Upload
cah-kampoengs
View
215
Download
17
Embed Size (px)
DESCRIPTION
TUGAS MATA KULIAH PENGANTAR ELEKTRO TEKNIK
Citation preview
MODUL PENGANTARELEKTRO TEKNIK
Pengukuran Tahanan, Tegangandan Arus pada Resistor
Muhamad Adam Zulfa
Pendidikan Teknik Elektronika(S1) Reguler
5215120374
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa.Berkat rahmat, nikmat, serta
limpahan karunia-Nya modul dengan judul “Pengukuran Tegangan, Arus dan Hambatan pada
resistor” ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya penulis memngambil referensi dari
modul lain yaitu modul resistor dan hukum ohm (PPPG Teknologi Medan) oleh Dewi
yulianti dan muchlisin dan juga banyak referensi dari internet.
Penulisan modul ini sebagai sarana pemenuhan tugas mata kuliah pengantar elektro
teknik, pendidikan teknik elektronika tahun pelajaran 2012/2013 yang mana merupakan salah
satu mata kuliah di semester 97 Universitas Negeri Jakarta.
Penulis banyak mengalami kendala dalam penyusunan modul ini terutama pada materi
yang akan di paparkan. Namun berkat bantuan dari berbagai pihak, akhirnya modul ini dapat
diselesaikan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Dr. Bambang Dharma Putra,M.Pd sebagai Pembimbing
2. Orang tua sebagai pemberi motivasi dan inspirasi
Penulis menyadari modul ini masih jauh dari sempurna.Oleh karena itu,penulis
meminta kritik dan saran yang membangun supaya modul ini menjadi lebih baik lagi dan
menjadi acuan yang bermutu.
Semoga modul ini dapat bermanfaat bagi yang membaca, khususnya penulis.
Jakarta, 25 Oktober 2012
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
Dalam menganalisis maupun merencanakan sebuah rangkaian , ada kalanya
merupakan suatu kesulitan bagi seseorang yang tidak mengetahui konsep dasar rangkaian
tersebut. Di dalam teknik kelistrikan maupun elektronika, setiap rangkaian baik yang
sederhana atau yang komplek, membutuhkan suatu penganalisaan yang berhubungan dengan
cara kerja rangkaian itu. Suatu rangkaian tidak akan bekerja dengan baik jika salah satu
besaranya tidak sesuai dengan kebutuhan.
Deskripsi
Konsep dasar rangkaian listrik arus searah terutama mengenai rangkaian resistor
merupakan dasar dari analisis perhitungan dalam suatu rangkaian listrik. Seperti layaknya
pondasi suatu bangunan, konsep dasar rangkaian listrik adalah hal pertama yang harus
dimengerti dan dipahami dalam merencanakan maupun mengevaluasi sebuah rangkaian
kelistrikan. Apabila konsep dasar tersebut sudah tertanam dalam, maka untuk melangkah ke
penganalisaan yang lebih tinggi lagi akan terasa mudah.
Prasyarat
Modul Alat Ukur Dan Teknik Pengukuran merupakan modul awal
pembelajaran maka tidak membutuhkan persyaratan modul yang lain atau kemampuan lain
yang harus dimiliki mahasiwa sebelum mempelajari modul ini.
Tujuan akhir pemelajaran
Setelah mempelajari modul ini, siswa diharapkan mampu memahami konsep dasar
resistor (tahanan) dalam rangkaian arus searah.
BAB II
DASAR TEORI
1.1. Resistor
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan seperti
tembaga, perak, emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil.
Bahan-bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan
konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, yaitu bahan material seperti karet,
gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron sehingga
disebut sebagai isolator.
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap
rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi
jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat
didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif
dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut
Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).
Di dalam rangkaian elektronika, resistor dilambangkan dengan huruf "R". Dilihat
dari bahannya, ada beberapa jenis resistor antara lain : Resistor Carbon, Wirewound, dan
Metalfilm. Ada juga Resistor yang dapat diubah-ubah nilai resistansinya antara lain :
Potensiometer, Rheostat dan Trimmer (Trimpot). Selain itu ada juga Resistor yang nilai
resistansinya berubah bila terkena cahaya namanya LDR (Light Dependent Resistor) dan
resistor yang nilai resistansinya akan bertambah besar bila terkena suhu panas yang
namanya PTC (Positive Thermal Coefficient) serta resistor yang nilai resistansinya akan
bertambah kecil bila terkena suhu panas yang namanya NTC (Negative Thermal
Coefficient).
