PRAKTEK PENGUKURAN DAN ALAT UKUR RANGKAIAN R-L-C SERI DAN PARALEL PADA TEGANGAN AC
I.
TUJUAN PRAKTIKUM
1. Dapat mempelajari karakteristik impedansi dari rangkaian R-L-C seri dan paralel. 2. Dapat mempelajari hubungan antara resistansi, reaktansi, impedansi dan sudut fase, serta dapat membandingkannya dengan perhitungan teori.
II. LANDASAN TEORI Resistansi total pada jaringan listrik arus bolak-balik AC dari sebuah rangkaian disebut dengan impedansi Z. Dengan menggunakan aplikasi dari hukum Ohm yang diterapkan pada rangkaian arus bolak-balik AC, didapat bahwa :
IMPEDANSI R-L SERI
Pada suatu rangkaian R-L seri seperti pada Gambar 1.1., besarnya nilai impedansi total Z ditentukan oleh nilai komponen resistif dan nilai reaktansi induktif, dimana nilai reaktansi induktif tergantung daripada nilai induktansi dan frekwensi.
Hubungan antara resistansi R, reaktansi induktif XL, dan impedansi Z dapat dirumuskan sebagai berikut :
Pada Gambar 1.2. terlihat hubungan antara R dan XL. Sumbu horizontal menunjukkan sumbu nyata (real) untuk nilai dari sebuah resistansi R dengan sudut 0o , sedangkan sumbu vertical menunjukkan sumbu khayal (imajiner) untuk nilai dari sebuah reaktansi induktif XL dengan sudut 90o dari sumbu nyata.
IMPEDANSI R-C SERI
Untuk rangkaian R-C seri seperti pada Gambar 1.3., besarnya nilai impedansi total Z ditentukan oleh nilai komponen resistif dan nilai reaktansi kapasitif, dimana nilai reaktansi kapasitif tergantung daripada nilai kapasitansi dan frekwensi. Hubungan antara resistansi R, reaktansi kapasitif XC, dan impedansi Z dapat dirumuskan sebagai berikut :
nyata (real) untuk nilai dari sebuah resistansi R dengan sudut 0o , sedangkan sumbu vertical menunjukkan sumbu khayal (imajiner) untuk nilai dari sebuah reaktansi kapasitif XC dengan sudut -90o dari sumbu nyata.
IMPEDANSI R-L-C SERI
Pada rangkaian R-L-C seri arus bolak-balik, analisa rangkaian yang digunakan sama dengan analisa pada rangkaian arus searah, tetapi perlu diperhatikan adanya pengaruh fasor pada komponen reaktif (L atau C). Maka nilai impedansi dari R-L-C seri adalah
IMPEDANSI R-L PARALEL
Untuk menganalisa rangkaian paralel AC, perlu adanya pengetahuan mengenai analisa rangkaian paralel pada DC. Pada rangkaian paralel, tegangan yang jatuh pada masing-masing beban sama dengan tegangan sumber, sedangkan arus yang mengalir pada masing-masing beban tergantung pada nilai hambatannya.
Untuk komponen resistif, hambatannya harga resistansi, untuk komponen induktif, hambatannya harga reaktansi induktif dan untuk komponen kapasitif, hambatannya reaktansi kapasitif. Untuk nilai impedansi dari rangkaian R-L paralel :
IMPEDANSI R-C PARALEL
IMPEDANSI R-L-C PARALEL
Untuk impedansi total rangkaian R-L-C paralel dapat diselesaikan dengan menyelesaikan terlebih dahulu komponen induktif dan kapasitif yang dimisalkan dengan Z1.
