055140101

TEKNOLOGI & REKAYASA Teknik Elektronika

DASAR KOMPETENSI KEJURUAN (DKK)

TEKNIK LISTRIK

HUKUM KELISTRIKAN Rangkaian Seri Resistor

Nama Siswa

Nomor Induk Pegawai

Pangkat/Golongan

Asal Sekolah

DIKLAT GURU PROFESIONAL INTEGRASI STEM

PRO20TE000-01

0-1G

Bidang Studi Keahlian

Teknologi dan Rekayasa Program Studi Keahlian

Teknik Elektronika

Nama : Tanggal

5/10/15 Dikeluarkan oleh

Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

TEKNIK LISTRIK

HUKUM KELISTRIKAN

Rangkaian Seri Resistor

Tolok Ukur Kedalaman & Keluasan Pengetahuan yang hendak dicapai:

Menerapkan proses berfikir secara Konseptual untuk mengintegrasikan pengetahuan Faktual hubungan seri resistor dalam menguji kebenaran hipotesis hukum Kelistrikan Dasar.

Kompetensi Dasar

Menguji kebenaran hipotesis kurva arus tegangan dari hasil eksperimen Hukum Ohm terhadap kebenaran hipotesis hasil pengujian Hukum Kirchhoff. (KD-sel matrik 2C3).

Tujuan Pembelajaran

Setelah pelajaran selesai Siswa akan dapat:

LEVEL

DO

K-1

DO

K-2

DO

K-3

DO

K-4

1. menabelkan daftar kebutuhan bahan dan peralatan untuk keperluan eksperimen rangkaian resistor hubungan seri. (indikator-sel matrik 1C1)

X

2. menggambarkan konsep dasar rangkaian resistor hubungan seri. (indikator-sel matrik 2C1)

X

3. menginterprestasikan kurva hubungan arus-tegangan rangkaian seri resistor untuk nilai resistor yang berbeda-beda. (indikator-sel matrik 2C2)

X

4. menguji disipasi daya maksimum rangkaian resistor hubungan seri pada rangkaian pembagi tegangan. (indikator-sel matrik = KD-sel matrik 2C3)

X

5. menghitung arus dan tegangan maksimum rangkaian resistor hubungan seri pada rangkaian pembagi tegangan. (indikator-sel matrik 3C3)

X

Waktu: 8x45menit

Peralatan dan Bahan:

Peralatan Software Circuit Wizard, Multisim, ORCAD

Catu Daya DC 0-30V/3A 1buah

Analog & Digital Multimeter 1buah

Bahan Papan Percobaan 1buah

Resistor atau Modul Resistor menyesuaikan

Kabel Penghubung menyesuaikan

Pengetahuan Pendukung: Modul Dasar Level 1C1

Modul Dasar Level 2C1


Kepustakaan: Standard textbook of electricity, Fifth edition, Stephen, L. Herman

Electrical circuit theory and technology, Revised second edition 2003, John Bird

Alamat pembelajaran online melalui internet (e-learning)

0-2G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

INFORMASI PENTING

Kedalaman & keluasan Pengetahuan: Untuk mengetahui tingkat ketercapaian pendidikan integrasi pendidikan STEM dalam hal (1) Instruksi, (2) tujuan, dan (3) evaluasi pembelajaran diperlukan model pendekatan pembelajaran dengan didukung oleh metode instruksi yang sesuai dengan kebutuhan pengembangan bidang karir pekerjaan.

Untuk menentukan tujuan dan evalusi Kedalaman & Keluasan Pengetahuan standar kompetensi dan tujuan pembelajaran yang hendak dicapai diperlukan minimal 3 buah intrumen, yaitu; (1) Taksonomi Bloom versi revisi dan (2) Depth of Knowedge dari Norman Webb, dan (3) matrik kata kerja operasional dari Anderson, Larin dan David Krathwohl.

Sasaran Kedalaman & Keluasan Pengetahuan standar kompetensi dan tujuan pembelajaran yang hendak dicapai dalam diklat ini adalah:

Menerapkan proses berfikir secara Konseptual untuk mengintegrasikan pengetahuan Faktual hubungan seri resistor pada hukum Kelistrikan Dasar, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah

TOLOK UKUR DIMENSI RANAH PENGETAHUAN DIKLAT BERADA PADA SEL MATRIK 2C3

Hasil Analisis Kedalaman & keluasan tujuan pembelajaran yang hendak dicapai menurut Anderson, Larin dan David Krathwohl

0-3G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Instruksi Pembelajaran

Model Intruksi Pembelajaran yang digunakan adalah Pendekatan Siklus Belajar 5E

1. Pembangkitan Minat (Engagement): Pengetahuan Faktual

Objek, peristiwa, atau pertanyaan apa yang akan digunakan oleh Guru sebagai pemicu rasa keingintahuan Siswa yang akan dilibatkan didalam konsep pembelajaran?

Bantuan Pertanyaan:

Guru menyuruh salah satu Siswa untuk mematikan salah satu saklar lampu penerangan ruang, kemudian Guru bertanya kepada Siswa lainnya tentang:

Sebutkan nama dari piranti listrik yang dapat digunakan untuk menghidupkan dan mematikan lampu!

Jelaskan apa yang terjadi bilamana piranti saklar mengalami kerusakan!

Mengarahkan tema pembelajaran dengan melibatkan semua Siswa aktif, yaitu dengan memberikan satu permasalahan agar Siswa berfikir kritis.

2. Tahap Eksplorasi (Exploration): Keterampilan/Konsep

Apa yang akan dilakukan Siswa untuk dapat mengeksplorasi suatu konsep dan keterampilan yang akan/dapat dikembangkan dalam ekperimen?

Siswa melakukan ekperimen sesuai dengan target KD untuk menemukan hubungan dimensi pengetahuan konseptual kedalam dimensi pengetahuan prosedural, kemudian ditunjukkan kepada Guru untuk didiskusikan didalam kelas.

3. Tahap Penjelasan (Explanation): Berfikir Strategis

Penjelasan apa yang diperlukan Guru dari Siswa untuk mengembangkan ide-ide mereka, dalam mencapai kesimpulan atau generalisasi, dan mengkomunikasikan apa yang mereka ketahui kepada orang lain tentang tema pembelajaran?

Pada fase ini Guru mendorong Siswa untuk menjelaskan konsep dengan kalimat mereka sendiri, meminta bukti dan klarifikasi dari penjelasan mereka, dan mengarahkan kegiatan diskusi (brainstorm). Pada tahap ini Siswa menemukan pengertian dari konsep yang telah dipelajari, dan saling mendengar secara kritis penjelasan antar Siswa atau Guru.

Siswa mempresentasikan hasil diskusinya. Jika dalam mempresentasikan belum benar tentang konsep yang dijelaskan, kemudian Guru memberi definisi dan penjelasan tentang konsep yang dibahas

4. Tahap Elaborasi (Elaboration): Berfikir Secara Luas

Fase ekperimen membutuhkan penyelidikan/penelitian, pengumpulan data dan analisis hasil.

Apa yang akan Siswa lakukan untuk menerapkan pemahaman dan keterampilan konseptual, prosedural dan metakognitif guna memecahkan permasalahan, membuat keputusan, melakukan tugas, atau memahami pengetahuan baru?

Setelah Siswa dengan tahapan-tahapan diatas, berikutnya Siswa dituntut untuk mengaplikasikan (mengkomunikasikan) konsep/keterampilan rangkaian hubungan seri resistor dalam situasi baru seperti menemukan satu permasalahan pada rangkaian pembagi tegangan dengan potensiometer.

5. Tahap Evaluasi: Penilaian & Refleksi Guru mengamati pengetahuan atau pemahaman Siswa dalam hal penerapan konsep baru,

mendorong Siswa melakukan evaluasi diri, mendorong Siswa memahami kekurangan/kelebihannya dalam kegiatan pembelajaran yang sudah dilakukan.

Siswa mengevaluasi belajarnya sendiri dengan mengajukan pertanyaan terbuka dan mencari jawaban dengan menggunakan observasi, bukti, dan penjelasan yang diperoleh sebelumnya. Kemudian mengambil kesimpulan atas situasi belajar yang dilakukannya, dan menganalisis kekurangan/kelebihannya dalam kegiatan pembelajaran.

0-4G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1


Literasi STEM merupakan upaya mengoptimasikan kurikulum sistem pendidikan dengan mengintegrasikan

empat bidang interdisipliner ilmu Sains, Teknologi, Rekayasa, dan Matematik untuk memahami masalah riil dunia dan menyelesaikannya dengan cara mendaya-gunakan ide-ide berfikir kreatif inovatif berdasarkan standar literasi teknologi dunia.

Pendekatan terpadu pendidikan STEM dapat meningkatkan kualitas Sumber Daya Manusia Indonesia yang memiliki pengetahuan interdisipliner dalam mempersiapkan bidang karir pekerjaan menyongsong Masyarakat Ekonomi ASEAN (MEA) 2015 dan sekaligus untuk mewujudkan proyeksi Indonesia sebagai negara perekonomian terbesar ketujuh di dunia pada 2030.

Diagram Keterkaitan Pendekatan Terpadu Pendidikan STEM Para pendukung pendidikan STEM semakin antusias dalam mensukseskan untuk mendukung dan terus mengembangkan keterkaitan antar disiplin ilmu dari semua mata pelajaran STEM akan memberikan dampak nyata, dan untuk itu diperlukan penerapan metode pendekatan interdisipliner yang sesuai daripada hanya mengajarkan mata pelajaran secara terpisah, yang disebut sebagai metode "silo" atau mata pelajaran yang berdiri sendiri. Gambar 4 berikut menunjukkan konsep pendekatan terpadu pendidikan STEM dengan menggambarkan beberapa hubungan antara berbagai mata pelajaran pendidikan STEM.

Pendekatan Terpadu Pendidikan STEM (Sumber: josasmonov@2015)

Pendekatan Terpadu: Visi pendekatan pendidikan STEM terpadu bertujuan untuk menghapus dinding pemisah antara masing-masing bidang STEM pada pendekatan silo dan pendekatan tertanam (embeded), dan untuk mengajar siswa sebagai salah satu subjek. Pendekatan terintegrasi berbeda dengan pendekatan tertanam dalam hal standar evaluasi dan menilai atau tujuan dari masing-masing daerah kurikulum yang telah dimasukkan dalam pelajaran.

