LAPORAN ELEKTRONIKA FISIS DASAR IRANGKAIAN ARUS SEARAH (DC)

NAMA NIM

: HERLINA SARI BARURU : H21110006

JURUSAN/PRODI: FISIKA / FISIKA ASISTEN : ZAHRAWANI

LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Listrik sudah menjadi hal yang lumrah dalam kehidupan kita sehari-hari. Banyak hal yang berhubungan dengan listrik yang sebenarnya adalah hal yang mudah. Contohnya saja, jarang bahkan mungkin saja tidak ada di antara kita yang pernah memperhatikan skring lampu di rumah kita. Arah aliran arus terbagi atas dua yaitu arus serah (DC) dan arus bolakbalik (AC). Dalam percobaan kali ini yang akan di bahas adalah arus searah (DIRECT CURRENT). Pengertian yang berhubungan dengan arus searah yang banyak digunakan dalam elektronika adalah pengisian dan pemrosesan muatan kapasitor. Arus ini juga terjadi pada rangkaian searah yang menggunakan induktor. Dalam elektronika ada beberapa pengertian dasar yang haus benar-benar dikuasai. Contohnya adalah rangkaian seri, rangkaian paralel dan rangkaian setara (rangkaian setara Thevenin dan rangkaian setara Norton).

1.2 Ruang Lingkup Adapun ruang lingkup yang akan dibahas pada laporan kali ini adalah pengertian rangkaian seri,rangkaian paralel, hukum Kirchoff dan rangkaian setara (rangkaian Thevenin dan Northon).

1.3 Tujuan Adapun tujuan yang akan dicapai pada praktikum kali ini adalah: 1. Mengukur beda potensial pada rangkaian listrik 2. Menerapkan hukum Kirchoff pada rangkaian listrik 3. Menganalisa rangkaian seri dan rangkaian paralel

1.3 Waktu dan Tempat Pada percobaan kali ini (rangkain arus searah), dilaksanakan pada hari Senin 26 September 2011, pada pukul 13.00 WITA sampai selesai, bertempat di laboratorium Elektronika dan Instrumentasi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Rangkaian seri adalah rangkaian dimana ketika dalam suatu rangkaian komponen-komponen saling dihubungkan masing-masing dari ujungujungnya menjadi pertemuan dua komponen saja. Contoh gambar rangkaiannya:

Gambar 2.1 rangkaian resistor seri

Arus mengalir Arus yang melewati R1, R2 dan R3 sama besar dengan arus total dan ini merupakan konsekuensi dari kekekalan muatan.

I = I1 = I2 = I3Rangkaian ketiga resistor tersebut dapat diganti dengan suatu resistor tanpa mengubah keadaan, yaitu dengan arus dan tegangan yang sama. Untuk resistor yang dirangkai secara seri, resistansi total adalah jumlah masingmasing resistansi. Hambatan ini disebut hambatan ekivalen atau hambatan pengganti. V = VR1 + VR2 + VR3 V = I (R1 + R2 + R3 ) Rek = R1 + R2 + R3 Berarti V = I. Rek

,

dengan

V = I .R

Nyata bahwa besar hambatan ekivalen suatu rangkaian seri selalu lebih besar dari pada hambatan masing-masing yang terhubung seri.

Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik dimana dalam rangkaian tersebut kita dapat menemukan adanya titik percabangan. Contoh gambar rangkaiannya:

A

B

Gambar 2.2 gambar rangkaian paralel Arus yang mengalir dalam masing-masing resistor berbeda, tetapi tegangan yang melalui masing-masing resistor adalah sama. Arus I terbagi menjadi I1, I2, dan I3 pada titik A. I1, I2, dan I3 dijumlahkan lagi menjadi arus I pada titik B. Sehingga arus yang mengalir dari titik A menuju ke titik B adalah :

I = I1 + I2 + I3 .Karena tegangan pada masing-masing resistor adalah V:I1 = V R1 I2 = V R2 I3 = V R3