III. ALAT DAN KOMPONEN 1. Modul Rangkaian Listrik Unit 1 2. Kabel Penghubung 3. Multimeter 4. R-L-C Meter 5. Resistor 6. Kapasitor 7. Induktor
IV. LANGKAH PERCOBAAN 1. Rangkaian R-L Seri
1. Gunakan multimeter untuk mengukur harga resistansi dan gunakan R-L-C meter untuk mengukur harga induktansi yang digunakan pada percobaan. 2. Rangkai rangkaian R-L seri seperti gambar rangkaian diatas, dan pastikan Sumber Tegangan berada pada posisi minimal. 3. Pasang multimeter untuk mengukur arus rangkaian, setelah itu atur tegangan Sumber Tegangan sampai arus yang mengalir pada rangkaian 15 mA. 4. Ukur tegangan sumber VS, tegangan pada resistor VR dan tegangan pada induktor VL. 5. Setelah itu posisikan Sumber teganganke minimal dan matikan rangkaian. 6. Hitung harga dari impedansi, reaktansi induktif, resistansi dan sudut fase disesuaikan dengan hasil data pengamatan. Lengkapi data pengamatan anda.
2. Rangkaian R-C Seri
1. Gunakan multimeter untuk mengukur harga resistansi dan gunakan R-L-C meter untuk mengukur harga kapasitansi yang digunakan pada percobaan. 2. Rangkai rangkaian R-C seri seperti gambar rangkaian diatas, dan pastikan Sumber Tegangan berada pada posisi minimal. 3. Pasang multimeter untuk mengukur arus rangkaian, setelah itu atur tegangan Sumber Tegangan sampai arus yang mengalir pada rangkaian 15 mA. 4. Ukur tegangan sumber VS, tegangan pada resistor VR dan tegangan pada kapasitor VC. 5. Setelah itu posisikan Sumber tegangan ke minimal dan matikan rangkaian. 6. Hitung harga dari impedansi, reaktansi induktif, resistansi dan sudut fase disesuaikan dengan hasil data pengamatan. Lengkapi data pengamatan anda.
3. Rangkaian R-L-C Seri
1. Gunakan multimeter untuk mengukur harga resistansi dan gunakan R-L-C meter untuk mengukur harga induktansi dan kapsitansi yang digunakan pada percobaan. 2. Rangkai rangkaian R-L-C seri seperti gambar rangkaian diatas, dan pastikan Sumber
Tegangan berada pada posisi minimal. 3. Pasang multimeter untuk mengukur arus rangkaian, setelah itu atur tegangan Sumber Tegangan sampai arus yang mengalir pada rangkaian 15 mA. 4. Ukur tegangan sumber VS, tegangan pada resistor VR, tegangan pada induktor VL dan tegangan pada kapasitor VC. 5. Setelah itu posisikan Sumber tegangan ke minimal dan matikan rangkaian. 6. Hitung harga dari impedansi, reaktansi induktif, resistansi dan sudut fase disesuaikan dengan hasil data pengamatan. Lengkapi data pengamatan anda.
4. Rangkaian R-L Paralel
1. Rangkai rangkaian R-L paralel seperti gambar rangkaian diatas, dan pastikan sumber tegangan berada pada posisi minimal. 2. Pasang multimeter untuk mengukur arus rangkaian, setelah itu atur sumber tegangan sampai tegangan sumber VS 50 Volt 3. Ukur arus total IT, arus pada resistor IR dan arus pada induktor IL. 4. Setelah itu posisikan Sumber tegangan ke minimal dan matikan rangkaian. 5. Hitung harga dari impedansi dan arus total disesuaikan dengan hasil data pengamatan. Lengkapi data pengamatan anda.
5. Rangkaian R-C Paralel
1. Rangkai rangkaian R-C paralel seperti gambar rangkaian diatas, dan pastikan Sumber Tegangan berada pada posisi minimal. 2. Pasang multimeter untuk mengukur arus rangkaian, setelah itu atur tegangan Sumber Tegangan sampai tegangan sumber VS 50 Volt 3. Ukur arus total IT, arus pada resistor IR dan arus pada kapasitor IC. 4. Setelah itu posisikan Sumber tegangan ke minimal dan matikan rangkaian. 5. Hitung harga dari impedansi dan arus total disesuaikan dengan hasil data pengamatan. Lengkapi data pengamatan anda.
