Laporan Praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen PDF

Preview

Summary

Abstrak — Pada praktikum dengan judul Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini bertujuan untuk memahami alat ukur dan komponen-komponen elektronika pendukung serta memahami penggunaan alat ukur elektronika. Pada praktikum kali ini menggunakan prinsip listrik dinamis dan hukum ohm. Praktikum dilakukan d...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (E1) – 5001201082

1

Pengenalan Alat Ukur dan Komponen (E1) Sanny Salsabillah Saputri, Faidh Al Razzak, Iim Fatimah Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Analitika Data, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: [email protected]

Abstrak— Pada praktikum dengan judul Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini bertujuan untuk memahami alat ukur dan komponen-komponen elektronika pendukung serta memahami penggunaan alat ukur elektronika. Pada praktikum kali ini menggunakan prinsip listrik dinamis dan hukum ohm. Praktikum dilakukan dengan cara menyusun rangkaian dengan menggunakan resistor yang dirangkai secara seri pada project board, kemudian rangkaian tersebut disambungkan pada power supply dan dicari arus listrik serta tegangannya pada titik AB dan BC. Dimana pada praktikum kali ini ini digunakan empat variasi resistor, yaitu 10𝛀 dan 4𝛀, 6 𝛀 dan 4 𝛀, 4𝛀 dan 4𝛀, serta 3𝛀 dan 6𝛀, dengan pengulangan sebanyak dua kali. Setelah dilakukan praktikum, didapatkan hasil arus listrik pada tiap variasi resistor yaitu 0,6A, 0,8A, 0,9A dan 0,8A. Kemudian didapatkan pula hasil pengukuran tegangan di titik AB yaitu sebesar 0,7 volt, 0,46 volt, 0,34 volt, dan 0,17 volt. Serta tegangan pada titik BC sebesar 0,25 volt, 0,3 volt, 0,3 volt, dan 0,45 volt. Dari hasil percobaan tersebut apabila diamati dan dicocokan dengan hasil perhitungan maka akan terlihat bahwa kedua data tersebut memiliki perbedaan. Hal tersebut disebabkan karena beberapa faktor error seperti resistor yang panas dan sudah sering digunakan, ketidakstabilan multimeter, serta nilai toleransi resistor. Kata Kunci—Arus listrik, Komponen, Resistor, Tegangan listrik

I. PENDAHULUAN

D

alam kehidupan sehari-hari banyak digunakan peralatan yang menggunakan listrik untuk mendukung kehidupan kita. Listrik sendiri menjadi salah satu komponen penting dari barang-barang yang sering kita gunakan di kehidupan sehari-hari, misalkan kipas angin, lampu, dan lainlain. Dalam barang-barang yang berkaitan dengan listrik tentunya terdapat komponen-komponen elektronika seperti resistor dan lain sebagainya. Dengan mengetahui komponen yang terdapat pada alat-alat disekitar kita, kita akan mengetahui bagaimana cara kerja dan penggunaan dari alat-alat tersebut. Alat ukur listrik merupakan suatu instrumen untuk mengukur atau menerjemahkan besaran-besaran variabel listrik dalam bentuk visual. Pada umumnya alat pengukur listrik memiliki besaran meter sebagai penerjemah besaran listrik tertentu menjadi suatu indikasi akurat. Penunjukkan seperti ini dapat diartikan dalam bentuk simpangan jarum (analog) dan numerik (digital). Dalam analisa dan pengukuran rangkaian, meter didesain secara akurat mengukur besaran elemen dasar yakni tegangan, arus, dan hambatan. Umumnya penyusunan alat ukur listrik ini dilengkapi oleh detektor, pemindai perangkat, dan indikator (perekam atau penyimpan data). Terdapat berbagai macam alat ukur listrik yang dapat kita gunakan untuk pengukuran listrik seperti contohnya: galvanometer, ohmmeter,

voltmeter, amperemeter, dan multimeter. Dimana alat ukur listrik tersebut memiliki fungsi yang berbeda untuk mengukur elemen-elemen dalam aliran listrik. Kalibrasi alat ukur listrik merupakan proses validasi atau pembuktian terhadap alat ukur listrik. Kalibrasi alat ukur listrik ini sangat penting dan diperlukan agar pengambilan data variabel pada komponen alat listrik dapat ditaksir dengan akurat. Karena dengan adanya kalibrasi ini dapat mengurangi kesalahan dan meningkatkan ketelitian pada pengukuran. Cara melakukan kalibrasi contohnya kalibrasi pada amperemeter dan voltmeter. Dimana pada pengukuran amperemeter dan voltmeter dapat dilakukan dengan membandingkan arus yang melalui alat ukur yang akan dikalibrasi dengan ampermeter dan voltmeter standarnya. Alat ukur masih memberikan tanggapan terhadap perubahan kecil besaran yang diukur disebut resolusi atau daya pisah. Dalam kalibrasi, juga diperhatikan kesalahan pada simpangan nilai sebenarnya yang diukur. Arus listrik adalah laju perubahan muatan yang diukur dalam ampere. Arus listrik sendiri dibagi menjadi dua yaitu alternating current (AC) dan direct current (DC). Dimana alternating current adalah arus yang berubah secara sinusoidal terhadap waktu, sedangkan direct current sendiri adalah arus yang tetap terhadap waktu. Penggambaran arus listrik sendiri ketika ditinjau dalam sebuah rangkaian yang diberi beda potensial, elektron bebas yang ada di potensial tinggi akan berpindah menuju daerah dengan potensial yang lebih rendah. Pergerakan ini menyebabkan adanya lubang elektron atau disebut electron hole karena posisi kosong yang ditinggalkan oleh elektron. Lubang elektron ini sebetulnya bukan partikel namun kuasi partikel berisi muatan positif bersih inti atom yang seolah-seolah bergerak akibat ketiadaannya elektron. Fenomena muatan positif bergerak tersebut dinamakan sebagai aliran listrik. Penggambarannya, arah arus listrik mengalir berlawanan dengan arah arus elektron. Di dalam sirkuit listrik, arus listrik dihitung sebagai berapa banyak muatan listrik per satuan waktu. Sehingga arus listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: 𝑑𝑞 𝐼= 𝑑𝑡 (1) Tegangan atau beda potensial listrik adalah sebuah usaha yang dilakukan untuk memindahkan suatu muatan sebesar satu coulomb pada elemen atau komponen dari suatu terminal ke kutub terminal atau kutub lainnya lainnya,. Atau pada kedua terminal kutub akan terdapat beda potensial apabila muatan sebesar satu coulomb tersebut berpindah atau bergerak dari terminal satu ke terminal lainnya. Tegangan listrik sendiri disimbolkan dengan V (volt). Dimana tegangan ini didapatkan dari hasil bagi usaha dengan banyaknya muatannya [2].

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (E1) – 5001201082 Sehingga persamaan dari tegangan sendiri dapat dirumuskan sebagai: 𝑑𝑤 𝑣= 𝑑𝑞 (2) Resistor merupakan komponen pasif dari suatu rangkaian elektronika yang fungsinya untuk menghambat arus listrik. Resistor juga biasa disebut sebagai hambatan dan disimbolkan dengan simbol R. Resistor sendiri biasanya terbuat dari paduan logam dan senyawa karbon. Georg Ohm mendefinisikan konstanta proporsionalitas untuk resistor menjadi resitansi. Dimana resistansi adalah properti material yang dapat berubah jika kondisi internal atau eksternal elemen diubah. Resistansi suatu elemen ini menunjukkan kemampuannya untuk menahan aliran listrik, dimana resistansi ini diukur dalam satuan ohm [1]. Kapasitor merupakan suatu komponen elektronika atau komponen listrik yang gunanya untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor biasanya terdiri dari dua objek penghantar yang biasanya adalah pelat atau lembaran, dimana pelat tersebut diletakkan berdekatan tapi tidak saling menyentuh. Kapasitor juga terkadang digunakan untuk memblokir lonjakan muatan dan energi untuk melindungi sirkuit. Kapasitor kadang disebut sebagai kondensor. Ketika sebuah kapasitor telah diisi, pelat pelatnya memiliki muatan yang sama besarnya tetapi berlawanan tanda. Kapasitor sendiri memiliki besaran yang disebut kapasitansi. Kapasitansi didefinisikan sebagai ukuran dari banyak muatan yang harus diletakkan pada pelat untuk menghasilkan perbedaan potensial tertentu di antara kedua pelat tersebut. Dimana semakin besar kapasitansi, semakin banyak muatan yang dibutuhkan [3] Induktor adalah elemen pasif yang dirancang untuk menyimpan energi dalam medan magnetnya. Setiap konduktor arus listrik memiliki sifat induktif dan dapat dianggap sebagai induktor. Induktor sendiri terdiri dari kumparan kawat penghantar yang biasanya dibentuk menjadi kumparan silinder dengan banyak lilitan. Cara kerja induktor sendiri hampir sama seperti konduktor dimana, Induktor mengambil daya dari rangkaian saat menyimpan energi dan mengirimkan daya ke rangkaian saat mengembalikan energi yang tersimpan sebelumnya. Dimana L adalah konstanta proporsionalitas yang disebut induktansi induktor. Induktansi adalah properti dimana sebuah induktor menunjukkan perlawanan terhadap perubahan arus yang mengalir melaluinya, diukur dalam Henry (H). Induktansi induktor tergantung pada dimensi fisik dan konstruksinya [1]. Dalam pembacaan nilai hambatan sebuah resistor dapat ditentukan dari pita atau band yang terletak pada tubuh resistor. Resistor sendiri adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Kode warna yang berada pada badan resistor sendiri merupakan standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association). Nilai toleransi ini berguna untuk mengantisipasi karakteristik bahan yang tidak sama antara satu resistor dengan resistor lainnya. Terdapat dua belas macam warna pita pada resistor, dimana cara membaca besarnya resistansi suatu resistor dimulai dari posisi cincin terdepan hingga ke posisi cincin toleransi yang letaknya paling belakang. Pada resistor biasanya terdapat empat hingga enam pita warna. Dimana cincin pertama dan seterusnya berturut-