Untuk resistor jenis carbon maupun metalfilm biasanya digunakan kode-kode
warna sebagai petunjuk besarnya nilai resistansi (tahanan) dari resistor. Resistor ini
mempunyai bentuk seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya
terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna, kode ini untuk mengetahui besar
resistansi tanpa harus mengukur besarnya dengan ohmmeter. Kode warna tersebut adalah
standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti
yang ditunjukkan pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Nilai warna pada cincin resistor
Warna cincinCincin 1Angka ke-1
Cincin 2Angka ke-2
Cincin 3Angka ke-3
Cincin 4Pengali
Cincin 5Toleransi
Hitam 0 0 0 x100
Coklat 1 1 1 x101 ±1%Merah 2 2 2 x102 ±2%Jingga/orange 3 3 3 x103
Kuning 4 4 4 x104
Hijau 5 5 5 x105
Biru 6 6 6 x106
Ungu 7 7 7 x107
Abu-abu 8 8 8 x108
Putih 9 9 9 x109
Emas x10-1 ±5%Perak x10-2 ±10%Tanpa warna ±20%
Contoh :
Urutan cincin warna (4 cincin warna) : orange orange merah emas
Orange Orange Merah Emas Hasil3 3 x102 ±5% 3300 Ω ±5%
Ururan cincin warna (5 cincin warna) : kuning ungu hitam merah perak
Kuning Ungu Hitam Merah Perak Hasil4 7 0 x102 ±10% 47 M Ω ±10%
4 cincin
5 cincin
1.2. Rangkaian Resistor
Dalam praktek para desainer kadang-kadang membutuhkan resistor dengan nilai
tertentu. Akan tetapi nilai resistor tersebut tidak ada di toko penjual, bahkan pabrik
sendiri tidak memproduksinya. Solusi untuk mendapatkan suatu nilai resistor dengan
resistansi yang unik tersebut dapat dilakukan dengan cara merangkaikan beberapa resistor
sehingga didapatkan nilai resistansi yang dibutuhkan. Ada dua cara untuk merangkaikan
resistor, yaitu :
1. Cara Seri
2. cara Paralel
Rangkaian resistor secara serial akan mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar.
Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara serial.
Pada resistor rangkaian seri berlaku rumus :
Sedangkan rangkaian resistor secara paralel akan mengakibatkan nilai resistansi
pengganti semakin kecil.
Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara paralel.
Pada resistor rangkaian paralel berlaku rumus :
Rs = R1 + R2 + R3
= + +
Di bawah ini beberapa rumus (Hukum Ohm) yang sering dipakai dalam perhitungan
elektronika :
Dimana :
V = Tegangan dengan satuan voltI = Arus dengan satuan ampereR = Resistansi (tahanan) dengan satuan ohmP = Daya dengan satuan watt
Konversi satuan :
1 ohm = 1 Ω1 K ohm = 1 K Ω1 M ohm = 1 M Ω1 K Ω = 1.000 Ω1 M Ω = 1.000 K Ω1 M Ω = 1.000.000 Ω(M = Mega (106) ; K = Kilo (103))
1.3. Penggunaan Multimeter
Multimeter sering disebut AVOmeter atau multitester, alat ini biasa dipakai
untuk mengukur harga resistansi (tahanan), tegangan AC (Alternating Current),
tegangan DC (Direct Current), dan arus DC. Bagian-bagian multimeter seperti
ditunjukkan gambar di bawah
Dari gambar multimeter dapat dijelaskan bagian-bagian dan fungsinya :
Sekrup pengatur kedudukan jarum penunjuk (Zero Adjust Screw), berfungsi untuk
mengatur kedudukan jarum penunjuk dengan cara memutar sekrupnya ke kanan atau
ke kiri dengan menggunakan obeng pipih kecil.
Tombol pengatur jarum penunjuk pada kedudukan zero (Zero Ohm Adjust Knob),
berfungsi untuk mengatur jarum penunjuk pada posisi nol. Caranya : saklar pemilih
diputar pada posisi W (Ohm), test lead + (merah dihubungkan ke test lead – (hitam),
kemudian tombol pengatur kedudukan 0W diputar ke kiri atau ke kanan sehingga
menunjuk pada kedudukan 0 W.
