LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1 “RANGKAIAN THEVENIN DAN NORTHON” NAMA : YUHANI AGUSTRI NIM : A1C315034 KELOMPOK : 3 LABORATORIUM PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2016 Jumat, 23 September 2016 RANGKAIAN THEVENIN DAN NORTHON TUJUAN Dapat memahami teorema Thevenin dan Teorema Northon serta penggunaannya pada rangkaian arus searah Dapat menganalisis dan merubah suatu rangkaian ke dalam bentuk rangkaian ke dalam bentuk rangkaian ekuivalen Thevenin dan Northon DASAR TEORI Teorema Thevenin dan Northon adalah dua yang paling banyak digunakan untuk teorema menyederhanakan rangkaian linear untuk kemudian analisis jaringan pada tahun 1883, telegraf Perancis insinyur ML Thevenin Teorema diterbitkan tentang analisis jaringan metode. Empat puluh tiga tahun kemudian insinyur Amerika El Northon di Bell Thelephone Laboratorium menerbitkan sebuah teorema yang sama tetapi ia juga menggunakan sumber arus untuk menggantikan sumber tegangan dalam rangkaian ekuivalen. Kedua teorema negara bahwa setiap jaringan dua terminal linear rumit dengan dengan pasokan listrik dapat disederhanakan rangkaian ekuivalen yang mencakup sumber tegangan yang sebenarnya (Thevenin Teorema) atau sumber arus yang sebenarnya (Northon Teorema). (Wang dalam Marwiliansyah, 2014:2). Rangkaian Thevenin dan rangkaian Northon merupakan dua bentuk rangkaian setara. Rangkaian setara merupakan rangkaian sederhana yang berperilaku sama seperti rangkaian yang diselidiki. Dengan menggunakan rangkaian setara kita dapat membahas suatu alat elektronik berdasarkan pengukuran pada pengukuran pada pengeluaran tanpa mengetahui rangkaian di dalamnya. (Sutrisno, 1986:3). Rangkaian setara Thevenin (ekuivalen Thevenin) menggunakan sumber tegangan tetap, yakni suatu sumber tegangan ideal dengan tegangan keluaran yang tak berubah, berapapun besarnya arus yang diambil darinya. Rangkaian setara Northon menggunkan sumber arus tetap, yang dapat menghasilkan arus tetap, berapapun hambatan yang dipasang pada keluarannya. (Sutrisno, 1986:1-2). Menurut (Wiliam David Cooper, 1994: 151), menyatakan bahwa pada pengukuran mengggunakan galvanometer rangkaian Thevenin dipakai ketika ada masalah arus yang melalui galvanometer dan sekaligus menentukan sensitivitas galvanometer. Untuk memperoleh pengganti Thevenin, dilakukan dua langkah: Menyangkut penentuan tegangan ekuivalen (pengganti) yang muncul pada terminal c dan d bila galvanometer dipindahkan dari rangkaian Menyangkut penentuan tahanan pengganti dengan memperhatikan terminal c dan d dan mengganti baterai dengan tahanan dalamnya. Pada rangkaian setara Thevenin, ETh dan RTh dapat kita tentukan sebagai berikut. Jika rangkaian ada dalam keadaan terbuka : V0 = ETh - IRTh = ETh, oleh karena arus I=0 Nyatalah ETh = Vo.b , yakni tegangan keluaran terbuka. Jika rangkaian diberi beban, maka: Vo = ETh - IL R0 < Vo.b Nyatalah jatuh tegangan oleh adanya arus beban terjadi pada Ro, sebesar IL Ro. Suatu rangkaian dengan hambatan keluaran yang besar mudah terbebani. Suatu sumber tegangan tetap mempunyai Ro = 0, sehingga jika ditarik arus beban berapapun besarnya tegangan keluaran tidak akan jatuh. (Sutrisno, 1986:4). The Thevenin resistance RTh is the DC resistance betwen the output terminals of the network to be reduced, with all sources (current and voltage) set to zero. The thevenin voltage ETh is the open circuit voltage between the output terminals with all sources present as ini the original network. (Boylestad, 1989: 65). Pada rangkaian setara Northon, Ro > Rl, maka IL = akibatnya untuk setiap nilai Rl, asalkan Ro > Rl, akan didapatkan arus IL yang boleh dikata tetap. Memang Vo akan berubah dengan nilai RL oleh karena Vo = IL RL. Suatu sumber arus tetap mempunyai Ro = ∞. Rangkaian ini terdiri dari suatu sumber arus tetap IN paralel dengan suatu hambatan Ro. Sehingga: Io,s = = IN Dimana Io,s