LAPORAN PRAKTIKUM RANGKAIAN SERI R‐L‐C
Oleh NAMA
: ABDUL SALIM
NPM
: A1E008018
NAMA ASISTEN
: SRI WAHTU WIDYA NINGSIH
NPM ASISTEN
: A1E007012S
DOESN PEMBIMBING : DEDY HAMDANI , Msi.
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS BENGKULU 2009
I. Judul:
Rangkaian Seri R-L-C II. Tujuan Percobaan:
Mempelajari sifat tegangan bolak-balik pada rangkaian seri hambatan (R),kumparan (L),dan kapasitas (C). III.Landasan Teori:
Tegangan bolak balik adalah tegangan listrik yang berubah tanda secara berulang. Tegangan bolak balik juda disebut tegangan ac (alternating current). Listrik PLN menggunakan tegangan bolak balik berbentuk gelombang sinusoida. Isyarat dalam elektronika banyak berupa tegangan bolak balik, dengan berbagai bentuk gelombang. Akan tetapi bentuk gelombang yang paling dasar adalah bentuk sinusoida, oleh karena menurut dalil Fourier menggunakan bentuk gelombang dapat diuraikan dalam deret Fourier menggunakan bentuk gelombang sinusoida. (Elektronika :1985: ) Sebuah tegangan tetap, vs ( t ) , dan kita hubungkan dengan suatu rangkaian yang terdiri dari suatu hambatan R, Induktansi L, dan suatu kapasitor C yang dihubungkan seri seperti pada percobaan ini disusun secara seri. Dari sini kit adapt menghitung arus yang mengalir. Arus I =
V s Z
,
dengan Vs adalah tegangan kompleks sumber Impedansi
Z = R + jω L +
1 ⎞ ⎛ = R+ j ⎜ ω L− ⎟ , mempunyai modulus (besar): C ωj C ω ⎝ ⎠ 1
2
Z= Z =
1 ⎞ ⎛ R + ⎜ ω L− ⎟ sehingga ω L ⎠ ⎝ 2
V s
I =
1 ⎞ ⎛ R + ⎜ ω L − ⎟ ω C ⎠ ⎝
2
2
Tegangan elektik dapat diberikan oleh persamaan V = Vm sin ω t dan arus didalam rangkaian tersebut mempunyai bentuk yang diperlihatkan
oleh persamaan i = im sin (ωt − φ ) dari rangkaian teorema simapal terhadap rangkaian R,L, C menghasilkan persamaan V = V R + VC + V L . Untuk VR sefase dengan arus, V c terbelakang terhadap arus selama seperemp[at siklus dan VL dan mendahului arus selama seperempat siklus. Untuk mencari V dari rangkaian R, L, dan C. kita telah membentuk fasor V L,m – Vc. fasor ini tegak lurus terhadap V R dan kita peroleh 2
Vm =
=
V R 2 + (V L − V C ) atau 2
2
( im R ) + ( im X L − im X C )
= im
R 2 + ( X L − X C )
2
(Fisika:1998:488) Sebuah penghantar dalam rangkaian arus bolak-balik memiliki hambatan,
reaktansi
induktif,
dan
reaktansi
capasitif.
Untuk
menyederhanakan permasalahan, kita tinjau rangkaian arus bolak-balik yang didalamnya tersusun resistor R, kumparan R, kumparan induktif L dan capasitor C. Menurut hukum ohm, tegangan antara ujung-ujung rangkaian : V = VR + VL + VC Ada tiga kemungkinan yang bersangkutan dengan rangkaian RLC seri
yaitu
1. Bila 2. 3.
XL>XC
atau VL>VC,
maka rangkaian
bersifat
induktif.
Bila XL
I = Im sin ωt Hubungan antara VR, VL, VC dan V pada rangkaian seri RLC.