Sehingga : I= Menurut hukum Ohm: I= Maka tahanan paralelnya dapat dinyatakan dengan:

=V

Hukum Kirchoff terbagi atas 2 (dua), yaitu: 1. Hukum Kirchoff I Disebut juga Hukum Arus Kirchoff atau hukum titik cabang. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar dari arus-arus pada semua titk cabang yang bertemu di suatu ttik yang sama adalah nol atau . Dengan kata lain

hukum pertama ini adalah hukum kekekalan muatan, artinya berapapun muatan yang masuk dalam suatu titik dalam suatu rangkaian harus meninggalkan titik tersebut, sebab muatan tidak dapat tertimbun pada suatu titik.

Gambar 2.3 deskripsi hukum Kirchoff I Persamaan tersebut diartikan bahwa arus yang menuju titik

cabang diberi tanda positif dan yang meninggalkan titik diberi tanda negatif. Jadi pada setiap titik cabang terlebih dahulu ditentukan arah-arah arusnya. Jika dalam perhitungan diperoleh harga arus positif, maka arah yang kita berikan tersebut benar dan sebaliknya jika hasilnya negatif, arah arus yang kita berikan terbalik. 2. Hukum Kirchoff II Disebut juga sebagai hukum tegangan Kirchoff atau hukum loop. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar tegangan dalam tiap loop suatu rangkaian sama dengan jumlah aljabar hasil kali arus dan hambatan dalam loop yang sama atau . Hukum ini merupakan pernyataan tentang

kekekalan energi artinya muatan yang bergerak mengelilingi suatu loop, harus memperoleh energi yang sama besar dengan energi yang hilang.

Gambar 2.4 sebuah loop 1 rangkaian Arus yang mengalir pada rangkaian adalah sama, sebesar i.

1

+

2

= i (r1 +r2 + R1 + R2 + R3)

Untuk loop yang memiliki 2 rangkaian, pada setiap loop harus diumpamakan arah putaran arusnya (arah loop). Arus yang searah dengan arah perumpamaan dianggap positif, yang berlawanan negatif. Dari satu titik cabang ke titik cabang yang lainnya kuat arusnya adalah sama. Dari hasil perhitungan akhir, bila kuat arus berharga positif arah diambil adalah benar, bila negatif berlawanan dengan arah perumpamaan.

Gambar 2.5 sebuah loop 2 rangkaian

Dari gambar di atas diperoleh: Loop 1:1

= i1 r1 + i1 R1 + i3 R2

, dengan

i3 = i1 + i2

Loop 2:1

= i2 r2 + i2 R3 + i3 R2

Ada dua bentuk dasar rangkaian setara, yakni rangkaian setara Thevenin dan rangkaian setara Northon. Rangkaian setara Thevenin menggunakan sumber tegangan tetap, yakni suatu sumber tegangan ideal dengan tegangan keluaran yang tak berubah, berapapun besarnya arus yang diambil darinya. Sedangkan rangkaian setara northomenggunakan sumber arus tetap, yang dapat menghasilkan arus, berapapun besar hambatan yang dipasang pada keluarannya. A). Rangkaian Setara Thevenin Rangkaian setara Thevenin merupakan penjelmaan dari dalil Thevenin yang menyatakan bahwa: setiap rangkaian berterminal dua yang meliputi resistor-resistor linier, sumber-sumber tak bebas linier, dan sumber-sumber bebas linier dapat direpresentasikan dengan kombinasi seri antara sebuah resistansi dan sebuah sumber tegangan bebas.

Th

RTh

V0

Gambar 2.6a rangkaian setara Thevenin

RO V0 RL

Th

IL

Gambar 2.6b keluaran di beri beban Dari rangkaian setara Thevenin mudah dipahami bahwa hambatan setara Thevenin RTh dapat dihitung dengan menentukan hambatan setara rangkaian dilihat dari ujung yang bersangkutan, yaitu dengan mengganti sumber tegangan dengan hubungan singkat.