Saklar pemilih (Range Selector Switch), berfungsi untuk memilih posisi pengukuran
dan batas ukurannya. Multimeter biasanya terdiri dari empat posisi pengukuran, yaitu:
o Posisi W (Ohm) berarti multimeter berfungsi sebagai ohmmeter, yang terdiri dari
tiga batas ukur : x 1; x 10; dan K W
o Posisi ACV (Volt AC) berarti multimeter berfungsi sebagai voltmeter AC yang
terdiri dari lima batas ukur : 10; 50; 250; 500; dan 1000.
o Posisi DCV (Volt DC) berarti multimeter berfungsi sebagai voltmeter DC yang
terdiri dari lima batas ukur : 10; 50; 250; 500; dan 1000.
o Posisi DCmA (miliampere DC) berarti multimeter berfungsi sebagai mili
amperemeter DC yang terdiri dari tiga batas ukur : 0,25; 25; dan 500. Tetapi ke
empat batas ukur di atas untuk tipe multimeter yang satu dengan yang lain batas
ukurannya belum tentu sama.
Lubang kutub + (V A W Terminal), berfungsi sebagai tempat masuknya test lead
kutub + yang berwarna merah.
Lubang kutub – (Common Terminal), berfungsi sebagai tempat masuknya test lead
kutub - yang berwarna hitam.
Saklar pemilih polaritas (Polarity Selector Switch), berfungsi untuk memilih polaritas
DC atau AC.
Kotak meter (Meter Cover), berfungsi sebagai tempat komponenkomponen
multimeter.
Jarum penunjuk meter (Knife –edge Pointer), berfungsi sebagai penunjuk besaran
yang diukur.
Skala (Scale), berfungsi sebagai skala pembacaan meter.
1.4. Langkah-langkah menggunakan multimeter
Pertama-tama jarum penunjuk meter diperiksa apakah sudah tepat pada angka 0 pada
skala DCmA , DCV atau ACV posisi jarum nol di bagian kiri (lihat gambar 2 a), dan
untuk skala ohmmeter posisi jarum nol di bagian kanan (lihat gambar 2 b). Jika belum
tepat harus diatur dengan memutar sekrup pengatur kedudukan jarum penunjuk meter ke
kiri atau ke kanan dengan menggunakan obeng pipih (-) kecil.
Gambar 2. Kedudukan normal jarum penunjuk meter
a. Mengukur resistansi/tahanan
Untuk mengukur resistansi suatu resistor, posisi saklar pemilih multimeter
diatur pada kedudukan Ω dengan batas ukur x 1. Test lead merah dan test lead hitam
saling dihubungkan dengan tangan kiri, kemudian tangan kanan mengatur tombol
(a) (b)
ΩDC
pengatur kedudukan jarum pada posisi nol pada skala Ω. Jika jarum penunjuk meter
tidak dapat diatur pada posisi nol, berarti baterainya sudah lemah dan harus diganti
dengan baterai yang baru. Langkah selanjutnya kedua ujung test lead dihubungkan
pada ujung-ujung resistor yang akan diukur resistansinya. Cara membaca penunjukan
jarum meter sedemikian rupa sehingga mata kita tegak lurus dengan jarum meter dan
tidak terlihat garis bayangan jarum meter. Supaya ketelitian tinggi kedudukan jarum
penunjuk meter berada pada bagian tengah daerah tahanan. Jika jarum penunjuk meter
berada pada bagian kiri (mendekati maksimum), maka batas ukurnya di ubah dengan
memutar saklar pemilih pada posisi x 10. Selanjutnya dilakukan lagi pengaturan jar-
um penunjuk meter pada kedudukan nol, kemudian dilakukan lagi pengukuranter
hadap resistor tersebut dan hasil pengukurannya adalah penunjukan jarum meter
dikalikan 10 Ω. Apabila dengan batas ukur x 10 jarum penunjuk meter masih berada
di bagian kiri daerah tahanan, maka batas ukurnya diubah lagi menjadi K Ω dan
dilakukan proses yang sama seperti waktu mengganti batas ukur x 10. Pembacaan
hasilnya pada skala K Ω, yaitu angka penunjukan jarum meter dikalikan dengan 1KΩ
b. Mengukur Tegangan
- Letakan selector switch (saklar pemilih) pada posisi teganagan DC (V=)
- Pilihlah batas ukur (1.5, 5, 10, 50, 150, 500). Dimana harus dipilih batas yang
sama atau lebih besar dari tegangan yang akan di ukur 6.5 V, maka batas ukur
yang harus dipilih adalah 10 V. Tidak boleh memilih batas yang lebih kecil,
karena jarum penunjuk akan bergerak melewati batas maksimum dan dapat
merusak moving coil.
- Sambungkan kabel probe pada resistor yang akan di ukur, kabel merah
disambungkan kepada bagian positif dan kabel kabel hitam disambungkan ke
negatif. Cara pemasangan seperti itu disebut hubungan paralel. Apabila
pemasangan kabel polaritasnya terbalik, maka meter akan bergerak ke kiri.
