Theory Indonesian (Indonesia) Dinamika Nonlinear dalam Rangkaian Listrik (10 poin)

dokumen-dokumen yang mirip
KOMPONEN-KOMPONEN ELEKTRONIKA

Kumpulan Soal Fisika Dasar II. Universitas Pertamina ( , 2 jam)

Pemodelan Sistem Kontrol Motor DC dengan Temperatur Udara sebagai Pemicu

BAB III HUKUM HUKUM RANGKAIAN

Materi. Pengenalan elektronika Dasar. Pertemuan ke II. By: Khairil Anwar, ST.,M.Kom. Create: Khairil Anwar, ST., M.Kom

RANGKAIAN SERI-PARALEL

BAB 1. RANGKAIAN LISTRIK

Modul 3 Modul 4 Modul 5

LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM TELEKOMUNIKASI ANALOG PERCOBAAN OSILATOR. Disusun Oleh : Kelompok 2 DWI EDDY SANTOSA NIM

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Dalam penelitian ini, penulis menganalisa data hubungan tegangan dengan

BAB II LANDASAN SISTEM

Mekatronika Modul 8 Praktikum Komponen Elektronika

BAB III PERANCANGAN DAN CARA KERJA RANGKAIAN

RANGKAIAN ARUS SEARAH (DC)

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

INDUKSI EM DAN HUKUM FARADAY; RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK

BAB II LANDASAN TEORI

Gerak Gaya Listrik (GGL) Electromotive Force (EMF)

TESIS PENGURANGAN HARMONISA PADA KONVERTER 12 PULSA TIGA FASA MENGGUNAKAN DIAGONAL RECURRENT NEURAL NETWORK (DRNN)

Mata Kuliah GELOMBANG OPTIK TOPIK I OSILASI. andhysetiawan

CATU DAYA MENGGUNAKAN SEVEN SEGMENT

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS

RESONANSI PADA RANGKAIAN RLC

OSILASI ELEKTROMAGNETIK & ARUS BOLAK-BALIK

BAB I TEORI RANGKAIAN LISTRIK DASAR

DAN RANGKAIAN AC A B A. Gambar 4.1 Berbagai bentuk isyarat penting pada sistem elektronika

SMP kelas 9 - FISIKA BAB 2. RANGKAIAN LISTRIK DAN SUMBER ENERGI LISTRIKLatihan Soal 2.5

VOLTAGE PROTECTOR. SUTONO, MOCHAMAD FAJAR WICAKSONO Program Studi Teknik Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia

KISI-KISI SOAL FISIKA SMA KELAS X LISTRIK DINAMIS. a. Seri b. Paralel.

BAB 1. RANGKAIAN LISTRIK

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian tugas akhir dilaksanakan pada bulan Februari 2014 hingga Januari

Perkuliahan PLPG Fisika tahun D.E Tarigan Drs MSi Jurusan Fisika FPMIPA UPI 1

LAPORAN PRAKTIKUM LISTRIK MAGNET Praktikum Ke 1 KUMPARAN INDUKSI

KELOMPOK 4 JEMBATAN DC

PERTEMUAN 12 ALAT UKUR MULTIMETER

DAYA ELEKTRIK ARUS BOLAK-BALIK (AC)

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Flow Chart Perancangan dan Pembuatan Alat. Mulai. Tinjauan pustaka

RANGKUMAN MATERI LISTRIK DINAMIS

LATIHAN UAS 2012 LISTRIK STATIS

BAB III PERAGAAN Topik 1. Rangkaian Pemicu SCR dengan Menggunakan Rangkaian RC (Penyearah Setengah Gelombang dan Penyearah Gelombang penuh).

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

LATIHAN FISIKA DASAR 2012 LISTRIK STATIS

BAB II LANDASAN TEORI

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

PERCOBAAN 3a MULTIVIBRATOR

Generator menghasilkan energi listrik. Sumber: Dokumen Penerbit, 2006

PERTEMUAN 4 RANGKAIAN PENYEARAH DIODA (DIODE RECTIFIER)

BAB IV ANALISA DAN PERFORMA PERANGKAT Efisiensi dan Evaluasi Kerugian daya

BAB 5. MULTIVIBRATOR

Modul 03: Catu Daya. Dioda, Penyearah Gelombang, dan Pembebanan. 1 Alat dan Komponen. 2 Teori Singkat. Reza Rendian Septiawan February 11, 2015

Lembar Kerja Peserta Didik 1 Alat Ukur Listrik dan Rangkaian Sederhana

Penerapan Teorema Mesh dalam Penyederhanaan Arus Bolak Balik serta Penyelesaian Matriks (Minor, Kofaktordan Determinan)

Politeknik Gunakarya Indonesia

TRAINER FEEDBACK THYRISTOR AND MOTOR CONTROL

Gambar 2.1. Rangkaian Komutasi Alami.

