PERCOBAAN RANGKAIAN DC

Download Disini : http://www.ziddu.com/download/12960927/Percobaan2RangkaianDC.doc.html

TUJUAN
• Mempelajari penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian arus searah
• Mempelajari Teorema Superposisi
• Mempelajari Teorema Resiprositas
• Mempelajari tentang Rangkaian Pembagi Tegangan
• Mempelajari tentang rangkaian resistor seri dan paralel
PERSIAPAN
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.
TEOREMA THEVENIN
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan suatu tegangan VT seri dengan resistor RT.

Gambar 1 Teorema Thevenin

VT = tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = VOC
RT = resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya.
Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubah-ubah.
TEOREMA NORTON
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan ataua sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan satu sumber arus IN paralel dengan satu resistor dengan resistansi RN.

Gambar 2 Teorema Norton

IN = arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = ISC
RN = resistansi pada a-b “dilihat” ke arah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya.
TEOREMA SUPERPOSISI
Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber tegangan/arus lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber. Teorema ini menyatakan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau tegangan, yang disebabkan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang bekerja bersama-sama, sama dengan jumlah masing-masing respon bila sumber tersebut bekerja sendiri dengan sumber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya.

Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan independent digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independent digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan. Prinsip superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak-balik, namun hanya berlaku pada rangkaian yang linear.

Jadi bila pada suatu rangkaian terdapan n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut:
at = a1 + a2 + .... an
dimana
at = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau sumber tegangan) bekerja bersama-sama
a1 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S1 yang bekerja, sedangkan sumber S2, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.
a2 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S2 yang bekerja, sedangkan sumber S1, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.
dan seterusnya hingga a ke n (an)
an = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja, sedangkan sumber S1, S2, ... Sn-1 diganti oleh resistansi dalamnya.
TEOREMA RESIPROSITAS
Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang pada cabang k menghasilkan arus I1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V tersebut dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I2 = I.

Gambar 3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k, dan arus pada cabang m adalah I1=I

Gambar 4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m, maka arus pada cabang k ialah I2 = I
ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN
• Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah)
• Kit Multimeter (1 buah)
• Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah)
• Power Supply DC (2 buah)
• Multimeter (2 buah)
• Kabel 4mm – 4mm (max 10 buah)
TUGAS PENDAHULUAN
1. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R1 = 33 K ohm, R2 = 1,5 K ohm, R3 = 2,2 K ohm, dan R4 = 1,5 K ohm.

Hitunglah arus yang melalui R4 (yaitu I4) dan beda potensial pada R1 untuk nilai V1=12 Volt dan V2 = 6 Volt.
2. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini:
a. 220 K ohm 1 buah
b. 10 ohm 1 buah
c. 33 K ohm 1 buah
d. 2,2 K ohm 1 buah
e. 120 ohm 2 buah
f. 1,5 K ohm 2 buah
g. 1,5 M ohm 2 buah
Kombinasikan sebagian dari resistor-resistor tersebut untuk menghasilkan nilai resistansi di bawah ini:
a. 70 ohm
b. 870 ohm
c. 5,2 K ohm
d. 1,72 M ohm
e. 36,7 K ohm
PERCOBAAN
MEMULAI PERCOBAAN
1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.
2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.
TEOREMA THEVENIN (RANGKAIAN 1)
Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada beban R (R1, R2, atau R3) pada cabang C-D secara tidak langsung dengan mengukur VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter.
3. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 Volt pada A-B. pada cabang C-D pasanglah mA meter seri dengan beban R1. Catat arus yang melalui R1.

4. Bukalah beban dan mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan open circuit C-D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai impendansi input tinggi, catatlah tegangan open circuit ini sebagai nilai VT. Perhatikan bahwa tegangan sumber A-B harus tetap = 20 Volt.

5. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yag “dilihat” pada terminal C-D ke arah kiri, bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohm meter (atau jembatan).

