 39 Ω. 3. Set Potensiometer R s ke posisi maksimum 4. Gunakan Ammeter range 3 ma. 5. Periksa kembali rangkaian. 30

34 6. Atur R s, sehingga arus I 2 = 1 ma. 7. Ukur nilai R s dengan menggunakan multimeter digital. Catat hasilnya pada tabel. 8. Ulangi langkah 2 s/d 7 untuk harga R 2 : 56Ω, 100Ω, 470Ω, 1 kω. 5.b. Rangkaian Percobaan Rs I2 I1 E R1 R2 A Gambar 1.Rangkaian Percobaan Efek Pembebanan Ammeter 5.c. Tabel Hasil R 2 ( Ω ) Arus I 2 R S (Ω ) Praktek 39 1 ma 56 1 ma ma ma ma Teori 6. Tugas 1. Hitung % error arus pada R 2 dari harga tahanan dengan harga standar I 2 teori. 2. Jelaskan error yang diakibatkan oleh efek pembebanan ammeter! 3. Menurut Saudara, bagaimana cara mengurangi efek pembebanan pada Ammeter? 31

35 PERCOBAAN VII 1. Judul : Pengukuran Resistansi dengan Metode Voltmeter Ammeter 2. Tujuan : Memahami penggunaan metode voltmeter ammeter yang benar untuk mengukur nilai resistansi. 3. Peralatan yang digunakan DC Power Supply 1 buah DC Voltmeter 1 buah DC Ammeter 1 buah Resistor 10 buah Decade Resistance 2 buah Kabel penghubung secukupnya 4. Dasar Teori Pada pengukuran resistansi dengan Voltmeter-Ammeter sering digunakan pada pengukuran di laboratorium. Bila suatu tegangan V pada resistor Rx dan arus I mengalir melalui resistor Rx, maka dengan menggunakan hukum Ohm akan dapat diketahui besarnya resistansi Rx yang tidak diketahui nilainya sbb : Pada Persamaan R X adalah nilai perhitungan resistor menggunakan hukum Ohm, dengan asumsi hambatan dalam Voltmeter tak berhingga (Voltmeter ideal) dan hambatan dalam Ammeter nol (Ammeter ideal). Sekarang bagaimana jika kita tidak boleh mengabaikan hambatan dalam masing-masing alat ukur? Dengan melihat posisi Voltmeter dan Ammeter, ada dua cara seperti yang terlihat pada gambar 1.a dan gambar 1.b. R S I 1 I X =I A r a I 1 =I R S A I X I V E V V X R O E V V X R O r V (a) (b) 32

36 Gambar 1. a dan b Rangkaian pengukuran Resistansi menggunakan Voltmeter dan Ammeter Dari gambar 1.a nampak bahwa Ammeter mengukur arus resistor I X dan tidak termasuk arus yang melalui voltmeter. Dengan demikian voltmeter menunjukkan tegangan V X ditambah tegangan drop dari ammeter. Sehingga : Dimana : R O = harga pengukuran resistor dengan memperhitungkan tahanan dalam ammeter. V = harga penunjukkan Voltmeter I = harga penunjukkan ammeter r a = hambatan dalam ammeter Jika R O >> r a, maka persamaan ( 3 ) mendekati : Pada gambar 1.b, voltmeter mengukur V = V X pada resistor, tetapi ammeter menunjukkan arus resistor I X ditambah arus voltmeter I V. Dengan mengatur semua persamaan diatas, maka akan didapatkan : (6) 33

37 Jika r V >> R 0 Maka : Persen error (% ) dapat dicari dengan membandingkan hasil pengukuran resistansi dengan menggunakan hukum Ohm (R X ) dan hasil pengukuran resistansi dengan memperhitungkan tahanan dalam ammeter (R O ) dengan nilai hambatan sebenarnya (R). 5. Langkah Percobaan 5.1. Metode Volt-Ammeter (Gambar 1.a) A. Prosedur 1. Ukur tahanan dalam ammeter ( r a ). 2. Buat rangkaian seperti Gambar 1.a untuk R X = 39 Ω. 3. Posisikan decade resistance pada posisi maksimum. 4. Gunakan range ammeter 3 ma dan power supply E = 0 Volt. Gunakan range terbesar untuk voltmeter, turunkan range apabila mungkin. 5. Dengan menaikkan tegangan power supply dan mengatur decade resistance secara perlahan-lahan, dapatkan arus pada ammeter 1,5mA.Catat penunjukan tegangan pada voltmeter DC pada tabel 1.a. 6. Ulangi langkah 1 s/d 5 untuk resistor yang lain. 34

38 Tabel Hasil Percobaan Tabel 1.a I=1,5 ma r a =.. R (Ω) V (Volt) R X =V/I R O % Error R X % Error R O Metode Ammeter-Voltmeter (Gambar 1.b) A. Prosedur 1. Ukur tahanan dalam voltmeter ( r V ). 2. Buat rangkaian seperti pada gb.1 (b) untuk R = 39 Ω. Gunakan range voltmeter 1V dan range terbesar untuk Ammeter. 3. Posisikan decade resistance pada posisi maksimum. 4. Dengan mengatur DC Power Supply dan decade resistance secara perlahan-lahan dapatkan tegangan pada voltmeter 0,5 Volt dan catat penunjukan ammeter pada tabel 1.b. 35

39 B. Tabel Hasil Percobaan Tabel 1.b. V=0,5 V r V =.. R (Ω) I (ma) R X =V/I R O % Error R X % Error R O Tugas Hitung persen error R X (% R X ) dan persen error R O (% R O ). Gambarkan grafik R X dan R O terhadap R untuk masing-masing rangkaian percobaan. Analisa error yang terjadi pada masing-masing rangkaian. Dalam keadaan apakah rangkaian 1.a menghasilkan akurasi yang baik? Dalam keadaan apakah rangkaian 1.b menghasilkan akurasi yang baik? 36

40 PERCOBAAN VIII 1. Judul : Pengukuran Daya DC 2. Tujuan Untuk mempelajari prinsip dasar pengukuran daya dc dengan menggunakan voltmeter dan ampermeter dan membandingkan dengan hasil pengukuran wattmeter. 3. Teori Di samping menggunakan wattmeter, daya dc dapat diukur dengan metode ampermeter dan voltmeter dengan rangkaian sebagai berikut: Ia, Ra A Ein V Vv, Rv R Gambar 1. Rangkaian pengukuran daya dc tipe A Dari gambar 1. tersebut maka : Daya yang terukur : P = V v.i a I 2 a.r a Dimana V v = Penunjukan voltmeter I a = Penunjukan amperemeter R a = Tahanan dalam amperemeter Dari gambar 2. tersebut maka Daya yang terukur : Ia, Ra A V Ein Vv, Rv R Gambar 2. Rangkaian pengukuran daya dc tipe B 37

41 Dimana V v = Penunjukan voltmeter I v = Penunjukan amperemeter R V = Tahanan dalam voltmeter 4. Peralatan 1. Voltmeter dc 1 buah 2. Amperemeter dc 1 buah 3. Wattmeter 1 buah 4. Resistor geser 1 buah 5. Power supply dc 1 buah 5. Gambar Rangkaian Percobaan A. Percobaan 1 A W Ein V Gambar 3. Rangkaian percobaan daya dc tipe A B. Percobaan 2 A W Ein V R Gambar 4. Rangkaian percobaan daya dc tipe B 38

42 6. Langkah Percobaan a) Percobaaan 1 1. Buat rangkaian seperti pada gambar Ukur hambatan dalam amperemeter dengan Ohmmeter digital. 3. Harga beban R masing-masing percobaan 20Ω, 25Ω,30Ω,35Ω,39Ω dengan tegangan input 10 volt dan sesuaikan range masing-masing alat ukur dengan tepat. 4. Catat masing-masing penunjukan alat ukur A,V,W dan buat perhitungan daya dan kesalahannya. Tabel Data Hasil Percobaan A No. Beban R Arus Tegangan Wattmeter Perhitungan (Ω) (Ampere) (Volt) (Watt) P (Watt) b) Percobaaan B 1. Buat rangkaian seperti pada gambar Ukur hambatan dalam Voltmeter dengan Ohm-meter digital. 3. Harga beban R masing-masing percobaan 20Ω, 25Ω,30Ω,35Ω,39Ω dengan tegangan input 10 Volt dan sesuaikan range masing-masing alat ukur dengan tepat. 4. Catat masing-masing penunjukan alat ukur A,V,W dan buat perhitungan daya dan kesalahannya. 39

43 Tabel Data Hasil Percobaan B No. Beban R Arus Tegangan Wattmeter Perhitungan (Ω) (Ampere) (Volt) (Watt) P (Watt) Tugas 1. Kenapa terdapat selisih antara pembacaan wattmeter dengan hasil perhitungan? 2. Bandingkan, rangkaian A atau B yang lebih baik! 3. Apakah Anda mempunyai solusi lain untuk meminimalisasi persen error dari gambar percobaan A dan B diatas? 40

44 1. Judul : Pengenalan Osiloskop PERCOBAAN IX 2. Tujuan Mahasiswa mampu mengenal dan mengetahui fungsi dari panel osiloskop. Mahasiswa mampu mengkalibrasi osiloskop Mahasiswa mampu membaca tegangan, periode dan frekuensi yang dimunculkan oleh osiloskop. 3. Peralatan yang digunakan 1. Osiloskop 1 buah 2. Probe osiloskop 2 buah 3. Function Generator 1 buah 4. Kabel secukupnya 4. Dasar Teori Osiloskop adalah alat pembuat grafik X-Y yang sangat cepat yang memperagakan sebuah sinyal masukan terhadap sinyal lain terhadap waktu. Pena dari alat ini berupa sebuah bintik cahaya yang bergerak melalui permukaan layar dalam memberi tanggapan (respon) terhadap tegangantegangan masukan. Dalam pemakaian biasa sumbu horisontal adalah tegangan tanjak (ramp voltage) linear yang dibangkitkan secara internal yang secara periodik menggerakkan bintik cahaya dari kiri ke kanan melalui permukaan layar. Tegangan yang akan diuji dimasukkan ke sumbu vertikal akan menggerakkan bintik ke atas dan ke bawah sesuai dengan nilai sesaat tegangan masukan. Selanjutnya bintik tersebut jejak berkas pada layar yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai fungsi waktu. 41

45 4.1. Kontrol Panel Osiloskop Berikut akan dipelajari kontrol panel yang ada pada osiloskop. Nama panel dan fungsi dari masing-masing panel tersebut. Tampak depan kontrol panel osiloskop seperti pada gambar 1. Tombol Power ON/OFF (6) Untuk menghidupkan dan mematikan powernya. Indikator Power ON (5) Jika LED menyala menunjukkan osiloskop dipakai INTEN (2) Untuk mengatur Intensitas dari jejak yang ditampilkan pada CRT FOCUS (4) Mengkoreksi fokus jejak yang dipakai TRACE ROTATION (4) Membetulkan penyimpangan yang disebabkan kemagnetan bumi. Mengkoreksi kemiringan jejak Gambar 1. Panel Kontrol Osciloskop Pengatur Sumbu Vertikal (Sumbu Y) CH 1 - X Input (9) Untuk memasukkan sinyal ke channel 1 dengan kabel BNC atau probe. Digunakan untuk input sinyal sumbu X ketika dioperasikan pada mode X-Y Tombol AC-GND-DC (8) Penghubung kopling input AC : Kapasitor disisipkan dalam rangkaian seri antara sinyal dari amplifier GND : Masukan dari amplifier dihubungkan ke daerah ground DC : Semua komponen sinyal dimasukkan dalam amplifier VOLTS/DIV (7) 42

46 Meredam sinyal input agar amplitudonya tepat dalam pengamatan CRT, ketika diamati dalam peredaman probe, amplitudo yang terukur harus dikalikan dengan peredaman probe. CH1 POSITION (34) Mengatur kedudukan jejak vertikal CH1 pada CRT VARIABEL (10) Mengatur perubahan sensitivitas pada range saklar Volt/div. CH2 - Y Input (13) Memasukkan sinyal ke CH2 dengan kabel probe serta digunakan untuk input dari sinyal sumbu Y ketika dioperasikan pada mode X-Y. CH2 AC-DC-GND (12) Lihat sebelumnya. CH2 VOLT/DIV (11) Lihat sebelumnya. CH2 POSITION (32) Mengatur jejak vertikal CH2 CH2 VARIABEL (14) Mengatur perubahan sensitivitas pada range saklar Volt/div untuk CH2 VERT MODE (33) CH1 : Hanya CH1 yang ditampilkan CH2 : Hanya CH2 yang ditampilkan DUAL : Osiloskop menampilkan kedua chanel, CH1 dan CH2 CHOP : Sinyal CH1 dan CH2 secara bergantian ditampilkan. Digunakan untuk pengamatan sinyal - sinyal yang bergantian secara lambat (frekuensi rendah) ALT : Sinyal CH1 dan CH2 secara bergantian ditampilkan pada pergantian penyapuan yang cepat (frekuensi tinggi) ADD : Menampilkan jumlah aljabar sinyal CH1 dan CH2 (CH1+CH2) atau selisih (CH1-CH2). Jika tombol CH2 INV (31) diaktifkan, maka yang ditampilkan adalah selisih aljabar dari CH1 dan CH2 (CH1-CH2). Pengatur Sumbu Horisontal TIME/DIV (15) Pemilih dasar waktu horisontal POSITION (30) Pengaturan posisi gelombang secara horisontal pada CRT SWP. VAR (18) Tombol kontrol waktu penyapuan jejak. Jika tombol SWP.UNCAL (16) ditekan, waktu penyapuan jejak akan diperlambat. X 10 MAG (29) Perbesaran sinyal 10x. 43