MODUL I RANGKAIAN SERI-PARALEL RESISTOR

MODUL 04 TRANSISTOR PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TA 2017/2018

Review Hasil Percobaan 1-2

PENENTUAN FREKUENSI OSILASI LC DARI KURVA TEGANGAN INDUKTOR DAN KAPASITOR TERHADAP FREKUENSI. Islamiani Safitri* dan Neny Kurniasih

Rancang Bangun Modul DC DC Converter Dengan Pengendali PI

KELISTRIKAN INDUSTRI, oleh Irwan Iftadi Hak Cipta 2015 pada penulis

OPERASI DAN APLIKASI TRIAC

Nama : Taufik Ramuli NIM :

Esti Puspitaningrum, S.T., M.Eng.

SISTEM KONVERTER DC. Desain Rangkaian Elektronika Daya. Mochamad Ashari. Profesor, Ir., M.Eng., PhD. Edisi I : cetakan I tahun 2012

A. Kompetensi Mengukur beban R, L, C pada sumber tegangan DC dan AC

ANALISIS FILTER INDUKTIF DAN KAPASITIF PADA CATU DAYA DC

JEMBATAN SCHERING. Cx C 3 Rx

Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan Waktu

Elektronika Dasar Ponsel

KAPASITOR : ANTARA MODEL DAN REALITA oleh : Sugata Pikatan

TUJUAN ALAT DAN BAHAN

BAB II. Dasar Teori. = muatan elektron dalam C (coulombs) = nilai kapasitansi dalam F (farad) = besar tegangan dalam V (volt)

BAB II LANDASAN TEORI

PRAKTIKUM RANGKAIAN RLC DAN FENOMENA RESONANSI

09. Pengukuran Besaran Listrik JEMBATAN ARUS BOLAK BALIK

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP)

BAB II LANDASAN TEORI

KARAKTERISTIK KAPASITOR M. Raynaldo Sandita Powa ( )

Gambar 3. (a) Diagram fasor arus (b) Diagram fasor tegangan

Karakteristik dan Rangkaian Dioda. Rudi Susanto

MODUL 05 FILTER PASIF PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TA 2017/2018

ANALISIS RANGKAIAN RLC

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2. Rangkaian Hambatan Paralel. Dosen Pengasuh : Jumingin, S.Si

KENDALI MOTOR DC. 3. Mahasiswa memahami pengontrolan arah putar dan kecepatan motor DC menggunakan

SEMIKONDUKTOR. Komponen Semikonduktor I. DIODE

TUGAS XIII LISTRIK DAN MAGNET

Arus Bolak Balik. Arus Bolak Balik. Agus Suroso Fisika Teoretik Energi Tinggi dan Instrumentasi, Institut Teknologi Bandung

BAB II LANDASAN TEORI

05 Pengukuran Besaran Listrik INSTRUMEN PENUNJUK ARUS BOLAK BALIK

Pengkonversi DC-DC (Pemotong) Mengubah masukan DC tidak teratur ke keluaran DC terkendali dengan level tegangan yang diinginkan.

Tujuan 1. Memahami penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian arus searah 2. Memahami Teorema Superposisi p 3. Memahami Teorema Res

NAMA : WAHYU MULDAYANI NIM : INSTRUMENTASI DAN OTOMASI. Struktur Thyristor THYRISTOR

DAFTAR GAMBAR. Magnet Eksternal µt Gambar Grafik Respon Daya Output Buck Converter dengan Gangguan Medan

e. muatan listrik menghasilkan medan listrik dari... a. Faraday d. Lenz b. Maxwell e. Hertz c. Biot-Savart

Olimpiade Sains Nasional 2009 Eksperimen Fisika Hal 1 dari 13. Olimpiade Sains Nasional Eksperimen Fisika Agustus 2009 Waktu 4 Jam