adalah singkatan dari I keluaran, singkat. (Sutrisno, 1986: 9). ALAT DAN KOMPONEN 4 Resistor masing – masing resistansinya 220 ohm, 150 ohm, 300 ohm dan 100 ohm 4 Resistor masing – masing resistansinya 10 ohm, 20 ohm, 10 ohm dan 10 ohm Power suply Multimeter Breadboard dan kabel PROSEDUR PERCOBAAN Percobaan 1 Susunlah rangkaian percobaan seperti gambar 4.3 berikut. Tentukan VTH dengan cara mengukur tegangan terbuka antara ujung A dan B Tentukan IN dengan cara mengukur arus yang mengalir jika A dan B dihubung singkat. Tentukan RTH dan RN dengan cara mengukur resistansi antara A dan B dimana sumbertegangan diganti hubung singkat, sumber arus diganti hubung buka. Bandingkan hasil pengukuran tersebut dengan hasil perhitungan. Percobaan 2 Susunlah rangkaian percobaan seperti gambar 4.4 berikut: Tentukan VTH dengan cara mengukur tegangan terbuka antara ujung A dan B Tentukan IN dengan cara mengukur arus yang mengalir jika A dan B dihubung singkat. Tentukan RTH dan RN dengan cara mengukur resistansi antara A dan B dimana sumbertegangan diganti hubung singkat, sumber arus diganti hubung buka. Bandingkan hasil pengukuran tersebut dengan hasil perhitungan. Note: Agar tidak merusakkan multimeter, dalam menggunakan multimeter gunakan batas ukur yang paling besar dulu, baru jika tidak ada kesalahan polaritas dan batas ukur tidak dilampau, batas ukur diperkecil. DATA HASIL PERCOBAAN RANGKAIAN ASLI RANGKAIAN EKUIVALEN THEVENIN NORTHON VTh RTh IN RN Vs = 5 Volt R1= 220 ohm R2 = 150 ohm R3 = 300 ohm R4 = 100 ohm 0,7 Volt 175 ohm 4.10-3 A 175 ohm Vs = 5 Volt R1= 10 ohm R2 = 20 ohm R3 = 10 ohm R4 = 10 ohm 1 Volt 5 ohm 0,2 A 5 ohm PEMBAHASAN Pada percobaan ini dilakukan praktikum tentang rangkaian Thevenin dan Northon. Rangkaian Thevenin dan rangkaian Northon merupakan dua bentuk rangkaian setara. Rangkaian setara merupakan rangkaian sederhana yang berprilaku sama seperti rangkaian yang diselidiki. Dengan menggunkan rangkaian setara kita dapat membahas suatu alat elektronik berdasarkan pengukuran pada pengeluaran tanpa mengetahui rangkaian dalamnya. Dengan menggunakan rangkaian setara kita juga bisa lebih mudah menetukan besarnya nilai hambatan, tegangan dan arus dari sebuah rangkaian yang rumit. Pada percobaan pertama alat dan komponen yang digunakan antara lain : 4 Resistor masing – masing resistansinya 220 ohm (merah – merah – coklat – emas), 150 ohm (coklat-hijau-coklat-emas), 300 ohm(jingga-hitam-coklat-emas) dan 100 ohm(coklat-hitam-coklat-emas), power supply dengan tegangan inputnya 5 Volt, multitester, kabel penghubung dan breadboard yang disusun seperti gambar: Pemasangan resistor pada bredboard dilakukan dengan aturan bagian atas dipasang mendatar (horizontal) sedangkan bagian bawah vertikal. Kemudian dilakukan pengukuran untuk menetukan nilai VTh dengan cara mengukur tegangan (V) terbuka antara ujung A dan B. Kabel positif power supply dihubungkan ke R1 Kabel negatif power supply dihubungkan ke R3 Kabel positif multimeter dihubungkan ke A Kabel negatif multimeter dihubungkan ke B Penentuan letak kabel tersebut dilakukan dengan melihat resistor mana yang lebih besar nilai resistansinya. Hal ini karena I mengalir dari hambatan yang lebih banyak ke hambatan yang lebih sedikit. Dikarenakan pada resistor kanan ( R1,R3) lebih besar resistansinya 520 ohm daripada resistor kiri (R2,R4) 250 ohm maka V kanan + dan V kiri -. Dari hasil pengukuran didapatkan: Untuk menentukan nilai RTh atau RN, maka resistansi antara A dan B diman sumber tegangan diganti hubung singkat. Sumber arus diganti hubung buka. Maka didapatkan nilai RTh = 175 ohm. Dari hasil pemngukuran tersebut didapat IN = = = 0,004 Ampere Menurut (William David Cooper, 1994: 152) menyatakan bahwa: Tegangan Thevenin atau tegangan rangkaian terbuka diperoleh dengan menunjuk kembali gambar 1.1 dan menuliskan: Eab = Eca – Ecb = I1R1 – I2R2 Dimana, I1= dan I2 = Dengan