laporan AC

LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA FISIS DASAR I

“RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK (AC)”

Nama                   : ADRIADIPA SAIDIN TUTANG

Nim                      : H21110008

Kelompok            : I (SATU)

Nama Asisten      : ABD. ANDRI FAIL

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2011

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

                Kapasitor banyak penerapannya pada rangkaian listrik. Kapasitor digunakan untuk menyetel sirkuit radio dan untuk memuluskan jalan arus terrektifikasi yang berasal dari sumber tenaga listrik.Kapasitor dipakai untuk mencegah adanya bunga api pada waktu sebuah rangkaian yang mengandung induktansi tiba-tiba dibuka. Efisiensi tranmisi daya arus bolak-balik sering dapat dinaikan dengan menggunakan kapasitor besar. Kapasitansi C sebuah kapasitor didefinisikan sebagai perbandingan besar muatan Q pada salah satu konduktornya terhadap besar beda potensial Vab anatara kedua konduktor tersebut :
C=Q/Vab

Maka berdasarkan definisi ini, satuan kapasitansi ialah satu coulomb per volt atau ( 1 C V-1 ). Kapasitansi sebesar 1 coulomb per volt disebut 1 farad.

            Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).

I.2 RUANG LINGKUP

            Adapun ruang lingkup dari percobaan arus bolak balik (AC) ini diantaranya adalah bagaiman mengetahui sifat dan karakteristik dari bentuk isyarat keluaran pada differensiator dan integrator bila diberi masukan berupa isyarat persegi,dan  bagaimana mengukur tanggapan amplitudo dan tanggapan fasa dari suatu sumber AC tegangan tetap untuk tapis lolos rendah dan tapis lolos tinggi pada rangkaian RC, serta bagaimana mengukur tanggapan amplitudo rangkaian rangkaian RLC paralel terhadap sumber AC sinus arus tetap.

I.3 TUJUAN PERCOBAAN

            Adapun tujuan dari percobaan AC ini adalah sebagai berikut:

1.      Mengetahui sifat dan karakteristik dari bentuk isyarat keluaran pada differensiator dan integrator bila diberi masukan berupa isyarat persegi,

2.      mengukur tanggapan amplitudo dan tanggapan fasa dari suatu sumber AC tegangan tetap untuk tapis lolos rendah dan tapis lolos tinggi pada rangkaian RC,

3.      mengukur tanggapan amplitudo rangkaian rangkaian RLC paralel terhadap sumber AC sinus arus tetap.

I.4 WAKTU DAN TEMPAT PERCOBAAN

Pada percobaan arus searah (DC)  ini dilaksanakan pada hari senin tanggal 10 Oktober 2011, pada pukul 14.00-16.30 WITA. Percobaan ini berlangsung dilaboratorium Elektronika Fisis Dasar , Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Arus bolak-balik (AC) adalah sejenis arus yang mempunyai arah bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik (voltase alternating). Sistem kelistrikan pada kendaraan bermotor menggunakan arus searah, listriknya berasal dari arus bolak-balik dengan menggunakan ”inverter”. Pada kendaraan bermotor yang memakai generator AC (alternator) memerlukan perubahan arus bolak-balik itu jika alternator sesuai digunakan pada kendaraan bermotor tersebut.

Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran listrik dari sumbernya (misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel, yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.

Kapasitor banyak penerapannya pada rangkaian listrik.
Kapasitor digunakan untuk menyetel sirkuit radio dan untuk memuluskan jalan arus terrektifikasi yang berasal dari sumber tenaga listrik.Kapasitor dipakai untuk mencegah adanya bunga api pada waktu sebuah rangkaian yang mengandung induktansi tiba-tiba dibuka. Efisiensi tranmisi daya arus bolak-balik sering dapat dinaikan dengan menggunakan kapasitor besar.

Resistor merupakan komponen elektronika yang bersifat menahan arus listrik. Resistor dibagi menjadi dua kategori, yaitu: fixed resistor (tetap) dan variable resistor (berubah-ubah). Resistor yang terbuat dari dari karbon terdiri dari kode warna yang menunjukan besarnya nilai dari hambatan itu sendiri.

Diagram arus bolak-balik (garis hijau) dan arus searah (garis merah)

Di dalam bidang teknik kelistrikan dikenal adanya dua jenis arus yaitu arus bolak- balik dan arus searah.Dinamakan arus bolak balik karena padanya terjadi gerak electron yang berubah-ubah. Dengan ritme yang tetap, electron-elektron itu bergerak bolak-balik. Arus bolak-balik banyak memiliki aliran yang berbentuk sinus.

Gerak lengkap (bolak-balik) dinamakan satu periode.Jangka waktu satu periode adalah (t) detik (waktu periode).Banyaknya periode setiap detik dinamakan frekuensi,dimana satuan utuk frekuensi adalah Hertz (Hz).

