Jurnal Thevenin Northon Ardi

Oleh Ardi Marwiliansyah

238 KB 3 tayangan 0 unduhan
 


Bagikan artikel

Transkrip Jurnal Thevenin Northon Ardi

LEMBAR PENGESAHAN Laporan lengkap Praktikum Elektronika dengan judul praktikum “Teorema Thevenin Northon” disusunoleh: Nama : Ardi Marwiliansyah Nim : 20600112044 Kelas : Fisika 3,4 Golongan :B Kelompok :6 Telah diperiksa dan dinyatakan ACC oleh Asisten dengan nilai : Samata, Asisten , Februari 2014 Praktikan, Ihsan Ardi Marwiliansyah Nim : 20404110041 Nim : 20600112044 Mengetahui, Koordinator Asisten Elektronika M. Rais NIM : 20404110052 TEOREMA THEVENIN NORTHON Ardi Marwiliansyah, Nurlina D, Sidratul Muntaha Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar Abstrak Telah dilakukan praktikum elektronika dasar 1 dengan judul “Teorema Thevenin Northon”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan Pendidikan Fisika. Praktikum ini bertujuan untuk memahami dan menerapkan rangkaian setara thevenin dan rangkaian setara Northon. Variabel yang diukur dalam praktikum ini adalah tegangan, arus pada rangkaian tanpa potensiometer atau RL dan tegangan, arus pada rangkaian dengan menggunakan potensiometer. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa untuk mengukur tegangan dan hambatan pada rangkaian thevenin serta kuat arus dan tegangan pada hambatan beban yaitu dengan menghidupkan power suply, sedangkan pada kuat arus norton dihubung singkat. Pembahasan pada praktikum ini adalah pada percobaan yang dilakukan, digunakan empat buah resistor dimana R1 paralel dengan R2 kemudian seri dengan R3 lalu seri dengan R4 dan pada rangkaian dipasang amperemeter secara seri dan voltmeter secara paralel. Kemudian mencari nilai ETh , RTh , I N , V RL dan I RLyang akan dibandingkan dengan hasil analisis data dan analisis grafik. Kesimpulan yang diperoleh dari hasil praktikum ini adalah pada rangkaian setara Thevenin nilai tegangan keluaran tetap meskipun arus yang mengalir beda pada tegangan yang sama. Pada rangkaian setara Norton nilai arus yang dihasilkan tetap meskipun hambatan yang digunakan atau yang dipasang pada keluarannya beda pada tegangan yang sama. Dan, dari praktikum ini adalah hubungan Vrl dan Irl berbanding terbalik, jika nilai Vrl semakin naik (besar) maka nilai Irl semakin turun (kecil). Kata kunci : ETH , RTH , I N , V RL dan I RL TUJUAN Dapat memahami dan menerapkan Rangkaian setara Thevenin dan rangkaian setara Northon. METODE EKSPERIMEN Teori Singkat Thevenin dan Teorema Norton adalah dua yang paling banyak digunakan untuk teorema menyederhanakan rangkaian linear untuk kemudahan analisis jaringan. Pada tahun 1883, telegraf Perancis insinyur ML Thevenin Teorema diterbitkan tentang analisis jaringan metode. Empat puluh tiga tahun kemudian, insinyur Amerika EL Norton di Bell Telephone laboratorium menerbitkan sebuah teorema yang sama, tetapi ia menggunakan sumber arus untuk menggantikan sumber tegangan dalam rangkaian ekuivalen. Kedua teorema negara bahwa setiap jaringan dua terminal linear rumit dengan pasokan listrik dapat disederhanakan rangkaian ekivalen yang mencakup sumber tegangan yang sebenarnya (Thevenin Teorema) atau sumber arus yang sebenarnya (Norton Teorema) (Wang, 1994: 44). Teorema Norton mengubah jaringan bilateral linear menjadi setara sirkuit yang terdiri dari sumber arus tunggal dan impedansi paralel. Meskipun rangkaian ekuivalen Norton dapat ditentukan oleh temuan pertama rangkaian ekuivalen Thevenin dan kemudian melakukan konversi sumber, kami umumnya menggunakan metode yang lebih langsung diuraikan di bawah ini. Langkah-langkah untuk menerapkan teorema Thevenin dan Norton: 1. Buka dan menghapus cabang beban ( atau tegangan saat ini atau tidak diketahui cabang ) dalam jaringan , dan menandai huruf a dan b pada dua terminal . 2. Tentukan RTh resistensi setara atau RN. Ini sama dengan setara resistensi, melihat itu dari a dan b terminal ketika semua sumber yang dimatikan atau sama dengan nol dalam jaringan. Sebuah sumber tegangan harus digantikan oleh sirkuit pendek , dan sebuah sumber arus harus diganti oleh sirkuit terbuka. (Boylestad, 2000: 56). Strategi yang umum digunakan dalam menganalisis rangkaian listrik adalah melakukan penyederhanaan rangkaian seminimal mungkin. Dalam hal ini, bagaimana caranya agar mendapatkan sub-rangkaian paling sederhana di mana paling sedikit elemennya tanpa mengubah besarnya arus dan tegangan di luar rangkaian (Bakri, 2001: 54). Teorema Thevenin adalah sebuah metode yang mengubah sirkuit AC bilateral linear menjadi sumber tegangan AC tunggal dalam seri dengan impedansi setara. Mengakibatkan jaringan dua terminal akan setara bila terhubung untuk setiap cabang eksternal atau komponen. Jika sirkuit asli berisi unsur reaktif, rangkaian ekuivalen Thevenin akan berlaku hanya pada frekuensi di mana reaktansi ditentukan (Eggleston, 2011: 55). Suatu rangkaian setara yang juga sering digunakan adalah rangkaian setara Northon. Rangkaian ini terdiri dari suatu sumber tetap I N paralel dengan suatu hambatan R. Kita dapat menentukan hubungan antara IN dan ε th jika kedua ujung keluaran rangkaian Northon kita hubungkan singkat, selurus arus IN akan mengalir melalui keluaran. Arus ini harus sama dengan arus yang mengalir bila kedua ujung rangkaian Thevenin dihubungkan singkat (A scientific society under departement of electronics. 1999: 125 ). Thevenin dan teorema Norton adalah dua yang paling banyak digunakan untuk teorema menyederhanakan rangkaian linear untuk kemudahan analisis jaringan. Pada tahun 1883, telegraf Perancisinsinyur ML Thevenin Teorema diterbitkan tentang analisis jaringan metode. Empat puluh tiga tahun kemudian, insinyur Amerika EL Norton di Bell Telephone laboratorium menerbitkan sebuah teorema yang sama, tetapi ia menggunakan sumber arusuntuk menggantikan sumber tegangan dalam rangkaian ekuivalen. Kedua teorema negara bahwa setiap jaringan dua-terminal linearrumit dengan pasokan listrik dapat disederhanakan rangkaian ekivalen yang mencakup sumber tegangan yang sebenarnya (Thevenin Teorema) atau sumber arus yang sebenarnya(teorema Norton) (Boylestad. 2000: 98). Teorema Thevenin menyatakan bahwa rangkaian dua terminal linear dapat diganti oleh rangkaian ekivalen yang terdiri dari sumber tegangan secara seri denganV TH resistor RTH, di mana VTH adalah tegangan rangkaian terbuka pada terminal dan RTH adalah inpu tata setara perlawanan di terminalsaat sumber independen dimatikan. Teorema Norton menyatakan bahwa rangkaian dua terminal linear dapat digantioleh rangkaian ekivalen yang terdiri dari IN sumber arus secara paralel dengansebuah resistor RN, di mana IN adalah hubungan pendek arus melalui terminaldan RN adalah input atau setara perlawanan di terminal ketikasumbersumber independen dimatikan. Alat dan Komponen 1. Alat a. Power supply 1 buah b. Breadboard (PapanRangkaian) 1 buah c. Multimeter digital 2 buah d. Kabel penghubung 12 buah 2. Komponen a. Resistor 39 Ω 1 buah b. Resistor 22 Ω 1 buah c. Resistor 219 Ω 1 buah d. Resistor 125 Ω 1 buah e. Potensiometer B 10 K 1 buah Identifikasi Variabel Kegiatan 1: Menentukan ETh, RTh, dan I N 1. Variabel Respon : Kuat arus Norton (IN) satuannya Ampere, Tegangan Thevenin (ETh) satuannya Volt dan Hambatan total Thevenin (RTh) satuannya Ω. 2. Variabel Kontrol : Resistansi Resistor dengan satuan Ω dan Tegangan Sumber (Vs) dengan satuan Volt Kegiatan 2: Hubungan VRL, dengan IRL. 1. Variabel Kontrol : Tegangan Sumber (Vs) dengan satuan Volt dan Hambatan (R) dengan satuan Ω 2. Variabel Manipulasi : Hambatan Beban (RL) dengan satuan Ω 3. Variabel Respon : Tegangan Beban (VRL) dengan satuan volt dan Kuat Arus Beban (IRL) dalam satuan Ampere. Definisi Operasional Variabel 1. Teganagan sumber (Vs) adalah Tegangan yang bersumber pada power supply yang nilainya diambil dari pengukuran voltmeter dengan satuan Volt. 2. Tegangan Thevenin (VTh) adalah tegangan yang melewati terminal beban saat hambatan terbuka, diukur dengan mengunkan alat ukur Voltmeter dengan satuan Volt. 3. Hambatan Thevenin (RTh) adalah hambatan yang diukur antara terminal saat seluruh sumber dibuat nol (dihubungsingkat) dan hambatan beban terbuka, diukur dengan menggunakan Ohmmeter, dengan satuan Ohm. 4. Arus Norton (IN) adalah arus beban saat hambatan beban dihubung singkat, diukur dengan menggunakan Ammeter, dengan satuan Ampere. 5. Hambatan beban (RL) adalah hambatan yang diperoleh dari potensiometer yang merupakan resistor variabel. 6. Arus beban (IL) adalah arus yang mengalir pada hambatan yang diukur dengan menggunakan ammeter. 7. Tegangan beban (VL) adalah tegangan yang mengalir pada hambatan beban yang diukur dengan menggunakan voltmeter. ProsedurKerja Kegiatan 1: Menentukan ETh, RTh, dan I N. 1. Mencatat harga pustaka/nilai masing-masing komponen yang digunakan 2. Membuat rangkaian seperti pada gambar dibawah ini: a R3 R2 R4 b Gambar 4.1 : Rangkaian Setara Thevenin Keterangan: R1= 39 Ω, R2= 22 Ω, R3= 219 Ω, dan R4=125 Ω 3. Mengukur tegangan rangkaian buka (V ab ¿antara titik a dan b setelah melepaskan beban. R1 R1 R1 a R3 R4 R2 b Gambar 4.2 : Rangkaian Tegangan Thevenin 4. Mengukur arus ( I ab ¿ dengan menempatkan sebuah Ammeter seri dengan R3 dengan menghubung singkat hambatan beban. a R3 R1 R2 b Gambar 4.3 : Rangkaian Arus Norton 5. Mengukur besar resistansi total rangkaian dengan menghubung singkat power supply. a R3 R1 R2 R b Gambar 3 : Rangkaian Hambatan Total 6. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang telah tersedia. Kegiatan 2: Hubungan VRL, dengan IRL. 1. Mencatat harga pustaka/nilai masing-masing komponen yang digunakan 2. Mengukur besarnya kuat arus dan tegangan pada hambatan beban (VRL dan IRL) + - A R3 R1 R2 A R4 V RL B Gambar 4 : Rangkaian dengan Hambatan Beban 5. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang telah tersedia. HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA Hasil Pengamatan Kegiatan 1 : Menentukan ETh, RTh, dan I N Tabel 1 : Menentukan ETh, RTh, dan I N R1 : 39 Ω NST Ammeter : 0,01 A R2 : 22 Ω NST Voltmeter : 0,1 V R3 : 219 Ω NST Ohmmeter : 0,1 Ω R4 : 125 Ω Potensiometer : B10K VS (V) ET h (V) RT h (Ω) I N (A) 5,82 0,74 82,0 0,00912 Kegiatan 2 : Menentukan I RL Tabel 2 : Menentukan I RL R1 = 39 Ω NST Ammeter : 0,01 A R2 = 22 Ω NST Voltmeter : 0,1 V R3 = 219 Ω NST Ohmmeter : 0,1 Ω R4 = 125 Ω Potensiometer : B10K No Vs (V) I RL ( A) V RL (V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5,82 5,82 5,82 5,82 5,82 5,82 5,82 5,82 5,82 5,82 0,00823 0,00794 0,00722 0.00559 0.00443 0,00268 0,00103 0,00058 0,00030 0,00016 0,01 0,04 0,10 0,25 0,31 0,51 0,67 0,70 0,73 0,74 B. Analisis Data 1. Analisis Perhitungan Kegiatan 1: Menentukan ETh, RTh, dan I N Gambar 4.1: Rangkaian Setara Thevenin Keterangan: Vs = 5,82 Volt R3 = 219 Ω R1 = 39 Ω R4 = 125 Ω R2 = 22 Ω a. Perhitungan dengan teorema Thevenin 1. Perhitungan Hambatan Thevenin (RTh) RTh’ = R1//R2 =( R 1 . R2 ¿ R 1+ R 2 =( 39. 22 ) 39+22 = 858 61 = 14,06 Ω RTh = (Rth’+R3) // R4 = (14,06 + 219) // 125 = 233,06 // 125 =( 233,06. 125 ) 233,06+125 29132,5 = ( 358,06 ) = 81,36 Ω 2. Perhitungan Tegangan Thevenin (ETh) ETh’ = R2 × Vs R 1+ R 2 = 22 (5,82) 39+22 = 128,04 61 = 2,09 Volt Gambar 4.2: Tegangan Thevenin ETh = R4 × ET h ' R T h ' + R 3+ R 4 = ( ' =( ) 125 2,09 14,06+219+125 261,25 ) 358,06 = 0,72 Volt b. Perhitungan dengan Teorema Norton 1. Perhitungan Hambatan Norton RN’ = R1//R2 =( R 1 . R2 ¿ R 1+ R 2 =( 39. 22 ) 39+22 = 858 61 = 14,06 Ω RN = ((RN’+R3) // R4 = (14,06 + 219) // 125 = 233,06 // 125 =( 233,06 .125 ¿ 233,06+125 =( 2913,25 ¿ 358,06 = 81,36 Ω 2. Perhitungan Arus Norton IN’ = = Vs R1 5,82 39 = 0,14 A Gambar 4.3: Perhitungan Arus Northon IN = RN ' ' RN + R 3 × IN ' = 14,06 × 0,14 14,06+219 = 1,96 233,06 = 0,008 A 3. Perhitungan Dengan Menggunakan Analisis Grafik Grafik : hubungan antara IRLdengan VRLpada rangkaianThevenin – Norton VRL (V) Grafik hubungan VRL dan IRL 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 f(x) = − 90,8573920671224 x + 0,752711808128139 R² = 0,99763103400753 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 IRL (A) a. Perhitungan Tegangan Thevenin (ETh) Untuk menghitung ETh maka IN = 0 dimana: Eth = Y, dan IN = X Y = -mX + C Eth = - m IN + C = -m (0) + 0,75 = 0,75 Volt b. Perhitungan Arus Norton (IN) Untuk menghitung IN, maka ETh = 0 Y = -mX + C Eth = -m IN + C 0 = -m IN + C mIN = C IN = C m IN = 0,75 90,85 = 0,008 A c. Perhitungan Hambatan Thevenin (RTh) Untuk mencari RTh RTh = ϑV ϑI RTh = ϑ (mI + C) ϑI RTh = m RTh = 90,85 Ω PEMBAHASAN Dari perhitungan analisis dapat diperoleh seperti pada tabel dibawah ini : Tabel : perbandingan ETh , RTh dan I N Berdasarkan Percobaan Berdasarkan Perhitungan Berdasarkan Grafik ETh (V) IN (A) RTh(Ω) ETh (V) IN (A) RTh(Ω) ETh (V) IN (A) RTh(Ω) 0,74 0,009 82,00 0,72 0,008 81,36 0,75 0,008 90,85 Pada percobaan ini, kami menggunakan tegangan sumber (Vs) sebesar 5,82 V dengan R1 sebesar 39 Ω, R2 sebesar 22 Ω, R3 sebesar 219 Ω, dan R4 sebesar 125 Ω. Pada analisis perhitungan didapatkan ETh, IN, dan RTh secara berturut-turut adalah 0,72 V, 0,008 A dan 81,36 Ω. Berdasarkan data percobaan didapatkan ETh, IN, dan RTh secara berturut-turut adalah 0,74 V, 0,009 A dan 82,00 Ω. Untuk analisis perhitungan grafik hubungan antara VRL dan IRL didapatkan ETh, IN, dan RTh secara berturut-turut adalah 0,75 V, 0,008 A dan 90,85 Ω sehingga dari tabel perbandingan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa antara ketiga cara analisis tersebut, ternyata nilai ETh, IN dan RTh menunjukkan angka sebagian ada yang sama dan juga ada yang berbeda, walaupun perbedaannya hanya sedikit. Adanya hasil percobaan tidak sama/berbeda dengan hasil teori adalah karena dalam melakukan percobaan sering terjadi kesalahan-kesalahan seperti kesalahan pada saat merangkai dan kesalahan pada saat melakukan pengamatan yakni kesalahan pada komponen yang digunakan maupun kesalahan oleh pengamat saat melakukan percobaan. Sehingga apabila data yang diperoleh dalam percobaan tersebut mendekati teori dapat disimpulkan bahwa percobaan yang dilakukan telah berhasil. Namun apabila data yang diperoleh sangat berbeda jauh dengan teorinya, maka dapat disimpulkan bahwa percobaan yang dilakukan tidak berhasil. SIMPULAN DAN DISKUSI Simpulan Berdasarkan praktikum yang telah kita lakukan maka simpulan yang kami peroleh menyatakan bahwa pada rangkaian setara Thevenin nilai tegangan keluaran tetap meskipun arus yang mengalir beda pada tegangan yang sama atau rangkaian setara Thevenin adalah rangkaian yang menggunakan sumber tegangan yang tetap yaitu tegangan keluaran tidak berubah. Dan pada rangkaian setara Norton nilai arus yang dihasilkan tetap meskipun hambatan yang digunakan atau yang dipasang pada keluarannya beda pada tegangan yang sama atau suatu rangkaian dengan menggunakan arus yang tetap. Diskusi Sebaiknya pada percobaan digunakan alat ukur yang dalam keadaan baik agar tidak terjadi kesalahan pengukuran baik pengukuran arus maupun pengukuran tegangan DAFTAR RUJUKAN A scientific society under departement of electronics. 1999. Basic Electronic Components and Hardware-1. India : New Delhi. Boylestad. 2000. Introductory Circuit Analiysis.New york : Cambridge University Press. Farchani, Rosyid Muhammad. 2007. Sains Fisika 3. Solo: PT Wangsa Jatso Lestari. Ramadhani, muhammad. 2008. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga. Wang, Meizong.1994. Understandable Electric Circuits.China : Global Media.

Judul: Jurnal Thevenin Northon Ardi

Oleh: Ardi Marwiliansyah


Ikuti kami