2

Gambar. 1 Skema alat

turut menunjukkan besar nilai satuan, dan cincin terakhir adalah faktor pengalinya. Lalu dilanjut kedua dan ketiga yakni cincin resistansi, kemudian cincin keempat merupakan faktor pengali. Lalu cincin kelima ialah cincin yang menunjukkan besarnya tolerans, biasanya dibuktikan dengan cincin yang lebarnya paling menonjol dan terletak di ujung resistor pada cincin dengan lima pita warna. Terakhir cincin keenam menunjukkan koefisien temperatur dimana pita ini letaknya menjorok kebelakang Toleransi disini menujukkan batasan nilai resistansi minimum dan maksimum yang di miliki oleh resistor tersebut.

II. METODOLOGI A. Peralatan dan Bahan Pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini, terdapat beberapa alat dan bahan yang digunakan yaitu pertama, project board yang berfungsi sebagai tempat rangkaian disusun. Kedua, resistor sebagai alat penghambat arus listrik. Ketiga, multimeter sebagai alat untuk mengukur tegangan dan arus pada rangkaian. Keempat, power supply sebagai sumber tegangan. B. Skema Alat Pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini terdapat skema alat yang dapat dilihat pada Gambar.1. C. Langkah Kerja Pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini dapat dilakukan dengan langkah- langkah berikut ini. Pertama, alat dan bahan dirangkai pada project board seperti skema alat pada gambar 1. Kedua, nilai resistansi dari resistor diukur dengan melihat pita pada resistor, kemudian diukur lagi dengan menggunakan multimeter. Ketiga, rangkaian yang telah dirangkai disambungkan pada power supply. Keempat, besar arus dan tegangan yang mengalir pada rangkaian diukur. Kelima, langkah - langkah tersebut diulangi dengan digunakan nilai resistor yang berbeda - beda. Dimana pada praktikum kali ini digunakan variasi nilai resistor seperti yang ditunjukkan pada tabel 1, dengan pengulangan sebanyak dua kali. D. Flowchart Pada percobaan Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini juga terdapat flowchart yang dapat dilihat pada gambar.2 yang terdapat pada lampiran di halaman 6

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (E1) – 5001201082

R ( Ω)

Tabel 1. Data Hasil Percobaan Pada Pengulangan Pertama Volt I (A)

R ( Ω)

0,6

2,75 v

10 Ω 4Ω

1,9

0,78

0,19

2,75

0,8

0,8

2,75

6Ω 4Ω

1,1

1,1

0,28

2,75

0,9

0,9

0,9

2,75

4Ω 4Ω

1,38

1,38

0,34

2,75

0,8

0,8

0,8

2,75

3Ω 6Ω

0,92

1,83

0,31

2,75

BC

A

B

C

10 Ω 4Ω

0,7

0,25

0,6

0,6

6Ω 4Ω

0,46

0,3

0,8

4Ω 4Ω

0,34

0,3

3Ω 6Ω

0,17

0,45

Tabel 2. Data Hasil Percobaan Pada Pengulangan Kedua

10 Ω 4Ω 6Ω

Volt

I (A)