47 Kontrol Trigger EXT TRIG(EXT HOR) terminal input (20) Terminal input biasa digunakan untuk trigger eksternal dan sinyal horizontal eksternal. Untuk menggunakan terminal ini, set SOURCE (23) pada posisi EXT. SOURCE (23) Pemilihan sumber trigger internal dan sinyal input EXT HOR. CH1 : Sinyal pada CH1 dipilih sebagai sumber trigger, VERT MODE pada posisi DUAL or ADD CH2 : Sinyal pada CH2 dipilih sebagai sumber trigger, VERT MODE pada posisi DUAL or ADD TRIG.ALT (21) : VERT MODE pada posisi DUAL or ADD, SOURCE pada posisi CH1 atau CH2, sinyal trigger akan berganti antara CH1 dan CH2. LINE : Di triger oleh line frekuensi EXT : Sinyal eksternal sebagai sinyal trigger. COUPLING (22) Sinyal trigger dijalankan pada rangkaian filter sebelum digunakan pada rangkaian penyapu. AC : Sinyal trigger dihubungkan langsung dengan kapasitor ke rangkaian penyapu untuk memblok komponen dc, sehingga rangkaian penyapu trigger bebas dari komponen dc DC : Semua komponen dari sinyal trigger dihubungkan TV(V) : Memisahkan sinyal vertikal serentak dari sinyal video jika digunakan sebagai sumber trigger. HF REJ : Memotong komponen sinyal diatas 50 khz (-3 db). SLOPE (19) Pemilihan slope trigger + : Proses triggering terjadi jika sinyal trigger melewati arah positif. : Proses triggering terjadi jika sinyal trigger melewati arah negatif. HOLDOFF (28) Digunakan untuk gelombang sinyal kompleks dan sinyal trigger stabil tidak didapatkan TRIGGER MODE (25) AUTO : Tidak ada sinyal trigger atau frekuensi sinyal trigger lebih kecil dari 50 Hz. Penyapuan jejak bebas. NORM : Tidak ada sinyal trigger, dan tidak ada jejak pada layar. Digunakan untuk mencari sinyal 50 Hz. Kontrol Penghubung Lainnya CAL (1) 44

48 Terminal sumber sinyal kalibrasi tegangan 2 V p-p, 1 khz, gelombang persegi positif. Output resistansi 2k Ohm. GND (17) Terminal ground osiloskop 4.2. Pembacaan Gelombang Pada Osiloskop Setelah mengetahui fungsi dari kontrol panel osiloskop berikut akan dipelajari bagaimana cara pembacaan tegangan ataupun frekuensi yang ditampilkan oleh osiloskop. Misalkan pada layar osiloskop muncul gelombang seperti pada gambar DIV 6 DIV A Volt/ div = 100 mv. Time/div = 5 ms Redaman probe = 1 2 DIV B 2 DIV Gambar 2. Gelombang Sinus Misalkan pada panel kontrol osiloskop terdapat spesifikasi sebagai berikut: Volt/ div = 100 mv Time/div = 5 ms Redaman probe = 1:10 V p-p = tinggi gelombang sinus puncak ke puncak x Volt/ div x redaman probe T = panjang periode satu gelombang x Time/div f = 1/T Untuk gelombang A: Tinggi gelombang sinus puncak ke puncak gelombang A = 6 div Panjang periode satu gelombang = 4 div. 45