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II HUKUM OHM

TEGANGAN EFFECTIVE (RMS), PEAK DAN PEAK-TO-PEAK

FASOR DAN impedansi pada ELEMEN-elemen DASAR RANGKAIAN LISTRIK

Transkripsi:

Q2-1 Dinamika Nonlinear dalam Rangkaian Listrik (10 poin) Sebelum kalian mengerjakan soal ini, bacalah terlebih dahulu Instruksi Umum yang ada dalam amplop terpisah. Pendahuluan Elemen semikonduktor non-linier bistable (seperti thyristor) saat ini banyak digunakan dalam elektronik sebagai saklar dan generator osilasi elektromagnetik. Kinerja utama dalam aplikasi thyristor adalah untuk mengontrol arus bolak-balik dalam daya elektronik, dan untuk merubah sesaat arus AC menjadi DC pada skala megawatt. Elemen bistable memungkinkan juga bertindak sebagai sistim model untuk fenomena pengendalian diri dalam fisika (isu ini dibahas dalam bagian B dari soal ini), dalam biologi (lihat bagian C), dan dalam bidang-bidang lainnya dalam sains non-linier modern. Tujuan Untuk mempelajari ke-tidakstabilan dan ke-tidak sederhanaan dinamika rangkaian yang mengandung elemen dengan karakteristik I V nya yang tidak linier. Juga untuk menemukan kemungkinan mengaplikasikan rangkaian tersebut dalam enginering dan dalam pemodelan sistim biologi. Bagian A. Keadaan-keadaan Stationer dan ke-tidakstabilan (3 poin) Gambar 1 menunjukkan kurva karakteristik I V yang berbentuk huruf S dari sebuah elemen non-linier X. Dalam interval tegangan antara U h = 4.00 V (tegangan hold) dan U th = 10.0 V (tegangan threshold), kurva karakteristik I V ini bernilai banyak. Untuk penyederhanaan, grafik pada Gambar 1 dibuat berupa beberapa potongan linier (setiap potongan garis merupakan segmen dari garis lurus). Khusus untuk potongan garis yang atas, ia akan melewati titik asal jika garis tersebut diperpanjang. Pendekatan ini memberikan gambaran yang baik tentang thyristor.

Q2-2 10 9 8 7 I [A] 6 5 4 3 2 1 U h U th 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U [V] Gambar 1: Karakteristik I V dari elemen non-linear X. A.1 Dari grafik, tentukan resistansi R on elemen X dari potongan garis yang atas, dan nilai R off dari potongan garis yang bawah pada kurva karakteristik I V. Potongan garis yang tengah dinyatakan dalam persamaan 0.4pt Tentukan nilai dari I 0 dan R int. I = I 0 U R int. (1) Elemen X dirangkai seri dengan sebuah resistor R, induktor L, dan sumber tegangan E (lihat Gambar 2). Pada suatu kondisi, rangkaian mencapai keadaan setimbang ketika arusnya konstan, I(t) = const. R L E Gambar 2: Rangkaian dengan elemen X, resistor R, induktor L dan sumber tegangan E. A.2 Berapakah jumlah keadaan setimbang yang mungkin terjadi pada rangkaian dalam Gambar 2 untuk suatu nilai E tertentu dan R = 3.00 Ω? Dan berapa pula jika R = 1.00 Ω? 1pt