AB

BC

A

B

C

0,7

0,26

0,6

0,6

0,6

Vs (v) 2,75

4Ω

0,46

0,3

0,8

0,8

0,8

2,75

4Ω 4Ω

0,34

0,29

0,9

0,9

0,9

2,75

3Ω 6Ω

0,17

0,45

0,8

0,8

0,8

2,75

III. ANALISA DATA A. Analisa Data Pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini dilakukan sebanyak dua kali pengulangan dengan beberapa variasi resistor. Berikut tabel hasil data pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen dapat dilihat pada tabel 1 dan tabel 2. B. Tabel Perhitungan Berikut dibawah ini merupakan contoh analisa perhitungan pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen untuk perhitungan tegangan dan arus pada variasi resistor 10 Ω dan 4Ω. Contoh perhitungan 𝐼 Diketahui : V = 2,75 v Rtotal = 14Ω Ditanya : 𝐼 = ? Jawab : 𝑉 = 𝐼 .𝑅 𝑉 𝐼= Rtotal 𝐼=

2,75 14

𝐼 = 0,19A Contoh perhitungan 𝑉 AB

Tabel 3. Data Hasil Perhitungan Pada Rangkaian Volt I (A) AB BC

Vs (v)

AB

R ( Ω)

3

Diketahui : V = 2,75 v R1 = 10Ω Rtotal = 14Ω Ditanya : VAB = ? Jawab : VAB = VAB =

𝑅1

Rtotal 10

14

Vs (v)

.𝑉

2,75

VAB = 1,9 𝑣 Contoh perhitungan 𝑉 BC Diketahui : V = 2,75 v R2 = 4Ω Rtotal = 14Ω Ditanya : VBC = ? Jawab : VBC = VBC =

𝑅2

Rtotal 4

14

.𝑉

2,75

VBC = 0,78 𝑣 C. Error Pada praktikum kali ini, ditemukan faktor error dikarenakan apabila diperhatikan hasil data percobaan tidak sepenuhnya sama dengan data hasil perhitungan. Tabel data hasil perhitungan error pada percobaan kali ini dapat dilihat pada tabel 4 dan tabel 5 yang terdapat pada lampiran di halaman 6. Adapun cara untuk mencari error adalah dengan menggunakan persamaan berikut: Contoh perhitungan error pada arus Diketahui : Nilai perhitungan = 0,19 Nilai percobaan = 0,6 Ditanya : Error = ? Jawab : 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 − 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 | 𝑥 100% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = | 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (E1) – 5001201082 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = |

0,6 − 0,19 | 𝑥 100% 0,6

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 68,3% Contoh perhitungan error pada VAB Diketahui : Nilai perhitungan = 1,9 Nilai percobaan = 0,7 Ditanya : Error = ? Jawab : 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 − 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = | | 𝑥 100% 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = |

0,7 − 1,9 | 𝑥 100% 0,7

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 171,42% Contoh perhitungan error pada VBC Diketahui : Nilai perhitungan = 0,78 Nilai percobaan = 0,25 Ditanya : Error = ? Jawab : 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 − 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 | 𝑥 100% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = | 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = |

0,25 − 0,78 | 𝑥 100% 0,25

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 212% D. Pembahasan Pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini bertujuan untuk memahami mengenai alat ukur dan komponenkomponen elektronika pendukung serta memahami penggunaan alat ukur elektronika. Pada praktikum kali ini menggunakan prinsip kerja hukum ohm yang menjelaskan bahwa nilai arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian berbanding lurus dengan nilai tegangan atau beda potensialnya. Dalam hukum ohm dijelaskan juga bahwa besar nilai beda potensialnya berbanding terbalik dengan besar nilai hambatannya. Pada praktikum Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini dapat dilakukan dengan langkah - langkah berikut ini. Pertama, alat dan bahan dirangkai pada project board seperti skema rangkaian. Kedua, nilai resistansi dari resistor diukur dengan melihat pita pada resistor serta diukur lagi dengan menggunakan multimeter. Ketiga, rangkaian yang telah dirangkai disambungkan pada power supply. Keempat, besar arus dan tegangan yang mengalir pada rangkaian tersebut diukur. Kelima, langkah - langkah tersebut diulangi lagi dengan menggunakan nilai resistor yang berbeda - beda. Dimana pada praktikum kali ini digunakan empat variasi resistor, yaitu 10Ω dan 4Ω, 6Ω dan 4Ω, 4Ω dan 4Ω, serta 3Ω dan 6Ω, dengan pengulangan sebanyak dua kali. Pada percobaan Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini didapatkan data percobaan berupa besar nilai tegangan dan arus. Dimana pada praktikum kali ini didapatkan data nilai

4 tegangan atau beda potensial pada titik AB dan titik BC, serta nilai arus pada titik A, B dan C. Pada percobaan kali ini juga digunakan power supply sebesar 2,75V. Pada percobaan kali ini digunakan empat variasi resistor, yaitu 10Ω dan 4Ω, 6Ω dan 4Ω, 4Ω dan 4Ω, serta 3Ω dan 6Ω, dengan masing – masing variasi dilakukan pengulangan sebanyak dua kali. Pada pengulangan yang pertama didapatkan data seperti pada tabel.1 dan pada pengulangan kedua didapatkan data seperti pada tabel.2. Pada data praktikum kali ini juga dilakukan perhitungan, dimana didapatkan data hasil perhitungan tegangan dan arus pada variasi resistor 10Ω dan 4Ω sebesar 1,9 volt 0,78 volt, dan 0,19A. Kemudian pada variasi resistor 6Ω dan 4Ω didapatkan tegangan dan arus sebesar 1,65 volt, 1,1 volt, dan 0,28A. Lalu pada variasi resistor 4Ω dan 4Ω didapatkan tegangan dan arus sebesar 1,38 volt, 1,38volt , dan 0,34A. Kemudian pada variasi resistor 3Ω dan 6Ω didapatkan tegangan dan arus sebesar 0,92 volt, 1,38 volt, dan 0,31A. Apabila diamati lebih lanjut dapat dilihat bahwa data hasil perhitungan berbeda dengan data hasil percobaan yang telah dilakukan. Dikarenakan terdapat perbedaan data tersebut maka perlulah dihitung error dari kedua data tersebut. Dimana data hasil perhitungan error pada percobaan pertama dapat dilihat pada tabel 4 dan data hasil perhitungan error untuk percobaan kedua dapat dilihat pada tabel 5. Pada percobaan Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini juga terdapat beberapa faktor error yang memengaruhi adanya perbedaan data hasil percobaan dan data hasil perhitungan dimana hal ini terjadi karena beberapa faktor seperti, alat ukur multimeter yang tidak stabil, resistor yang panas dan telah terlalu sering digunakan, kesalahan praktikan dalam melihat data pada multimeter, hingga toleransi pada resistor yang memiliki nilai yang berbeda beda. IV. KESIMPULAN Melalui praktikum yang telah dilakukan dengan judul Pengenalan Alat Ukur dan Komponen ini dapat ditarik kesimpulan yaitu, pada rangkaian seri yang telah dibuat ini data antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan tidak akan sepenuhnya sama. Hal tersebut terjadi dikarenakan pada komponen - komponen atau resistor tersebut memiliki nilai toleransi dan alat ukur elektronika yang digunakan pun bisa tidak 100% tepat, serta terdapat beberapa faktor error lainnya yang menyebabkan nilai dari perhitungan dan percobaan tidak sama. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan puji syukur kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunianya penulisan dapat terselesaikan. Penulis juga berterima kasih kepana mas Faidh selaku asisten laboratorium karena telah membimbing dan membagikan ilmunya kepada penulis dalam praktikum kali ini. Tidak lupa pula penulis mengucapkan terima kasih kepada Bu Iim Fatimah selaku dosen pengampu mata kuliah elektronika. Terakhir, penulis mengucapkan terima kasih kepada kelompok tiga

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (E1) – 5001201082 karena saling megingatkan dan bersama sama menyelesaikan praktikum dan penulisan ini terutama kepada Alif dan Yoga karena telah melakukan praktikum dan pengambilan data. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3]

Alexander. K. Charles. 2006. “Fundamental of Electric Circuit”. New York: The McGraw – Hill Companies inc. Douglas. C . Giancoli. 2014. “Principles With Applications”. New Jearson: Pearson. Halliday and Resnick. 2010. “Fundamental of Physics”. Jefferson City: John Wiley and Sons Inc.

5

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA (E1) – 5001201082

6

LAMPIRAN

R ( Ω)

Tabel 4. Data Perhitungan Error Pad...