Dua pendekatan penting pendidikan STEM untuk instruksi terintegratif adalah integrasi multidisiplin dan interdisipliner. Integrasi multidisiplin menuntut siswa untuk menghubungkan konten dari berbagai mata pelajaran yang diajarkan di dalam kelas yang berbeda pada waktu yang berbeda. Integrasi interdisipliner dapat dimulai dengan masalah dunia nyata. Menggabungkan konten lintas-kurikuler dengan berpikir kritis, kemampuan memecahkan masalah, dan pengetahuan untuk mencapai kesimpulan.

0-5G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

SCIENCE Para ilmuwan di seluruh dunia menggunakan metode standar dalam melakukan pembuktian suatu teori yang disebut metode ilmiah. Metode ilmiah memastikan bahwa standar dan proses tertentu digunakan dalam mengevaluasi hubungan sebab-akibat. Mengapa metode ilmiah sangat penting untuk pendidikan sains?, karena metode ilmiah mendidik seseorang menjadi disiplin dan berperilaku jujur. Proses ilmiah adalah menerapkan sikap untuk berperilaku jujur sepanjang proses eksperimen dalam menemukan sebuah TEORI melalui pembuktian hipotesis yang telah dikembangkan.

Pendekatan Eksperimen: Eksperimen berbasis saintis merupakan bidang pendekatan ilmiah dengan tujuan dan aturan khusus, dimana tujuan utamanya adalah untuk memberikan bekal ketrampilan yang kuat dengan disertai landasan teori yang realistis mengenai fenomena yang akan kita amati. Ketika suatu permasalahan yang hendak diamati memunculkan pertanyaan-pertanyaan yang tidak bisa terjawab, maka metode eksperimen ilmiah hendaknya dapat memberikan jawaban melalui proses yang logis, seperti yang ditunjukkan gambar dibawah. Proses belajar pendekatan eksperimen pada hakekatnya merupakan proses berfikir ilmiah untuk membuktikan hipotesis dengan logika berfikir.

Tahapan 5M Proses Sains

Sebuah eksperimen menggunakan metode ilmiah biasanya meliputi langkah-langkah: (1) membuat sebuah pengamatan dan deskripsi berdasarkan fenomena, (2) mengusulkan hipotesis atau menebak untuk menjelaskan mengapa fenomena tersebut terjadi, (3) mengembangkan desain prosedur eksperimental untuk menguji hipotesis, (4) mengumpulkan dan menganalisis data yang akan mendukung atau menolak hipotesis, (5) jika data hasil eksperimen tidak mendukung hipotesis, maka perlu (6) megembangkan hipotesis alternatif untuk diusulkan dan diuji kembali, dan (7) jika data eksperimen mendukung hipotesis awal, kemudian dibuatkan kesimpulan. (8) percobaan harus dilakukan lebih dari satu kali (diulang), sehingga peneliti lain dapat memperoleh hasil yang sama. (9) mengusulkan teori berdasarkan kesimpulan dari data hasil eksperimen yang mendukung hipotesis. Teori dapat diterima berdasarkan hasil kajian studi ilmiah dengan disertai alasan.

Kata Kunci: Modal utama untuk sukses dalam setiap tahapan eksperimen adalah diawali dengan KEJUJURAN

0-6G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

TECHNOLOGY Literasi Teknologi didasarkan dari hasil pemikiran dan pemahaman Asosiasi Pendidikan Teknologi International, ITEA-International Technology Education Association. Pemahaman literasi teknologi

mengandung dari 3 aspek penting, yaitu aspek pengetahuan, konteks dan aspek proses. Aspek pengetahuan teknologi meliputi; (A) Alam dan Evolusi Teknologi, (B) Keterkaitan, (C) Konsep Teknologi dan Prinsip, dimana ketiganya (A,B,C) akan memberikan dampak langsung terhadap sifat teknologi dan teknologi terhadap masyarakat dan tidak akan berpengaruh langsung terhadap kebutuhan teknologi dunia.

Sumber: Literasi Universal Teknologi Menurut ITEA

Aspek Proses meliputi; (D) merancang dan mengembangkan proses teknologin dan sistem, (E) menentukan dan mengendalikan perilaku sistem teknologi, (F) memanfaatkan sistem teknologi, dan (G) menilai dampak konsekuensi sistem teknologi akan memberikan dampak langsung terhadap desain dan rekayasa teknologi dan kemampuan rekayasa teknologi dunia dan tidak akan berpengaruh langsung terhadap kebutuhan teknologi dunia. Aspek konteks berhubungan dengan, (H) biologi dan sistem kimia, (I) sistem informasional, dan (J) sistem fisik akan memberikan dampak langsung terhadap kebutuhan teknologi dunia. Sedangkan

yang dimaksud standar literasi teknologi diuraikan menjadi 20 indikator, yang dinyatakan mulai dari angka urut 1~20.

Kesepuluh aspek (A~J) disebut 10 aspek universal standar literasi teknologi (STL-Standard Technology Literacy) yang menempati dan saling terkait di sekitar segitiga. Garis persimpangan di bagian tengah segitiga menggambarkan sifat tumpang tindih semua aspek universal dalam rekayasa sistem teknologi.

0-7G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

ENGINIEERING

Sebelum terlibat pembahasan lebih detil dalam analisis rangkaian, untuk itu pertama kali perlu memahami gambaran secara lebih luas tentang prosedur desain teknik perekayasaan, khususnya desain sirkuit listrik. Tujuan dari gambaran ini adalah untuk memberikan bekal kita ketika berhubungan dengan perspektif tentang bagaimana analisis rangkaian secara menyeluruh. Meskipun pembahasan materi pada diklat ini lebih cenderung berfokus pada analisis rangkaian, namun demikian juga perlu untuk mencoba memberikan kesempatan bagi desain sirkuit untuk menentukan pilihan yang sesuai.

Konsep Engineering (Rekayasa): Semua desain engineering dimulai dari kebutuhan, seperti

ditunjukkan pada Gambar disamping kiri. Kebutuhan dalam hal ini dapat berasal dari keinginan/ide atau gagasan yang bertujuan untuk memperbaiki desain yang sudah ada, atau mungkin sesuatu yang baru. Sebuah penilaian hati-hati dari kebutuhan menghasilkan spesifikasi desain, yang merupakan karakteristik terukur dari

desain yang diusulkan. Setelah desain diusulkan, spesifikasi desain memungkinkan kita untuk menilai apakah layak diusulkan untuk ditindaklanjuti atau tidak, hasil desain harus dikaji dengan teliti dan benar-benar memenuhi kebutuhan.

Setelah desain benar-benar memenuhi kebutuhan, langkah berikutnya adalah membuat sebuah konsep desain. Konsep ini berasal dari pemahaman yang lengkap dari spesifikasi desain ditambah dengan wawasan kebutuhan, yang berasal dari pendidikan dan pengalaman. Konsep ini dapat direalisasikan sebagai sketsa, sebagai deskripsi tertulis, atau dalam bentuk lain. Seringkali langkah berikutnya adalah menerjemahkan konsep ke dalam model matematika. Sebuah model

matematika yang biasa digunakan untuk sistem listrik adalah model rangkaian.

Unsur-unsur yang terdiri dari model rangkaian dalam sistem engineering disebut komponen sirkuit ideal. Komponen sirkuit yang ideal adalah model matematis dari komponen listrik yang sebenarnya, seperti

baterai atau bola lampu. Hal ini penting untuk komponen sirkuit yang ideal digunakan dalam model sirkuit, yang mana tujuannya untuk mewakili perilaku komponen listrik yang sebenarnya untuk gelar diterimanya akurasi data. Setelah pemodelan rangkaian selesai, langkah berikutnya adalah menerapkan alat analisis rangkaian ke dalam model rangkaian untuk diuji dan dianalisis. Analisis rangkaian didasarkan pada teknik matematika dan digunakan untuk memprediksi perilaku model sirkuit dan komponen sirkuit ideal. Perbandingan antara perilaku yang diinginkan, dari spesifikasi desain, dan perilaku diprediksi, berdasarkan dari hasil analisis rangkaian, dan jika hasil dari analisis tidak sesuai dengan spesifikasi desain, untuk itu

dapat dilakukan perbaikan dalam model sirkuit dan elemen sirkuit ideal. Dan setelah perilaku sesuai dengan yang diinginkan dan diperkirakan berada dalam perjanjian spesifikasi desain, maka prototipe fisik dapat dibangun.

Prototipe Fisik adalah sistem rangkaian listrik yang sebenarnya, dibangun dari komponen listrik yang

sebenarnya. Teknik pengukuran yang digunakan untuk menentukan fungsi yang sebenarnya, yakni perilaku kuantitatif dari sistem fisik. Maka hasil pengukuran perilaku aktual dibandingkan dengan perilaku yang diinginkan dari desain spesifikasi dan perilaku diprediksi dari analisis rangkaian. Bilamana hasil dari perbandingan tidak sesuai dengan spesifikasi desain, untuk itu prototipe fisik, atau model rangkaian dapat dilakukan perbaikan atau keduannya. Akhirnya, proses engineering dilakukan berulang-ulang, sampai dihasilkan model, komponen, dan didapatkan sistem yang sempurna, didapatkan hasil data pengujian yang akurat sesuai dengan kebutuhan spesifkasi desain dan dengan demikian memenuhi kebutuhan.

Dari uraian diatas, jelaslah bahwa analisis rangkaian memainkan peran yang sangat penting dalam proses desain. Karena analisis rangkaian diterapkan model sirkuit, seorang insinyur berlatih mencoba untuk menggunakan model sirkuit dengan ketat dan teliti, sehingga desain yang dihasilkan akan memenuhi dan sesuai dengan spesifikasi desain iterasi pertama. Kemampuan dalam membangun model sistem listrik yang sebenarnya dengan elemen sirkuit yang ideal membuat teori sirkuit sangat berguna untuk proses engineering (desain).