V0Rangkaian setara Northon adalah merupakan penjelmaan dalil Northon yang menyatakan bahwa: Setiap rangkaian berterminal dua yang meliputi resistor-resistor linier, sumber-sumber tak bebas linier, dan sumber-sumber linier dapat direpresaentasikan dengan kombinasi paralel antara sebuah resistansi dan sebuah sumber arus bebas.IL

Th

RO

V0

RL

Gambar 2.7a. sumber arus tetap

IN

RO

Gambar 2.7b rangkaian setara Northon

BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN III.1 Alat dan Bahan III.1.1 Alat Adapun alat yang dipakai pada percobaan kali ini adalah: 1. Catu daya Berfungsi sebagai sumber arus dan tegangan.

2. Multimeter Berfungsi untuk mengukur arus listrik, tegangan dan hambatan dari suatu komponen.

3. Papan PCB Berfungsi sebagai tempat merangkai komponen atau mempermudah kita saat mengukur suatu komponen.

4. Kabel jumper Berfungsi untuk menghubungkan komponen bila berjauhan.

III.1.2 Bahan Adapun bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah: 1. Resistor Berfungsi sebagai bahan yang akan di hitung hambatan, arus dan beda potensialnya dalam sebuah rangkaian listrik.

III.2 Prosedur Percobaan 1). Hambatan resistor a. Mempersiapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan b. Menghitung nilai hambatan resistor dengan melihat warna cincinnya c. Mencatatnya ke kertas. d. Merangkai resistor di atas papan PCB agar mudah saat di ukur.

e. Mengukur nilai hambatan dengan menggunakan multimeter. f. Mencatat hasilnya ke kertas. 2). Beda potensial a. Mempersiapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan b. Merangkai resistor di atas papan PCB, kemudian mengukur arus yang masuk pada resistor dengan menggunakan multimeter yang dipasang pada papan rangkaian, kemudian menghubungkannya dengan catu daya. c. Mengukur tegangan pada masing-masing resistor. d. Mencatat hasil yang di dapat. 3). Hukum Kirchoff a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. b. Merangkai resistor pada papan PCB, seperti gambar dibawah ini:

c. Mengukur arus total, arus di tiap-tiap resistor dan menghitung resistansi masing-masing resistor. d. Mencatat hail yang di dapat. 4a.) Rangkaian seri a. Menyiapkan semua alat dan bahan yang akan dipakai. b. Merangkai resistor secara seri pada papan PCB,seperti gambar di bawah ini:R1 R2 R3

c. Mengukur nilai hambatan ekivalen pada rangkaian, menggunakan multimeter yang disambungkan dengan catu daya. d. Mengukur nilai Itotal yang ada dalam rangkaian. e. Mencatat hasil yang di dapat. 4b.) Rangkaian seri-paralelR

a. Membuat rangkaian seperti gambar di bawah

b. Membagi rangkaian menjadi 3 bagian. c. Mengukur nilai Rtotal untuk tiap-tiap bagian (a, b, dan c) dengan menggunakan multimeter dan catu daya. d. Mencatat nilai yang sudah di ukur.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil IV.1.1 Tabel Data Tabel 1 hambatan resistor Warna cincin Orange,orange,coklat,emas Kuning,ungu,coklat,emas Merah,hitam,merah,emas Coklat,hitam,merah,emas Merah,ungu,coklat,emas Teori ( ) 33 x 1047 x 10 20 x 102

Praktek ( ) 280 400 2000 900 240

10 x 10227 x 10

Tabel 2 beda potensial Arus (A) 1,55 x 10-2 1,1 x 10-2 2,5 x 10-3 5,2 x 10-3 1,85 x 10-2 Tegangan (V) 5 5 5 5,1 5

Tabel 3. Hukum Kirchoff R R1 R2 R3 Hambatan ( 270 470 330 I (A) 1,85 x 10-2 1,1 x 10-2 1,5 x 10-2 48 x 10-3 Itot (A)

Tabel 4a. (rangkaian seri) R( ) 270 470 330 V (V) 1,2 2,2 1,5 5 x 10-3 1100 Itot (A) Rek ( )

Table 4b. (rangkaian seri-paralel) R R1 R2 R3 R4 R5 Warna cincin Orange,orange,coklat,emas Kuning,ungu,coklat,emas Merah,hitam,merah,emas Coklat,hitam,merah,emas Merah,orange,coklat,emas 1500 1000 Rtot ukur ( ) 75

IV.1.2 Pengolahan Data Tabel 1 Hambatan resistor: 1) R1 = 330 Toleransi = 5/100 x 330 Nilai resistansi min. : 330 Nilai resistansi max. : 330 = 16,5 16,5 + 16,5 = 313,5 = 346,5 s/d 346,5

Jadi nilai resistansi R1 berada antara 313,5

2) R2 = 470 Toleransi = 5/100 x 470 = 23,5 Nilai resistansi min. : 470 Nilai resistansi max. : 470 Jadi nilai resistansi R2 berada antara s/d 490,5

3) R3 = Toleransi = 5/100 x 2000 Nilai resistansi min. : 2000 Nilai resistansi max. : 2000 Jadi nilai resistansi R3 berada antara 1900 s/d 2100 100

4) R4 =1000 Toleransi = 5/100 x 1000 Nilai resistansi min. : 1000 Nilai resistansi max. : 1000 Jadi nilai resistansi R4 berada antara 950 s/d 1050

5) R5 = 270 Toleransi = 5/100 x 270 Nilai resistansi min. : 270 Nilai resistansi max. : 270 Jadi nilai resistansi R5 berada antara 256,5 s/d 283,5

Tabel 2 Beda potensial Rumus : V = I x R V1 = I1 x R1 = (1,55 x 10-2) A x 330 = 5,12 V 5V

V2 = I2 x R2 = (1,1 x 10-2) A x 470 = 5,17 V 5V

V3 = I3 x R3 = (2,5 x 10-3) A x 2000 =5V

V4 = I4 x R4 = (5,2 x 10-3) A x 1000 = 5,2 V 5V

V5 = I5 x R5 = (1,85 x 10-2) A x 270 = 4,995 V

Tabel 3 Hukum Kirhoff

Itot = IR1 + IR2 + IR3= 0,0185 A + 0,011 A + 0,0155 A = 0,045 A = 45 x 10-3 A

Tabel 4a. rangkaian seri

Rek = Rek = Rek = 980

Tabel 4b. rangkaian seri-paralel Untuk rangkaian pertama:

(R) = 194 Untuk rangkaian ke-2: Rs = R3 + Rp Rs = (2000 + 194) Rs = 2194

R = 687 Untuk rangkaian ke-3: Rek = R5 + R Rek = (230 + 687) Rek = 917

IV.2 Pembahasan Pada tabel 1, setelah dilakukan perhitungan, didapati bahwa dari hasil perhitungan dan hasil pengukuran hanya ada satu resistor yang memiliki nilai yang sama yaitu resistor yang ketiga yang memiliki hambatan sebesar 2000 .

Untuk resistor yang lain, tidak terjadi kesesuaian antara hasil pengukuran dan hasil perhitungan. Contohnya resistor pertama, hasil pengukurannya 280 tetapi hasil perhitungannya sebesar 350 Hal ini mungkin disebabkan

oleh adanya kerusakan pada alat dan bahan yang digunakan atau mungkin terjadi kesalahan pada saat pembacaan multimeter. Pada tabel 2, setelah dilakukan pengukuran dan perhitungan di dapati bahwa beda potensial yang di ukur menggunakan alat yaitu rata-rata sebesar 5 V,setelah dimasukkan kedalam rumus didapati bahwa beda potensial yang dihitung hampir sama. Hanya saja adanya perbedaan angka di belakang koma. Namun setelah dibulatkan, hampir semua beda potensial yang di hitung memakai rumus, sama dengan beda potensial yang di ukur. Kesalahan yang mungkin terjadi adalah pada saat pembulatan bilangan desimal. Pada tabel 3, digunakan perhitungan dengan menggunakan Hukum Kirchoff I, di dapat bahwa perbedaan antara arus yang di hitung dan arus yang di ukur hanya sebesar 0,003 A. Pada tabel 4a, setelah mengukur nilai hambatan ekivalen dengan menggunakan multimeter sebesar 1100 , kita membuktikannya dengan

menggunakan rumus tegangan total dibagi dengan arusnya (V / I). Setelah dilakukan perhitungan terjadi perbedaan hasil yaitu 980 . Perbedaan ini

mungkin disebabkan oleh keadaan resistor yang mengalami sedikit kerusakan ataupun terjadi kesalahan saat pembacaan multimeter. Pada tabel 4b, untuk rangkaian yang ini kita harus membaginya menjadi 3 bagian. Untuk bagian pertama, terdiri dari 2 buah resistor yang dipasang paralel:R1

R2

Setelah di ukur,didapat nilai hambatannya adalah 75 hitung didapat nilai hambatannya sebesar R = 194 .

,namun setelah di

Untuk rangkaian kedua, gabungan rangkaian 1 dengan tambahan 2 buah resistor:R3 R

R4

Nilai hambatan yang diukur sebesar 1000 hambatan yang didapat sebesar R = 687 .

, namun pada saat di hitung nilai

Untuk rangkaian ke-3, yang merupakan gabungan dari rangkaian 1 dan 2 dengan tambahan satu buah resistor:

R5

R

Nilai hambatan yang diukur sebesar 1500 di hitung sebesar Rek = 917

, sedangkan nilai hambatan yang

Perbedaan antara nilai hambatan yang di ukur dan di hitung lumayan agak berbeda jauh. Perbedaan ini mungkin terjadi akibat kerusakan pada alat dan bahan atau kesalahan pada saat pembacaan alat ukur.

BAB VPENUTUP

V.1 Kesimpulan Dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Beda potensial untuk masing-masing resistor dapat di hitung dengan menggunakan rumus: V=IxR

2. Hukum Kirchoff ada 2: a). Hukum Kirchoff I:bahwa berapapun arus yang masuk dalam suatu rangkaian, sebesar itu pulalah yang akan mengalir keluar dari rangkaian tersebut. Imasuk = Ikeluar b). Hukum Kirchoff II:disebut juga hukum loop, bahwa jumlah tegangan dalam suatu rangkaian sama dengan hasil kali arus dan hambatan.

3. Rangkaian seri dapat digabung dengan rangkaian paralel dalam suatu rangkaian dengan membagi-bagi rangkaian agar nantinya kita dapat mendapatkan nilai Rek.

V.2 Saran V.2.1 Untuk laboratorium Jika alat-alat yang ada di dalam laboratorium sudah tidak bagus lagi sebaiknya di ganti, agar nantinya dapat mendukung proses pembelajaran/praktikum dan juga penambahan alat dan bahan yang dapat menunjang keberhasilan praktikum. V.2.2 Untuk Asisten Komunikasi dengan praktikan sangat baik, kalau bisa di pertahankan tapi kalau lebih bisa lagi ditingkatkan.

DAFTAR PUSTAKAArifin,drs.2011.Penuntun Praktikum Elektronika Dasar I.Makassar Halliday,David&Resnick,Robert.1988.FISIKA edisi ketiga.Jakarta:Erlangga http://3_rangkaian_arus searah.ppt http://Hukum2 arus searah.ppt http://MMMesin_Arus_Searah.pdf http://rangkaian_arus searah.ppt