            Arus bolak-balik terjadi karena tegangan bolak-bali.Suatu tegnagan bolak-balik juga mempunyai frekuensi, waktu periode, dan sebagainya.Arus bolak-balik ini merupakan yang palng banyak digunakan pada system kelistrikan di dunia, mengingat system ini mudah dalam pembangkitan dan pendistribusiannya.Pada tegangan bolak-balik, dikenal system satu fasa dan system tiga fasa dan yang paling dominan dipakai adalah system tiga fasa karena mempunyai kelebihan  disbanding dengan system satu fasa,dimana:

• Daya yang disalurkan lebih besar
• Nilai sesaatnya (Instantenous value) konstan
• Mudah pembangkitannya (generator sinkron)

                                                                               

        Di dalam bidang teknik kelistrikan dikenal adanya dua jenis arus yaitu arus bolak- balik dan arus searah.Dinamakan arus bolak balik karena padanya terjadi gerak electron yang berubah-ubah. Dengan ritme yang tetap, electron-elektron itu bergerak bolak-balik. Arus bolak-balik banyak memiliki aliran yang berbentuk sinus.

T

Rangkaian Hambatan Murni merupakan Rangkaian hambatan yang suatu tegangannya bolak balik dengan bentuk gelombang sinusoida, seperti gambar dibawah ini :

 

b

                                                        Vp

T

                                                       

 tegangan bolak balik sinusoida

Tampak kekutuban tegangan berubah secara berkala. Periode T menyatakan beda waktu antara dua titik pada bentuk gelombang dengan fasa yang sama, seperti misalnya antara titik a dan b pada gambar diatas.Vp juga disebut tegangan puncak, Vpp disebut tegangan puncak ke puncak. Bentuk umumnya yaitu

KELEBIHAN DAN KELEMAHAN ARUS BOLAK-BALIK (AC)

            Tahun 1885, George Westinghouse, membuat paten untuk listrik arus bolak-balik (AC= Alternating Current). Listrik AC dibuat dari generator AC, dan dapat di “salurkan” ke tempat yang jauh dengan lebih murah dan mudah untuk di “sesuaikan”. Karena kemudahan ini lah selanjutnya orang lebih suka menggunakan listrik AC. Adapun kelemahan dari arus bolak balik yaitu beresiko dapat menyebabkan kebakaran.

            Resistor pada rangkaian arus bolak-balik (AC) sederhana secara langsung menahan aliran elektron pada setiap periode waktu, sehingga bentuk gelombang tegangan yang melewati resistor akan se-phasa dengan bentuk gelombang arus-nya. Lebih sederhana-nya, tegangan dan arus yang melewati pada rangkaian AC memiliki phasa yang sama. Jika digambarkan dalam diagram phasor, maka arus (I) ke arah sumbu 'X' positif (kanan) dan tegangan juga ke arah sumbu 'X' positif (kanan). Kedua gelombang tegangan dan arus se-phasa. Pada saat tegangan pada posisi positif, posisi titik “0” (Nol), maupun posisi negatif, arus juga berada pada posisi yang sama.

            Reaktansi Induktif

Berbeda dengan rangkaian AC resitif dimana arus dan tegangan se-phasa, pada rangkaian AC induktif phasa tegangan mendahului 90° terhadap arus. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus mengarah ke sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan mengarah ke sumbu ‘Y’ positif (atas) seperti yang diilustrasikan oleh gambar.

Hambatan aliran elektron ketika melewati induktor pada rangkaian AC disebut sebagai ‘Reaktansi Induktif’, reaktansi dihitung dalam satuan Ohm (Ω) sama hal-nya seperti resistansi. Simbol reaktansi induktif adalah 'X_L', pada rangkaian AC sederhana, reaktansi induktif dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

X_L = 2 ∙ π ∙ f ∙ L

Dimana : X_L = Reaktansi induktif (Ohm / Ω)

π= Pi ≈ 3,14

f= Frekuensi (Hertz / Hz)

L= Induktansi (Henry / H)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan pada percobaan ini adalah:

1.      RC dan RLC kit

RC kit digunakan untuk membuat rangkaian integrator. Sedangkan RLC kit digunakan untuk membuat rangkaian RLC.

RC kit ini sendiri terdiri dari resistor dan kapasitor, sedangkan RLC kit terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor.

                                                        

      Resistor                             Induktor                      Kapasitor

2.      Multimeter

Digunakan untuk mengetahui besarnya tegangan yang dihasilkan oleh catu daya, dan mengetahui nilai dari resistor dan inductor.

3.      Signal Generator

Digunakan sebagai pembangkit signal yang digunakan pada rangkaian.

