LAPORAN KOMPONEN DAN ALAT UKUR LISTRIK

LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA FISIS DASAR I

“KOMPONEN DAN ALAT UKUR LISTRIK”

                                        NAMA                  :        ADRIADIPA SAIDIN T

                                        NIM                       :        H21110008

                                        KELOMPOK        :        I

                                        ASISTEN              :        NUR HARMILA SARI

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2011

BAB I

PENDAHULUAN

I.1.LATAR BELAKANG

Untuk mengetahui besaran listrik DC maupun AC seperti tegangan, arus, resistansi, daya, faktor kerja, dan frekuensi kita menggunakan alat ukur listrik.Awalnya dipakai alat-alat ukur analog dengan penunjukan menggunakan jarum dan mem­baca dari skala. Kini banyak dipakai alat ukur listrik digital yang praktis dan hasilnya tinggal membaca pada layar display.

Bahkan dalam satu alat ukur listrik dapat digunakan untuk mengukur beberapa besaran, misalnya tegangan AC dan DC, arus listrik DC dan AC, resistansi kita menyebutnya Multim­eter. Untuk kebutuhan praktis tetap dipakai alat ukur tunggal, misalnya untuk mengukur tegangan saja, atau daya listrik saja.

Sampai saat ini alat ukur analog masih tetap digunakan karena handal, ekonomis, dan praktis. Namun alat ukur digital makin luas dipakai, karena harganya makin terjangkau, praktis dalam pemakaian, dan penunjukannya makin akurat dan presisi.

I.2.Ruang Lingkup

        Pada percobaan  ini dilakukan pengukuran pada komponen listrik seperti resistor dan kapasitor sesuai dengan bahan yang digunakan serta alat yang diperlukan dengan tujuan untuk mengukur besar arus, hambatan, serta tegangan. Selain menggunakan alat ukur, arus dan hambatan juga dapat ditentukan berdasarkan teori seperti menghitung besar arus dan hambatan pada warna cincin yang ada di resistor.

I.3. TUJUAN PERCOBAAN

Adapun tujuan  dari percobaan ini adalah :

1.      Merancang dan membuat catu daya dengan keluaran yang bervariasi.

2.      Memahami prinsip kerja berbagai macam catu daya.

1.1              WAKTU DAN TEMPAT PERCOBAAN

Percobaan Catu Daya ini dilakukan pada hari Selasa, 05 Oktober 2010, pukul 08.00 – 11.00 WITA, di Laboratorium Elektronika Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin Makassar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

1. Alat Ukur Listrik

Untuk mengetahui besaran listrik DC maupun AC seperti tegangan, arus, resistansi, daya, faktor kerja, dan frekuensi kita menggunakan alat ukur listrik.

Ada beberapa istilah dan definisi pengukuran listrik yang harus dipahami, diantaranya alat ukur, akurasi, presisi, kepekaan, resolusi, dan kesalahan.

a.      Alat ukur, adalah perangkat untuk menentu kan nilai atau besaran dari kuantitas atau variabel.

b.      Akurasi, kedekatan alat ukur membaca pada nilai yang sebenarnya dari variabel yang diukur.

c.      Presisi, hasil pengukuran yang dihasilkan dari proses pengukuran, atau derajat untuk membedakan satu pengukuran dengan lainnya.

d.      Kepekaan, ratio dari sinyal output atau tanggapan alat ukur perubahan input atau variabel yang diukur.

e.      Resolusi, perubahan terkecil dari nilai pengukuran yang mampu ditanggapi oleh alat ukur.

f.       Kesalahan, angka penyimpangan dari nilai sebenarnya variabel yang diukur.

Ukuran Standar Kelistrikan

Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena sebagai acuan dalam peneraan alat ukur yang diakui oleh komunitas internasional. Ada enam besaran yang berhubungan dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standar, yaitu standar amper, resistansi, tegangan, kapasitansi, induktansi, kemagnetan, dan temperature.

1.Standar amper

menurut ketentuan Standar Internasional (SI) adalah arus konstan yang dialirkan pada dua konduktor dalam ruang hampa udara dengan jarak 1 meter, di antara kedua penghantar menimbulkan gaya = 2 × 10^-7 newton/m panjang.

2.Standar resistansi

menurut ketentuan SI adalah kawat alloy man ganin resistansi 1(2 yang memiiki tahanan listrik tin ggi dan koefisien temperatur rendah, ditempatkan dalam tabung terisolasi yang menjaga dari perubahan temperatur atmosfer.