6. Ukurlah resistansi R1
7. Hitunglah arus melalui R1 dari :

8. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari pengukuran pada langkah no 3.
9. Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R2 dan R = R3.
10. Tuliskan hasil percobaan di atas pada tabel dalam lembar kerja atau Buku Catatan Laboratorium (BCL).
TEOREMA THEVENIN (RANGKAIAN 2)
11. Buatlah rangkaian sebagai berikut.

Aturlah tegangan sama dengan harga VT yang telah diukur pada langkah no 4. Sebagai RT dipergunakan rangkaian N dengan A-B dihubung singkatkan dan dipasang menurut gambar di atas
12. Ukurlah arus yang mengalir melalui R1 dengan mA-meter.
13. Ulangilah percobaan tersebut untuk R = R2, R = R3, dan R = 0 (hubungsingkat).
14. Tulislah hasil percobaan di atas pada tabel lembar kerja atau BCL.
TEOREMA NORTON
Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti dengan sebuah sumber arus IN paralel dengan suatu resistansi RN yang besarnya sama dengan RT.
15. Mencari besar IN. Pasanglah sumber tegangan searah 20 Volt pada A-B. Ukurlah arus hubung singkat pada C-D (pasanglah mA-meter pada C-D).

16. RN = RT dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya, tetapi dalam hal ini rangkaian N akan kita pergunakan sebagai RN. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh dari langkah nomor ke 15. Buatlah rangkaian seperti berikut:

17. Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R1, R2 dan RN2
18. Tulislah hasil pengamatan saudara pada tabel dalam lembar kerja atau BCL.
TEOREMA SUPERPOSISI
19. Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R1 = 33 K ohm, R2 = 1,5 K ohm, R3 =1,5 K ohm, dan R4 = 2,2 K ohm.

20. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan
V1= 12 Volt, dan
V2 = 0 Volt (V2 dihubung singkat)
Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya pada Buku Catatan Laboratorium. Keterangan: JANGAN menghubungsingkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian.
21. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1=0 Volt (V1 dihubung singkat) dan V2= 6 Volt.
22. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya pada BCL.
23. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1=12 Volt dan V2 = 6 Volt. (Petunjuk: Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6Volt.)
24. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1, catat pada BCL. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang seharusnya terjadi dan analisis pada laporan.
TEOREMA RESIPROSITAS
25. Buatlah rangkaian berikut dengan R1= 1,5 K, R2= 33K, R3= 1,5K, R4= 220K, R5= 2,2K.

26. Pasang sumber tegangan V = 12 Volt pada a-b. Ukurlah arus yang melalui c-d dengan memasang milli Ammeter pada c-d. Perhatikan polaritas milli Ammeter.
27. Pindahkanalah sumber tegangan 12 Volt tersebut ke c-d (Vcd = 12Volt)
28. Ukurlah arus melalui a-b dengan memasang milli Ammeter pada a-b.
RANGKAIAN PEMBAGI TEGANGAN
29. Gunakan Kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti gambar di bawah ini dengan nilai resistor RA = 10 K ohm dan RB = 1 K ohm. Ukur dan catat nilai aktual resistor RA dan RB yang digunakan.

30. Berikan tegangan sumber (Vs) sebesar 10 Volt peak-to-peak pada frekuensi 1kHz. Amati dan catat tegangan yang terjadi pada resistor RA dan RB. Analisis hasilnya pada laporan.
RANGKAIAN RESISTOR SERI DAN PARALEL
31. Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor-resistor yang tersedia pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih hari yang sesuai dengan hari praktikum).
70 ohm (Senin)
870 ohm (Selasa)
5,2 K ohm (Rabu)
1,72 M ohm (Kamis)
36,7 K ohm (Jumat)
32. Ukur resistansi masing-masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku Catatan Laboratorium.
MENGAKHIRI PERCOBAAN
33. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).
34. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
35. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.