BAB I
PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG
Arus bolak-balik (AC) adalah sejenis arus yang mempunyai arah bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik (voltase alternating). Sistem kelistrikan pada kendaraan bermotor menggunakan arus searah, listriknya berasal dari arus bolak-balik dengan menggunakan ”inverter”. Pada kendaraan bermotor yang memakai generator AC (alternator) memerlukan perubahan arus bolak-balik itu jika alternator sesuai digunakan pada kendaraan bermotor tersebut.
Di dalam bidang teknik kelistrikan dikenal adanya dua jenis arus yaitu arus bolak- balik dan arus searah.Dinamakan arus bolak balik karena padanya terjadi gerak electron yang berubah-ubah. Dengan ritme yang tetap, electron-elektron itu bergerak bolak-balik. Arus bolak-balik banyak memiliki aliran yang berbentuk sinus.
Di dalam kelistrikan akan dihasilkan listrik statis yang dibangkitkan dengan menggosokkan sebatang gelas, anggaplah ia sebagai barang ajaib dari benda kemudian banyak teori yang tumbuh dan sekarang teori itu diterima dan disebut ”teori elektron” yang timbul sekitar tahun 1900. Diakhir abad kedelapan belas ketika pertama kali sumber listrik ditemukan oleh Volta Galvani sehingga mungkin untuk dipelajari efek kelistrikannya diatur oleh hukum tertentu sehingga mungkin untuk dihitung efeknya.
I.2 RUANG LINGKUP
Pada percobaan “Rangkaian Arus Bolak-Balik ( AC )” ini meliputi bagaimana cara kita untuk mengetahui bentuk, fungsi, serta karakteristik dari masing-masing alat yang digunakan.
I.3 TUJUAN PERCOBAAN
Adapun tujuan dilakukannya percobaan ini adalah:
1. Mengetahui sifat dan karakteristik dari bentuk karakteristik dari bentuk isyarat keluaran pada diferensiator dan integrator bila diberi masukan berupa isyarat persegi.
2. Mengukur tanggapan amplitudo dan tanggapan fasa dari suatu sumber AC tegangan tetap untuk tapis lolos rendah dan tapis lolos tinggi pada rangkaian RC ini.
3. Mengukur tanggapan amplitudo rangkaian RLC paralel terhadap sumber AC sinus arus tetap.
I.4 WAKTU DAN TEMPAT PERCOBAAN
Percobaan “Rangkaian Arus searah ( DC ) ini dilakukan pada hari Rabu, 05-10-2011 pukul 14.00 WITA dan dilanjutkan pada hari Jum’at, 07-10-2011 pukul 09.00 WITA di laboratorium Elektronika Fisis Dasar , Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin.
.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).
Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran listrik dari sumbernya (misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel, yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.
Gerak lengkap (bolak-balik) dinamakan satu periode.Jangka waktu satu periode adalah (t) detik (waktu periode).Banyaknya periode setiap detik dinamakan frekuensi,dimana satuan utuk frekuensi adalah Hertz (Hz).
Adapun bentuk dari arus bolak-balik adalah:
· Bentuk tak tentu
· Bentuk segi empat (blok)
· Bentuk gigi gergaji
Pada arus juga tegangan bolak-balik,selalu terdapat bagian positif dan bagian negative pada penggambaran sedangkan pada arus searah, hal tersebut tidak terjadi. Demikian pula pada tegangan searah diamana yang ada hanyalah positif atau negative saja.
Arus bolak-balik terjadi karena tegangan bolak-bali.Suatu tegnagan bolak-balik juga mempunyai frekuensi, waktu periode, dan sebagainya.Arus bolak-balik ini merupakan yang palng banyak digunakan pada system kelistrikan di dunia, mengingat system ini mudah dalam pembangkitan dan pendistribusiannya.Pada tegangan bolak-balik, dikenal system satu fasa dan system tiga fasa dan yang paling dominan dipakai adalah system tiga fasa karena mempunyai kelebihan disbanding dengan system satu fasa,dimana:
- Daya yang disalurkan lebih besar
- Nilai sesaatnya (Instantenous value) konstan
- Mudah pembangkitannya (generator sinkron)
Pada saluran transmisi dikenal adanya jatuh tegangan yang terjadi pada sepanjang saluran transmisi.Tegangan AC dalam saluran tergantung dari impedansi dan admitansi saluran serta beban dan faktor daya.Jatuh tegangan relative dinamakan regulasi tegangan (voltage regulation).