3.Standar tegangan

ketentuan SI adalah tabung gelas Weston mirip huruh H memiiki dua elektrode, tabung elektrode positip berisi elektrolit mercury dan tabung elektrode negatip diisi elektrolit cadmium, ditempatkan dalam suhu ruangan. Tegangan elektrode Weston pada suhu 20°C sebesar 1.01858 V.

4.Standar Kapasitansi

menu rut ketentuan SI, diturunkan dari standart resistansi SI dan standar tegangan SI, den gan men ggunakan sistem jemba tan Maxwell, den gan diketahui resistansi dan frekuensi secara teliti akan diperoleh standar kapasitansi (farad).

5.Standar Induktansi

menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar resistansi dan standar kapasitansi, den gan metode geometris, standar induktor akan diperoleh.

6.Standart temperatur menurut ketentuan SI, diukur den gan derajat kelvin besaran derajat kelvin didasarkan pada tiga titik acuan air saat kondisi menjadi es, menjadi air dan saat air mendidih. Air menjadi es sama den gan 0° celsius = 273,160 kelvin, air mendidih 100°C.

7.Standar luminasi cahaya menurut ketentuan SI,

Sistem Pengukuran

Ada dua sistem pengukuran yaitu sistem analog dan sistem digital. Sistem analog berhubungan dengan informasi dan data analog. Sinyal analog berbentuk fungsi kontinyu, misalnya penunjukan temperatur dalam ditunjukkan oleh skala, penunjuk jarum pada skala meter, atau penunjukan skala elektronik (Gambar.2a).

Sistem digital berhubungan dengan informasi dan data digital. Penunjukan angka digital berupa angka diskret dan pulsa diskontinyu berhubungan dengan waktu. Penunjukan dis­play dari tegangan atau arus dari meter digital berupa angka tanpa harus membaca dari skala meter. Sakelar pemindah frekuensi pada pesawat HT juga merupakan angka digital dalam bentuk digital (Gambar.2b).

Osiloskop

Osiloskop termasuk alat ukur elektronik, digunakan untuk melihat bentuk gelombang, menganalisis gelombang, dan fenomena lain dalam rangkaian elektronika . Dengan osiloskop dapat melihat amplitudo tegangan dan gelombang kotak, oleh karena itu harga rata-rata, puncak, RMS (root mean square), maupun harga puncak kepuncak atau V_p-p dari tegangan dapat kita ukur. Selain itu, juga hubungan antara frekuensi dan phasa antara dua gelombang juga dapat dibandingkan. Ada dua jenis osiloskop, yaitu osiloskop analog dan osiloskop digital.

Data Teknik Osiloskop

·                                              Arah Vertikal

Menampilkan Kanal-1 (K-1) atau Kanal-2 (K-2), Kanal-1 dan Kanal-2 AC atau chop Menjumlah atau Mengurangkan nilai Kanal-1 dan Kanal-2

Tampilan X-Y : Melalui K-1 dan K-2 (K-2 dapat dibalik/ diinvers)

Lebar-Pita      : 2 x 0 . . . . 40 MHz (-3d B)

Kenaikan waktu : 7 ns, simpangan: < 1%

Koefisien         : di set 1 mV/cm . . . 20V/cm ± 3%

Impedansi Input : 1 MΩ II 20 pF

Kopel Input : DC-AC-GND (Ground)

Tegangan Input maks. : 400 V

·                                              Arah Horisontal:

Koefisien waktu: 21 × 0,5 s sampai 100 ns/cm ± 3% (1-2-5 bagian), Lebar-pita penguat-X: 0................. 2,5 MHz (-3dB)