VR = Im R sin ωt = VmR sin ωt VL = Im XL sin ( ωt + 900) = VmL sin ( ωt + 900) VC = Im XC sin ( ωt – 900) = VmC sin ( ωt – 900) Tegangan antara ujung – ujung rangkaian RLC, yaitu VAB = V adalah jumlah fasor antara VR, VL, VC. Penjumlahan fasor tersebut menghasilkan besar tegangan total, yaitu
V = √ V2R + (VL – VC )2
Impedansi Rangkaian ( Z)
Z = √ R2 + (xL – xC )2
V L = I. XL
VC = I. XC
Sudut fase tan Φ = tan Φ =
XL − XC R VL − VC VR
Sifat rangkaian
Jika XL > XC, bersifat induktif, I tertinggal dari tegangan sebesar Ф, yaitu 0> Ф> π/2
Jika XL < XC, bersifat kapasitif, I mendahului tegangan sebesar Ф, yaitu 0<Ф< π/2
Jika XL = XC, bersifat resistif, I sefase dengan tegangan.
Frekuensi Resonansi
f =
1
2π LC http://www.google.co.id/search?hl=id&source=hp&q=sifat+tegangan+ac+ pada+hambatan+seri+RLC&btnG
IV. Alat dan Bahan: Alat dan bahan yang digunakan untuk mempelajari sifat tegangan
bolak-balik pada rangkaian seri hambatan (R),kumparan (L),dan kapasitas (C).
N0
Nama Alat
Jumlah
1
Kumparan 1000 lilitan
1
2
Hambatan tetap 10 k Ω
1
3
Kapasitor 1µF
1
4
Papan rangkaian
1
5
Jembatan penghubung
1
6
Inti besi
1
7
Saklar 1 kutub
1
8
Kabel penghubung merah
2
9
Kabel penghubung hitam
2
10
Multimeter
1
11
Audio generator
1
V. Persiapan Percobaan: a. Persiapan percobaan
1. Dipersiapkan peralatan atau komponen sesuai dengan daftar alat dan bahan 2. Dibuat rangkaian seperti gambar rangkaian Saklar dibuat terbuka Inti besi dimasukkan ke dalam kumparan Resistor, Kumparan dan Kapasitor disusun seri Dihubungkan multimeter sebagai voltmeter dengan batas ukur 10V AC 3. Dihubungkan audio generator ke sumber tegngan (alat masih dalam keadaan off) Dipilih skala tegangan 10 x 10 mV p-p Dipilih bentuk gelombang sinusoidal
Dipilih frekuensi awal 100 Hz 4. Dihubungkan rangkaian ke audio generator 5. Diperiksa kembali rangkaian b. Langkah percobaan
1. Dihidupkan audio generator (on). 2. Ditutup saklar S (posisi 1), dibaca V R ( tegangan hambatan ) pada voltmeter,dicatat hasilnya. 3. Dibuka saklar S (posisi 0), kemudian dipindahkan voltmeter ke titik B dan D untuk mengukur tegangan kumparan. 4. Ditutup saklar S (posisi 1), dibaca V L ( tegangan kumparan ) dan dicatat hasilnya. 5. Dibuka saklar S (posisi 0), kemudian dipindahkan voltmeter ke titik D dan E untuk mengukur tegangan kapasitor. 6. Ditutup saklar S (posisi 1), dibaca V C ( tegangan kapasitor ) dan dicatat hasilnya. 7. Dibuka saklar S (posisi 0), kemudian dipindahkan voltmeter ke titik A dan E untuk mengukur tegangan rangkaian. 8. Ditutup saklar S (posisi 1), dibaca V tot ( tegangan seluruh rangkaian ) dan dicatat hasilnya. 9. Diulangi langkah 2-8 sampai frekuensi 500 dan 1000 Hz.
