1.
Tujuan
praktikum
Ø Mempelajari pengertian impedansi; mempelajari hubungan antara impedansi, resistansi,
dan reaktansi pada rangkaian seri RC
Ø Mempelajari hubungan antara tegangan dengan arus di
rangkaian seri RC
Ø Melihat perbedaan fasa tegangan dengan fasa arus pada
rangkaian seri RC
Ø Mempelajari peri-sikap atau respon (response)
rangkaian seri RC terhadap frekuensi
2.
Peralatan
dan Komponen Percobaan
Ø Kit praktikum
Ø Generator
Sinyal
Ø Osciloscope
Ø Kabel penghubung
Ø Multimeter
Ø Komponen elektronika
-
Resistor
: 10 kΩ ; 100 kΩ ; 1MΩ
(masing-masing 2 buah)
-
Kapasitor : 0,1
µF (100nF) ; 0,01 µF (10nF) ; 0,001 µF
(1nF)
-
Induktor :
2,5 mH/1A
3.
Teori
Penunjang
Dalam
arus bolak balik gelombang sinus, impedansi didefenisikan sebagai perbandingan
antara fasor tegangan terhadap fasor arus. Dari hubungan tegangan dengan arus,
terlihat bahwa pada :
R : fasa
tegangan adalah sefasa dengan fasa arus
L : fasa
tegangan mendahului 900 terhadap fasa arus
C : fasa
tegangan tertunda (tertinggal, delay) 900 terhadap fasa arus
Perbandingan
tegangan terhadap arus pada R disebut resistansi, sedang pada L dan C disebut
reaktansi. Bila di gambar, resistansi ternyata tidak ‘sebidang” dengan
reaktansi; perbedaan ini diungkapkan dengan sebuah operator j yang besarnya =
, untuk menunjukkan perputaran sudut terhadap besaran semula
sebesar 900 searah dengan perputaran jarum jam dinyatakan dengan –j
dan berlawanan arah +j .
3.1. Rangkaian RC
Rangkaian RC (Resistor-Kapasitor), atau sering dikenal
dengan istilah RC filter atau RC network, adalah rangkaian listrik yang
tersusun dari resistor dan kapasitor. Rangkaian RC orde satu (first order)
tersusun dari satu resistor dan satu kapasitor yang merupakan rangkaian RC
paling sederhana.
Rangkaian RC dapat digunakan untuk menyaring (filter)
sinyal dengan cara menahan (block) frekuensi sinyal tertentu dan meneruskan
(pass) sinyal yang lainnya. Ada 4 macam filter RC, di antaranya: high-pass
filter, low-pass filter, band-pass filter, dan band-stop filter.
Natural Response
Rangkaian RC paling sederhana adalah rangkaian seri
resistor dan kapasitor. Ketika rangkaian hanya terdiri dari satu kapasitor
bermuatan dan satu resistor, kapasitor tersebut akan melepaskan energy yang
disimpannya melalui resistor. Beda potensial di kapasitor, yang tergantung pada
waktu, dapat dihitung menggunakan hukum arus Kirchhoff, yang menyatakan bahwa
arus yang melewati kapasitor harus sama dengan arus yang melewati resistor.
Hasilnya berupa persamaan diferensial linear.
Dengan menyelesaikan persamaan tersebut untuk V,
dihasilkan persamaan eksponensial berupa:
dimana V0 beda potensial kapasitor saat t =
0.
Waktu yang dibutuhkan agar voltase menjadi
dinamakan RC time constant dengan persamaan:
Rangkaian RC Seri
Dengan melihat rangkaian sebagai pembagi tegangan (voltage divider), beda potensial kapasitor adalah:
dan beda potensial resistor adalah:
Rangkaian RC Paralel
Rangkaian RC paralel kurang menarik jika dibandingkan
dengan rangkaian RC seri. Hal ini disebabkan tegangan keluaran Vout
sama dengan tegangan masukan Vin. Jadi, reangkaian ini tidak berperan sebagai
filter kecuali diberi sumber arus.
Impedansi dalam bilangan kompleks:
dan
Hal ini menunjukkan arus kapasitor memiliki beda fase
sebesar 90° dengan resistor (dan sumber) arus. Alternatif lainnya dapat
digunakan persamaan differential berikut:
dan
3.2. Rangkaian RL
Analisa pada
rangkaian RL (lihat gambar di bawah) dapat dilakukan dengan cara yang sama pada
rangkauan RC. Menurut hokum kirchoff II (KVL)
Vi
= Ri + L
a. Vi = VR
+ VL ; VR sefasa dengan i, VL mendahului 900
terhadap , dan Vi mendahului 900 terhadap I (dimana 00 < θ0 <
900)
b. Sudut θ
ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistensinya. Beda fasa antara VL
dan I atau antara Vi dan i, dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa antara
VL dan VR, atau antara Vi dan VR.
c.
Dari persamaan Vi = Ri + L
, atau Vi = VR
+ VL ; dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan
persyaratan yang harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai
diferensiator, integrator, High Pass Filter, dan Low Pass Filter.
Langkah-langkah Percobaan
Rangkaian RC
1.
Buatlah
rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada gambar di atas
2.
Hitung VR dan VC dengan harga besaran yang telah
diketahui
3.
Ukuran VR dan VC dengan multimeter
4.
Amati Vi, VR dan VC dengan osiloscope
5.
Carilah beda fasa antara Vi dan VR dan jugaantara VC
dan VR dengan bantuan osiloscope
6.
Catatlah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan
ke dalam tabel
Langkah-langkah Percobaan
Rangkaian Diferensiator
1.
Buatlah
rangkaian dengan harga-harga besaran seperti gambar di atas
2.
Aturlah input dari generator sinyal dengan bentuk
gelombang segi empat (square) sebesar 4 Vp-p pada frekuensi 500 Hz dengan
bantuan osiloscope
3.
Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan
R yang tersedia
4.
Gambarlah bentuk gelombang keluaran (ideal) dengan
input bentuk gelombang segi empat
5.
Ukurlah bentuk gelombang keluaran yang terjadi dengan
osiloscope
6.
Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta
gambarlah hasil pengamatan pada tabel
7.
Ulangi untuk beberapa harga C dan R yang tercantum
pada table
Langkah-langkah Percobaan
Rangkaian Integrator
1.
Data kit praktikum, buatlah rangkaian seperti pada
gambar diatas
2.
Aturlah input dari geneator sinyal dengan bentuk
gelombang segi empat (square) sebesar 4Vp-p pada frekuensi 500 Hz dengan
bantuan osiloscope
3.
Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan
R yang tersedia
4.
Gambarlah bentuk gelombang keluaran yang terjadi
dengan osiloscope
5.
Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta
gambarlah hasil pengamatan ke tabel
6.
Ulangi untuk beberapa harga C dan R yang tercantum
pada tabel
Langkah-langkah Percobaan
Pengaruh Frekuensi
1.
Buatlah
rangkaian RC seperti percobaan diferensiator dengan harga R =
100 kΩ dan C = 10 nF
2. Hitunglah
konstanta waktunya = RC
3.
Sinyal masukan persegi, 50 Hz, 4 Vp-p (peak to peak) dengan bantuan
osciloscope
4. Ukur dan
gambar bentuk gelombang keluaran untuk frekuensi 50 Hz, 500 Hz dan 50 kHz
5. Catatlah
hasilnya pada tabel
6. Kemudian buatlah rangkaian RC (integrator)
seperti pada percobaan Rangkaian Integrator dengan R = 100kΩ, dan C = 10nF
7. Ulangi
langkah (b), (c), (d) dan (e)
5.
Hasil
percobaan
Percobaan Rangkaian RC
|
Perhitungan
|
Pengukuran dengan multimeter
|
Pengamatan dengan
|
||||||
|
(Volt rms)
|
Osciloscope (Vp-p)
|
|||||||
|
Vi
|
VR
|
Vc
|
Vi
|
VR
|
Vc
|
Vi
|
VR
|
Vc
|
|
2
|
0.01
|
1.999
|
2
|
1.33
|
1.42
|
2
|
3
|
2
|
Percobaan Rangkaian Diferensiator
|
Nilai
R & C
|
RC
=
|
Frekuensi
|
Bentuk
Gelombang Keluaran
|
|
|
Resonansi
|
Ideal
|
Pengamatan
|
||
|
(konstanta
waktu)
|
=
2ΩRC / T
|
|||
|
R = 10 kΩ
|
10-3
|
3,14
x 10-3
|
|
|
|
C = 100nF
|
||||
|
R = 10 kΩ
|
10-4
|
3,14
x 10-4
|
|
|
|
C = 10nF
|
||||
|
R = 100 kΩ
|
10-3
|
3,14
x 10-3
|
|
|
|
C = 10nF
|
||||
|
R = 100 kΩ
|
10-4
|
3,14
x 10-4
|
|
|
|
C = 1nF
|
||||
|
R = 1 MΩ
|
10-4
|
3,14
x 10-2
|
|
|
|
C = 10nF
|
||||
Percobaan Rangkaian Integrator
|
Nilai
R & C
|
RC
=
|
Frekuensi
|
Bentuk
Gelombang Keluaran
|
|
|
Resonansi
|
Ideal
|
Pengamatan
|
||
|
(konstanta
waktu)
|
=
2ΩRC / T
|
|||
|
R = 10 kΩ
|
10-3
|
3,14
x 10-3
|
|
|
|
C = 100nF
|
||||
|
R = 10 kΩ
|
10-4
|
3,14
x 10-4
|
|
|
|
C = 10nF
|
||||
|
R = 100 kΩ
|
10-3
|
3,14
x 10-3
|
|
|
|
C = 10nF
|
||||
|
R = 100 kΩ
|
10-4
|
3,14
x 10-4
|
|
|
|
C = 1nF
|
||||
|
R = 1 MΩ
|
10-2
|
3,14
x 10-2
|
|
|
|
C = 10nF
|
||||
Pengaruh Frekuensi
|
Frekuensi
|
Frekuensi Resonansi =
|
Bentuk & besar tegangan keluaran
|
||||
|
Rangkaian
|
Rangkaian
|
VR percobaan
|
Vc percobaan
|
|||
|
percobaan
|
percobaan
|
( gambar 7)
|
(gambar 8)
|
|||
|
(gambar 7)
|
(gambar 8)
|
|||||
|
50 Hz
|
1,57x10-3
|
1,57x10-3
|
1,5
|
|
5
|
|
|
500 Hz
|
3,14x10-3
|
2,09x10-3
|
6
|
|
2
|
|
|
5 kHz
|
1,57x10-3
|
4,18x10-3
|
5
|
|
0,5
|
|
|
50 kHz
|
2,09x10-3
|
83,6x10-3
|
5
|
|
1
|
|
Gambar 11
6.
Analisa
Hasil Percobaan
Ø Pada praktikum ini kita
dapat menganalisa dan membandingkan antara rangkaian Seri dan Paralel
Ø Pada rangkaian paralel
kita dapat mengukur R1, R2 dan R3 , Rpengganti,
IR1, IR2, IR3 dan VS
Ø Pada rangkaian seri kita
dapat mengukur R1, R2 dan R3, Rtotal, VR1,
VR2, VR3 dan I
7.
Kesimpulan
Ø Untuk menghitung Rtotal
pada rangkaian seri berbeda dengan rangkaian paralel, Jika pada seri Rtotal = R1
+ R2 + R3 + ..... + Rn jika pada paralel Rtotal = 1 / R1
+ 1 / R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn .
Ø Jika pada rangkaian seri
I1 = I2 = I3 sedangkan pada paralel V1
= V2 = V3
8.
Daftar
Pustaka
·
SEDRA, Adel S and Kenneth C. Smith,
Microelectronics Circuits, Saunders College Publishing, USA 1997
·
MALVINO, Albert Paul., Electronic
principles 3rd edition., McGraw-Hill., 1973
·
HAYT, Willliam J, et.al., Rangkaian
Listrik Jilid 1 Edisi ke-4 terjemahan Pantur Silaban., Erlangga., Jakarta.,
1991
·
NILSSON, James W, et.al., Electric
Circuits 5th edition., Addison-Wesley Publishing Company., 1996
·
FRANCO, Sergio, Design with Operational
Amplifiers and Analog Integrated Circuit, McGraw Hill, USA 1988
·
KNOX, Rosemary., Fundamentals of Digital
Electronics., Delmar Publisher Inc., New York., 1986
·
http://labdasar.ee.itb.ac.id/
·
http://wikepedia.co.id
0 komentar:
Posting Komentar