0-8G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

MATHEMATIC Seorang yang bekerja di bidang engineering akan sering menggunakan pemahaman terkait dengan dasar prinsip-prinsip ilmiah, lalu menggabungkannya dengan pengetahuan praktis yang kemudian sering dinyatakan dalam istilah model matematika. Model matematika dalam rekayasa dapat digunakan sebagai solusi dalam pemecahan masalah. Dengan menggunakan model matematik, maka proses analisis dapat digunakan untuk menentukan dan memetakan ruang lingkup masalah guna mendapatkan informasi yang diperlukan untuk memahami dalam menjawab permasalahan, dan menghitung parameter tujuan. Desain adalah proses dimana kita mensintesis sesuatu yang baru sebagai bagian dari solusi untuk

pemecahan masalah. Secara umum, bahwa desain tidak akan memiliki solusi tunggal, desain membutuhkan tahapan analisis. Dengan demikian, langkah terakhir dalam merancang selalu menganalisis hasil untuk melihat apakah memenuhi spesifikasi. Gambar 4 menjelaskan pentingnya keterkaitan matematik digunakan untuk memecahkan masalah science dan engineering.

Perangkat Lunak Matematika Bidang Rekayasa dan Sains

Bagatrix Solved: Software Bagatrix sangat baik digunakan untuk menyelesaikan soal-soal matematika yang diperlukan untuk pemecahan masalah desain rekayasa dan sains,

seperti Basic Math, Pre-Algebra, Algebra, Geometry, Trigonometry, PreCalculus, Calculus, Statistics, Linear Algebra, Finite Math, Chemistry, Graphing.

Microsoft Mathematics: merupakan program edukasi matematika berbasis IT, yang dibuat untuk sistem operasi Microsoft Windows, yang membantu pengguna untuk menyelesaikan permasalahan matematika and sains. Microsoft Mathematics memiliki fitur yang didesain untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan matematika, sains, dan sejenisnya.

Fitur aplikasi Micorsoft Mathematic dilengkapi dengan graphing calculator dan unit converter. Aplikasi ini dilengkapi juga dengan triangle solver, dan equation solver yang menyediakan penyelesaian langkah demi langkah untuk setiap permasalahan, fitur sangat mudah untuk belajar memecahkan berbagai permasalahan matematika. Sebagian besar soal-soal matematika dapat diselesaikan dengan Microsoft Mathematics, namun juga ada beberapa

topik yang tidak terdapat dapat diselesaikan dengan fasilitas yang disediakan dalam Microsoft Mathematics, seperti nilai eigen dan transformasi ruang.

0-9G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

GeoGebra: Geogebra juga merupakan salah satu software yang dapat membantu dalam pembelajaran matematika, bahkan juga dapat membantu dalam penulisan bahan ajar dan juga dapat digunakan sebagai

alat bantu untuk menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan matematika. Geogebra sudah diterjemahkan ke berbagai bahasa (saat panduan ini ditulis sudah 52 bahasa) termasuk Bahasa Indonesia. Geogebra merupakan software gratis yang dapat diunduh di situs resminya http://www.geogebra.org/.

GeoGebra merupakan perangkat lunak matematika dinamis yang dapat digunakan sebagai alat bantu dalam pembelajaran matematika. Perangkat lunak ini dikembangkan untuk proses belajar mengajar matematika di sekolah oleh Markus Hohenwarter di Universitas Florida Atlantic.

GeoGebra Sebagai Media Pembelajaran Matematika: Sebagai contoh, salah satu materi di SMP adalah persamaan garis lurus. Salah satu bentuk persamaan garis lurus adalah y = mx+b. Persamaan ini mempunyai gradien (m) dan memotong sumbu (y) di titik (0, b). Semakin besar nilai gradien (m) maka garis semakin tegak. Masalah persamaan garis lurus dapat diselesaikan dengan menggunakan GeoGebra.

0-10G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Panduan Pertanyaan Penting High Order Thinking

1 FAKTUAL

Sebutkan siapakah penemu pertama kali hukum kelistrikan tegangan?

Jelaskan apa yang terjadi jika saklar listrik mengalami kerusakan!

Tunjukkan di mana contoh penerapan piranti saklar, sekering pada peralatan listrik/elektronik!

Pada saat kapan piranti saklar, sekering tidak perlu/diperlukan dalam suatu peralatan listrik/elektronik?

2 ANALITIS

Bagaimana hubungan kelistrikan antara sekering, saklar dan lampu dapat dihubungkan menurut kaidah kelistrikan?

Mengapa pada peralatan listrik/elektronik banyak menggunakan komponen seperti saklar, sekering?

3 HIPOTETIS

Bagaimana seandainya suatu peralatan listrik/elektronik tidak dilengkapi dengan piranti sekering?

Jelaskan kemungkinan-kemungkinan apa!, bilamana tiga buah resistor dengan nilai tidak sama besar dihubungkan ke sumber tegangan.

Jelaskan, apa yang terjadi jika dua atau tiga buah lampu dihubungkan seri?

4 REFLEKTIF

Besaran penting apa yang harus diperhatikan, bilamana dua resistor dengan nilai sama besar dihubungkan secara seri?

Jelaskan apa yang terjadi terhadap arus mengalir melalui resistor yang dihubungkan secara seri dengan nilai tidak sama besar?

Jelaskan secara singkat alasan apa, berkenaan dengan arus mengalir melalui resistor yang dihubungkan seri adalah sama besar?

Jelaskan hasil akhir apa, untuk pengembangan (penerapan) dari tema pembelajaran ini?

5 AFEKTIF (SOSIAL-RELIGIUS)

Apakah yang Anda pikirkan pertama kali ketika menjumpai ada teman anda tidak/belum mengerti tema pembelajaran?

Apakah Anda merasa, pada waktu eksperimen ada salah satu diantara kelompok dari Anda yang berlaku (bertindak) individu?

Apakah Anda percaya (yakin), bahwa informasi yang anda dapatkan, bila diterapkan dan dikembangkan akan bermanfaat, baik itu bagi pribadi maupun bagi orang lain/masyarakat?

Bagaimana tindakan Anda, jika pada waktu ekperimen terdapat salah satu diantara teman anda di-dalam/luar kelompok Anda berlaku tidak tertib (seperti suka bergurau, menggangu, ketiduran, mencuri,...dll?

Bagaimana perasaan Anda, ketika melakukan ekperimen berlaku tidak jujur dan tidak melakukan ekperimen sendiri (seperti sekedar mengambil/mencontoh hasil dari kelompok lainnya)?

Apa pendapat Anda, ketika menjumpai ada salah satu diantara teman anda pemalas (seperti sering datang terlambat, tidak ada gairah/motivasi untuk belajar)?

Bagaimana Anda menjelaskan/menyakinkan, pada waktu eksperimen bahwa hasil eksperimen di-dalam kelompok Anda berbeda dengan hasil dari kelompok di luar anda, dan jelaskan bagaimana cara menemukan kebenaran dari hasil ekperimen tersebut?

Apa yang akan Anda lakukan ketika di-dalam/luar kelompok Anda terdapat salah satu diantara teman anda, ada yang belum mengerjakan tugas laporan eksperimen?

6 PRIBADI (PERSONAL)

Utarakan dengan jujur, ide pengembangan (baru) apa yang Anda dapatkan dari tema pembelaran ini?

Utarakan dengan jujur, adakah sesuatu yang belum dimengerti berkenaan dengan tema pembelajaran?

Utarakan dengan jujur, kesulitan apa yang Anda hadapi ketika melakukan eksperimen/praktik!

Utarakan dengan jujur, kesulitan apa yang Anda hadapi untuk pembelajaran teori!

0-11G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Penilaian Dasar Kompetensi Kejuruan (DKK) Siswa

Bidang Studi Keahlian : Teknilogi & Rekayasa Mata Pelajaran : Teknik Listrik Program Studi Keahlian : Teknik Elektronika Pokok Bahasan : Rangkaian Seri Resistor Paket Keahlian : 055/056/057/058/059 Level : DOK1-DOK2-DOK3-DOK4

Kriteria Penilaian Dimensi Proses

KOGNITIF Le

ve

l Skala Penilaian

Keterangan 0 1 2 3 4

60%

1 Apakah Siswa dapat menggambarkan konsep dasar hubungan seri resistor?

DOK-1

2 Apakah Siswa dapat menjelaskan ciri-ciri khusus hubungan seri resistor dan menyebutkan fungsi dan kegunaannya?

DOK-1

3 Apakah Siswa dapat memahami konsep dasar hubungan seri resistor dengan benar?

DOK-1

4 Apakah Siswa mampu menghitung nilai tegangan, arus dan daya hubungan seri resistor dengan benar?

DOK-2

5 Apakah Siswa dapat membuat sebuah grafik untuk menampilkan hubungan arus - tegangan hubungan seri resistor dengan nilai resistansi berbeda-beda, serta menjelaskan pengaruh perubahan nilai resistansi terhadap perubahan nilai arus-tegangan?

DOK-2

6 Apakah Siswa dapat menentukan nilai daya maksimum hubungan seri resistor, kemudian membuat sebuah grafik untuk menampilkan hubungan daya terhadap tegangan dengan nilai resistansi berbeda-beda, dan menjelaskan pengaruh perubahan nilai tegangan terhadap perubahan nilai daya, serta menginterprestasikan karakteristik bentuk grafik daya terhadap tegangan?

DOK-3

7 Apakah Siswa mampu menginterprestasikan karakteristik dari bentuk grafik hubungan seri resistor berdasarkan hasil ekperimen, serta menyimpulkan bahwa hubungan yang dinyatakan dalam Hukum Kirchhoff Tegangan (HKT) adalah benar menurut hipotesa?

DOK-4

8 Apakah Siswa dapat menerapkan hubungan seri resistor pada rangkaian kelistrikan dan rangkaian elektronika?

DOK-2

9 Apakah Siswa dapat mengembangkan penerapan hubungan seri resistor pada rangkaian kelistrikan dan rangkaian elektronika?

DOK-3

10 Apakah Siswa dapat menyebutkan macam-macam contoh penerapkan hubungan seri pada rangkaian listrik dan elektronika?

DOK-1

KONVERSI NILAI (%)

0-2

0

21

-54

55

-74

75

-90

91

-10

0

0-12G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1


Bidang Studi Keahlian : Teknilogi & Rekayasa Mata Pelajaran : Teknik Listrik Program Studi Keahlian : Teknik Elektronika Pokok Bahasan : Rangkaian Seri Resistor Paket Keahlian : 055/056/057/058/059 Level : DOK1-DOK2-DOK3


PSIKOMOTORIK Le

ve

l Skala Penilaian


30%

1 Apakah Siswa dapat membangun rangkaian hubungan seri resistor?

DOK-1

2 Apakah Siswa dapat mengukur tegangan jatuh pada hubungan seri resistor dengan benar?

DOK-1

3 Apakah Siswa dapat mengukur arus mengalir melalui resistor yang terhubung secara seri dengan benar?

DOK-1

4 Apakah Siswa dapat menggunakan kertas grafik untuk menampilkan hubungan arus-tegangan hubungan seri resistor berdasarkan data hasil ekperimen?

DOK-2

5 Apakah Siswa dapat menggambarkan kurva daya terhadap perubahan nilai resistor, kemudian menempatkan titik puncak daya maksimum dan mengidentifikasi ciri-ciri khusus titik perpotongan daya maksimum.

DOK-3

6 Apakah Siswa mampu mengoperasikan alat ukur & peralatan elektronika/listrik?

DOK-3

7 Apakah Siswa dapat menemukan kesalahan secara mandiri/kelompok dan melakukan perbaikan selama melakukan eksperimen/percobaan?

DOK-2

8 Apakah Siswa dapat mendemontrasikan penerapan hubungan seri resistor pada rangkaian pengaman elektronik?

DOK-3

KONVERSI NILAI (%)

0-2

0

21

-54

55

-74

75

-90

91

-10

0

0-13G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1


Bidang Studi Keahlian : Teknilogi & Rekayasa Mata Pelajaran : Teknik Listrik Program Studi Keahlian : Teknik Elektronika Pokok Bahasan : Rangkaian Seri Resistor Paket Keahlian : 055/056/057/058/059 Level :


AFEKTIF Le

ve

l Skala Penilaian


10%

1 Apakah Siswa telah memiliki perilaku akhlak mulia dengan membiasakan diri senantiasa bersyukur sebagai bentuk insan yang bertaqwa & beriman sesuai dengan agama yang dipeluknya?

X

2 Apakah Siswa mematuhi dan mengikuti kaidah keselamatan kerja selama melakukan eksperimen?

X

3 Apakah Siswa telah memberi tanggapan (jawaban) atau ide-ide pemecahan masalah ketika melakukan diskusi?

X

4 Apakah Siswa berperan aktif saling membantu selama proses pembelajaran?

X

5 Apakah Siswa memiliki sikap dan perilaku patuh pada tata tertib dan aturan yang berlaku selama proses pembelajaran di kelas/ lingkungan sekolah?

X

6 Apakah Siswa telah memiliki sikap menghargai kerja individu dan kelompok selama beraktivitas sebagai wujud implementasi selama melaksanakan ekpsperimen dan melaporkan hasil percobaan?

X

KONVERSI NILAI (%)

0-2

0

21

-54

55

-74

75

-90

91

-10

0

NILAI AKHIR = 60% Kognitif + 30% Psikomotorik + 10% Afektif

NILAI AKHIR = .......................................

0-14G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Pendekatan Model Pembelajaran 5E

Fase Proses Pembelajaran Metode Alat Bantu Waktu

Pembangkitan Minat (Engagement)

1.1. Guru menyuruh salah satu Siswa untuk mematikan salah satu saklar lampu penerangan disekitar lingkungan ruang kelas, kemudian Guru bertanya kepada Siswa lainnya tentang:

Jelaskan fungsi utama saklar dalam rangkaian listrik

Bagaimana hubungan antara lampu dan saklar menurut rangkaian listrik tertutup?

1.2. Guru mengarahkan tema pembelajaran dengan melibatkan semua Siswa aktif, yaitu dengan memberikan informasi dan permasalahan penting tentang listrik melalui alamat website berikut:

http://www.worldofteaching.com/powerpoints/physics/Electrical%20Safety.ppt-(informasi tentang keselamatan kerja kelistrikan di rumah)

http://yazx.mhedu.sh.cn/uploadfile/20086188560350.ppt-(informasi tentang bahaya listrik, penerapan energi listrik)

http://www.ashdenawards.org/schools/films-(informasi tentang kebutuhan energi global, membentuk pola pikir Siswa pentingnya hidup hemat energi)

1.3. Guru menjelaskan pentingnya tema dan tujuan pembelajaran

Tanya Jawab Ceramah

online Tanya Jawab

Diskusi

Ceramah

LCD Penerangan ruang kelas

Internet LCD LKS

5

25

5

Eksplorasi (Exploration)

2.1. Guru membagi Siswa menjadi kelompok-kelompok kecil dan kemudian diberi permasalahan konsep dasar rangkaian seri resistor

2.2. Siswa diberi kesempatan untuk mengembangkan ide-idenya secara mandiri dan bekerja sama didalam kelompok kecil tanpa adanya intervensi atau bimbingan langsung dari Guru

2.3. Guru menerapkan metode pembelajaran kolaboratif kepada Siswa tentang dasar kelistrikan melalui media internet dengan mengunjungi alamat website berikut:

http://www.fargo.k12.nd.us/education/components/docmgr/download.php?sectiondetailid=10751&fileitem=5206&PHPSESSID=4fa69631187f70411835a1e7678d1a3d-(Dasar-dasar hukum kelistrikan).

http://physicsquest.homestead.com/quest14.html-(Rangkaian seri -paralel, Electric Hazards, dan Pengukuran arus-tegangan).

http://scifiles.larc.nasa.gov/kids/D_Lab/acts_electric.html-(Dasar simulasi sederhana kelistrikan; eksperimen listrik statis)

http://www.skoool.ie/content/skoool_learning/junior/lessons/science/current_electricity/flash/h-frame-ie.htm - (Animasi rangkaian kelistrikan dengan audio narasi, seperti: tegangan, resistansi, sekering, plug).

http://videos.howstuffworks.com/hsw/20926-physics-series-and-parallel-circuits-video.htm-(video [29:05], analisis matematik sederhana rangkaian seri paralel, tentang arus, tegangan resistansi, daya rangkaian listrik).

Ceramah Diskusi

Diskusi Tanya Jawab

Online (e-learning)

Papan Tulis

LKS

LKS Laptop Internet

20

10

60

Penjelasan (Explain)

3.1. Guru mendorong dan memberikan waktu Siswa untuk menjelaskan konsep dengan kalimat mereka sendiri, masing-masing kelompok untuk mempresentasikan hasil belajar secara online dengan menggunakan metode K-W-L chart atau e-learning (Edmodo).

3.2. Guru meminta pembuktian dan klarifikasi dalam bentuk portofolio/laporan dari penjelasan Siswa.

3.3. Guru membimbing Siswa untuk menemukan pengertian atau hipotesa dari konsep yang telah dipelajari, dan saling mendengar secara kritis penjelasan antara Siswa atau Guru (brainstorm).

3.4. Guru merangkum hasil presentasi Siswa dan jika dalam presentasinya dirasa ada yang belum benar tentang konsep yang dijelaskan, maka Guru mengarahkan bagaimana definisi dan penjelasan tentang konsep tersebut.

Diskusi Brainstorm

Tanya Jawab Diskusi

Diskusi Brainstorm

Tanya Jawab

LKS KWL Chart

Portofolio (Laporan)

LKS Papan Tulis

LCD Papan Tulis

30

10

10

10

0-15G



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Elaborasi (Elaboration)

4.1. Siswa melakukan eksperimen rangkaian seri resistor sesuai dengan tahapan langkah kerja dan informasi keselamatan kerja

4.2. Siswa membandingkan dan menganalisa hasil eksperimen dengan hasil perhitungan (hipotesa)

4.3. Siswa memberikan kesimpulan dari hasil praktek dalam membuktikan hipotesa teori.

4.4. Siswa mengerjakan lembar tugas secara individu

4.5. Guru memastikan Siswa dapat menerapkan konsep baru untuk skenario yang berbeda melalui media internet dengan mengunjungi alamat website berikut:

http://www.intel.com/education/designanddiscovery/-(informasi proses bagaimana merangkai rangkaian seri paralel resistor). http://dmscc.typepad.com/roth/-(latihan soal-soal kelistrikan melalui permainan). http://www.geocities.com/physicsweblander/-(melalui tema, Siswa dapat melakukan evaluasi dan mengembangkan ketrampilan). http://cpphysics.homestead.com/houseg.html-(informasi tentang listrik rumah tangga) http://www.iit.edu/%7Esmile/ch8624.html-(melalui tema elektrokimia dapat memproduksi energi listrik) http://scifun.chem.wisc.edu/HomeExpts/CondTester/SolutionConductivity.htm-(membangun piranti sederhana tentang kelistrikan). http://tonto.eia.doe.gov/kids/resources/teachers/pdfs/IntSec_Chemical%20Models.pdf-(pengembangan elektrokimia model)

Eksperimen

Diskusi

Diskusi

Diskusi

Online (e-Learning)

Belajar mandiri

LKS

LKS

LKS

LTS

Internet (Laptop)

120

Evaluasi (Evaluation)

5.1. Guru mengamati pengetahuan atau pemahaman Siswa dalam hal penerapan konsep baru.

5.2. Guru memberikan tugas evaluasi diri untuk mengukur tingkat kedalaman dan keluasan penguasaan pengetahuan Siswa .

5.3. Guru memberikan pemahaman kepada Siswa mengenai kekurangan/kelebihannya dalam kegiatan pembelajaran yang sudah dilakukan.

5.4. Guru memberikan kesempatan Siswa untuk mengevaluasi belajarnya sendiri dari berbagai informasi, seperti mengajukan pertanyaan secara terbuka atau mencari jawaban dengan menggunakan observasi, bukti, dan penjelasan yang diperoleh dari pembelajaran sebelumnya

4.6. Siswa melakukan evaluasi diri melalui media internet dengan mengunjungi alamat website berikut:

http://www.ebecri.org/custom/toolkit.html-(Rubrics, self-evaluation, feedback guides, PowerPoint presentations, examples)

http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-laboratory-notebook.pdf-(What Makes a Great Science Lab Notebook?Practical applications and pointers)

http://www.sciencenotebooks.org/-(Science Notebooks in K-12 Classrooms-Instructional suggestions and Frequently Asked Questions for secondary teachers)

http://www.ebecri.org/media/Science%20Notebook%20Essentials%20by%20Klentschy.pdf-(Science Notebook Essentials-A 4-page guide to effective notebook components)

5.5. Siswa membuat kesimpulan atas situasi belajar yang telah dilakukannya, dan menganalisis kekurangan/kelebihannya selama proses kegiatan pembelajaran.