49 Maka: V p-p = 6 div x 100mV/div x 10 = 6 V T = 4 div x 5 ms/div = 20 ms f = 1/T = 1/20ms = 50 Hz Untuk gelombang B: Tinggi gelombang sinus puncak ke puncak gelombang A = 2 div Panjang periode satu gelombang = 2 div. Maka: V p-p = 2 div x 100mV/div x 10 = 2 V T = 2 div x 5 ms/div = 10 ms f = 1/T = 1/10ms = 100 Hz 4.3. Kalibrasi Pada Osiloskop Sebelum menggunakan osiloskop hal penting yang harus dilakukan adalah mengkalibrasi osiloskop. Kalibrasi yang dilakukan ada 2 yaitu kalibrasi tegangan dan frekuensi. Misal pada layar osiloskop harus muncul gelombang kotak seperti gambar 3. Gambar 3.Gelombang kotak pada kalibrasi osiloskop Misalkan pada tombol kontrol osiloskop adalah seperti berikut: Volt/div = 100 mv; Time/div = 0,5 ms ; Probe = 1:10 Maka tinggi gelombang kotak adalah 2 kotak (div) Dan lebar adalah = 2 kotak (div) Pengukuran pulsa: V p-p = 2 x 100 mv x 10 = 2 V T = 2 x 0,5ms = 1ms f = 1/T = 1 khz. 5. Langkah Percobaan 5.1 Kalibrasi Osiloskop a. Prosedur Percobaan 1. Masukkan probe osiloskop pada salah satu chanel yang ada pada osiloskop. 2. Hubungkan probe osiloskop ke terminal kalibrasi (CAL). 46

50 3. Lihat gambar sinyal kotak yang terdapat pada layar osiloskop. Apakah sudah sesuai dengan tegangan dan frekuensi kalibrasi yang diijinkan. Untuk kalibrasi tegangan harus memenuhi 2 Vp-p dan frekuensi 1 khz. Jika belum, atur Volt/div dan Time/div. 4. Lengkapi tabel hasil percobaan 1untuk hasil pengukuran percobaan ini. b.rangkaian Percobaan Gambar 4. Rangkaian Percobaan Kalibrasi Osilokop c. Tabel Hasil Percobaan 1 Time/Div Volt/Div Gambar V p-p (Volt) Frekuensi (Hz) 5.2 Pembuatan Gelombang Sinus Pada Layar Osiloskop a.prosedur 1. Rangkai peralatan seperti gambar Masukkan probe osiloskop pada salah satu chanel yang ada pada osiloskop. 3. Nyalakan power dari Function Generator. Kemudian hubungkan osiloskop dengan function generator. 47

51 4. Dapatkan frekuensi gelombang sinus pada function generator sebagai berikut: 100 Hz, 1kHz, 10 KHz 5. Catat nilai hasil pengukuran untuk setiap frekuensi pada tabel hasil percobaan 2. b.rangkaian Percobaan Gambar 5. Gambar Rangkaian Percobaan Pembuatan Gelombang Sinus c. Tabel Hasil Percobaan 2 F = 100 Hz Time/Div Volt/Div Gambar V p-p (Volt) Frekuensi (Hz) 2 ms 0,5 5 ms 1 10 ms 2 48

52 F = 1 khz Time/Div Volt/Div Gambar V p-p (Volt) Frekuensi (Hz) 0,2 ms 0,5 0,5 ms 1 1 ms 2 F = 10 khz Time/Div Volt/Div Gambar V p-p (Volt) Frekuensi (Hz) 20 μs 0,5 50 μs 1 0,1 μs 2 6. Tugas Buatlah gelombang sinus dengan amplitudo puncak ke puncak 10 Volt frekuensi 1,5 KHz. Dengan kondisi setting Volt/div dan Time/div yang berbeda! Mengapa pada pengukuran frekuensi, pembesaran probe osiloskop tidak diperhitungkan, jelaskan! Jelaskan fungsi Osciloskop dan Function Generator! 49

53 PERCOBAAN X 1. Judul : Pengukuran Beda Phasa 2 Sinyal 2. Tujuan :Mengukur beda phasa antara 2 buah sinyal tegangan yang frekuensinya sama. 3. Teori : Perbedaan phasa antara dua gelombang dapat diukur dengan metode seperti pada gambar dibawah ini : Y 1 Y 2 X 1 X 2 Gambar 1. Beda Phasa 2 Sinyal Setiap gelombang mempunyai periode waktu 8 Div horizontal, dan waktu antara permulaan setiap putaran adalah 1,4 div. Satu putaran = dan 1div = /8 = Jadi perbedaan phasanya adalah : = 1,4 div x (45 0 /div) = 63 0 Perhitungan beda phasa juga bisa dilakukan dengan cara Mode Lissajous. Perhitungan Beda fasa dengan gambar Lissajous : Dari gambar Lissajous diatas : Y 1 = Y max. Sin (ωt + Ɵ) 50