- Bacalah papan skala sesuai dengan dimana jarum penunjuk berhenti, cara yang
paling tepat dalam membaca adalah secara tegak lurus dimana jarum tampak satu
garis dengan bayangan jarum pada cermin pemantul.
Cara Pembacaan skala analog :
Perhatikan penempatan sakelar jangkah ukur pilih skala yang sesuai. Untuk
beberapa jangkah ukur anda perlu mengalikan atau membagi 10 atau 100 seperti
ditunjukan pembacaan dibawah ini. Untuk jangkah ukur teganagn AC gunakan
tanda merah sebab kalibrasi skala sedikit geser.
VDC = JP
VDC = Tegangan DC
BU = Batas ukur
SM = Skala maksimum yang di pakai
JP = Jarum penunjuk
Misalakan batas ukur yang di gunakan 10 VDC dengan skala maksimum 10 VDC
dan jarum diatas menunjuk pada angka 4 lebih 2 kolom kecil masing-masing
kolom kecil bernilai 0,2 karena antara angka 4 dan 5 (tidak tetulis), terbagi jadi (5
kolom kecil) sehingga JP = 4,4
VDC = JP
= 4,4
= 4,4 VDC
Jadi nilai yang terukur adalah 4,4 VDC
c. Mengukur Arus
Cara mengukur arus agak berbeda dengan mengukur tegangan, dimana rangkaian
untuk mengukur arus dipasang dengan cara seri dengan beban. Beban dapat berupa
resistor, lampu atau lainnya. Tetapi pada praktek kali in akan kita gunakan resistor.
- Atur selector pada posisi Arus DC ( A=)
- Atur posisi selector pada posisi batas ukur yang lebih tinggi dari arus yang akan
diukur, batas ukur dapat dipilih yang paling tinggi agar tidak merusak meter.
Pengaruh pemilihan batas ukur yang terlalu jauh dari arus yang akan diukur hanya
mengakibatkan pembacaan yang kurang akurat.
- Hubungkan kabel secara seri dengan beban. Beban dapat diserie pada kabel
negative atau pada kabel positif. Apabila pemasangan kabel polaritasnya terbalik,
maka meter akan bergerak kekiri.
- Baca penunjukan arus pada papan skala arus DC (A=) sesuai posisi jarum.
1.5. Menggunakan aplikasi livewire
a. Membuat Rangkaian pada aplikasi Livewire
- Buka aplikasi livewire
- Pilih “create a circuit”
- Kemidian pada window gallery pilih power supplies dan cari DC voltage source
dan AC voltage source seperti terlihat pada gambar.
- Kemudian drag dan drop DC voltage source dan AC voltage source pada lembar
kerja livewire. DC voltage source digunakan untuk menghasilkan arus searah,
sedangkan AC voltage source digunakan untuk menghasilkan arus bolak balik.
Seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
- Setelah menentukan sumber yang akan di gunakan sekarang kita akan
memasukan resistor untuk di rangkai dengan sumber, pada window gallery pilih
passive components carilah resistor kemudian drag dan drop pada lembar kerja
livewire.
- Kemudian kita sambungkan sumber dengan komponen dengan cara arahkan
cursor pada ujung kaki komponen kemudian klik 1 kali, lalu gerakan cursor
menuju kaki komponen lain yang akan di sambungkan.
Kita juga bisa menmbahkan komponen lain pada lembar kerja berikut pilihan
pada window gallery :
No Menu Keterangan
1. Power supplies Berisi komponen berupa sumber tegangan
2. Passive components Berisi komponen-komponen pasif
3. Discrete semiconductors Berisi komponen semikonduktor
4. Input components Berisi komponen seperti switch dan sensor
5. Measuring Berisi alat untuk pengukuran
b. Mengubah properti pada komponen
- Misalkan kita ingin merubah harga suatu resistor, maka yang pertama kita lakukan
adalah klik kanan pada komponen yang akan di ubah propertinya lalu pilih
properties, maka akan muncul window “resistor properties”. Seperti terlihat pada
gambar di bawah ini.
- Lalu ubah value sesuai dengan nilai yang kita inginkan
- Klik OK
Langkah di atas juga bisa di lakukan pada komponen yang lainya, seperti capasitor dan
nilai pada sumber tegangan.
LEMBAR KERJA
1. Praktek 1 Mengukur Tahanan
a. Tujuan
- Siswa dapat merangkai rangkaian percobaan menggunakan resistor.