·                                              Pembeda

Ukuran layar     : 8 × 10 cm, raster dalam

Tegangan akselarasi : 2000 V

Kalibrator       : generator kotak 1 kHz atau 1 MHz

Output              : 0,2 V ± 1%

2.Komponen Elektonika

1.RESISTOR

        Resistor adalah elemen dari jaringan listrik dan sirkuit elektronik dan di mana-mana di sebagian besar peralatan elektronik. Praktis resistor dapat dibuat dari berbagai senyawa dan film, serta resistensi kawat (kawat terbuat dari paduan Resistivitas tinggi, seperti nikel / krom). Karakteristik utama dari sebuah resistor adalah resistensi, toleransi, tegangan kerja maksimum dan power rating. Karakteristik lainnya meliputi koefisien temperatur, kebisingan, dan induktansi. Kurang terkenal adalah perlawanan kritis, nilai yang disipasi daya di bawah batas maksimum yang diijinkan arus, dan di atas batas yang diterapkan tegangan. Perlawanan kritis tergantung pada bahan yang merupakan resistor dan juga dimensi fisik, melainkan ditentukan oleh desain. Resistor dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit hibrida dan dicetak, serta sirkuit terpadu. Ukuran, dan posisi lead (atau terminal) yang relevan dengan peralatan desainer; resistor harus secara fisik cukup besar untuk tidak terlalu panas ketika menghilangkan kekuasaan mereka.
        Tahanan merupakan komponen yang didesain untuk memiliki besar tahanan tertentu dan disebut pula sebagai resistor. Resistor dikategorikan menjadi 2, yaitu :1. Resistor linear : resistor yang bekerja sesuai dengan hukum ohm.

        Simbol sirkuit untuk resistor linear diperlihatkan pada gambar berikut dan unit satuannya

adalah ohm (simbol huruf yunani omega, W). Satuan lain yang umum dipangkatkan tiga.

kiloohm (KW) 1000 ohm

megaohm (MW) 1000000 ohm

2. Resistor non linear : dimana perubahan nilai karena kepekaan tertentu

a)                       Fotoresistor : peka terhadap cahaya

b)                       Thermistor : peka terhadap panas

c)                       Resistor yang tergantung pada tegangan listrik

Tanda Warna

        Secara fisik dan umum nilai resistor ditunjukkan oleh kode -kode warna berupa gelanggelang

        warna yang ada pada resistor tersebut. Besarnya nilai gelang diperlihatkan pada tabel kode warna berikut :

        Kerusakan yang sering terjadi yang paling umum pada resistor adalah putusnya tahanan.

        Untuk menguji suatu tahanan, tahanan tersebut dilepas terlebih dahulu dari rangkaian dan dihubungkan ke ohmmeter. Jika tahanan masih baik maka pada ohmmmeter akan menunjukkan sebuah nilai yang masih dalam batas toleransinya.

2.KAPASITOR

        Kapasitor banyak digunakan dalam sirkit elektronik dan mengerjakan berbagai fungsi. Pada dasarnya kapasitor merupakan komponen penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari dua permukaan yang berhubungan tapi dipisahkan oleh satu penyekat. Bila elektron berpisah dari satu plat ke plat lain akan terdapat muatan diantara kedua plat medium penyekat tadi. Muatan ini diseb abkan oleh muatan positif pada plat yang kehilangan elektron dan muatan negatif pada plat yang memperoleh elektron. Apabila diantara kedua plat diberikan tegangan 1 volt maka kapasitor dapat menyimpan muatan listrik sebesar 1 coulomb, maka kapasitas dari kapasitor tersebut adalah 1 farad. Maka besarnya kapasitansi dapat dihitung dengan rumus :

Kapasitansi C = ( Muatan Q / Tegangan V )

        Setiap Kapasitor memiliki batas tegangan yang jika dilewati akan menyebabkan kerusakan. Batas tegangan tersebut dinamakan breakover voltage atau working voltage, sebelum kapasitor digunakan dalam sebuah rangkaian kita harus mengetahui tegangan tertinggi yang mungkin terjadi pada rangkaian tersebut. Tegangan kapasitor harus melebihi tagangan yang mungkin akan terjadi.

Pengisian Kapasitor

        Ketika saklar S ditutup, tegangan Vs akan menyebabkan arus mengalir ke dalam salah satu sisi kapasitor dan keluar dari sisi yang lainnya, arus ini tidak tetap karena ada penyekat dielektrik sehingga arus menurun ketika muatan pada kapasitor meninggi sampai VC=VS ketika i=0

Pengosongan Kapasitor

        Pengosongan kapasitor hampir sama dengan pengisian, dengan dihilangkannya supply sirkuit menjadi terhubung singkat. Ketika saklar S dibuka, arus mengalir dari salah satu sisi kapasitor yang mengandung muatan listrik ke sisi yang lainnya. Ketika VC menjadi nol maka arus juga menghilang. Kalau dihubungkan dengan sirkuit ac (bolak-balik), kapasitor akan terisi oleh tegangan searah dan kemudian menutup aliran arus selanjutnya, serta kapasitor akan terisi dan kosong secara kontinyu dan arus bolak -balik mengalir dalam sirkuit.