54 Dimana : Y max = Y 2 = A Sin Ɵ Jika t = 0 Y 0 = Y 1 = A Sin Ɵ Perbandingan : Y 1 /Y 2 = (A Sin Ɵ) / A Y 1 /Y 2 = Sin Ɵ Maka : Ɵ 1 = T 1 /T 2 x 360 Ɵ 2 = Arcsin Y 1 /Y 2 Ɵ 3 = Arcsin X 1 /X 2 4. Peralatan yang digunakan: 1. Oscilloscop dual trace 1 buah 2. Probe 2 buah 3. Decade Resistor 1 buah 4. Decade Capasitor 1 buah 5. Function Generator 1 buah 5. Rangkaian percobaan: Diketahui V in = 2 Vpp dengan f = 1KHz dan R awal =10 kω, C awal =0,005μF 6. Prosedur percobaan : 1. Rangkailah rangkaian percobaan seperti gambar diatas. 2. Amatilah dan gambar gelombang V 1 dan V Tentukan Beda Phasa V 1 dan V Ubahlah kedalam mode lissajauos (X-Y), dan tentukan beda phasa antara V 1 dan V 2, gambar dan bandingkan dengan hasil yang diperoleh pada langkah Dengan Harga R yang tetap = 10Ω dan harga C yang bervariasi dari 0,005 0,007μF. Ulangi langkah 1 s/d 3. 51

55 6. Dengan harga C yang tetap = 0,005 μf dan harga R yang bervariasi dari 10Ω, 15Ω, dan 25Ω. Ulangi langkah 1 s/d Ulangi langkah 1 s/d 6 untuk frekuensi F in yang bervariasi yakni 500 Hz dan 1 KHz 7. Tabel Pengambilan Data Frekuensi F in : KHz/Hz, R (Ω) 10 0, , , , , ,005 C (μf) T 1 T 2 Ɵ 1 X 1 X 2 Ɵ 2 Y 1 Y 2 Ɵ 3 8. Tugas 1. Jelaskan pengaruh perubahan R dan C pada besarnya beda phasa! 2. Bandingkan persen error beda phasa cara lissajous X dan Y terhadap perhitungan biasa/umum! 52

56 PERCOBAAN XI 1. Judul : Pengukuran Perbandingan Frekuensi dengan Mode Lissajous 2. Tujuan : a. Mengamati hasil gambar lissajous dari 2 sinyal yang berbeda frekuensi b. Mengukur frekuensi sinyal yang tidak diketahui 3. Teori : Dengan mode X-Y dapat diukur suatu frekuensi luar yang dihubungkan dengan frekuensi referensi. Dari hasil gambar lissajous seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini : Dari gambar diatas perbandingan frekuensinya adalah : F 1 /F 2 = Jumlah Puncak Kanan(atau Kiri)/Jumlah Puncak Atas(atau Bawah) 4. Peralatan yang digunakan : 1.Oscilloscop dual trace 2.Probe 3.Function Generator 1 buah 2 buah 2 buah 5. Rangkaian percobaan : Function Generator 1 Osiloskop Function Generator 2 53

57 6. Prosedur percobaan : 1. Berikan input pada chanel 1 tegangan sinus Vp-p=2Volt, Frekuensi F 1 =400 Hz. 2. Berikan input pada chanel 2 tegangan sinus Vp-p=2Volt, dengan frekuensi F 2 sbb: 400 Hz, 800Hz, 900Hz, 1KHz, dan 1,6KHz. Dengan memakai mode lissajous, amati dan gambarkanlah. 3. Jika Frekuensi awal F 2 diatur 1 KHz, amati dan gambarlah bentuk tampilan lissajous untuk F 1 : 3/4 F 2, 1/4F 2, 1/8F Tabel Pengambilan Data Vp-p :2 Volt F 1 F 2 F 1 /F 2 Gambar 400 Hz 400 Hz 400 Hz 800 Hz 400 Hz 900 Hz 400 Hz 1KHz 400 Hz 1,6 KHz Vp-p : 2 Volt F 2 F 1 /F 2 F 1 Gambar 1 Khz 3/4 1 Khz 1/4 1 Khz 1/8 8. Tugas a. Analisa bentuk dan perbandingan frekuensi yang ditampilkan dengan oscilloscope. Jelaskan bagaimana bentuk tersebut terjadi! b. Perhatikan dan bandingkan bentuk lissajous, jelaskan bagaimana mengetahui sudut yang ditampilkan lissajous! c. Gambar yang ditampilkan ada yang stasioner dan ada pula yang terus bergerak. Bagaimana mendapatkan gambar yang stasioner (diam)? Jelaskan! 54