6. Rangkaian R-L-C Paralel
1. Rangkai rangkaian R-L-C paralel seperti gambar rangkaian diatas, dan pastikan Sumber tegangan berada pada posisi minimal. 2. Pasang multimeter untuk mengukur arus rangkaian, setelah itu atur tegangan Sumber Tegangan sampai tegangan sumber VS 50 Volt 3. Ukur arus total IT, arus pada resistor IR, arus pada induktor IL dan arus pada kapasitor IC. 4. Setelah itu posisikan Sumber tegangan ke minimal dan matikan rangkaian.
5. Hitung harga dari impedansi dan arus total disesuaikan dengan hasil data pengamatan. Lengkapi data pengamatan anda.
V. HASIL PRAKTIKUM Berikut merupakan tabel hasil praktikum pengukuran iluminasi dengan variasi jarak. Jarak (m)
Vout (V)
0,5
0,002
Lux 3500
0,45
0,004
4070
0,4
0,0042
4120
0,35
0,0049
4860
0,3
0,0055
5550
0,25
0,0057
5780
0,2
0,0069
6760
0,15
0,0073
7300
0,1
0,0086
8560
0,05
0,009
9140
0
0,0206
Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan Output dan Lux Pada Saat Praktikum Berikut merupakan tabel hasil praktikum pengukuran iluminasi dengan sumber cahaya yang berbeda. Sumber Cahaya Lampu Utama
Vout (Volt) 0,003
3840
Lampu LED
0,0047
4712
Cahaya di Luar Ruangan (1)
0,0048
4580
Cahaya di Luar Ruangan (2)
0,01
9940
Cahaya di Luar Ruangan (3)
0,014
14550
Cahaya di Luar Ruangan (4)
0,015
15600
Lux
Tabel 2. Hasil Pengukuran Iluminasi dengan Sumber Cahaya yang Berbeda
VI. ANALISA
Berikut merupakan grafik jarak terhadap nilai lux dan Vout
Kurva Jarak Terhadap Nilai Lux dan Vout 25000
12000 10000 20600 10000
8560
Vout (uV)
7300 15000
8000
6760 5780 5550
9000 8600
10000
7300 6900
6000
4860 4120 4070
5700 5500
5000
4900 4200
3500
Lux
9140
20000
Vout Lux
4000
4000 2000
0
2000 0
0
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Jarak (m)
Gambar 2. Grafik Jarak Terhadap Nilai Lux dan Vout
Grafik Sumber Cahaya Terhadap Nilai Vout dan Lux 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
Vout (uV) Lux
Lampu Utama
Lampu LED
Cahaya di Cahaya di Cahaya di Cahaya di Luar (1) Luar (2) Luar (3) Luar (4) Sumber Cahaya
Gambar 4. Grafik Sumber Cahaya Terhadap Nilai Vout dan Lux
Perhitungan lumen pada luasan dengan smber cahaya berbeda
F (lm)= E (lux) x A (m^2)
Sumber Cahaya
m²
Lux
Lumen
Lampu Utama
Vout (Volt) 0,003
3840
8,448
Lampu LED
0,0047
4712
10,36
Cahaya di Luar Ruangan (1)
0,0048
4580
10,07
Cahaya di Luar Ruangan (2)
0,01
9940
21,86
Cahaya di Luar Ruangan (3)
0,014
14550
32,01
Cahaya di Luar Ruangan (4)
0,015
15600
34,32
VII.KESIMPULAN Hubungan antara jarak dan nilai Lux dan Vout adalah berbanding terbalik dimana semakin jauh jarak antara sumber cahaya dan lux meter maka semakin kecil nilai lux dan Vout nya. Cahaya di luar ruangan yang berasal dari matahari secara langsung lebih besar nilainya daripada cahaya dari lampu.