3.INDUKTOR

        Bentuk dasar sebuah induktor adalah kawat yang dililitkan menjadi sebuah koil seperti gambar berikut : jika terdapat arus yang mengalir pada induktor maka akan terbentuk medan magnet, jika arus tersebut berubah maka medan magnet tersebut akan berubah pula. Jika arus meningkat maka medan magnet juga akan meningkat. Perubahan medan magnet ini akan menginduksi suatu tegangan pada koil. Hal ini terjadi karena suatu sifat yang disebut dengan induksi diri atau sering disebut dengan induktansi. Induktasi adalah ukuran kemampuan sebuah induktor untuk membangkitkan suatu tegangan induksi sebagai akibat dari perubahan arus yang mengalir pada induktor.

        Induktor dapat menyimpan energi di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh arus. Induktor dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran. Induktor dapat menyimpan energi di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh arus. Besar energi dinyatakan dengan rumus : W = ½.L.I2

dimana :

W = energi dalam Joule

L  = induktansi dalam Henry

I  = arus dalam Ampere

Pengujian Induktor

        Kerusakan yang sering terjadi adalah putus.Untuk menguji induktor, kedua ujungnya dihubungkan dengan ohmmeter. Jika induktor putus maka jarum penunjuk ohmmeter tidak akan bergerak atau menunjukkan nilai tak terhingga. Jika induktor masih bagus akan menunjukkan nilai tertentu tergantung dengan jumlah lilitan yang ada pada induktor tersebut. Terkadang jika induktor terlalu panas sehingga pelindung lilitan meleleh maka satu lilitan atau lebih akan bersentuhan keadaan ini dapat diketahui dengan melihat nilai ohmmeter cenderung mendekati angka nol. Namum akan lebih baik jika alat ukur yang akan digunakan dalam pengujian induktor ini adalah LC Meter karena jika hanya satu lilitan atau beberapa lilitan ohmmeter akan menunjukkan induktor masih dalam keadaan baik.

4.DIODA

        Diode modern dibuat dari bahan semikonduktor. Pada mulanya diode dibuat dari bahan germanium karena bahan ini lebih mudah dipakai untuk memurnikan bahan dasar apabila dibandingkan dengan silikon, namun semua peralatan germanium mempunyai kelemahan yaitu akan rusak bila suhu naik. Setelah pemurnian silikon mencapai tingkat yang dibutuhk an, peralatan silikon mulai muncul. Sekarang pasaran semikonduktor benarbenar dikuasai oleh silikon. Diode merupakan bahan dengan 2 terminal dan terbentuk dari dua jenis semikonduktor (silikon jenis n dan silikon jenis p) yang tersambung. Bahan ini mampu dialiri arus secara relatif mudah dalam satu arah. Diode dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran serta amat berguna. Pada simbol diode menyerupai anah panah yang menunjukkan arah aliran arus listrik.

Forward Bias dan Reverse Bias

        Apabila anoda atau katoda sebuah dioda diberikan suatu tegangan maka kondisi dioda dalam keadaan forward bias (mendapat tegangan maju) atau reverse bias (mendapat tegangan mundur). Kondisi tersebut dapat digambarkan pada rangkaian berikut. pada kondisi forward bias, dioda menghantarkan arus listrik dari anoda ke katoda dan mengaliri rangkaian dan dioda dalam keadaan on, sedangkan jika katoda dari dioda diberikan tegangan positif maka kondisi dioda adalah reverse bias dan dioda tidak dapat menghantarkan arus listrik atau keadaan dioda adalah off.

BAB III

Metodologi Percobaan

A. Alat dan Bahan

Ø  Alat

1.      Kit Praktikum

 merupakan alat pelengkap praktikum

2.      Multimeter

 merupakan alat untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan

3.      Osiloskop 

Dapat mengukur dan menampilkan tegangan searah serta dapat menampilkan tegangan sinusoidal. Dapat juga menampilkan berbagai bentuk gelombang yang ditemukan dalam rangkaian elektronik.

4.      Signal Generator, untuk  masukan isyarat sinusoida

5.      Kabel Jumper, digunakan untuk menghubunhkan komponen elaktronik dalam rangkaian

6.      Papan VCB, berfungsi sebagai papan rangkaian

Ø  Bahan

1.      Kapasitor, merupakan komponen penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari dua permukaan yang berhubungan tapi dipisahkan oleh satu penyekat.