58 PERCOBAAN XII HUKUM KIRCHOFF 1. Tujuan Mahasiswa dapat membuktikan kebenaran Hukum Kirchoff melalui pengukuran secara praktis. 2. Dasar Teori Hukum Tegangan Kirchoff (KVL) menyatakan bahwa jumlah aljabar semua tegangan mengelilingi lintasan (loop) tertutup dalam sebuah rangkaian adalah nol. V 1 I 1 I 2 V 3 I 3 R 1 R 2 R 3 E V 0 V 2 Gambar 1.1 Rangkaian hukum Kirchoff } - V 0 + V 1 + V 2 = 0 V 0 = V 1 + V 2 Atau V 2 = V 3 - V 0 + V 1 + V 3 = 0 V 0 = V 1 + V 3 Perbedaan tegangan yang dihasilkan secara praktis adalah: ( ) ( ) Maka persentase error yang dihasilkan adalah Dan Hukum Arus Kirchoff (KCL) menyatakan bahwa jumlah aljabar semua arus yang memasuki dan meninggalkan sebuah simpul (node) adalah nol. atau I 1 I 2 I 3 = 0 I 1 = I 2 + I 3 Maka persentase error yang dihasilkan adalah : ( ) 55

59 3. Alat dan Bahan 3 buah decade resistor 1 buah Voltmeter 3 buah Amperemeter 1 buah Multimeter Digital 1 buah Power supply 1 buah Modul RL-1 4. Rangkaian Percobaan 1. Pengukuran tegangan pada masing-masing resistor untuk membuktikan hukum Kirchoff Voltage Low. E V 1 V 3 R 1 R2 R 3 V 0 V 2 R 1 = 1 kω R 2 = 2 kω R 3 = 3 kω Gambar 1.2 Rangkaian percobaan untuk membuktikan KVL 2. Pengukuran arus yang pada masing-masing resistor untuk membuktikan hukum Kirchoff Current Low. E I 1 R 1 A 1 V 0 A 2 A 3 I 2 I 3 R 3 R 1 = 1 kω R 2 = 2 kω R 3 = 3 kω R 2 Gambar 1.3 Rangkaian percobaan untuk membuktikan KCL 5. Prosedur Percobaan A. KVL ( Kirchoff Voltage Low ) 1. Rangkailah gambar percobaan 1.2 sesuai dengan petunjuk yang diberikan. Untuk R 1, R 2, dan R 3 gunakan decade resistor. 2. Atur R 1 = 1 kω, R 2 = 2 kω, dan R 3 = 3 kω dengan menggunakan multimeter digital. 3. Sebelum menyalakan power supply cek dahulu range tiap-tiap voltmeter dengan memperkirakan nilai tegangan yang akan diukur berdasarkan perhitungan analitik (teori). 56