4.      Catu daya

Digunakan sebagai pembangkit tegangan AC untuk dialirkan pada rangkaian.

5.      Kabel jumper

Digunakan untuk menghubungkan antara rangkaian dengan catu daya, signal generator, dan osiloskop.

       

6.      Osiloskop

Digunakan untuk mengamati sinyal output yang dihasilkan oleh rangkain setelah diberikan frekuensi tertentu.

III.2     PROSEDUR PERCOBAAN

III.2.1  Rangkaian Integrator

1.      Merangkai komponen resistor 10 KΩ dan kapasitor F pada papan rangkaian. Dimana resistor dan kapasitor disusun secara seri.

2.      Menghubungkan rangkaian dengan catu daya, dan multimeter

3.      Menghidupakan (meng-on kan) catu daya, dan multimeter.

4.      Mencatat nilai yang ditunjukkan oleh multimeter,

5.      Mengulangi langkah satu sampai empat deengan mengganti kapasitor yaitu kapasitor 0,33µF dan 2,2 µF.

III.2.2 Rangkaian Diferensiator

1.         Merangkai komponen resistor 10 KΩ dan kapasitor 0,47 µF  pada papan rangkaian. Dimana resistor dan kapasitor disusun secara seri.

2.      Menghubungkan rangkaian dengan catu daya, dan multimeter

3.      Menghidupakan (meng-on kan) catu daya, dan multimeter.

4.      Mencatat nilai yang ditunjukkan oleh multimeter,

5.      Mengulangi langkah satu sampai empat dengan mengganti kapasitor yaitu kapasitor 0,33µF dan 2,2 µF, dan resistor dengan 2 KΩ dan 3,5 KΩ.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 HASIL

1.      Rangkaian Integrator

No	Resistor(KΩ)	Kapasitor (µF)	Vin (Volt)	Vout (Volt)
1	10	0,47	3,8	1,8
2	10	0,33	3,8	2,2
3	10	2,2	3,8	0,2

2.   Rangkaian Diferensiator

No	Resistor (Ω)	Kapasitor (µF)	Vin (Volt)	Vout (Volt)
1	150	2,2	3,8	3,6
2	150	0,47	3,8	0,8
3	150	0,33	3,8	1

IV.2 PEMBAHASAN

            Dari hasil table di atas dapat  kita lihat bahwa:

Pada rangkaian integrator jika diberi resistor sebesar 10 kΩ dan kapasitor sebesar 0,47 ^µF, maka akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 1,8 V. dan jika diberi kapasitor sebesar 0,33 ^µF dan resistornya tetap, maka akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 2,2 V. dan pada kapasitor 2,2 ^µF resistor tetep pada 10 kΩ maka akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 0,2 V. hal ini dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai kapasitor yang diberikan pada resistor tetap  maka akan semakin kecil tegangan keluarannya, dan sebaliknya. Hal ini terjadi karena nilai C berbanding terbalik dengan tegangan keluaran V out, pada rangkaian integrator.

            Sedangkan pada rangkaian differensiator, jika diberi resistansi 10 kΩ dan kapasitor sebesar 2,2 µF akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 3,6 V. dan jika diberi resistansi 2 kΩ dan kapasitor 0,47 µF akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 0,8V. sedangkan pada resistansi 3,5 kΩ dan kapasitor 0,33 akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 1V. hal ini dapat disimpulkan bahwa semakin besar resistor yang diberikan maka akan semakin besar pula tegangan keluarannya, dan semakin besar kapasitor yang diberikan maka akan semakin kecil tegangan keluarannya. Tatapi pada table hasil percobaan di atas menunjukkan sedikit kesalahan, hal ini diakibatkan oleh pengamat yang kurang teliti atau biasa jga karena kesalahan alatnya.

BAB V

PENUTUP

V.1 KESIMPULAN

            Berdasarkan hasil dari percobaan di atas, maka dapat diambil beberapa kesimpulan seperti:

·         Nilai C berbanding terbalik dengan tegangan keluaran V out, pada rangkaian integrator.

·         Pada rangkaian differensiator nilai resistor berbanding lurus dengan nilai tegangan keluaran V out.

·         Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik

V.2 SARAN

V.2.1 Laboratorium

            Ruangannya masih terlalu kecil untuk ditempati praktek. Alatnya juga sudah banyak yang rusak, kalau boleh diganti.

V.2.2 Asisten

·         Penguasaan materi sudah sangat bagus, ditingkatkan.

·         Kalau boleh, praktikan diberi kepastian kapan kumpul laporan.

·         Waktu respon diperpanjang lagi.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.wikipedia.com/arusbolakbalik.

http://www.google.com/arus_bolak_balik/artikel_arus_bolak_balik_Yuk_Sinau/

http://www.crayonpedia.org/mw/Arus_Listrik_9.1/