Perhitungan dan Pengukuran Tegangan Searah

JOB SHEET – 3

Perhitungan dan Pengukuran Tegangan Searah

Laporan Pratikum Elektronika Dasar

Nama Pratikan : M. Abdul Fatah

NIM/Program Studi : 093611021/ T-Fisika

Semester/Kelas : 4/T-Fisika 4

Teman Kerja : Nur Khayati

Siti Rohmana

Laboraturium Pendidikan Fisika

Fakultas Tarbiyah

IAIN Walisongo Semarang

2011

JOB SHEET – 3

Topik : Perhitungan dan pengukuran tegangan searah

1. Tujuan :

Setelah melaksanakan praktik diharapkan mahasiswa dapat :

1. Menghitung dan mengukur besar tegangan jatuh pada tahanan dalam susunan seri;

2. Menghitung dan mengukur besar tegangan jatuh pada tahanan dalam susunan paralel;

3. Menggunakan alat ukur multimeter dengan trampil untuk mengukur besar tegangan dan arus dalam rangkaian;

4. Menganalisa perbedaan nilai tegangan dan arus hasil perhitungan dan pengukuran berdasarkan teori yang telah diberikan.

2. Alat dan Bahan :

Alat :

1. Multimeter, catu daya, jumper

Bahan :

2. Resistor 10 K dan 15 K

3. Landasan Teori

KONSEP RANGKAIAN SERI PARALEL

Rangkaian Seri

Dua buah elemen berada dalam susunan seri jika mereka hanya memiliki sebuah titik utama yang tidak terhubung menuju elemen pembawa arus pada suatu jaringan.

Karena semua elemen disusun seri, maka jaringan tersebut disebut rangkaian seri.

Dalam rangkaian seri, arus yang lewat sama besar pada masing-masing elemen yang tersusun seri.

Resistor Seri

• Untuk memperoleh hambatan total dari sejumlah N resistor yang disusun seri, maka digunakan persamaan berikut :

• R_T = R₁ + R₂ + R₃ + … + R_N () …. (persm. 1)

• Untuk besarnya arus pada resistor seri, ditentukan dari hukum Ohm :

• I = E / R_T (Ampere)…………… (persm. 2)

• Tegangan pada masing-masing elemen ditentukan dari hukum Ohm :

• V₁ = I R₁, V₂ = I R₂,... V_N = I R_N (Volt)...(persm. 3)

Daya yang diberikan pada masing-masing tahanan ditentukan dengan menggunakan sembarang salah satu dari tiga persamaan dibawah ini, misalnya untuk R1.

• P₁ = V₁ I₁ = I₁² R₁ = V₁² /R₁ (Watt) ……(persm. 4)

• Daya yang diberikan oleh sumber adalah sebesar :

• P = E I (Watt) ……………………(persm. 5)

• Untuk sembarang kombinasi tahanan seri :

• P = P₁ + P₂ + P₃ + ….. + P_N (Watt) …(persm. 6)

• Berarti bahwa : daya yang diberikan oleh sumber sama dengan daya yang diserap oleh tahanan.

SUMBER TEGANGAN SERI

• Sumber tegangan dapat dihubungkan secara seri.

• Tegangan Total ditentukan dengan :

- Penjumlahan sumber dengan polaritas yang sama

- Pengurangan sumber dengan polaritas yang

berlainan

ATURAN PEMBAGI TEGANGAN

Dalam sebuah rangkaian seri :

• Tegangan pada elemen penghambat akan terbagi sebagaimana besar harga hambatan.

• Jumlah jatuh tegangan pada tahanan seri akan sama besar dengan tegangan yang digunakan.

Aturan Pembagi Tegangan menyatakan bahwa :

• Tegangan pada sebuah tahanan dalam rangkaian seri adalah sama dengan harga tahanan tersebut dikalikan dengan tegangan total yang digunakan pada elemen seri dibagi dengan hambatan total elemen seri.

RANGKAIAN PARALEL (SEJAJAR)

• Dua buah elemen, cabang, atau jaringan dalam keadaan paralel bila memiliki dua titik bersama.