Bimbingan

Tugas Bimbingan

Bimbingan Diskusi

Bimbingan Diskusi

Siswa LKS

LTS LPS

Laporan

Hasil Diskusi

LKS LTS LPS

Internet (Laptop)

LKS

60

TEKNOLOGI & REKAYASA Teknik Elektronika

DASAR KOMPETENSI KEJURUAN (DKK)

TEKNIK LISTRIK

HUKUM KELISTRIKAN Rangkaian Seri Resistor

Nama Siswa

Nomor Induk Pegawai

Pangkat/Golongan

Asal Sekolah


PRO20TE000-01

1-1s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

TEKNIK LISTRIK

HUKUM KELISTRIKAN


Tolok Ukur Kedalaman & Keluasan Pengetahuan yang hendak dicapai:

Menerapkan proses berfikir secara Konseptual untuk mengintegrasikan pengetahuan Faktual hubungan seri resistor dalam menguji kebenaran hipotesis hukum Kelistrikan Dasar.

Kompetensi Dasar

Menguji kebenaran hipotesis kurva arus tegangan dari hasil eksperimen Hukum Ohm terhadap kebenaran hipotesis hasil pengujian Hukum Kirchhoff. (KD-sel matrik 2C3)

Tujuan Pembelajaran

Setelah pelajaran selesai Siswa akan dapat:

LEVEL

DO

K-1

DO

K-2

DO

K-3

DO

K-4

6. menabelkan daftar kebutuhan bahan dan peralatan untuk keperluan eksperimen rangkaian resistor hubungan seri. (indikator-sel matrik 1C1)

X

7. menggambarkan konsep dasar rangkaian resistor hubungan seri. (indikator-sel matrik 2C1)

X

8. menginterprestasikan kurva hubungan arus-tegangan rangkaian seri resistor untuk nilai resistor yang berbeda-beda. (indikator-sel matrik 2C2)

X

9. menguji disipasi daya maksimum rangkaian resistor hubungan seri pada rangkaian pembagi tegangan. (indikator-sel matrik = KD-sel matrik 2C3)

X

10. menghitung arus dan tegangan maksimum rangkaian resistor hubungan seri pada rangkaian pembagi tegangan. (indikator-sel matrik 3C3)

X

Waktu: 8x45 menit

Peralatan dan Bahan:

Peralatan Software Circuit Wizard, Multisim, ORCAD

Catu Daya DC 0-30V/3A 1 buah

Analog & Digital Multimeter 1 buah

Bahan Papan Percobaan 1 buah

Resistor atau Modul Resistor menyesuaikan

Kabel Penghubung menyesuaikan

Pengetahuan Pendukung: Modul Dasar Level 1C1



Kepustakaan: Standard textbook of electricity, Fifth edition, Stephen, L. Herman

Electrical circuit theory and technology, Revised second edition 2003, John Bird

Alamat pembelajaran online melalui internet (e-learning)

1-2s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Teori Dasar Kelistrikan

Rangkaian Listrik Dasar

Hal penting dalam rangkaian listrik adalah memahami aturan-aturan atau sifat-sifat kelistrikan

suatu rangkaian, seperti nilai resistansi, tegangan, arus, dan daya. Pengetahuan dalam memahami suatu

rangkaian listrik sederhana adalah amat penting dalam memahami sirkuit yang lebih kompleks.

Rangkaian listrik dapat dikelompokan menjadi tiga bagian utama; yaitu hubungan seri, paralel, dan

hubungan kombinasi. Hubungan seri dan paralel sederhana dapat dibangun melalui dua buah resistor,

sedangkan hubungan kombinasi adalah penggabungan dari hubungan seri dengan paralel. Hubungan

kombinasi sederhana dapat dibangun dengan satu buah resistor yang terhubung secara seri dengan dua

resistor terhubung paralel. Pengetahuan dalam hubungan dasar seri dan paralel akan sangat berguna untuk

memahami bagaimana komponen-komponen yang dihubungkan secara kombinasi satu sama lain.

(a) (b)

Gambar 1.1. (a) Hubungan seri 2 resistor, (b) 3 resistor dan (c) seri fluida

Dalam pemakaian sehari-hari, kebutuhan energi listrik seperti untuk kebutuhan industri, konsumsi

rumah tangga ataupun untuk penerangan lampu jalan, penerapan hubungan seri secara langsung jarang

sekali digunakan. Penerapan hubungan seri terutama banyak digunakan untuk rangkaian pembatas arus

atau pengaman (Gambar 1.2). Contoh sistem pengaman sederhana yang banyak digunakan pada rangkaian

listrik adalah sistem pemutus arus dengan menggunakan sekering. Sekering F1 digunakan sebagai alat

pemutus hubungan listrik bilamana arus yang mengalir melalui sekering melebihi batas kemampuan

maksimum.

Gambar 1.2. Pemutus arus F1 (hubungan seri) dengan Lampu dan sumber tegangan

Hubungan Seri

Sifat rangkaian hubungan seri hanya memiliki satu jalur aliran kuat arus dari potensial (+) menuju

potensial negatif (-) UB. Karena hanya ada satu jalur aliran arus pada rangkaian seri, sehingga kuat arus

yang melalui masing-masing resistor adalah sama besar.

(c)

1-3s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Hubungan seri tidak hanya terdiri dari dua atau tiga resistror saja yang dapat dihubungkan secara

seri, tetapi rangkaian seri dimungkinkan terdiri dari empat buah resistor atau lebih.

Gambar 1.3. Prinsip Hubungan Seri Resistor

Kuat Arus hubungan Seri

Menurut hukum Kirchhoff-II, jika rangkaian seri dengan tiga buah resistor (R) dihubungkan dengan

tegangan baterai UB, maka jumlah kuat arus (I) mengalir melalui tiga resistor R1, R2 dan R3 adalah sama

besar (Gambar 1.4b). Kuat arus hubungan seri dapat dinyatakan seperti persamaan berikut:

I = I1=I2=I3

(a)

(b)

Gambar 1.4. (a) rangkaian seri 3 resistor dan (b) kurva arus-tegangan

Kuat arus disemua bagian rangkaian seri adalah sama besar, tidak hanya tiga resistor saja yang

dapat dihubungkan seri, tetapi rangkaian seri dapat terdiri dari dua, tiga, dan empat resistor atau lebih.

Tegangan Jatuh Pada Hubungan Seri

Tegangan adalah gaya yang mendorong elektron melalui resistansi sehingga terjadi beda potensial

diantara kedua ujung resistor. Tegangan jatuh pada kedua ujung resistor ditentukan oleh kuat arus dan

besarnya resistansi suatu resistor. Jumlah tegangan jatuh total pada ujung-ujung paling luar sumber

merupakan penjumlahan secara aljabar pada masing-masing resistor R1, R2 dan R3 seperti yang

diilustrasikan skema rangkaian Gambar 1.4a dan kurva hubungan arus-tegangan Gambar 1.4b.

Jika sebuah voltmeter dihubungkan dengan diantara kedua ujung resistor, maka besarnya

tegangan yang diperlukan untuk mendorong arus melalui resistor yang ditunjukkan oleh volmeter dinamakan

drop tegangan atau tegangan jatuh. Kejadian ini mirip dengan penurunan tekanan dalam sistem air/fluida

yang dialirkan melalui pipa (Gambar 1.1c).

1-4s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Dalam rangkaian seri, jumlah semua tegangan turun di semua resistor harus sama dengan

tegangan yang diberikan ke sirkuit. Jumlah drop tegangan pada masing-masing resistor sebanding dengan

resistansi dan arus sirkuit.

Gambar 1.5. Polaritas Pengukuran tegangan drop hubungan seri

Pengukuran tegangan pada masing-masing resistor, mulai dari resistor R1 dengan tegangan: U1 ;

resistor R2 dengan tegangan: U2 ; resistor R3 dengan tegangan ketiga: U3; dan resistor R4 dengan tegangan

U4, maka hubungan jumlah dari keempat tegangan adalah sama dengan jumlah tegangan di baterai UB.

UB = U1 + U2 + U3 + U4

Karena U1 = I1R1 ;U2 = I2R2 ; U3 = I3R3 ; U4 = I4R4 dan Vs = IRt, maka:

IRt = I1R1 + I2R2 + I3R3 + I4R4, dengan demikian kuat arus I = I1 = I2 = I3 = I4

Resistansi Pada Hubungan Seri

Oleh karena pada hubungan seri kuat arus yang melalui masing-masing resistor sama besar,

sehingga jumlah nilai resistansi keseluruhan Rt adalah:

Rt = R1 + R2 + R3 + R4 Ilustrasi yang ditunjukkan Gambar 1.6 mengasumsikan bahwa hasil dari pengukuran tegangan

dengan voltmeter pada masing-masing resistor dianggap sama besar. Karena kuat arus yang melalui pada

masing-masing resistor adalah sama besar, maka berdasarkan hasil dari pengukuran data tegangan dapat

diasumsikan bahwa nilai resistansi dari semua keempat resistor juga bernilai sama besar. Dan apabila

rangkaian ini dihubungkan ke baterai UB = 24Volt, maka besarnya tegangan jatuh pada masing-masing

resistor adalah U1=U2=U3=U4 = 24V/4 = 6V. Kejadian istimewa ini hanya berlaku, jika suatu rangkaian seri

memiliki tegangan jatuh pada masing-masing dari ke-empat resistor bernilai sama besar.

Gambar 1.6. Tegangan jatuh dengan nilai resistor sama besar

Rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 1.7 mengilustrasikan hubungan seri yang terdiri dari

resistor dengan nilai berbeda. Perhatikan bahwa penurunan tegangan pada masing-masing resistor

sebanding dengan besarnya resistansi/resistansi. Juga perhatikan bahwa jumlah dari tegangan jatuh pada

setiap resistor adalah sama dengan besarnya tegangan baterai UB, yaitu 24 volt. Resistor dengan nilai

1-5s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

resistansi terkecil menghasilkan tegangan jatuh paling kecil, sebaliknya resistor dengan nilai resistansi paling

besar menghasilkan tegangan jatuh paling besar.

Gambar 1.7. Tegangan jatuh dengan nilai resistor berbeda

Metode Perhitungan Pada Hubungan Seri

Ada tiga aturan yang dapat diterapkan dalam menghitung nilai-nilai dari arus, tegangan, resistansi

dan daya dalam rangkaian yang terhubung secara seri, yaitu:

1. Rangkaian memiliki kuat arus yang sama pada setiap resistor.

2. Nilai Resistansi total adalah jumlah dari resistor individu.

3. Tegangan sumber adalah sama dengan jumlah tegangan jatuh pada masing-masing resistor.

Rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.8 dengan nilai-nilai yang telah ditentukan,seperti,

tegangan jatuh, resistansi untuk masing-masing resistor.

(a) (b)

Gambar 1.8.(a) Nilai-nilai I, U, dan R hubungan seri, (b) Rangkaian pengganti

Langkah I:

Menentukan resistansi total (RT) dari seluruh rangkaian dapat ditentukan dengan menambahkan nilai-nilai

resistansi ketiga resistor:

RT = R1 + R2 + R3

RT = 20 + 10 + 30 RT = 60

Langkah II:

Menghitung jumlah kuat arus dalam rangkaian dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Ohm

I = UT/RT

I = 120V/60

I = 2A

Kuat arus total 2A mengalir melalui setiap resistor dalam rangkaian hubungan seri:

IT = I1 = I2 = I3 = 2A

Langkah III:

Karena jumlah arus yang mengalir melalui resistor R1 diketahui, maka drop tegangan pada resistor R1 dapat

dihitung dengan menggunakan hukum Ohm:

1-6s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

U1 = I1 x R1 U1 = 2A x 20 U1 = 40V

Langkah IV:

Pengukuran tegangan jatuh pada R1, untuk nilai resistansi resistor R1 = 20 dengan tegangan jatuh U1 =

40Volt mengalirkan kuat arus I1 = 2A (Gambar 1.8a). Dengan cara yang sama, maka penurunan tegangan

pada resistor R2 dan R3 dapat ditemukan dengan menggunakan hukum ohm:

U2 = U2 xR2

U2 = 2A x 10 =20V

U3 = I3 x R3

U3 = 2A x 30 = 60V

Gambar 1.9. Pengukuran tegangan jatuh pada R1

Dan jika drop tegangan pada masing-masing resistor dijumlahkan, hasilnya akan sama dengan tegangan

total ET:

UT= U1 + U2 + U3

UT = 40V + 20V + 60V

UT = 120V

Jika diukur tegangan pada masing-masing resistor: tegangan jatuh pada resistor R1 adalah U1; tegangan

pada resistor R2 adalah U2; dan tegangan pada resistor R3 adalah U3, maka bila dari ketiga tegangan

dijumlahkan, nilainya akan sama dengan tegangan baterai UT. Jadi rangkaian resistor yang terhubung seri

antara TEGANGAN JATUH dan KUAT ARUS mempunyai ARAH dengan POLARITAS yang sama pada

masing-masing resistor, sehingga secara matematis besaran tegangan dan resistor dapat dijumlahkan

secara langsung.

TUGAS : Diskusikan dalam kelompok kecil

Permasalahan Rangkaian Seri Resistor

Dalam masalah berikut, tentukan nilai-nilai yang dikosongkan (tidak ditampilkan) dalam rangkaian. Nilai-nilai

yang tidak ditampilkan tersebut dapat ditemukan dengan menggunakan aturan rangkaian seri dan hukum

Ohm.

Problem 1:

Problem pertama dalam mencari nilai-nilai yang hilang dalam rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 1.10

adalah menemukan resistansi total (RT). Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan aturan kedua sirkuit

seri, yang menyatakan bahwa jumlah dari masing resistensi adalah sama dengan resistansi total rangkaian:

1-7s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Gambar 1.10. Empat buah Resistor dalam rangkaian seri (keterangan U=E)

Problem 2:

Aturan pertama dari rangkaian seri menyatakan bahwa arus yang mengalir adalah tetap sama pada setiap

titik di rangkaian. Dan apabila, nilai arus terendah terukur sebesar 0.050A melalui setiap resistor dalam

rangkaian (Gambar 1-11). Buktikan nilai tegangan jatuh pada masing-masing resistor dengan menggunakan

hukum Ohm (Gambar 1-12).

Gambar 1.11

Gambar 1.12

Problem 3:

Dengan menggunakan formula untuk menentukan jumlah daya yang dihamburkan (dikonversi menjadi

panas) oleh masing-masing resistor. Tentukan disipasi panas yang diserap oleh masing-masing resistor

(Gambar 1.13).

Gambar 1.13

Problem 4:

Sebuah aturan yang baik untuk diingat ketika menghitung nilai rangkaian listrik adalah bahwa total daya yang

digunakan dalam sebuah rangkaian adalah sama dengan jumlah daya yang digunakan oleh semua bagian.

Artinya, total daya dapat ditemukan dalam setiap jenis rangkaian seri, paralel, atau kombinasi dengan

menambahkan disipasi daya dari semua bagian. Daya total untuk rangkaian ini dapat ditemukan dengan

menggunakan rumus:

Problem 5:

1-8s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Sekarang semua nilai-nilai yang hilang dalam rangkaian telah ditemukan (Gambar 1.13), Untuk

membuktikan/memeriksa bahwa penerapan formula rangkaian sirkuit adalah benar dapat dengan

menggunakan aturan ketiga sirkuit seri, yang menyatakan bahwa nilai tegangan jatuh pada setiap resistor

adalah sama dengan tegangan yang diberikan oleh sumber:

1-9s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

PENERAPAN RANGKAIAN PEMBAGI TEGANGAN RESISTOR

Rangkaian Pembagi Tegangan Dengan Beban

Gambar 1.14. Pembagi Tegangan Potensimeter

Jangkauan Pengaturan:

L1

V = f k faktor jangkauan 0 1

V

Tegangan beban VL tergantung dari perubahan nilai tegangan V1,

resistor beban RL dan besarnya nilai potensiometer R.

Perubahan nilai faktor L

R

R terletak antara nol (0) sampai tak

hingga ().

Prinsip Pembagi Tegangan

Pada saat posisi pengaturan potensiometer berada pada titik 0, sehingga nilai k.R = 0, dengan demikian

tegangan VL = 0. Pada kondisi ini berlaku persamaan:

RS = (1 k).R

Pada saat posisi pengaturan potensiometer berada pada titik 1, sehingga nilai (1-k).R = 0, dengan demikian

tegangan VL = V1. Pada kondisi ini berlaku persamaan:

LP

L

R x k.RR =

R + k.R

Pada saat posisi potensiometer berada diantara nilai 0 dan 1, maka berlaku persamaan pembagi tegangan:

P L PL 1P S 1 P S

R V RV = V atau =

R + R V R + R

L

L P L

L1 P S

L

R .k.R

V R R + k.R = =

R .k.RV R + R + 1 - k R

R + k.R

L L

1 LL

L

V R .k.R =

V R .k.RR + k.R + 1 - k .R

R + k.R

L LL

1 L L L

R .k.R R + k.RV =

V R + k.R R .k.R + R + k.R 1 - k .R

L L

21 L L

V R .k.R =

V R .k.R + R.R + k.R 1 - k

L L

2 2 21 L L L

V R .k.R =

V R .k.R + R.R - R.R .k + k.R -k R

L

1

L L

V 1 =

1 R k RV1 + - 1+ -

k R R

1-10s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Gunakan Rumus ini:

LL 1

1

L L

V 1 1 = atau V = V

1 R 1 RV + 1 -k + 1 -kk R k R

Dimensi

Untuk mendapatkan Linieritas RL >> R dengan Iq = 5 sampai 10.IL (dipilih), sehingga berlaku:

1L

VR =

5 .......10 I

Pada saat kondisi pengaturan

L

R 1

R potensiometer dilewati arus maksimum, kondisi ini dapat menyebabkan

potensiometer TERBAKAR.

Tugas:

Sebuah potensiometer dengan nilai R = 5k mempunyai daya maksimum 5W dihubungkan seri terhadap

beban RL minimum. Pada saat kapan bilamana potensiometer tersebut diputar akan menjadi terbakar, dan

bilamana potensiometer dihubungkan pada tegangan V1 = 100V.

Hitung besarnya faktor perbandingan tegangan

L

1

V

V terhadap fungsi pengaturan jangkauan potensiometer

(k) dan faktor perubahan nilai L

R

R sesuai dengan persamaan

L

1

L

V 1 =

1 RV + 1 -kk R

, kemudian masukan hasilnya pada tabel 1.1 berikut:

Tabel 1.1. Perhitungan

L

1

V

V

k

L

R

R

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 10 20 40

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1-11s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Kurva Diagram

Gambarkan kurva

L

1

V

V terhadap (k) dari hasil perhitungan tabel diatas

Gambar 1.15. Kurva

VL

V1

terhadap (k)

Berikan kesimpulan/interprestasi berdasarkan kurva

L

1

V

V terhadap (k):

..........................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................

Model Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan dapat dibangun dengan menggunakan dua resistor atau lebih yang

dihubungkan secara seri.

Rangkaian tertutup, pembagi tegangan seperti yang diperlihatkan Gambar 1.16 menggambarkan aliran arus

tegangan pada rangkaian penbagi tegangan dua resistor. Sebagaimana sifat khusus dari rangkaian seri

adalah arus yang melalui kedua resistor adalah sama besar seperti yang dinyatakan pada persamaan 1.11.

Sedangkan besarnya tegangan keluaran pada resistor R2 tergantung dari besarnya nilai resistor R1 dan

resistor R2 seperti pada persamaan 1.15.

Gambar 1.16. Rangkaian Pembagi Tegangan Dua Resistor

1-12s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Persamaan arus

I1 + IL + I2 = 0

IN OUT OUTL

1 2

V - V 0 - V + I + = 0

R R

dengan mengasumsikan bahwa beban RL besar, maka arus IL = 0

IN OUT OUT

1 2

V - V V + = 0

R R

1 2OUT IN

1 2 1

R + R 1V = V

R x R R

Persamaan pembagi tegangan

OUT 2

IN 1 2

V R =

V R x R

Gambar 1.17. Rangkaian Pembagi Tegangan Tanpa Beban

Pemodelan Pembagi Tegangan Resistor

Transformasi Arus-Tegangan

Arus Tegangan

1 1

1

1I = V

R

1 1 1V = I x R

2

2

2 V R

1 I

212 R x I V

Aritmatik-Subtraktif Pembagi Tegangan Resistor

V2 = VIN VR1

1-13s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Pembagi Tegangan Resistor Tanpa Beban: Gambar 1.18. Model pembagi tegangan resistor tanpa beban

memperlihatkan jaringan umpan balik negatif antara tegangan VIN dan tegangan jatuh V2 pada resistor R2.

Menghasilkan selisih tegangan V2 pada resistor R2.

Gambar 1.18(b). Model Pembagi Tegangan Sebelum disederhanakan

Gambar 1.18 (a). Model Pembagi Tegangan Disederhanakan

Hubungan tegangan jatuh V1 pada resistor R1 dari rangkaian subtraktif menghasilkan persamaan

V1 = VIN V2

Dari gambar 1.18(b) dihasilkan persamaan tegangan jatuh V2

2IN

1

22 V - V

R

R V

V 1 R

R V IN

1

22

Sehingga dihasilkan hubungan antara tegangan jatuh V2 terhadap tegangan sumber VIN seperti yang

dinyatakan dalam persamaan berikut:

1 R

R

1

V

V

1

2IN

2

Problem:

Jika diketahui faktor

R2 = 9

R1

dihubungkan dengan sumber tegangan VIN=20V. Hitung besarnya tegangan

jatuh V2.

1-14s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Pembagi Tegangan Resistor Dengan Beban: Gambar 1.19. Model pembagi tegangan resistor dengan

beban menyerupai jaringan umpan balik positif arus antara arus beban IL dan arus mengalir I2 pada resistor

R2, dimana besarnya arus I2 ditentukan oleh rangkaian subtraktif antara tegangan V1 dan tegangan sumber

VIN.

Gambar 1.19. Pembagi Tegangan Dengan Beban Dan Diagram Aliran

Arus I1 merupakan penjumlahan arus I2 mengalir melalui resistor R2 dengan arus beban IL:

I1 = I2 + IL

Dan tegangan keluaran

VOUT = VIN V1

Dimana tegangan jatuh diantara resistor R1

V1 = R1.I1

Dan arus mengalir melalui resistor R2

I2 = VOUT/R2

Dari persamaan diatas dapat dimodelkan arus tegangan sebagai berikut

Arus Tegangan

1

1

1 V R

1 I

111 R x I V

2

2

2 V R

1 I

212 R x I V

L

L

L V R

1 I

LLOUT R x I V

Gambar 1.20 memperlihatkan model pembagi tegangan resistor dengan beban terdiri dari 2 jaringan umpan

balik negatif arus dan tegangan. jaringan umpan balik positif arus antara arus beban IL dan arus mengalir I2

pada resistor R2, dimana besarnya arus I2 ditentukan oleh rangkaian subtraktif antara tegangan V1 dan

tegangan sumber VIN.

1-15s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Gambar 1.20 merupakan ilustrasi model rangkaian pembagi tegangan terhubung ke beban memperlihatkan

dengan jelas rangkaian pembagi arus pada beban R3.

Gambar 1.20. Pembagi Tegangan Dengan Beban Dan Diagram Aliran

Transformasi Daya

Besarnya daya yang dapat ditransformasikan pada suatu jaringan sumber daya sangat tergantung pada

perubahan beban RL itu sendiri. Gambar 1.21 memperlihatkan blok diagram sumber daya yang dihubungkan

ke beban resistip.

Gambar 1.21 Transformasi Daya Pada Beban

Pada saat kapan besarnya daya maksimum yang dapat ditransformasikan pada beban RL? Kita dapat

menyelesaikan persoalan ini yaitu dengan merepresentasikan jaringan tersebut dengan bantuan rangkaian

pengganti teori Thevenin. Gambar 1.22 memperlihatkan rangkaian pengganti sumber tegangan menurut

teori Thevenin.

Gambar 1.22 Rangkaian Pengganti Thevenin

Besarnya tegangan pada RL adalah:

LL OC

L

RV = V

R + RO

L L

L OC

L L O

2V R 2

P = = VR R + R

Dengan mengasumsikan bahwa besarnya daya PL adalah sebagai hubungan:

L O

xP = P

21 + x

1-16s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

dimana

OC LO

O O

2V R

P = dan x = R R

Dari kedua persamaan tersebut dapat kita gambarkan plot dari daya beban

L

O

P

P terhadap faktor

perubahan x, maka kita dapatkan kurva seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.23. Dengan demikian

didapatkan bentuk grafik transformasi daya maksimum terhadap perubahan beban RL bila nilai x = 0 dengan

kondisi RL = RO.

Gambar 1.23 Kurva Transformasi Daya

Untuk melihat hubungan perubahan beban RL terhadap daya, kita dapat juga menggunakan persamaan

differensial seperti berikut:

Menentukan nilai perubahan RL terhadap perubahan daya PL, dimana

L

L

P = 0

R yang mana daya maksimum

akan diberikan/ditransfer ke beban resistip.

2L LOC2

L L L O

P R = V

R R R + R

2L LOC 2

L L L O

P R = V = 0

R R R + R

sehingga hasil bagi dari dari persamaan differensial adalah:

L O L L O

L O

22R + R x 1 - R R + R

= 04

R + R

Persamaan diatas akan menjadi benar bila pembilang adalah nol

L O L L O2

R + R - 2 R R + R = 0

L L O O L L O

2 2 2R + 2 R R + R - 2 R - 2 R R = 0

L L LO O2 2

R - R = 0 R = R Daya Beban R Maksimum

Dengan demikian apabila RL = RO, atau

L

L

P = 0

R memperlihatkan bahwa kurva daya berada pada titik

puncak maksimum (transformasi daya maksimum) ke beban RL. Atau pada kondisi ini terjadi kesesuaian

1-17s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

impedansi (matching impedance) terhadap jaringan rangkaian (nilai resistansi beban RL sama dengan nilai

resistansi keluaran rangkaian). Dengan demikian pada saat kondisi RL = RO terjadi tarnsformasi daya

maksimum pada beban RL seperti dinyatakan pada persamaan berikut:

L(mak)

2VocP = 4 Ro

Komparasi perubahan beban RL terhadap nilai daya pada beban PL,

RL 0 OR

2 RO 2.RO

Daya Beban PL 0

2

OC

O

V

4.5 x R

O

2

OC

R x4.0

V

2

OC

O

V

4.5 x R 0

Turun Puncak Maksimum Turun

Pada saat kondisi RL = RO mempunyai faktor pembagi pada paling kecil, dengan demikian terbukti

transformasi daya ke beban RL adalah paling maksimum, bila dibandingan dengan pada saat kondisi beban

RL lebih kecil RL =Ro

2 atau lebi besar RL = 2.RO.

Contoh 1:

Tentukan nilai dari resistor beban RL, bila dikehendaki transformasi daya beban maksimum.

Penyelesaian:

Daya maksimum pada bebean ketika RL = RO = 10

2OC2

L(mak)

20VP = = = 10Watt

4 R 4 x 10o

1-18s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Contoh 2:

Tentukan nilai dari resistansi dalam keluaran RO, bila dikehendaki transformasi daya beban RL adalah

maksimum.

Penyelesaian:

Daya pada beban ketika RO = RL: = 5

22

OCL(mak)

O

15VP = = = 11,25Watt

4 R 4 x 5

Besarnya daya pada beban RL untuk kondisi RO = 0 (resistansi internal pengganti dari sumber tegangan)

L

V 15VI = = = 3A

R + R 0 + 5o

PL = I2 x RL = 32 x 5 = 45Watt

Implementasi Rangkaian Pembagi Tegangan

Sebuah rangkaian pengaturan tegangan dengan spesifikasi sebagai berikut:

Optimasi rangkaian pembagi tegangan dengan rentang tidak melebihi antara -5V dan +5V

Kebutuhan arus yang mengalir ke beban dapat diabaikan

Digunakan untuk rangkaian dengan konsumsi daya kecil

Analisa/gambaran kebutuhan spesifikasi komponen yang tersedia:

Nilai resistansi potensiometer yang tersedia adalah 10k, 20k, dan 50k.

Resistor standar yang tersedia 10 dan 1M dengan nilai toleransi 2%.

Sumber tegangan (power supply) yang tersedia -12V dan +12V dengan arus maksimum 100mA.

Identifikasi Masalah

Gambaran situasi dan asumsi rangkaian, Gambar 1.24 memperlihatkan diagram blok pengaturan

sumber tegangan yang terhubung ke rangkaian beban. Karena sumber tegangan yang tersedia hanya bisa

mengeluarkan tegangan keluaran v sebesar 12V dan untuk mendapatkan pengaturan tegangan 5V atau

-5V v +5V, untuk itu diperlukan 2 buah resistor dan 1buah potensiometer. Agar didapat kurva linier

terhadap perubahan pengaturan potensiometer (k) maka nilai resistansi beban RL diasumsikan besar

terhadap nilai resistansi 2 resistor pembagi tegangannya, dengan demikian arus yang mengalir ke beban

dapat diabaikan 0Li .

Hipotesis:

Rangkaian diharapkan dapat menyediakan rentang pengaturan tegangan keluaran maksimum

sebesar -5V v +5V harus dapat direalisasi dengan keterbatasan komponen yang tersedia.

1-19s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Metode Penyelesaian Masalah:

Jangkauan potensiometer harus dapat menyediakan dan mengatur hingga mencapai tegangan keluaran (v)

Kedua power supply harus menyediakan tegangan yang dapat diatur dari nilai positif 5V dan negatif -5V.

Terminal potensiometer tidak dihubungkan langsung ke terminal power supply karena tegangan keluaran

minimum power supply sebesar 12V.

Gambar 1.24. Rangkaian Sumber Tegangan dan Jaringan Beban

Dengan pendekatan teorema superposisi nilai resistor R1, R2 dan potensiometer R dapat ditentukan.