demikian: Eab = E - Diketahui: Vs = 5 Volt R1= 220 ohm R2 = 150 ohm R3 = 300 ohm R4 = 100 ohm Maka : Eab = 5v Eab = 5v Eab = 5v Eab = - 0,9 volt Eab Tahanan rangkaian pengganti Thevenin diperoleh dengan melihat kembali terminal a dan b dan mengganti baterai dengan tahanan dalamnya. Perhatikan bahwa tahanan dalam, Rd dari baterai telah termasuk dalam gambar: Dengan memperhatikan gambar 2.1 dapat dilihat bahwa hubungan singkat akan terjadi antara titik a dan b bila tahanan dalam baterai dianggap nol. Dengan demikian, tahanan Thevenin dengan memeriksa terminal c dan d, menjadi Vs = 5 Volt R1= 10 ohm R2 = 20 ohm R3 = 10 ohm R4 = 10 ohm Maka, Bila detektor nol dihubungkan ke terminl – terminal keluaran rangkaian Thevenin, arus Northon menjadi: Setelah dianalisis didapatkan hasil pengukuran menggunakan multimeter pada praktikum sesuai dengan hasil perhitungan secara teori. Maka dapat dikatakan percobaan 1 berhasil. Pada percobaan kedua, alat dan komponen yang digunakan antara lain: 4 Resistor masing – masing resistansinya 10 ohm, 20 ohm, 10 ohm dan 10 ohm, Power suply, Multimeter, Breadboard dan kabel. Pada percobaan ini digunakan arus sebesar 300mA artinya harus dihitung terlebih dahulu nilai tegangan yang harus diberikan oleh power supply. Rangkaian pada percobaan perlu diubah untuk mendapatkan nilai tegangan ini, yaitu: Maka, Io = E= Io(R1+Rp) E= Io(R1+) E= 0,3 A (10 ohm +) E= 0,3 A (16,67 ohm) E= 5 volt Jadi, tegangan yang dibutuhkan untuk melakukan percobaan agar arus yang mengalir sebesar 300mA (0,3 A) adalah sebesar 5 v. Selanjutnya untuk mengetahui harga Vth, perlu diperhatikan terlebih dahulu bentuk rangkaiannya, yaitu: Maka I2 = I1 = Io/2 = 300mA/2 = 150 mA= 0,15 A Jadi, ETh = Vob = I2.R4 ETh = Vob = 0,15 A . 10 ohm ETh = Vob = 1,5 Volt Sehingga IN = IN = IN = 0,2 A Dari hasil teoritis tersebut kemudian kita bandingkan dengan hasil percobaan. Yakni dengan prosedur dan cara mengukur tegangan terbuka antara ujung A dan B. Untuk menentukan nilai Vth. Kabel positif power supply dihubungkan ke R1 Kabel negatif power supply dihubungkan ke R2 Kabel positif multimeter dihubungkan ke A Kabel negatif multimeter dihubungkan ke B Dari hasil pengukuran didapatkan: VN = VTh = VN = VTh = VN = VTh = 1 volt RN = RTh = RN = RTh = RN = RTh = 5 ohm Maka didapat: IN = IN = IN = 0,2 Ampere Dari hasil semua percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan percobaan yang telah dilakukan telah sesuai dengan hasil perhitungan secara teori. KESIMPULAN Menurut Terorema Thevenin, rangkaian Thevenin adalah suatu rangkaian linear dengan dua ujung terbuka dapat digantikan dengan sumber tegangan yang diseri dengan suatu resistor yaitu resistor Thevenin seperti pada gambar: Menurut teorema Northon rangkaian Northon adalah suatu rangkaian linear dengan dua ujung terbuka dapat digantikan dengan sumber arus yang diparalelkan dengan suatu resistor yaitu resistor Northon seperti pada gambar berikut: Teorema ini digunakan untuk menyederhanakan rangkaian yang rumit sehingga memudahkan perhitungan. Untuk mengubah rangkaian linear menjadi rangkaian ekuivalen Theveni atau Northon harus diperhatikan resistor resistor yang baik yang seri maupuin yanga paralel dengan menjumlahkannya menjadi satu. Sehingga satu resistor terdebut dapat disebut atau dijadikan resistor pengganti dipasang seri dengan tegangan dan pada rangkaian northon resistor pengganti dipasang paralel dengan arus. DAFTAR PUSTAKA Boylestad, Robert. 1989. Electronics A survey Third Edition. Singapura: Prestice Hall International, Inc. Cooper, David William. 1994. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran Edisi ke 2 Terjemahan. Jakarta: Erlangga Marwiliansyah, Ardi. 2014. Jurnal Theorema Thevenin Northon. Makassar: Universitas Islam NegeriAlaudin Makassar Sutrisno. 1986. Elektronika Teori dan Penerapannya Jilid 1. Bandung : Institut Teknologi Bandung