• Untuk tahanan seri, hambatan totalnya adalah

jumlah dari harga tahanan.

• Untuk elemen paralel, hantaran total adalah jumlah masing-masing hantaran individual.

• Hambatan total tahanan paralel selalu lebih kecil dari harga tahanan yang paling kecil.

• Hambatan total tahanan sejajar besarnya sama dengan harga satu buah tahanan dibagi dengan jumlah elemen sejajar (N)

R_T = R/N……………………….(persm. 12)

• Hambatan total dua buah tahanan sejajar adalah merupakan perkalian dari keduanya dibagi dengan jumlahnya.

R_T = R₁. R₂ / R₁+ R₂ ………..(persm. 13)

• Tegangan yang melintas elemen sejajar adalah sama besar.

V₁ = V₂ = E …………………..(persm. 14)

• Jaringan sejajar sumber tunggal, arus sumber sama dengan jumlah arus cabang individual

I_S = I₁ + I₂ …………………(persm. 15)

HUKUM ARUS KIRCHOFF Utk. RANGK.

PARALEL / SEJAJAR

• Jumlah aljabar arus yang masuk dan yang meninggalkan sebuah sambungan sama dengan nol atau jumlah arus yang memasuki sebuah sambungan harus sama dengan jumlah arus yang meninggalkan sambungan tersebut.

ATURAN PEMBAGI ARUS Utk. RANGK.

PARALEL

• Dua elemen sejajar yang harganya sama, maka arus akan dibagi sama besar.

• Elemen sejajar dengan harga yang berbeda, semakin kecil hambatan maka akan semakin besar arus masukan yang lewat.

• Arus mencari lintasan yang memiliki hambatan paling kecil.

4. Langkah Kerja :

1. Menyusun rangkaian sesuai gambar 1 di bawah ini, kemudian lakukan perhitungan dan pengukuran berdasarkan tabel 1.

Perhitungan	Pengukuran	Kesimpulan
V1 =8,7	V1 =8,5
V2 =0,29	V2 =0,5

Gambar 1 Tabel 1

2. Pada praktek diatas (No. 1), apabila terjadi kerusakan-kerusakan:

1. R1 putus, maka V1 = 0 V2 =9

2. R2 putus, maka V1 = 9 V2 =0

3. Menyusun rangkaian seperti gambar 2 di bawah ini, kemudian lakukan perhitungan dan pengukuran berdasarkan tabel 2.

Perhitungan	Pengukuran	Kesimpulan
I1 =0,03 mA	I1 =0,028 mA
I2 =0,9 mA	I2 =0,95 mA
I3 =0,93 mA	I3 =1 mA

Gambar 2 Tabel 2

4. Melakukan pengukuran untuk soal di bawah ini:

Sebelum melakukan pengukuran kita terlebih dahulu menghitung nilai R1& V1

Ukur :

R1 =9

Rt =15

I =0,8

V1 =8

P =96

Gambar 3

5. Pengolahan Data

Pada praktikum pertama diketahui R₁=300 KΩ R₂=10 KΩ V_total=9 Volt(rangkaian seri) untuk nilai perhitungan tegangan jatuh:

untuk nilai pengukuran tegangan jatuh:

Pada pengukuran diatas apabila terjadi kerusakan-kerusakan atau dalam hal ini putus maka:

a.R₁ putus maka V₁=0 V₂=9

b.R₂ putus maka V₁=9 V₂=0

Pada praktikum ke tiga diketahui R₁=300 KΩ R₂=10 KΩ V_total=9 Volt(rangkaian paralel) untuk nilai perhitungan kuat arus maka:

I₁= V

R₁

I₁= 9

300 KΩ

I₁ =0,03 mA

I₂= V

R₂

I₂= 9

10KΩ

I₂=0,9mA

I₃= V => R_total=R₁ X R₂

R_total R₁ + R₂

I₃= 9 =300X10 =9,6 KΩ

9,6 KΩ 300+10

=0,93

Sedangkan untuk pengukuran kuat arus didapat nilai

Untuk perhitungan pada rangkaian seri paralel,apabila diketahui R_paralel=10 KΩ //10 KΩ=5 KΩ, V2=V_paralel=4 volt dan V_s=V_total=12 volt maka:

6. Analisis Data

Dari percobaan pertama yaitu percobaan pada rangkaian seri telah diketahui bahwa nilai tegangan jatuh melalui perhitungan dibandingkan dengan nilai pada pengukuran menggunakan multimeter memiliki perbedaan yang tidak begitu jauh.Dimana nilai perhitungan tegangan jatuh yang pertama(V₁)sebesar 8,7 volt sedangkan nilai pengukuran tegangan jatuh yang pertama(V₁)sebesar 8,5 volt.Tak jauh berbeda pada perhitungan dan pengukuran tegangan jatuh yang kedua(V₂) yaitu sebesar 0,29 volt dan 0,5 volt.Hal ini bisa saja terjadi,karena nilai pada hambatan(resistor)tidak tepat nilainya tetapi memiliki toleransi sebesar 5%.Sehingga menyebabkan terjadinya perbedaan antara nilai pada perhitungan dengan nilai pada pengukuran.

Jika pada percobaan pertama,yaitu pengukuran tegangan jatuh pada hambatan(resistor) yang dipasang secara seri terjadi kerusakan pada resistornya maka nilai tegangan jatuh pada tiap resistor akan berubah,misal terjadi kerusakan pada hambatan pertama dalam hal ini R1 putus ,maka V1 akan bernilai nol(0) dan V2 akan bernilai 9.Tidak berbeda halnya apabila R2 putus ,maka V1 akan bernilai 9 dan V2 akan bernilai nol(0).Hal ini sesuai dengan perhitungan rumus yang telah ada dimana:

V₁=I X R₁ => R₁ putus= 0 => V₁=0

Begitu juga pada data ke 2

V₂= I X R₂ => R₂ putus=0 => V₂=0

Pada percobaan pengukuran kuat arus pada rangkaian paralel didapat perbedaan nilai pada perhitungan dengan nilai pada pengukuran yang tidak begitu jauh ,ini bisa dikatakan bahwa percobaan yang dilakukan cukup baik karena perbedaan itu terjadi karena adanya nilai toleransi pada resistor yang cukup besar yaitu 5%,sehingga menyebabkan terjadinya perbedaan nilai pada pengukuran dengan nilai pada perhitungan.Nilai pada perhitungan sebesar 0,03 ; 0.9 ; 0,93 mA sedangkan pada pengukuran didapat nilai 0,028 ; 0,95 ; 1 mA

Pada percobaan keempat merupakan gabungan antara percobaan pertama dengan percobaan kedua atau disebut rangkaian seri paralel atau rangkaian campuran.Pada percobaan ini didapat nilai yang cukup baik dimana hasil dari perhitungan dan pengukuran bisa dikatakan sama.

DAFTAR PUSTAKA

Malvino, Albert Paul.2002. Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid 1 edisi ketiga. Jakarta : Erlangga

Haliday,Resnick.1998..Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga

Yuniarti,Wenty Dwi.2011.Modul Praktikum Elektronika Dasar 1.Semarang

: Tadris Fisika IAIN Walisongo.

Sunar prasetyono,dwi.2007.Belajar Sistem Cepat Elektronika.Absolute: Yogyakarta

http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/1980772- resistor-dan-cara/#ixzz1Hr2mR2wP

Pertanyaan :

1. Jelaskan bagaimana cara pengukuran tegangan dan arus pada suatu rangkaian dengan menggunakan multimeter (jelaskan secara detail posisi jumper alat ukur pada obyek, sertakan contoh gambar) !

Jawab :

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………...……………………...…………………………………………………………………………………

2. Lihat gambar 1 dan 2, jelaskan bagaimana perbandingan nilai tegangan jatuh antara 2 resistor jika disusun secara seri dan paralel, serta bagaimana perbandingan nilai arus antara 2 resistor jika disusun secara seri dan paralel ?

Jawab :

Perbandingan

Semarang, ……………..……….

Mengetahui, Pengampu Praktikum, ……………………….. NIP.

Laboran, …………………… NIM

Praktikan, ……………………….. NIM