Gambar 1.25(a). Rangkaian Dua Sumber Tegangan (superposisi)

Gambar 1.25(b). Model Pengganti Rangkaian Pengaturan Tegangan Dengan Potensiometer

Dengan mengobservasi rangkaian yang diperlihatkan Gambar 1.25(a) dan model rangkaian pengganti

pengaturan tegangan Gambar 1.25(b), dengan demikian dimensi untuk nilai-nilai komponen R1, R2 dan R

dapat ditentukan sesuai dengan tuntutan spesifikasi, yaitu rentang pengaturan dibatasi antara nilai

v sebesar - 5V ke +5V dengan arus beban tidak melebihi 100mA. Untuk memudahkan analisa perhitungan,

maka diasumsikan nilai-nilai resistansi R1=R2=Rx, dengan demikian Gambar 1.9(b) didapatkan rangkaian

pengganti seperti yang diperlihatkan Gambar 1.26. Sehingga loop sebelah kanan didapatkan persamaan

tegangan seperti berikut:

a a a a-12 + R .I + k.R.I + 1 - k R.I + R .I - 12 = 0x x

sehingga didapatkan persamaan arus,

24I = a

2.R + Rx

dimana, Rx adalah resistansi penurun tegangan dan R adalah besarnya resistansi potensiometer

Berikut, dimensi persamaan tegangan untuk loop sebelah kiri,

1-20s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

av = 12 - R + k.R .Ix

Subsitusi dari nilai arus Ia, sehingga didapatkan persamaan;

24 Rx + k.Rv = 12 -

2.R + Rx

Gambar 1.26. Rangkaian Pengganti R1 = R2 = Rx.

Bila faktor pengaturan potensiometer k = 0 dan diminta nilai tegangan v = 5V, sehingga didapatkan

persamaan tegangan v seperti berikut;

24 Rx + 0.R 24 Rx 5 = 12 - = 12 -

2.R + R 2.R + Rx x

maka nilai Rx ditentukan oleh persamaan

R = 0,7 RX

Bila resistansi potensiometer dipilih sebesar R = 20k, maka nilai Rx adalah:

R = 0,7 R = 0,7 20k = 14kx

Untuk membuktikan bahwa besarnya tegangan keluaran v = -5V, yaitu dapat dengan mengasumsikan nilai

k = 1, sehingga didapatkan nilai pembuktian seperti berikut:

24 Rx + k.R 14k + 20kv = 12 - = 12 - 24 = - 5V

2.R + R 28 + 20kX

Terpenuhi spesifikasi yang diminta v sebesar - 5V ke +5V

Disipasi daya yang diserap oleh ketiga resistor adalah;

2 224 242

P = I 2.R + R = = = 12mWa(watt) X 2R + R 2 14k + 20kX

24 24

I = = = 0,5mAa2.R + R 2 14k + 20k

X

Terpenuhi karena sumber arus yang tersedia 100mA jauh lebih besar daripada kebutuhan arus total 0,5mA.

Untuk mereduksi kebutuhan daya yang besar, maka resistansi potensiometer dipilih dengan nilai yang lebih

besar. Dan jika diganti dengan nilai R = 50k, maka nilai Rx adalah:

R = 0,7 R = 0,7 50k = 35kx

sehingga,

35k + 50k 35k-5V = 12 - 24 v 12 - 24 = 5V

70 + 50k 70 + 50k

1-21s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Terpenuhi spesifikasi yang diminta;

- 5V v 5V

Disipasi daya yang diserap oleh ketiga resistor adalah;

2 224 242

P = I 2.R + R = = = 5mWa(watt) X 2R + R 2 50k + 70kX

Bila nilai resistansi potensiometer semakin besar maka disipasi daya yang diserap oleh resistor R dan RX

semakin bertambah kecil, demikian juga dengan nilai arus Ia.

24 24

I = = = 0,2mAa2.R + R 2 35k + 50k

X

Dimensi dari pemilihan nilai resistansi dari potensiometer R terbukti telah memenuhi kriteria tuntutan

persyaratan spesifikasi yang diminta, karena sumber arus yang tersedia masih relatif cukup besar dari arus

kebutuhan.

Soal 3: (Tugas Mandiri)

Rangkaian yang diperlihatkan Gambar 1.26 menggunakan potensiometer untuk memproduksi

tegangan variabel. Perubahan Tegangan Vm tergantung dari faktor pengaturan fungsi knop (k) yang

terhubung ke potensiometer wiper motor. Resistor R1 dan R2 berfungsi untuk mendapatkan tegangan variasi

pada Vm sesuai dengan tuntutan spesifikasi.

Gambar 1.27.Pembagi Tegangan Dengan Potensiometer

Spesifikasi Yang Diinginkan:

Rentang pengaturan potensiometer wiper dapat bervariasi dari tegangan Vm sebesar 8V dan

berakhir sampai 12V.

Sumber tegangan yang tersedia mempunyai keterbatasan daya kurang dari 0,5Watt.

Disipasi daya yang diserap oleh resistor pembatas R1, R2 dan potensiometer R tidak lebih dari

0,25Watt.

1-22s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Lampiran

Keterangan: Tegangan E dalam standar jerman ditulis dengan simbol U

Pengkodean Resistor

2-1s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

TEKNIK LISTRIK

TEKNIK LISTRIK


Percobaan 1: Simulasi dengan Circuit Wizard

Hubungan seri resistor dengan nilai resistansi sama

Langkah Percobaan:

A. Pengukuran Tegangan

1. Hubungkan rangkaian seperti yang diperlihatkan Gambar 1.10 berikut ini.

Gambar 1.10. Pengukuran tegangan hubungan seri

2. Pilih batas ukur multimeter 20V= (DC), tetapkan tegangan power supply sebesar 12V dan kemudian

hidupkan tombol power.

3. Ukur besarnya tegangan jatuh pada resistor R1, yaitu dengan menekan tombol run pada program circuit

wizard. Lakukan dengan cara yang sama untuk resistor yang lainnya.

4. Masukan hasilnya pada tabel 1.1

B. Pengukuran Arus

5. Ubah posisi power supply dan multimeter seperti Gambar 1.11 berikut ini.

6. Tetapkan batas ukur ampermeter sebesar 20mA, lalu ukur besarnya kuat arus total IT yang melalui

rangkaian, yaitu dengan menekan tombol run pada program circuit wizard.

Gambar 1.11. Pengukuran arus hubungan seri


2-2s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

8. Menyimpulkan hasil simulasi berdasarkan tabel 1.1

9. Menjawab tugas-tugas

Tabel 1.1. Pengukuran arus-tegangan hubungan deri dengan nilai resistansi sama

Tegangan (Volt) Arus (mA) Resistansi Total () Resistor

UR1 UR2 UR3 UT IT RT=R1+R2+R3 =

=

C. Kesimpulan dan Tugas

Kesimpulan tabel 1.1

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

Tugas

1. Hitung nilai-nilai dari arus, tegangan, resistansi dan daya dengan menggunakan rumus hukum ohm.

UT = 120V U1 = ...........V U2 = ...........V U3 = ...........V U4 = ...........V U5 = ...........V

IT = ............A I1 = .............A I2 = .............A I3 = .............A I4 = .............A I5 = .............A

RT = .......... R1 = 1000 R2 = 1000 R3 = 1000 R4 = 1000 R5 = 1000

PT = .........W P1 = ..........W P2 = ..........W P3 = ..........W P4 = ..........W P5 = ..........W

2. Tuliskan hasil perhitungan dari tabel diatas kedalam skema rangkaian berikut ini!

2-3s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Percobaan 2: Simulasi dengan Circuit Wizard

Hubungan seri resistor dengan nilai resistansi berbeda

Langkah Percobaan:




2. Pilih batas ukur multimeter 20V= (DC), tetapkan tegangan power supply sebesar 12V dan kemudian

hidupkan tombol power.

3. Ukur besarnya tegangan jatuh pada resistor R1, yaitu dengan menekan tombol run pada program circuit

wizard. Lakukan dengan cara yang sama untuk resistor yang lainnya.


B. Pengukuran Arus

5. Ubah posisi power supply dan multimeter seperti Gambar 1.13 berikut ini.


rangkaian, yaitu dengan menekan tombol run pada program circuit wizard.



8. Menyimpulkan hasil simulasi berdasarkan tabel 1.2.


2-4s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Tabel 1.2. Pengukuran arus-tegangan hubungan deri dengan nilai resistansi berbeda



=

C. Kesimpulan dan Tugas

Kesimpulan tabel 1.2 dan membandingkan dengan hasil percobaan 1.1

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

Tugas

1. Hitung nilai-nilai dari arus, tegangan, resistansi dan daya dengan menggunakan rumus hukum ohm.

UT = 120V U1 = ...........V U2 = ...........V U3 = ...........V U4 = ...........V U5 = ...........V

IT = ............A I1 = .............A I2 = .............A I3 = .............A I4 = .............A I5 = .............A

RT = .......... R1 = 220 R2 = 470 R3 = 330 R4 = 680 R5 = 1000

PT = .........W P1 = ..........W P2 = ..........W P3 = ..........W P4 = ..........W P5 = ..........W

2. Tuliskan hasil perhitungan dari tabel diatas kedalam skema rangkaian berikut ini!

2-5s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Percobaan 3: Praktik Pengukuran

Hubungan seri resistor dengan nilai resistansi sama

Langkah Percobaan:




2. Pilih batas ukur multimeter 20V= (DC), tetapkan tegangan power supply sebesar 12V dan

kemudian hidupkan tombol power supply dalam posisi on.

3. Ukur besarnya tegangan jatuh pada resistor R1. Kemudian dengan cara sang sama, lakukan pengukuran

untuk resistor R2 dan R3.

4. Matikan power supply, kemudian masukan hasilnya pada tabel 1.3

5. Pengukuran Arus

6. Hubungkan rangkaian seperti yang diperlihatkan Gambar 1.15 berikut ini..


rangkaian.



9. Menyimpulkan hasil pengukuran berdasarkan tabel 1.3.


2-6s



Teknik Elektronika

Nama : Tanggal


Drs. ASMUNIV, MT

0 5 5 1 4 0 1 0 1

Tabel 1.3. Pengukuran arus-tegangan hubungan deri dengan nilai resistansi sama



=

4 4 4 12 4 3k 3k 4

Kesimpulan dan Tugas

Kesimpulan tabel 1.3 dan membandingkan dengan hasil simulasi tabel 1.1

Tidak ada perbedaan antara hasil dari simulasi dan pengukuran.

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

Tugas

1. Hubungkan rangkaian secara seri, kemudian ukur dan hitung besarnya tegangan jatu

Documents

055140101