1. Pendahuluan
Di
dalam rangkaian listrik dikenal elemen pasif dan elemen aktif. Elemen aktif
adalah elemen yang mampu menyediakan daya rata-rata lebih besar dari nol selam
interval waktu yang tak berhinggakepada suatu alat luar, sebagai contoh sumber
idela.Elemen pasif didefinisikan sebagai elemen yang tidak dapat menyediakan
daya rata-rata lebih besar dari nol selama interval waktu yang tidak terhingga.
Contoh dari elemen pasif adalah kapasitor, resistor, dan induktor.
Elemen pasif yang
paling mudah dimengerti adalah resistor, sebab hanya merupakan fungsi konstanta
untuk perubahan tegangan terhadap arus. Hubungan tegangan dan arus dapat
ditulis di dalam persamaan berikut :
V
= I*R
Dimana harga R
dinyatakan sebagai resistansi, selalu konstan selama tidak terjadi perubahan
suhu, dinyatakn di dalam satuan Ohm. Harga V dinyatakan dalam Vollt dan harga I
dinyatakan di dalam Ampere.
Dengan grafik
seperti berikut:
Michael Faraday dan Joseph Henre menemukan bahwa medan magnetic yang berubah-ubah dapat
menyebabkan induksi tegangan dalam rangkaian yang berdekatan. Tegangan ini
diperoleh sebanding dengan laju perubahan arus terhadap waktu yang menghasilkan
medan magnetic
dengan rumusan:
Dimana harga L disebut sebagai induktansi dan dinyatakan di dalam satuan
Henry.
Grafik dibawah menunjukkan perubahan tegangan terhadap delta arus per
satuan waktu
Persamaan tersebut memperhatikan bahwa tegangan yang melintasi sebuah
induktor adalah sebanding dengan laju perubahan arus yang melalui induktor
tersebut berdasarkan waktu. Persamaan tersebut memperhatikan bahwa tidak ada
tegangan melintas induktor yang menyangkut arus konstan tidak perlu biarpun
besar tengan atau arus.
Elemen pasif berikutnya adalah kapasitor dimana dapat dituliskan
hubungan antara arus dan tegangan sebagai berikut :
I = C 
Dimana harga C
disebut sebagai kapasitansi dan dinyatakan di dalam satuan Farad.
Kapasitor dibuat dari
dua buah plat penghantar parallel yang luasnya A dan berjarak d, satu sama
lainnya memiliki harga kapasitansi :
C = 
Grafik dibawah menunjukkan perubahan arus terhadap tegangan per satuan
waktu :
Dengan persamaan
tersebut maka sebuah tegangan konstan melalui kapasitor memerlukan arus nol
melalui kapasitor tersebut. Jadi kapasitor adalah rangkaian terbuka untuk DC.
Sedangkan bagi tegangan AC merupakan rangkaian tertutup karena dV/dt memiliki
harga tiap nilai.
Harga
Efektif Arus dan Tegangan
Nilai efektif dari tiap arus periodik adalah sama dengan
arus searah yang mengalir melalui tahanan R, yang memberi daya yang sama ke R
seperti yang diberikan oleh arus periodik. Ungkapan matematik umum untuk daya
rata-rata yang diberikan pada tahanan R oleh arus periodik i(t) adalah
P = 
= 
=
Daya yang diberikan oleh arus
searah adalah
P = 
Dengan menyamakan ungkapan daya
dan memecahkan untuk 
,
,
= 
Kemudian disertai pemilihan arus
sinusioda
i(t) =IM cos
(ωt + θ)
dengan periode T = 
maka dapat diperoleh besaran
Ieff
= IM / 
Ungkapan daya lain yang juga
banyak dikenal :
P = 
Disipasi
Daya
Dengan adanya sumber
tegangan yang terpasang pada beban yang pada akhirnya membentuk loop tertutup,
maka arus akan mengalir. Arus yang mengalir pada beban tidak seluruhnya
dialirkan, namun terhambat pada beban yang menyebabkan timbulnya efek panas
pada beban. Perhitungan daya disipasi pada beban dapat ditulis secara sederhana
sebagai berikut :
P = I2
R
2. Tujuan
·
Mempelajari gelombang dan daya AC.
·
Mempelajari sifat resistif pada rangkaain R.
·
Mempelajari sifat kapasitif pada rangkaian RC.
·
Mempelajari sifat induktif pada rangkaian RL.
·
Mempelajari
disipasi daya AC pada berbagai komponen.
3. Peralatan yang diperlukan
·
Power Supply
·
Multimeter
·
Osciloscope
·
Potensiometer 10K Ohm
·
Function Generator
·
Resistor 100 Ohm 2 buah, 1K Ohm
·
Kapasitor 2,2 uF
·
Induktor 2.5 mH
·
Digital
Multimeter (dengan range 200 mV )
·
Resistor 100 Ohm
4. Tugas Pendahuluan:
1.
Turunkan rumus harga efektif tegangan dari sinyal
sinusoidal
2.
Bagaimana ciri kapasitor ideal dan kapasitor praktis? Jelaskan
!
3.
Bagaimana ciri inductor ideal dan inductor praktis ?
Jelaskan !
4.
Apa pengaruh frekuensi pada rangkaian RL dan RC ?
5. Prosedur Percobaan
A. Rangkaian Resistif, Kapasitif
dan Induktif
Rangkaian Percobaan Resistif I
Gambar
3.2
·
Hubungkan power supply dengan stop kontak jangan
dinyalakan dulu!
·
Rangkailah komponen seperti rangkaian diatas
untuk amperemeter gunakan osciloscope
·
Ubah tegangan dc pelan-pelan dan amati perubahan
meter.
·
Lalu ubah tegangan dc lebih cepat dan amati
perubahan meter.
Tugas analisa
1. Untuk prosedur 4 dan 5, apakah perubahan dua alat
ukur tersebut sebanding?
2. Jika
sebanding mengapa, dan jika tidak sebanding mengapa ? Jelaskan!
Rangkaian Percobaan Resistif II
Gambar
3.3
·
Atur generator pada frekuensi 50 Hz dengan
amplitudo 4 Vrms, pada pembacaan meter dengan range 0-10 V ac.
·
Catat
juga nilai dari resistor sesuai dengan perubahan yang dilakukan pada frekuensi
yang tertera pada tabel 3.1
Tugas analisa
1. Bagaimana nilai arus, tegangan dan resistansi
seiring dengan perubahan frekuensi? Mengapa !
Rangkaian Percobaan Capacitive
Gambar 3.3
- Hubungkan power supply dengan stop kontak jangan dinyalakan dulu!
- Rangkailah
komponen seperti rangkaian diatas.
- Atur function generator pada 10 Volt p-p sinus dengan frekuensi 250 Hz.
- Set oscilloscope channel Y1 pada 1 Volt/cm dan Y2 pada 500 mV/cm, atur time/div pada 1 ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya ditengah / nol volt,
- Gambar
bentuk gelombang dengan teliti, catat volt/div, time/div dan tunjukkan posisi keduanya.
Tugas analisa
1. Dimanakah dari gelombang tersebut saat mencapai arus maksimum positif?
2. Dimanakah dari gelombang
tersebut saat mencapai tegangan saat nol volt?
3. Dimanakah dari gelombang
tersebut saat mencapai arus maksimum negatif ?
4. Kita tahu bahwa arus sebanding dengan tegangan, apakah kurva
menunjukkan hal itu ?
5. Hitung beda fase antara arus dan tegangan? Jelaskan!
Rangkaian Percobaan Inductive
Gambar 3.4
·
Hubungkan power supply dengan stop kontak jangan
dinyalakan dulu!
·
Rangkailah
komponen seperti rangkaian diatas.
·
Atur function generator pada 10 Volt p-p sinus
dengan frekuensi 250 Hz.
·
Set oscilloscope channel Y1 pada 1 Volt/cm dan Y2
pada 500 mV/cm, atur time/div pada 1 ms/cm. . Sebelumnya atur variable Y pada oscilloscope agar gelombangnya ditengah / nol volt.
·
Gambar
bentuk gelombang dengan teliti, catat volt/div, time/div dan tunjukkan posisi keduanya.
Tugas analisa
1. Dimanakah dari gelombang tersebut saat mencapai arus maksimum positif
2. Dimanakah dari gelombang
tersebut saat mencapai tegangan saat nol volt
3. Dimanakah dari gelombang
tersebut saat mencapai arus maksimum negatif ?
4. Kita tahu bahwa arus sebanding dengan tegangan, apakah kurva
menunjukkan hal itu ?
5. Hitung beda fase antara arus dan tegangan ? Jelaskan !
C. Disipasi Daya
Rangkaian Percobaan :
Gambar 3.5
·
Hubungkan power supply dengan stop kontak jangan
dinyalakan dulu!
·
Rangkailah
komponen seperti rangkaian diatas.
·
Atur
function generator pada 100 mV p-p sinus dengan frekuensi 150 Hz, pada
pembacaan meter dengan range 200 mV ac.
·
Set oscilloscope channel Y1 dan Y2 pada range
yang tepat agar diperoleh gelombang yang jelas.
·
Gambar
bentuk gelombang dengan teliti, catat volt/div, time/div dan tunjukkan posisi keduanya.
Pertanyaan :
1. Apa hubungan beda fase antara arus dan
tegangan yang melewati resistor dan inductor ? Jelaskan !
2. Hitung disipasi daya pada inductor dan gambar
diagram fasornya. Jelaskan
Tugas Pengembangan
1. Buat kesimpulan dari
masing-masing percobaan diatas !
2. Bisakah anda mengukur daya
reaktif ? Jelaskan !
LEMBAR DATA
PERCOBAAN P3
Tabel 3.1
|
Frekuensi
(Hz)
|
Voltage
(V) rms
|
Current
(mA) rms
|
Resistance
(Ohm)
|
|
50
|
|
|
|
|
100
|
|
|
|
|
200
|
|
|
|
|
300
|
|
|
|
|
400
|
|
|
|
|
500
|
|
|
|
|
600
|
|
|
|
|
700
|
|
|
|
|
800
|
|
|
|
|
900
|
|
|
|
|
1000
|
|
|
|
Postingan
0 komentar:
Posting Komentar