60 4. Nyalakan power supply, set V in sebesar 2V lalu lihat hasil pengukuran dari voltmeter dan catat hasilnya pada tabel-1.1. Kemudian ulangi pencatatan hasil ini dengan V in 3V, 4V, 5V, 6V. 5. Berdasarkan dari hasil pengukuran, hitunglah perbedaan tegangan antara V 0 dan V 1 - V 2, serta V 2 dan V 3 tuliskan dalam tabel Dari hasil percobaan dan perhitungan, hitunglah % error yang terjadi. Tabel No E(V 0 ) V 1 (V) V 2 (V) V 3 (V) V 0-12 (V) V 23 (V) Err 1 (%) Err 2 (%) B. KCL ( Kirchoff Current Low ) 1. Rangkailah gambar percobaan 1.3 sesuai dengan pentunjuk yang diberikan. Untuk R 1, R 2, dan R 3 gunakan decade resistor. 2. Set R 1 = 1 kω, R 2 = 2 kω, dan R 3 = 3 kω dengan menggunakan Multimeter Digital. 3. Sebelum menyalakan power supply cek dahulu range tiap-tiap amperemeter dengan memperkirakan nilai arus yang akan diukur berdasarkan perhitungan analitik (teori). 4. Nyalakan power supply, set Vin sebesar 2V lalu lihat hasil pengukuran dari amperemeter dan catat hasilnya pada tabel-1.2. Kemudian ulangi pencatatan hasil ini dengan Vin 3V, 4V, 5V, 6V. 5. Berdasarkan dari hasil pengukuran, hitunglah perbedaan arus antara I 1 dan I 2, tuliskan dalam tabel Dari hasil percobaan dan perhitungan, hitunglah % error yang terjadi. Tabel No E(V 0 ) I 1 (ma) I 2 (ma) I 3 (ma) Err(%) Tugas 1. Hitunglah tegangan pada masing-masing beban R 1, R 2, dan R 3 secara teoritis, kemudian bandingkan hasilnya dengan hasil percobaan. 2. Hitunglah arus pada masing-masing cabang, kemudian bandingkan hasilnya dengan hasil percobaan. 3. Bila terdapat perbedaan antara teori dan praktek, berikan analisa secara jelas. 57

61 PERCOBAAN XIII HUKUM SUPERPOSISI 1. Tujuan Diharapkan dapat membuktikan kebenaran teori superposisi melalui pengukuran besaran listrik DC pada suatu rangkaian listrik. 2. Dasar Teori Pada rangkaian linier yang mengandung lebih dari satu sumber, maka arus yang melalui suatu cabang atau tegangan suatu elemen merupakan jumlah aljabar (jumlah vektor untuk rangkaian AC) dari arus atau tegangan yang dihasilkan setiap sumber secara independen. Gambar 4.1 Contoh hukum superposisi (( ) ) ( ) Gambar 4.2 Contoh hukum superposisi mencari I saat E 2 = 0 58

62 Gambar 4.3 Contoh hukum superposisi mencari I saat E 1 = 0 (( ) ) ( ) 3. Rangkaian Percobaan Gambar 4.4 Rangkaian percobaan superposisi 4. Alat dan Bahan DC power supply : 2 buah DC amperemeter : 1 buah Resistor : R 1 = 5 kω; R 2 = 3 kω ; R 3 = 4 kω dan R L = 2 kω 5. Langkah Percobaan 1. Siapkan dan rakitlah rangkaian seperti gambar 4.4 di atas, berhatiberhatilah dengan batas range amperemeter (jangan sampai melampaui batas range). Untuk R 1, R 2, R 3, dan R L gunakan decade resistor. 59

63 2. Aturlah masing-masing DC power supply sebagai berikut : E 1 = 15 volt, E 2 = 12 volt dan E 3 = 5 volt, untuk E 1 dan E 3 menggunakan 1 power supply. 3. Pindahkan saklar S 1 ke posisi 1, dan ukurlah arusnya (I L ) masukkan hasilnya ke dalam tabel data pada kolom I L1. Kembalikan S 1 ke posisi semula. 4. Pindahkan saklar S 2 ke posisi 1, dan ukurlah arusnya (I L ) masukkan hasilnya ke dalam tabel data pada kolom I L2. Kembalikan S 2 ke posisi semula. 5. Berhati-hatilah dengan polaritas E 3, oleh karena itu balikkan polaritas terminal amperemeter sebelum melakukan langkah Pindahkan saklar S 3 ke posisi 1, dan ukurlah arusnya (I L ) masukkan hasilnya ke dalam tabel data pada kolom I L3, kembalikan S 3 ke posisi semula. 7. Pindahkan semua saklar S 1, S 2 dan S 3 pada posisi 1, dan ukurlah arusnya (I L ) masukkan hasilnya ke dalam tabel data pada kolom I L. 1. Ubahlah E 2 = 10 volt, 8 volt, dan 6 volt. Dengan mengulangi langkah 3 sampai dengan langkah Tabel Data No E 1 (V) E 2 (V) E 3 (V) I L1 (ma) I L2 (ma) I L3 (ma) I L (ma) I L (ma) Error (%) Catatan : 1. I L1 = Arus yang terukur pada amperemeter pada saat S 1 posisi 1 ( E 1 bekerja ), ( E 2 dan E 3 mati ). 2. I L2 = Arus yang terukur pada amperemeter pada saat S 2 posisi 1 ( E 2 bekerja ), ( E 1 dan E 3 mati ). 60