KELEBIHAN DAN KELEMAHAN ARUS BOLAK-BALIK (AC)
Tahun 1885, George Westinghouse, membuat paten untuk listrik arus bolak-balik (AC= Alternating Current). Listrik AC dibuat dari generator AC, dan dapat di “salurkan” ke tempat yang jauh dengan lebih murah dan mudah untuk di “sesuaikan”. Karena kemudahan ini lah selanjutnya orang lebih suka menggunakan listrik AC. Adapun kelemahan dari arus bolak balik yaitu beresiko dapat menyebabkan kebakaran.
Resistor pada rangkaian arus bolak-balik (AC) sederhana secara langsung menahan aliran elektron pada setiap periode waktu, sehingga bentuk gelombang tegangan yang melewati resistor akan se-phasa dengan bentuk gelombang arus-nya. Lebih sederhana-nya, tegangan dan arus yang melewati pada rangkaian AC memiliki phasa yang sama. Jika digambarkan dalam diagram phasor, maka arus (I) ke arah sumbu 'X' positif (kanan) dan tegangan juga ke arah sumbu 'X' positif (kanan). Perhatikan gambar hasil plot dari simulasi tegangan dan arus yang melewati resistor pada rangkaian AC berikut ini.
Kita dapat melihat pada gambar di atas, kedua gelombang tegangan dan arus se-phasa. Pada saat tegangan pada posisi positif, posisi titik “0” (Nol), maupun posisi negatif, arus juga berada pada posisi yang sama.
Karakteristik disipasi daya resistor pada rangkaian AC diperlihatkan oleh kurva hijau pada gambar di atas. Jika diperhatikan kurva disipasi daya resistor tidak pernah berada pada posisi negatif, ini menunjukkan bahwa resistor selalu ter-disipasi daya, dimana kelebihan energi dilepaskan dalam bentuk energi panas.
Reaktansi Induktif
Berbeda dengan rangkaian AC resitif dimana arus dan tegangan se-phasa, pada rangkaian AC induktif phasa tegangan mendahului 90° terhadap arus. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus mengarah ke sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan mengarah ke sumbu ‘Y’ positif (atas) seperti yang diilustrasikan oleh gambar.
Hambatan aliran elektron ketika melewati induktor pada rangkaian AC disebut sebagai ‘Reaktansi Induktif’, reaktansi dihitung dalam satuan Ohm (Ω) sama hal-nya seperti resistansi. Simbol reaktansi induktif adalah 'XL', pada rangkaian AC sederhana, reaktansi induktif dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.
XL = 2 ∙ Ï€ ∙ f ∙ L
Dimana :
XL = Reaktansi induktif (Ohm / Ω)
Ï€= Pi ≈ 3,14
f= Frekuensi (Hertz / Hz)
L= Induktansi (Henry / H)
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
III.1 ALAT DAN BAHAN
Alat yang digunakan pada percobaan ini adalah:
1. RC dan RLC kit
RC kit digunakan untuk membuat rangkaian integrator. Sedangkan RLC kit digunakan untuk membuat rangkaian RLC.
RC kit ini sendiri terdiri dari resistor dan kapasitor, sedangkan RLC kit terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor.
