Amazon SearchBox

Senin, 12 November 2012

Osiloskop sebagai Penghitung Daya Efektif (E3)


Osiloskop sebagai Penghitung Daya Efektif (E3)
Philin Yolanda Dwi Sagita, Syaiful Arifin, Endarko, M.Si, P.hD
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: syaiful10@mhs.physics.its.ac.id

Abstrak—Praktikum Osiloskop sebagai Penghitung Daya Efektif (E3) yang bertujuan untuk mengetahui daya aktif, daya reaktif, dan daya nyata dari suatu rangkaian dengan menggunakan osiloskop. Komponen dasar yang digunakan pada praktikum ini antara lain osiloskop, multitester, transformator, kapasitor, resistor, dan kabel penghubung. Digunakan 3 variasi resistor yang berbeda pada praktikum ini yaitu R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, R2 (105 ± 5%) Ω, dan R3 (20 x 104 ± 5%) Ω. Sedangkan nilai kapasitor yang digunakan memiliki kode k = 105 pF atau setara dengan 10--7 F. Pada praktikum ini didapatkan nilai daya aktif sebesar 29911.63508 watt pada R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, 3493.60105 watt pada R2 (105 ± 5%) Ω, dan 1391.092456 watt pada R3 (20 x 104 ± 5%) Ω. Pada praktikum ini juga didapatkan nilai daya reaktif sebesar 4281.281124 watt pada R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, 321.7951882 watt pada R2 (105 ± 5%) Ω, dan 123.8942177 watt pada R3 (20 x 104 ± 5%) Ω. Sementara itu daya nyata yang juga disebut daya pada rangkaian RC pada praktikum ini adalah sebesar 32456.20126 watt pada R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, 3792.920774 watt pada R2 (105 ± 5%) Ω, dan 1617.860315 watt pada R3 (20 x 104 ± 5%) Ω.

Kata KunciOsiloskop, DayaAktif, Daya Reaktif, Daya nyata, dan Daya Efektif.


I. PENDAHULUAN

D
aya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan suatu usaha. Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Energi memiliki satuan Joule atau Btu. Sedangkan daya didefinisikan sebagai laju energi yang dibangkitkan atau dikonsumsi. Satuan dari daya adalah Joule/detik atau watt. Maka satuan energi listrik adalah watt.detik atau biasa disebut dengan watt.hour.[2]
Description: C:\Users\Acer Aspire 4738Z\Desktop\gambar osiloskop.jpg
               








Gambar 1. Osiloskop Digital
Osiloskop adalah salah satu alat ukur yang dapat menampilkan bentuk dari sinyal listrik. Tampilan dari gelombang ini dapat terbaca melalui tabung sinar katoda. Dalam bidang elektronika, osiloskop merupakan instrumen ukur yang memiliki posisi yang sangat vital mengingat sifatnya yang mampu menampilkan betuk gelombang yang dihasilkan oleh rangkaian yang sedang diamati. Osiloskop atau sering disebut dengan CRO ( Cathode Ray Oscilloscope) tersusun atas tabung gelas yang sangat hampa berbentuk buah terung. Elektron dipancarkan dari suatu katoda dan dipancarkan dalam berkas elektron berkecepatan tinggi (sinar katoda) oleh sejumlah elektroda. Berkas elektron tersebut bergerak lewat ruang hampa dari tabung dan membentur layar bundar (flusoresen). Sehingga titik cahaya timbul pada layar dimana elektron membentur. Lintasan berkas elektron tersebut dapat dibelokkan oleh tegangan yang diberikan. Biasanya sinyal yang dipantau membelokkan titik menurut arah vertikal pada layar dan tegangan lainnya yang sebanding dengan waktu membelokkan titik secara horizontal. Akibatnya peragaan visual dan sinyal dapat dimungkinkan.[1]
Dengan osiloskop kita dapat mengetahui dan mengamati tegangan yang terbentuk yang dapat diukur dari peak to peak (P-P), frekuensi, periode dan tegangan AC atau DC, fasa dan berbagai bentuk gelombang dari sinyal. Bentuk dari gelombang ada tiga macam yaitu bentuk gelombang tegangan (berupa garis linier horizontal), sinus, bentuk gelombang persegi, dan bentuk tegangan DC. Secara umum, osiloskop berfungsi untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu yang ditampilkan pada layar untuk melihat sinyal yang sedang diamati. Dengan osiloskop maka kita dapat mengetahui beda fasa antara sinyal input dan sinyal keluaran. Ada beberapa kegunaan osiloskop lainnya, yaitu[6] :
1.       Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu
2.       Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi
3.       Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangkaian listrik
4.       Membedakan noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu
Untuk mengukur gelombang tersebut bisa menggunakan multimeter yang dapat dilihat untuk mengukur arus dan tegangan bolak-balik dengan gelombang sinus. Nilai yang ditunjukkan oleh multimeter adalah harga efektif. Tetapi jika mengukur tegangan dan arus denga frekuensi diatas 20 kHz atau tidak bergelombang sinus maka multimeter tidak cocok. Untuk kondisi seperti itu maka digunakan osiloskop.[5]