- Siswa dapat mengukur tahanan pada resistor menggunakan multimeter pada aplikasi
livewire.
b. Alat dan Bahan
- Kompuer
- Aplikasi Livewire
c. Gambar rangkaian
d. Langkah kerja
- Pastikan aplikasi Livewire telah terinstall pada komputer
- Kemudian buka aplikasi livewire dan pilih “Create a Circuit”
- Buatlah rangkaian seperti pada gambar di atas.
- Pastikan tidak ada komponen yang tersambung dengan komponen lainya.
- Setelah itu kita lakukan pengukuran degan memasukan “Digital Multimeter”
- Kemudian kita ubah mode paa multimeter dengan cara klik kanan pada multimeter
- Pilih mode dan klik ohm
- Setelah itu sambungkan multimeter dengan resistor yang akan di ukur
- Setelah itu tekan tombol F9 pada keyboard untuk memulai simulasi.
e. Tabel pengukuran
ResistorPengukuran
Pertama Kedua Ketiga Keempat Kelima
R1
R2
R3
2. Praktek 2 Megukur Tegangan dan Arus rangkaian seri
a. Tujuan
- Siswa dapat merangkai rangkaian seri.
- Siswa dapat mengukur tegangan dan arus pada resistor rangkaian seri dengan
aplikasi livewire.
b. Alat dan Bahan
- Kompuer
- Aplikasi Livewire
c. Gambar rangkaian
d. Langkah kerja
- Pastikan aplikasi Livewire telah terinstall pada komputer
- Kemudian buka aplikasi livewire dan pilih “Create a Circuit”
- Buatlah rangkaian seperti pada gambar di atas.
- Pastikan semua komponen tersambung.
- Setelah itu tekan tombol F9 pada keyboard untuk memulai simulasi.
- Tuliskan hasil pengukuran pada tabel.
e. Tabel pengukuran
Tegangan sumber
(volt)Arus (mA) VR1 (volt) VR2 (volt) VR3 (volt)
3. Praktek 2 Megukur Tegangan dan Arus rangkaian paralel
a. Tujuan
- Siswa dapat merangkai rangkaian paralel.
- Siswa dapat mengukur tegangan dan arus pada resistor rangkaian paralel dengan
aplikasi livewire.
b. Alat dan Bahan
- Kompuer
- Aplikasi Livewire
c. Gambar rangkaian
d. Langkah kerja
- Pastikan aplikasi Livewire telah terinstall pada komputer
- Kemudian buka aplikasi livewire dan pilih “Create a Circuit”
- Buatlah rangkaian seperti pada gambar di atas.
- Pastikan semua komponen tersambung.
- Setelah itu tekan tombol F9 pada keyboard untuk memulai simulasi.
- Tuliskan hasil pengukuran pada tabel.
e. Tabel pengukuran
Tegangan (volt) Arus (mA) IR1 (mA) IR2 (mA) IR3 (mA)
4. Praktek 2 Megukur Tegangan dan Arus rangkaian campuran
a. Tujuan
- Siswa dapat merangkai rangkaian campuran (paralel & seri).
- Siswa dapat mengukur tegangan dan arus pada resistor rangkaian paralel dengan
Multimeter Analog.
b. Alat dan Bahan
- Multimeter
- Electronic trainer
c. Gambar rangkaian
I1
I2
I3
d. Langkah kerja
- Buatlah rangkaian seperti pada gambar di atas pada electronic trainer
- Hidupkan power pada elektronic trainer
- Atur tegangan menjadi 10V
- Hitunglah tegangan pada R1, R2, R3
- Hitung juga arus pada I1 ,I2, I3
- Tuliskan hasil pengukuran pada tabel
e. Tabel pengukuran
Tegangan Sumber (volt)Tegangan Arus
VR1 VR2 VR3 I1 I2 I3
5. Soal Latihan !!!
1. Sebuah lampu dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V DC, berapakah arus
listrik yang mengalir pada rangkaian jika tahanan lampu 800 Ω?
2. Diketahui resistor dengan warna sebagai berikut;
a. Merah, biru, ungu, emas
b. Coklat, merah, merah
c. Kuning, hitam, cokelat, perak
Hitunglah besarnya nilai tahanan dari resistor-resistor diatas !
3. Diketahui resistor dengan nilai tahanan sebagai berikut;
a. 4 K 7
b. 1 M 2
c. 68 Ω
Tentukan warna resistor-resistor tersebut!
4. Jelaskan langkah-langkah mengukur arus pada rangkaian !
5. Gambarkan dan sebutkan bagian-bagian multimeter!