2. Multimeter Digunakan untuk mengetahui besarnya tegangan yang dihasilkan oleh catu daya, dan mengetahui nilai dari resistor dan inductor.\
3. Sinyal Generator Digunakan sebagai pembangkit signal yang digunakan pada rangkaian.
4. Catu daya Digunakan sebagai pembangkit tegangan AC untuk dialirkan pada rangkaian.
5. Kabel jumper Digunakan untuk menghubungkan antara rangkaian dengan catu daya, signal generator, dan osiloskop.
6. Osiloskop Digunakan untuk mengamati sinyal output yang dihasilkan oleh rangkain setelah diberikan frekuensi tertentu.
7. Papan Rangkaian Digunakan sebagai tempat untuk sebuah rangkaian
III.2 PROSEDUR PERCOBAAN
III.2.1 Rangkaian Integrator
1. Mengkalibrasikan alat-alat yang akan digunakan seperti multimeter dan osiloskop.
2. Merangkai resisror dan kapasitor (rangkaian RC) dengan urutan kedua resistor dipasang secaa seri kemudian diparalelkan dengan kapasitor ((R1 + R2) // C).
3. Mengukur tegangan keluaran pada catu daya (Vin) dengan menggunakan catu daya.
4. Melihat sinyal tegangan masukan pada osiloskop.
5. Memasukkan aliran listrik ke dalam rangkaian dengan menyambungkan kabel catu daya pada tiap-tiap ujung rangkaian.
6. Mengukur besar tegangan keluaran dengan multimeter, yaitu memasang kedua kabel multimeter pada kedua kaki kapasitor.
7. Melihat sinyal tegangan keluaran pada osiloskop.
8. Membandingkan sinyal tegangan masukan dan keluaran pada osiloskop.
III.2.2 Rangkaian Differensiator
1. Merangkai resisror dan kapasitor (rangkaian RC) dengan urutan resistor diserikan dengan kapasitor kemudian diserikan dengan resistor 2 ((R1 + C) // R2).
2. Mengukur tegangan masukan dari catu daya dengan menggunakan multimeter.
3. Melihat sinyal tegangan masukan pada osiloskop.
4. Memasukkan aliran listrik ke dalam rangkaian dengan menyambungkan kabel multimeter ke tiap-tiap ujung rangkaian.
5. Mengukur besar tegangan keluaran dengan multimeter, yaitu memasang kedua kabel multimeter pada kedua kaki resistor 2 (R2).
6. Melihat sinyal tegangan keluaran pada osiloskop.
7. Membandingkan sinyal tegangan masukan dengan sinyal tegangan keluaran pada osiloskop.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. Hasil
No. | Tegangan (V) | Rangkaian Integrator | Rangkaian Diferensiator |
1 | Masukan (Vin) | 4,2 volt | 90 volt |
2 | Keluaran (Vout) | 0.8 volt | 75 volt |
1. Integrator
R1 = (900 x 103) ± 5%
R2 = (8 x 103) ± 5%
C = 104 µF
2. Diferensiator
R1 = (900 x 103) ± 5%
R2 = (8 x 103) ± 5%
C = 104 µF
a. Pengolahan data
Ø Untuk rangkaian integrator
G(dB) = 20.Log.V out / V in =20. Log.0,8 / 4,2 = -14,4
Ø Untuk rangkaian diferensiator
G(dB) = =20.Log.V out / V in =20.Log.75 / 90 -1,58
· Gambar untuk integrator
· Gambar untuk diferensiator
IV.3 PEMBAHASAN
Pada percobaan kali ini dilakukan untuk membandingkan besar tegangan keluaran dan tegangan masukan suatu rangkaian RC, atau dengan kata lain mencari besar nisbah tegangan dari rangkaian. Dari hasil yang diperoleh dapat dilihat nilai nisbah tegangan untuk integrator yaitu -14,4 Sedangkan nisbah tegangan untuk diferensiator yaitu -1,58.arus yang digunakan pada percobaan integrator adalah arus DC, karena tidak ada gelombang isyarat ketika yang dimasukkan adalah arus AC. Adapun hal-hal yang menyebabkan percobaan ini kurang sesuai dengan yang diharapkan karena kurangnya ketelitian dalam percobaan ini dan mungkin juga alat yang digunakan tidak bekerja maksimal.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar