Laporan Praktikum Praktikum Analisis Instrumental

RANGKAIAN LISTRIKMuhammad Ardiyansyah1 dan Budi Riza2

1 Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga Bogor 16680, Indonesia

2Divisi Kimia Analitik, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, , Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga Bogor 16680, Indonesia

e-mail : ardiyanma@gmail.com

ABSTRAK

Listrik merupakan energi penting dalam kehidupan. Rangkaian listrik adalah suatu kesatuan antara beberapa komponen eleltronika dan sumber tegangan yang dihubungkan secara terbuka agar arus listrik yang berasal dari sumber dapat mengalir. Percobaan dilakukan untuk mengethui peranan dan cara kerja rangkaian listrik seperti rangkaian seri dan paralel dan komponen listrik seperti resistor, kapasitor, transistor, dan diode pada aplikasi fotometer. Selain itu dipelajari pula hukum yang berlaku pada rangkaian listrik seperti hukum Ohm, Kirchoff, dan daya. Pada resistor yang digunakan tertera nilai hambatan, namun setelah diuji dengan multimeter nilai hambatan berbeda walaupun tidak berbeda jauh. Pada rangkaian seri, setiap daerahnya memiliki nilai arus yang sama, berbeda dangan rangkaian parallel yang, memiliki nilai tegangan yang sama pada tiap daerahnya. Pada aplikasi fotometer komponen LDR memiliki peranan sebagai komponen yang sensitive terhadap cahaya dari LED sehingga aplikasi fotometer dapat ditunjukkan melalui rangkaiannya.

I. PENDAHULUANListrik merupakan energy yang tak

terlepas dalam kehidupan. Dalam pemenuhan fungsi alat berbasis listrik (alat elektronik) digunakan komponen listrik dalam menunjang keja alatnya beserta system dalam peralatan tersebut. Resistor digunakan pada rangkaian listrik Resistor berfungsi untuk memperkecil arus atau tegangan dan juga sebagai pembagi tegangan. Unit satuan yang dipakai adalah ohm atau dengan simbol Omega (Ω). Banyak resistor yang mempunyai ukuran yang ditunjukkan dengan kode pita warna

yang ada di badan resistor itu sendiri (Yani 2011). Kapasitor adalah komponen listrik pasif yang memiliki kemampuan menyimpan muatan listrik, oleh karena itu dapat menyimpan energi listrik. Dalam sejarah penemuan, Ewald von Kleist membuat kapasitor pertama kali pada tahun 1745. Dari segi struktur, kapasitor terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik (insulator atau isolator) (Khairurrijal 2009). Zat isolator tersebut dinamakan dielektrika, pada umumnya kapasitor diberi nama sesuai dengan jenis bahan dielektriknya. Jika bahan

dielektriknya cairan maka dinamakan kapasitor elektrolit. Demikian pula halnya dengan bahan-bahan dielektriknya yang lain seperti kertas, udara, mika dan lain-lain. Seperti halnya dengan nilai hambatan, kapasitas kapasitor ada yang mempunyai kapasitas yang dapat diatur (Yani 2011).

Transistor merupakan komponen elektronika yang sangat luas ruang lingkup kerjanya sehingga transistor dapat dimaknai sebagai penggerak, pemodulir dan penyekat arus listrik.Akan tetapi, secara sederhananya aplikasi dasar transistor adalah sebagai Switching dan Amplifier. Switching adalah suatu alat dengan sambungan dan bias memiliki dua keadaan, yaitu keadaan on dan keadaan off. Keadaan off adalah keadaan dimana tidak ada arus yang mengalir. Sementara itu keadaan on adalah keadaan

yang mana arus bias mengalir dengan bebas (Malvino 2004). Pada fungsinya sebagai amplifier, transistor dapat berperan dalam meningkatkan sinyal atau luaran yang terbentuk maupun memperkecilnya seperti pada pengolahan sinyal audio (Khoswanto 2004). Komponen-komponen listrik disusun dalam sebuah system yang dikenal dengan rangkaian listrik. Terdapat dua jenis rangkaian listrik, yaitu rangkaian listrik seri dan paralel. Rangkaian Listrik adalah suatu hubungan sumber listrik dengan alat-alat listrik lainnya yang mempunyai fungsi tertentu. Berdasarkan susunan hubungan alat-alat listrik, maka rangkaian listrik tersusun dengan tiga cara, yaitu: rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran. Rangkaian seri adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun berurut tanpa cabang (Tipler 1998).

II. BAHAN DAN METODE

Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan adalah kapasitor, resistor, transistor, diode, bread board, LDR, LED, catu daya, multimeter, dan kabel

MetodeResistorTerdapat sejumlah sejumlah resistor yang disiapkan untuk praktikan. Praktikan diminta untuk menghitung besarnya nilai resistans resistor-resistor tersebut berdasarkan pita warna. Resistor-resistor tersebut kemudian dihubungkan dengan catu daya dan ditentukan besarnya hambatan dengan menggunakan multimeter.

Selanjutnya pembacaan secara teoretis dan hasil pengukuran dibandingkan.

KapasitorTerdapat sejumlah kapasitor yang diberikan untuk praktikan. Praktikan diminta untuk mencatat jenis kapasitor, besarnya ukuran kapasitans, dan tegangan operasi kapasitor. Masing-masing kapasitor dihubungkan dengan catu daya dan diukur tegangan yang tersimpan dengan menggunakan multimeter. Hasilnya dibandingkan dengan tegangan yang secara teoretis.

Transistor Terdapat sejumlah transistor yang diberikan kepada praktikan. Praktikan diminta untuk mengidentifikasi jenis, ukuran, dan spesifikasi dari transistor yang diberikan.

Diode Identifikasi diode yang terdapat pada praktikum dan tentukan jenisnya, kode, dan tegangannya.

Rangkaian Listrik

Rangkaian Seri dan Paralel (Hukum Ohm). Komponen listrik di rangkai dengan bentuk rangkaian berikut ini dengan R1 = 100 Ω, dan R2 = 500 Ω pada tegangan 9 atau 12 V. Arus dan tegangan di ukur pada I1 dan I2 sebelum dan sesudah posisi R1 serta R2. Pengukuran dilakukan kembali dengan mekanisme yang sama tetapi ukuran R1 dan R2 diganti dengan berbagai variasi ukuran resistor yang lain. Hasil pengukuran dari percobaan dibandingkan dengan hasil perhitungan secara teoretis.

Hukum penjumlahan Kirchoff. Alat dirangkai sesuai dengan diagram di bawah ini. Digunakan R1 dengan ukuran 1 kΩ, R2 sebesar 500 Ω, R3 sebesar 200 Ω, R4 sebesar 2 kΩ, dan R5 3 kΩ. Catu daya pada V1 diatur sebesar +6 V, V2 sebesar +9 V, dan V3 sebesar +12 V Besarnya arus dan tegangan yang mengalir di dalam siklus yang terjadi pada Rangkaian Kirchoff. Penggunaan tegangan dan resistor dapat diubah sesuai yang diinginkan pada saat praktikum. Praktikan diminta untuk mennetukan tegangan dan arus yang mengalur pada siklus 1, siklus 2, dan siklus 3.

Kapasitor. Kapasitor dirangkai seperti gambar berikut. Arus dan tegangan diukur pada titik-titik diatara C1, C2, C3, C4 dari rangkaian 1 dan rangkaian 2. Ukuran tegangan C1, C2, C3, dan C4 menyesuaikan dengan nilai tegangan catu daya yang digunakan yaitu +12 V. (nilai tegangan catu daya tidak boleh melewati batas maskimum tegangan aplikasi kapasitor)

Transistor. Komponen listrik dirangkai pada sesuai dengan skema berikut ini. digunakan tegangan +9 V dengan resistor masing-masing yaitu 10 kΩ dan 470 Ω. lampu LED

B dan LED C diamati nyalanya. Apabila resistor pada di titik B dengan angka 20k Ω dan amati yang terjadi pada LED B dan LED C. Demikian juga bila resistor pada posisi C diganti dengan nilai yang lebih besar. Transistor yang digunakan tipe NPN BC108, BC182 atau BC548. Rangkaian transistor:

Rangkaian Aplikasi Fotometer. Fotometer ini akan menentukan arus yang mengalir dalam suatu rangkaian dna pengaruh dari cahaya terhadap sensor LDR (light dependant resistor). LDR akan meningkatkan resistansi bila terkena radiasi cahaya (baik dari luar atau led). Apabila antara lampu led dan LDR diletakkan kuvet

maka prinsip spektrofotometer sederhana berlaku. Instrumen dirangkai sesuai dengan skema seperti di bawah ini dari komponen telah disediakan dan tinggal dipilih. Lampu led dengan berbagai warna digunakan dan

potensial diukur pada titik luaran (output). Pengukuran dilakukan di dalam wadah gelap/terhindar dari sinar yang bersala dari luar. Rangkaian fotometer ditunjukkan pada Gambar 6. (perlu Op Amp tipe 3140 dan soket 8 kaki).

III. HASIL DAN PEMBAHASANTabel 1. Pengukuran resistansi pada resistor

No Pita 1 Resistansi teori (Ω)

1 KUME 4700 ±5%2 MMME 2200 ±5%3 HBKE 56x104 ±5%4 CHOE 10x104 ±5%5 MUCE 270±5%

6 CHME 103 ±5%

7 CHEE 1 ±5%

8 KUHS 47 ±10%

9 CHCE 100 ±5%10 CHGE 106 ±5%

11 MMJE 22x103 ±5%

12 KMHS 42 ±10%13 HBOS 56x103±10%14 MMOE 22x103 ±5%15 KUCE 470±5%

Keterangan :B : biru K: kuningC : coklat M: merahE : emas U: unguG: hijau J:jingga

H : hitamPada tabel di atas ditunjukkan

adanya perbedaan antara nilai resistansi yang tertera pada resistor dengan hasil pengukuran multimeter. Ini terjadi karena nilai resistansi pada suatu resistor tidak mungkin tepat pada suatu nilai bulat. Selain itu kesalahan dapat terjadi ketika pembacaan multimeter, karena nilai yang terbaca sulit strabil. Contoh perhitungan nilai resistor sebagai berikut

Cokelat Hitam KuningEmas

Resistansi

1 0 104±5%

105 ±5%

Tabel 2. Pengenalan, kapasitor, transistor, dan diode

Jenis

Tegangan kapasitor(Diketahui)

Tegangan kapasitor(Dihitung)

Ukuran kapasitansi

KapasitorM CE 16 V 16.01 V 2200µFM CE 25 V 14.35 V 4700µFTransistor

368 V Diode 6A05MIC 506 V

Kapasitor 16 dan 25 V menunjukan nilai kapasitansi 2200µF dan 4700µF dengan menggunakan multimeter, selanjutnya ditentukan pula nilai tegangan kapasitor secara perhitungan ditentukan pula. Nilai tegangan kapasitor pda 25 V memiliki perbedaan yangb signifikan dengan nilai perhitungan langsung, yaitu berbeda 10.65

V. hal ini dapat terjadi karena sifat kapasitor sebagai penyimpan energi, namun energy yang tersimpan didalamnya tidak penuh, berbeda dengan tegangan pada 16 V. untuk Transistor dan diode, identifikasi dilakukan bedasarkan keterangan yang tertera pada label nilai seperti yang disajikan pada table.