Description: C:\Users\Acer Aspire 4738Z\Desktop\panel osiloskop.jpg

 




Gambar 2. Panel Osiloskop

Untuk mengoperasikan osiloskop maka kita harus mengenal komponen yang ada dalam osiloskop. Osiloskop terdiri dari dua layer. Yang sebelah kiri adalah layar dan bagian sebelah kanan adalah tombol-tombol operasi. Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display menyerupai tampilan layar televisi. Hanya saja tidak berwarna-warni dan berfungsi sebagai tempat sinyal uji tampilan. Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak dan disebut div. arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Sementara untuk tombol-tombolnya terdiri atas Power On-Off, Illum, Intensity, Fokus, Kalibator, Channel 1/Channel 2, Posisi Vertikal, Pull CH2 Inv, Volt/Cm, Variabel, Pull X 10, Dan AC GND DC.[7]
Pada bagian panel kontrol osiloskop terdapat dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu melihat sinyal input dan kanal dua untuk melihat sinyal output. Semua alat ukur elektronik bekerja berdasarkan sampel data, semakin tinggi sampel data, semakin akurat peralatan elektronik tersebut.osiloskop, pada umumnya juga mempunyai sampel data yang sangat tinggi. Oleh karena ituosiloskop merupakan alat ukur elektronik yang mahal. Jika yang diukur adalah sebuah gelombang dengan frekuensi 2500 Hz, maka setiap sampel akan memuat data ¼ dari sebuah gelombang penuh yang kemudian akan ditampilkan dalam layar dengan grafik skala XY. Osiloskop dibedakan menjadi dua macam yaitu osiloskop tipe analog (ART-Analog Real Time Oscilloscope) dan osiloskop tipe digital (DSO-Digital Storage Oscilloscope).[3]
Daya merupakan besarnya energi yang dibutuhkan per satuan waktu dari suatu alat. Daya terdapat bermacam-macam, diantaranya daya aktif, daya reaktif, daya efektif dan daya nyata.  Besarnya daya yang digunakan suatu alat listrik dapat diketahui dengan mengunakan osiloskop.
  Pada mekanika, yang dimaksud dengan daya adalah kecepatan melakukan usaha. Adapun, pada listrik dinamik, daya listrik(P) adalah jumlah energi listrik(W) yang digunakan tiap detik(t). Satuan daya listrik dalam SI adalah watt atau Joule/detik. Untuk daya listrik yang besar menggunakan satuan kilowatt atau megawatt. Dari definisi tersebut maka daya dapat dirumuskan :
              …………………………………………(1)
………………………………………….(2)
Sehingga jika dilihat dari rumus diatas maka daya dapat dicari dengan perkalian antara tegangan(V) dan arus(i).
Description: http://electrical17.files.wordpress.com/2011/03/untitled-1.jpg?w=490
Gambar 3. Arah aliran arus listrik

                Penjabaran mengenai daya akan didefinisikan satu persatu sebagai berikut.
a.       Daya Aktif
Daya aktif (Active Power) adalah daya yang terpakai untuk melakukan energi sebenarnya.Satuan daya aktif adalah Watt. Misalnya energi panas, cahaya, mekanik dan lain – lain.

P  = V. I . Cos φ……………………….(3)

Daya ini digunakan secara umum oleh konsumen dan dikonversikan dalam bentuk kerja.

b.       Daya Reaktif
Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet. Daripembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Contoh daya yang
menimbulkan daya reaktif adalah transformator, motor, lampu pijar dan lain – lain. Satuan daya reaktif adalah Var.

Q = V. I. Sin φ………………………...(4)

c.        Daya Nyata
Daya nyata (Apparent Power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms dan arus rms dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil penjumlahan trigonometri dayaaktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata adalah VA.[4]
Description: http://electrical17.files.wordpress.com/2011/03/untitled-2.jpg?w=490
Gambar 4. Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu
Faktor daya (Cos ) dapat didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara daya aktif (Watt) dan daya nyata (VA) yang digunakan dalam sirkuit AC atau beda sudut fasa antara V dan I yang biasanya dinyatakan dalam cos φ .

Faktor Daya         =

                                                            =  
                                                           
= Cos φ

Jadi,                                                                                        Cos φ =  ……………………...(5)

II.METODE


Langkah awal dalam melakukan praktikum ini adalah menyiapkan peralatan-peralatan yang diperlukan dalam pelaksanaan praktikum, yaitu satu buah osiloskop, satu buah multitester AC, satu buah transformator, satu buah kapasitor, 3 buah resistor, dan beberapa kabel penghubung. Pada praktikum ini digunakan 3 variasi resistor yang berbeda yaitu R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, R2 (105 ± 5%) Ω, dan R3 (20 x 104 ± 5%) Ω. Sedangkan nilai kapasitor yang digunakan memiliki kode k = 105 pF atau setara dengan 10--7 F. Setelah itu dilakukan pengecekan tombol-tombol pada osiloskop agar dapat berfungsi dan kemudian mengatur gelombang yang digunakan pada percobaan ini. Kemudian alat dan bahan dirangkai sesuai dengan gambar rangkaian percobaan dibawah ini.
Description: Capture
Gambar 5. Rangkaian RLC yang akan digunakan pada percobaan osiloskop sebagai penghitung daya efektif

                Sebelum digunakan, sebaikkan osiloskop terlebih dahulu dikalibrasi. Kemudian rangkaian tersebut disambungkan dengan sumber arus listrik dan osiloskop. Jika semua telah terhubung, maka osiloskop siap untuk dinyalakan. Setelah dinyalakan, osiloskop harus dibiarkan diam terlebih dahulu selama sekitar 30 detik kemudian power suply dinyalakan.
                Pada praktikum ini akan dilakukan 3 jenis pengamatan, yaitu pengamatan nilai arus listrik yang melewati rangkaian dengan menggunakan multitester, pengamatan nilai tegangan listrik dengan menggunakan channel 1 pada osiloskop dan pengamatan beda fase rangkaian dengan menggunakan channel 2 pada osiloskop.
                Setelah rangkaian dirangkai sesuai dengan gambar 5 diatas, selanjutnya diukur nilai arus listrik yang melewati rangkaian RC baik pada rangkaian dengan menggunkan R1, R2, maupun R3 dengan menggunakan multitester yang dirangkai seri dengan rangkaian.
Selanjutnya dilakukan pengamatan nilai tegangan listrik rangkaian dengan menggunakan channel 1 pada osiloskop. Adapun metodologi untuk pengamatan nilai tegangan listrik ini adalah sebagai berikut. Pada channel 1 yang memiliki percabangan kanal dan kabel penjepit berwarna biru dihubungkan dengan titik-titik pada rangkaian yang ingin diukur tegangan listriknya. Misalnya jika ingin mengukur tegangan listrik RC maka hubungkan kanal dan kabel penjepit berwarna biru dengan titik di ujung resistor dan kapasitor. Sedangkan jika ingin mengukur tegangan listrik pada resistor dan kapasitor, maka kanal dan kabel penjepit berwarna biru tersebut diletakkan disebelah samping kanan dan kiri pada resistor atau kapasitor tersebut. Setelah itu atur tombol Channel 1/Channel 2 pada osiloskop sehingga tombol penunjuk menunjuk pada bagian channel 1. Kemudian atur tombol-tombol pada osiloskop hingga pada layar terbentuk gelombang sinusoidal sesuai dengan yang diinginkan. Lalu catat nilai P-P, periode, dan frekuensi yang ditunjukkan pada layar osiloskop.
Kemudian setelah mendapatkan data pada pengamatan kedua tersebut, selanjutnya dilakukan pengamatan nilai beda fase antara tegangan pada rangkaian RC dan tegangan pada resistor atau kapasitor. Adapun metodologi yang digunakan pada pengamatan ini antara lain kanal dan kabel penjepit yang berwarna hijau dihubungkan dengan rangkaian yang terdiri dari komponen resistor dan kapasitor, sedangkan kanal dan kabel penjepit berwarna biru dihubungkan dengan rangkaian resistor atau kapasitor saja. Setelah itu atur tombol Channel 1/Channel 2 pada osiloskop sehingga tombol penunjuk menunjuk pada bagian channel 2. Kemudian atur tombol-tombol pada osiloskop hingga pada layar terbentuk dua buah gelombang sinusoidal yaitu gelombang sinusoidal untuk tegangan listrik RC dan gelomabang sinusoidal untuk tegangan listrik R atau C. Lalu catat nilai P-P, periode, dan frekuensi yang ditunjukkan pada layar osiloskop.
Lalu ubahlah jenis resistor yang digunakan untuk R2 dan R3 dan lakukan metode praktikum sesuai dengan yang telah dilakukan pada praktikum dengan resistor R1 sebelumnya.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Praktikum Osiloskop Sebagai Penghitung Daya Efektif  (E3) ini bertujuan untuk untuk mengetahui daya aktif, daya reaktif, daya nyata dan daya efektif dari suatu rangkaian dengan menggunakan osiloskop. Pada praktikum ini dilakukan 3 jenis pengamatan yaitu yaitu pengamatan nilai arus listrik yang melewati rangkaian dengan menggunakan multitester, pengamatan nilai tegangan listrik dengan menggunakan channel 1 pada osiloskop dan pengamatan beda fase rangkaian dengan menggunakan channel 2 pada osiloskop.
                Pada pengamatan pertama, dengan menggunakan multitester yang dirangkai seri dengan rangkaian RC, selanjutnya kita amati nilai arus listrik yang melewati rangkaian pada skala penunjukan multitester. Pengamatan ini cukup hanya dilakukan satu kali karena resistor dan kapasitor pada praktikum ini dirangkai secara seri dan nilai arus listrik yang melewati rangkaian listrik seri selalu sama. Adapun nilai arus listrik yang melewati rangkaian RC untuk 3 variasi resistor yang digunakan pada praktikum ini adalah sebagai berikut.

Tabel 1. Data Hasil Pengamatan Arus Listrik pada Rangkaian RC.
Arus Listrik pada Rangkaian RC (Ampere)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
10200
900
520

                Setelah mengetahui nilai arus listrik yang melalui rangkaian, selanjutnya kita akan mengamati nilai tegangan listrik AC pada rangkaian RC, R, dan C. Akan tetapi pada praktikum ini kita tidak akan mengamati nilai tegangan listrik AC tersebut melalui multitester lagi. Kali ini kita akan mengamati nilai tegangan AC rangkaian melalui osiloskop. Namun pada osiloskop nilai tegangan AC itu juga tidak akan diberikan secara langsung. Pada osiloskop akan terbentuk sebuah gelombang sinusoidal untuk masing-masing rangkaian RC, R, dan C yang dilengkapi dengan keterangan Peak to Peak (P-P), Frekuensi, dan Periode. Dari ketiga keterangan tersebut kita dapat menentukan nilai tegangan AC maksimum, frekuensi dan periode pergerakan gelombang. Adapun data hasil pengamatan praktikan untuk pengamatan kedua ini pada rangkaian RC antara lain sebagai berikut.

Tabel 2. Data Hasil Pengamatan Nilai P-P, Periode dan Frekuensi pada Rangkaian RC.
Rangkaian RC
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
P-P
F
T
P-P
F
T
P-P
F
T
9
50
20000
11.92
50.12
19.950
8.8
50
20000

                Setelah mengukur dan mengamati gelombang sinusoidal tegangan AC pada rangkaian RC, selanjutnya kanal dan kabel penjepit berwarna biru dihubungkan dengan rangkaian resistor saja. Kemudian, setelah tombol-tombol pada osiloskop diatur, kita akan dapat mengamati bentuk gelombang sinusoidal tegangan pada rangkaian resistor beserta nilai Peak to Peak (P-P), Frekuensi, dan Periodenya. Adapun data hasil pengamatan praktikan untuk pengamatan kedua ini pada rangkaian R dengan 3 variasi resistor yang berbeda antara lain sebagai berikut.

Tabel 3. Data Hasil Pengamatan Nilai P-P, Periode dan Frekuensi pada Resistor.
Rangkaian Resistor
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
P-P
F
T
P-P
F
T
P-P
F
T
8.64
50
20000
11.44
50.12
19.950
8.16
50
20000

Selanjutnya kanal dan kabel penjepit berwarna biru dihubungkan dengan rangkaian kapasitor saja. Kemudian, setelah tombol-tombol pada osiloskop diatur, kita akan dapat mengamati bentuk gelombang sinusoidal tegangan AC pada rangkaian kapasitor beserta nilai Peak to Peak (P-P), Frekuensi, dan Periodenya. Adapun data hasil pengamatan praktikan untuk pengamatan kedua ini pada rangkaian C dengan 3 variasi resistor yang berbeda antara lain sebagai berikut.

Tabel 4. Data Hasil Pengamatan Nilai P-P, Periode dan Frekuensi pada Kapasitor.
Rangkaian Kapasitor
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
P-P
F
T
P-P
F
T
P-P
F
T
4.24
50
20000
3.6
50.12
19.95
1.8
50
20000

                Pada pengamatan ketiga, kita akan mengamati nilai beda fasa antara gelombang sinusoidal yang dibentuk oleh tegangan AC pada rangkaian RC dan tegangan AC pada resistor dan kapasitor.
                Akan tetapi pada pengamatan yang dilakukan pada beda fasa antara tegangan AC pada rangkaian RC dan tegangan AC pada resistor, diketahui bahwa tidak ada beda fase yang terbentuk. Pada osiloskop dapat terlihat bahwa tinggi amplitudo antara kedua gelombang memang berbeda, gelombang tegangan AC pada rangkaian RC memiliki amplitudo lebih besar daripada gelombang tegangan AC pada resistor, akan tetapi pada kedua gelombang tersebut tidak memiliki beda fasa. Adapun kronologi kejadian yang menyebabkan hal itu terjadi adalah sebagai berikut. Arus listrik yang melewati rangkaian RC dan resistor adalah sama karena resistor dan kapasitor pada praktikum ini disusun secara seri sehingga arus yang melewati rangkaian RC dan resistor adalah sama. Sementara itu, seiring dengan datangnya arus listrik yang melewati komponen resistor, maka pada saat itu pula tegangan jepit diantara ujung-ujung resistor terbentuk. Sehingga waktu terbentuknya arus listrik AC pada resistor memiliki fase yang sama dengan waktu terbentuknya tegangan AC-nya. Sehingga antara tegangan AC pada resistor dan arus listrik total pada rangkaian RC memiliki fase yang sama dengan tegangan AC total pada rangkaian RC. Teori tersebut dapat diamati dan dibuktikan pada beda fase yang dibentuk antara rangkaian RC dan resistor pada tampilan osiloskop berikut ini.