Q2-3 A.3 Untuk rangkaian pada Gambar 2, katakan R = 3.00 Ω, L = 1.00 μh dan E = 15.0 V. Tentukan nilai arus I stationary dan tegangan V stationary pada elemen nonlinier X dalam keadaan setimbang. 0.6pt Rangkaian pada Gambar 2, dalam keadaan setimbang I(t) = I stationary. Keadaan setimbang ini disebut stabil apabila setelah diberikan perubahan arus yang kecil (baik ditambah ataupun dikurangi), arus kembali ke keadaan setimbangnya. Dan jika sistim tetap bergerak menjauhi keadaan setimbangnya, maka kesetimbangannya disebut tidak stabil. A.4 Gunakan nilai-nilai numerik pada pertanyaan A.3 dan pelajari stabilitas keadaan setimbang dengan I(t) = I stationary. Apakah keadaan setimbangnya stabil ataukah tidak stabil? 1pt Bagian B. Elemen non-linier bistable dalam fisika: transmiter radio (5 poin) Sekarang kita cermati suatu rangkaian baru (lihat Gambar 3). Disini elemen non-linier X disusun paralel dengan sebuah kapasitor C = 1.00 μf. Blok ini kemudian dihubungkan seri dengan sebuah resistor R = 3.00 Ω dan sumber tegangan E = 15.0 V. Ternyata susunan ini menyebabkan sistim rangkaian berosilasi, dimana elemen non-linier X dalam satu siklusnya melakukan lompatan dari satu potongan garis ke potongan garis lainnya pada kurva karakteristik I V. R C E Gambar 3: Rangkaian dengan elemen X, kapasitor C, resistor R dan sumber tegangan E. B.1 Gambarkan siklus osilasinya pada grafik I V, termasuk arahnya (searah atau berlawanan arah jarum jam). Jelaskan jawaban kalian dengan menggunakan formula atau sketsa. 1.8pt B.2 Tentukan waktu yang dibutuhkan oleh sistem pada setiap potongan garis pada grafik I V, t 1 dan t 2, untuk satu siklus osilasi. Hitung nilai numeriknya. Tentukan pula nilai numerik untuk periode osilasi T, asumsikan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk lompat antara potongan-potongan garis pada grafik I V diabaikan. 1.9pt B.3 Estimasi daya disipasi rata-rata P pada elemen non-linier selama satu osilasi. Tentukan pula orde besaran nilainya. 0.7pt

Q2-4 Rangkaian dalam Gambar 3 digunakan untuk membuat sebuah antena transmiter radio. Untuk maksud ini, elemen X ditempelkan pada salah satu ujung dari sebuah antena lurus (suatu kawat lurus yang panjang) dengan panjang s. Ujung lainnya dari kawat tersebut bebas. Pada antena terbentuk gelombang berdiri elektromagnetik. Laju gelombang elektromagnetik sepanjang antena sama dengan di dalam vakum. Transmiter menggunakan harmonik utama dari sistim yang memiliki periode T seperti pada pertanyaan B.2. B.4 Berapakah nilai optimal s dengan asumsi bahwa panjang antena tidak boleh lebih dari 1 km? 0.6pt Bagian C. Elemen non-linier bistable dalam biologi: neuristor (2 poin) Di bagian soal ini, kita tinjau aplikasi elemen non-linier bistable untuk pemodelan proses-proses biologi. Sebuah syaraf di dalam otak manusia memiliki sifat sebagai berikut: ketika dirangsang oleh suatu sinyal dari luar, syaraf akan membuat satu osilasi tunggal dan kemudian kembali ke keadaan awalnya. Gambaran ini disebut sebagai rangsangan. Karena sifat ini, pulsa-pulsa dapat menjalar di dalam jaringan pasangan syaraf/neuron yang membentuk sistim syaraf. Sebuah chip semikonduktor yang di desain untuk meniru rangsangan dan perambatan pulsa disebut sebagai neuristor (berasal dari neuron dan transistor). Kita coba membuat sebuah model neuristor sederhana menggunakan rangkaian yang mengandung elemen non-linier X sebagaimana telah kita bahas sebelumnya. Untuk mencapai maksud ini, tegangan E pada rangkaian dalam Gambar 3 berkurang hingga menjadi E = 12.0 V. Osilasi berhenti, dan sistim mencapai keadaan setimbangnya. Kemudian tegangan bertambah lagi dengan cepat hingga berharga E = 15.0 V, dan setelah suatu periode τ (dimana τ < T ) ia kembali lagi ke harga E (lihat Gambar 4). Ternyata terdapat suatu nilai kritistertentu τ crit., dan sistim secara kualitatif menunjukkan perilaku yang berbeda ketika τ < τ crit dan τ > τ crit. 16 15 E [V] 14 13 12 11 t 0 t t 0 + τ Gambar 4: Tegangan pada sumber tegangan sebagai fungsi waktu. C.1 Gambarkan grafik arus I X (t) sebagai fungsi waktu pada elemen non-linier X untuk τ < τ crit dan untuk τ > τ crit. 1.2pt

Q2-5 C.2 Tentukan waktu kritis τ crit tersebut dan nilai numeriknya. 0.6pt C.3 Apakah rangkaian dengan nilai τ = 1.00 10 6 s adalah sebuah neuristor? 0.2pt