Tabel 3. Pengukuran arus pada rangkaian seri dengan tegangan 9V

Resistor Ukuran (Ω)

V percobaan (Volt)

Arus Hitung(A)

R1 100 0.01 1x10-4

R2 500 14.38 2.8x10V total pengukuran

14.40

Tabel 4 Pengukuran arus pada rangkaian seri dengan tegangan 12V

ResistorArus terukur (Ampere)

V percobaan (Volt)

Arus Hitung(A)

R1 100 0.01 1x10-4

R2 500 16.55 3.3x10V total pengukuran

16.56

Tabel 5 Pengukuran arus pada rangkaian paralel dengan tegangan 9V

ResistorArus terukur (Ampere)

V percobaan (Volt)

Arus Hitung(A)

R1 100 11.68 1,1x10

R2 500 11.66 2.3x10V total pengukuran

11.74

Tabel 6 Pengukuran arus pada rangkaian paralel dengan tegangan 12V

ResistorArus terukur (Ampere)

V percobaan (Volt)

Arus Hitung(A)

R1 100 13.10 1,3x10

R2 500 13.25 2.6x10V total pengukuran

13.13

Pada percobaan rangkaian listrik, pengukuran arus dilakukan dengan dua tegangan yaitu 9 dan 12 V. Hal penting terlihat pada jenis rangkaian. Pada rangkaian sering dengan tegangan 9 V dibandingkan rangkaian paralel, dihasilkan tegangan yang lebih besar pada rangkaian seri dengan nilai berturut-turut 14.40 V dan 11.74 V, begitu pula pada 12 V, nilai rangkaian seri dan paralel adalah 16.56 V dan 13.13V. hal ini menunjukkan rangkaian seri memberikan tegangan yang lebih baik pada komponen listrik yang akan dialiri. Hal tersebut dapat kita lihat dengan mengamati rangkaian listrik denga lampu berposisi paralel (lampu lebih redup) dibandingkan dengan rangkaian seri. Hal ini terjadi karena tegangan yang diberikan pada paralel terbagi dalam beberapa arah, berbeda dengan seri yang memiliki tegangan pada satu arah.

Tabel 7. Pengamatan kapasitor pada tegangan 12V

Kapasitor Rangkaian Tegangan (V)

C1

Paralel

8.06C2 8.02C3 8.05C4 8.13Ctotal 8.33C1

Seri

2.68C2 0.92C3 1.95Ctotal 0.49

Pada kapasitor, berbeda dengan tegangan, rangkaian paralel memiliki nilai kapasitas tegangan lebih tinggi dari pada raangkaian seri karena nilai energy 1 Farad setara bdengan nilai C/V.

Tabel 8. Hukum Kirchoff

LoopArus(Ampere)(x 10-3 )

Tegangan (Volt)Pengukuran

1 5.00 9.862 2.43 12.613 2.40 16.36

Tabel 9. Pengamatan komponen pada aplikasi fotometerKeterangan Tegangan (V)Ada cahaya 13.48Tanpa cahaya 13.50

Pengamatan aplikasi fotometer dilakukan dengan merangkai seperti pada gambar di bawah iniPada aplikasi ini, sifat LDR yang sensitive akan cahaya menjadi indicator penyerapan cahaya yang diberikan oleh LED. Jika kita letakan benda berwarna sebagai penghalang pada sinar LED mencapai LDR maka nilai serapan sinar dapat diketahul melalui LDR. Prinsip ini yang digunakan sebagai aplikasi fotometer pada instrumen.

IV. KESIMPULANKomponen-komponen listrik memiliki

peranan masing-masing dalam suatu rangkaian listrik. Fungsi komponen-komponen listrik telah dipelajari. Perilaku arus dalam rangkaian telah diketahui, selain itu nilai arus teoritis dan percobaan dapat dibandingkan dengan menggunakan hukum listrik yang ada.

V. DAFTAR PUSTAKAKhairurrijal, Abdullah M, Sutriyeni N, Widayani, & Sustini E. 2009. Konsep

resistor untuk pengajaran di sekolah menengah atas. Jurnal Pengajaran Fisika Sekolah Menengah. Vol 1(4) : 91-95.

Khoswanto H, Yohanes TDS, & Wahyudi I. 2004. Balanced amplifier dengan

menggunakan driver Op Amp. Jurnal Teknologi Elektro. Vol 4(2) : 92-99.

Malvino AP. 2004. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta (ID) : Salemba Teknika.

Yani A. 2011. Penggunaan rangkaian multivibrator sebagai saklar sentuh. Jurnal Saintikom. Vol 10(3) : 225-231.

Tipler PA. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta (ID) : Erlangga.