VI. Hasil Pengamatan:
Hasil pengamatan yang di peroleh dari mempelajari sifat tegangan bolak-balik pada rangkaian seri hambatan (R),kumparan (L),dan kapasitas (C). a. Data hasil pengamatan f
Tegangan
Tegangan
Tegangan
Tegangan
(Hz)
resistor
kumparan
kapasitor
total Vtot
VR
VL
VC
100
0
0
3,8
3,8
3,8
500
0
0
5,8
6,0
5,8
1000
0
0
6,8
6,8
6,8
b. Gambar rangkaian
11
10
2
3
5
Gambar rangkaian menghitung tegangan kumparan
Ket 1. Audio generator
7. Papan rangkaian
2. Kabel penghubung hitam
8. Multimeter
3. Kabel penghubung merah
9. Hambatan tetap 10 k Ω
4. Kumparan 1000 lilitan
10. Kapasitor 1µF
5. Saklar 1 kutub
11. Inti besi
6. Jembatan penghubung
c. Pembahasan
Pada percobaan dilakukan untuk mengukur tegangan pada rangkaian seri R-L-C. Tegangan yang diukur yaitu tegangan resistor, tegangan kumparan V L, tegangan kapasitor V C, serta mengukur tegangan total dari
rangkaian. Berdasarkan hasil percobaan telah
didapatkan sebuah hasil sesuai dengan rangkaian yang telah dipasang pratikan sehingga hasil yang didapat dimasukkan kedalam tabel pengamatan dan laporan semantara, hasil ini di ukur dengan menggunakan multimeter. Untuk tegangan total diukur langsung di dalam rangkaian yang sudah di pasang sedangkan untuk tegangan yang disesuaikan dengan hasil V R, VC, VL dihitung dengan menggunakan 2
V R2 + (V L− V C) .
persamaan
1. Untuk frekuensi 100 Hz, dengan VR = 0, VL = 0, dan VC = 3,8 V R + (V L − V C ) = 2
2
(0 )2 + (0 − 3,8)2 = 3,8
2. Untuk frekuensi 100 Hz, dengan VR = 0, VL = 0, dan VC = 5,8 2 V R + (V L − V C ) = 2
(0)2 + (0 − 5,8)2 = 5,8
3. Untuk frekuensi 100 Hz, dengan VR = 0, VL = 0, dan VC = 6,8 2 V R + (V L − V C ) = 2
(0)2 + (0 − 5,8) 2 = 6,8
Dari data hasil percobaan hasil tegangan totalyamg di peroleh dengan menggukan
rumus ada tang berbeda dengan data hasil
percobaan pada rangkaian ketika percobaan berlangsung. Tegangan hambatan dan tegangan kumparan diperoleh nol, ini mungkin karena kesalahan praktikan dan bisa juga karena alat yang di gunakan tidak bagus lagi. Untuk frekuensi 100 Hz tegangan total yang di dapat dari percobaan rangkaian R-L-C yakni 3,8 V. Sedangkan tegangan yang didapat dari hitungan dengan mengtgunakan rumus juga 3,8.
Kebenaran ini bisa saja saja terjadi karena ketelitian dalam melakukan praktikum dan juaga bisa karena kesalahan pembaca skala. Untuk frekuensi 500 Hz tegangan total yang didapat dari rangkaian RLC, yakni 6,0 V sedangkan tegangan pada hasil perhitungan VR , VL, VC yakni 5,8 V sehingga didapatkan selisih dari kedua tegangan tersebut yaitu sebesar 0,2 V. Untuk frekuensi 1000 Hz tegangan total yang didapat dari rangkaian RLC yakni 6,8 V sedangkan tegangan yang didapat dari hitungan VR, VL, VC juga 6,8V.
VII.
Kesimpulan dan Saran: a. Kesimpulan
Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang di peroleh tenteng mempelajari sifat tegangan bolak-balik pada rangkaian seri hambatan (R),kumparan (L),dan kapasitas (C) sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar frekuensi ( Hz )yang di berikan pada rangtkaian maka semakin besar pula tegangan (V) yang di hasilkan.
b. Saran
Pada saat melakukan praktikum peraktikan harus memperhatikan rangkaian sehingga pada saat pengukuran menggunakan multimeter atau sejenisnya tidak terjadi kesalahan pada saat pengukuran sehingga sesuai dengan hasil yang prosedur yang sudah ditentukan pada buku penuntun.
VIII. Dafar Pustaka
Halliday, David. 1988. Fisika. Erlangga : Jakarta Sutanto. 1994. Rangkaian Elektronika (Analog) . Fak.Teknik UI : Jakarta Sutrisno.1985. Elektronika. ITB : Bandung http://www.google.co.id/search?hl=id&source=hp&q=sifat+tegangan+ ac+pada+hambatan+seri+RLC&btnG http://fisikadasar.mofuse.mobi/?page=show&type=item&id