2.      Resistor, merupakan sebuah tahan dalam alat elektronik

3.      Induktor,berfungsi  menyimpan energi di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh arus.

4.      Dioda, menghantarkan arus listrik

B. Prosedur Percobaan

Percobaan I “Mengukur arus arus dan hambatan dengan alat ukur”

a)      Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan

b)      Menentukan resistansi resistor dengan melihat kode warnanya

c)      Menguji atau kalibrasi alat praktikum

d)     Meletakkan resistor pada papan VCB

e)      Menghubungkan catu daya dengan rangkaian

f)       Mengukur arus dan hambatan pada resistor dengan menggunakan multimeter

g)      Mencatat semua hasil percobaan.

Percobaan II “Pengisian dan Pengosongan muatan kapasitor”

a)      Mengambil catu daya dan multimeter serta resistor sebanyak 2 buah dan kapasitor sebanyak 4 buah, untu masing – masing 1 resistor dan 2 kapasitor untuk rangkaian pengisisan dan pengosongan muatan kapasitor.

b)      Merangkai alat dan bahan tersebut seperti pada gambar di buku penuntun percobaan.

c)      Mengukur besar arus serta hambatan setiap rangkaian tersebut.

d)     Mencatat semua data hasil percobaan ini.

Pembahasan

        Dari percobaan ini, resistor memiliki berbagai warna cincin dan masing-masing warna memiliki nilai toleransi yang berbeda. Arus dan hambatan pada resistor ini diukur dengan menggunakan rumus sesuai dengan teori serta diukur dengan alat ukur yaitu catu daya dan multimeter.

        Hasil data hambatan resistor yang didapat dengan teori yaitu sedikit berbeda dari data hasil pengukuran dengan alat ukur. Besar hambatan dengan alat ukur lebih kecil karena adanya ketidaktelitian khususnya mata saat melihat dan menggunakan alat ukur.

        Pengukuran resistor dengan catu daya dan multimeter memiliki memiliki arus yang berbeda-beda pada masing-masing resistor 1, 2, dan 3 yaitu ; 2,75 mA; 12,5 mA; 1,6 mA; 1 mA; dan 12,5 mA, tetapi tegangan (Ɛ) dan hambatannya (V) tetap sama yaitu 12 volt dan 13 ohm,kecuali untuk V5. Sehingga menghasilkan besar daya (P) yang berbeda-beda pada masing-masing resistor yang diukur.

        Pada pengisian muatan kapasitor didapatkan besar tegangan keluaran yaitu : 13 volt, sedangkan saat pengosongan muatan kapasitor tidak didapatkan besar tegangan keluaran. Hal ini terjadi karena memang pada dasarnya yang namanya pengosongan tegangan yang masuk akan habis keluar, artinya V0 = 0.

BAB V

PENUTUP

V.1. Kesimpulan

1.      Alat ukur ideal yang sempurna dalam segala hal sangat diperlukan untuk memenuhi syarat dasar semua alat ukur bahwa alat yang dipakai tidak menghambat sistem yang sedang diukur.

2.      Besar arus dan hambatan pada komponen listrik seperti resistor dan kapasitor dapat dihitung melalui alat ukur dan dengan rumus berdasarkan teori.

3.      Alat ukur yaitu catu daya sangat diperlukan untuk mengukur besar arus dan hambatan pada komponen-komponen listrik seperti resistor.

4.      Besar arus dan hambatan juga dapat diukur dengan cara merangkai komponen listrik seperti percobaan pengisian dan pengosongan muatan kapasitor.

V.2 SARAN

Adapun saran untuk laboratorium dan asisten,  sebagai berikut :

V.2.1 Saran Untuk Laboratorium

1.      Peralatan Laboratorium sudah cukup menunjang pelaksaan praktikum. Tetapi ada beberapa alat yang mestinya sudah harus diganti karena sudah tidak layak digunakan.

.

2.      Ruangan laboratorium harus lebih luas, supaya pada saat menjalankan praktikum semua kelompok tidak berdekatan atau berdempetan karena itu sangat mengganggu jalannya praktikum.

V.2.2 Saran Untuk Asisten

1.      Penguasaan materinya bagus,tingkatkan lagi penguasaan materinya.

2.      Ketika membuat rangkaian bagus, karena disertai penjelasan bagaimana cara merangkaikan rangkaian tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

        "http://id.wikipedia.org/wiki/Muatan_listrik",  download  tanggal 5 Oktober 2010

        "http://id.wikipedia.org/wiki/Integrated Circuit ",  download  tanggal 5 Oktober 2010

        "http://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitor ",  download tanggal 5 Oktober 2010

        http://id.wikipedia.org/wiki/komponen dan alat ukur listrik. (2 Oktober 2010).