Description: F:\beda fase resistor 1.jpg
Gambar 6. Beda Fase antara Rangkaian RC dan R1

Description: F:\beda fase resistor 2.jpg
Gambar 7. Beda Fase antara Rangkaian RC dan R2

Description: F:\beda fase resistor 3.jpg
Gambar 8. Beda Fase antara Rangkaian RC dan R3
                Sementara itu, antara gelombang tegangan AC pada kapasitor dan gelombang tegangan pada rangkaian RC memiliki beda fase waktu yang cukup mencolok seperti yang dipaparkan pada tabel 5 dibawah ini.

Tabel 5. Data Hasil Pengamatan Beda Fase antara Rangkaian RC dan Kapasitor
Beda Fase Waktu antara Rangkaian RC dan C (second)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
3600
4000
4400

Adapun kronologi kejadian yang menyebabkan terjadinya beda fase waktu antara tegangan AC pada rangkaian RC dan tegangan AC pada kapasitor adalah sebagai berikut. Sama seperti kronologi arus listrik pada komponen resistor sebelumnya yaitu arus listrik yang melewati rangkaian RC dan kapasitor memiliki nilai yang sama karena resistor dan kapasitor pada praktikum ini disusun secara seri sehingga arus yang melewati rangkaian RC dan kapasitor adalah sama. Akan tetapi, pada saat arus listrik mulai mengisi muatan pada kedua plat kapasitor, pada saat itu di kapasitor masih belum muncul adanya tegangan listrik. Tegangan listrik pada kedua plat kapasitor baru muncul setelah plat kapasitor mulai terisi muatan, sehingga plat yang berhadapan langsung dengan muatan positif pada sumber akan bermuatan positif dan plat kapasitor yang berhadapan langsung dengan muatan negatif sumber akan bermuatan negatif. Sehingga fase waktu terbentuknya tegangan AC pada kapasitor lebih lambat daripada fase waktu terbentuknya arus listrik pada rangkaian. Sedangkan, berdasarkan pengamatan beda fase waktu antara tegangan AC pada rangkaian RC dan resistor pada pengamatan sebelumnya, dapat kita ketahui bahwa waktu terbentuknya tegangan AC pada rangkaian RC memiliki fase yang sama dengan waktu terbentuknya arus listriknya. Sementara itu, pada kapasitor terdapat selisih antara waktu masuknya arus listrik pada kapasitor dan waktu terbentuknya tegangan pada kapasitor. Fase waktu terbentuknya tegangan AC pada kapasitor relatif lebih lambat daripada fase waktu terbentuknya arus listriknya. Sehingga akan terbentuk beda fase waktu antara gelombang tegangan AC pada rangkaian RC dan tegangan AC pada kapasitor sesuai dengan penunjukan kedua gelombang pada layar osiloskop dibawah ini.

Description: F:\beda fase kapasitor 1.jpg
Gambar 9. Beda Fase antara Rangkaian RC dan C
pada saat Resistor yang digunakan adalah R1

Description: F:\beda fase kapasitor 2.jpg
Gambar 10. Beda Fase antara Rangkaian RC dan C
pada saat Resistor yang digunakan adalah R2

Description: F:\beda fase kapasitor 3.jpg
Gambar 11. Beda Fase antara Rangkaian RC dan C
pada saat Resistor yang digunakan adalah R3

                Setelah kita melakukan ketiga pengamatan tersebut, selanjutnya kita akan melakukan perhitungan untuk menghitung nilai tegangan maksimum baik pada rangkaian RC, resistor maupun kapasitor. Pada osiloskop tegangan maksimum ini ditunjukkan oleh puncak gelombang. Adapun persamaan rumus yang digunakan untuk mendapatkan nilai tegangan maksimum pada rangkaian adalah sebagai berikut.

Vmax = …………………………(6)
Dengan memanfaatkan persamaan (6) diatas, kita dapat mengetahui nilai tegangan maksimum yang terbentuk untuk masing-masing gelombang sinusoidal tegangan AC masing-masing. Adapun data hasil perhitungan tegangan maksimum yang terbentuk pada rangkaian RC untuk ketiga variasi resistor yang digunakan adalah sebagai berikut

Tabel 6. Data Hasil Perhitungan Nilai Vmax pada Rangkaian RC
Vmax pada Rangkaian RC (volt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
4.5
5.96
4.4

Sementara itu, data hasil perhitungan tegangan maksimum yang terbentuk pada resistor untuk ketiga variasi resistor yang digunakan adalah sebagai berikut

Tabel 7. Data Hasil Perhitungan Nilai Vmax pada Rangkaian R
Vmax pada Rangkaian R (volt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
4.32
5.72
4.08

Begitu pula dengan data hasil perhitungan tegangan maksimum yang terbentuk pada kapasitor untuk ketiga variasi resistor yang digunakan adalah sebagai berikut

Tabel 8. Data Hasil Perhitungan Nilai Vmax pada Rangkaian C
Vmax pada Rangkaian C (volt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
2.12
1.8
0.9

                Setelah kita mengetahui nilai tegangan maksimum untuk masing-masing rangkaian RC, resistor dan kapasitor, selanjutnya kita akan menentukan nilai daya pada ketiga rangkaian tersebut, yakni rangkaian RC, R, dan C dengan memanfaatkan persamaan dibawah ini.

P = ………………….(7)

                Sehingga dengan menggunakan persamaan (7) diatas, kita dapat menentukan nilai daya pada rangkaian RC untuk masing-masing variasi resistor seperti yang akan dipaparkan pada tabel 9 berikut ini.

Tabel 9. Data Hasil Perhitungan Nilai Daya pada Rangkaian RC
PRC  (watt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
32456.20126
3792.920774
1617.860315

                Begitu pula dengan data hasil perhitungan nilai daya pada rangkaian resistor untuk masing-masing variasi resistor seperti yang akan dipaparkan pada tabel 10 berikut ini.

Tabel 10. Data Hasil Perhitungan Nilai Daya pada Rangkaian R
PR  (watt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
31157.95321
3640.18571
1500.197747

                Dengan menggunakan persamaan yang sama, yakni persamaan (7), kita juga dapat menentukan nilai daya pada rangkaian kapasitor untuk masing-masing variasi resistor seperti yang akan dipaparkan pada tabel 11 berikut ini.

Tabel 11. Data Hasil Perhitungan Nilai Daya pada Rangkaian C
PC  (watt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
15290.47704
1145.512986
330.9259736

                Untuk mengetahui nilai daya aktif adan reaktif pada rangkaian, terlebih dahulu kita harus mengetahui nilai faktor daya sesuai dengan persamaan (5) sebelumnya sehingga dengan mengetahui faktor daya tersebut kita dapat menentukan nilai sudut yang mengapit daya aktif dan daya nyata sesuai dengan gambar (4) diatas. Adapun persamaan Faktor Daya tersebut anatra lain sebagai berikut.

Cos ϕ = ……………………(5)

                Sehingga dengan memanfaatkan persamaan (5) diatas, kita dapat menentukan faktor daya pada rangkaian RC untuk ketiga variasi resistor yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada tabel 12 berikut ini.

Tabel 12. Data Hasil Perhitungan Nilai Faktor Daya pada Rangkaian RC
Faktor Daya (RC)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
0.96
0.959731544
0.927272727

                Pada praktikum ini tidak dilakukan perhitungan nilai faktor daya pada rangkaian RC, resistor dan kapasitor, namun hanya faktor daya pada rangkaian resistor. Karena faktor daya ini adalah rasio perbandingan antara daya aktif (Watt) pada resistor dan daya nyata (VA) pada rangkaian RC yang digunakan dalam sirkuit AC atau beda sudut fasa antara V dan I. Sehingga perhitungan faktor daya ini dilakukan untuk keseluruhan rangkaian listrik bukan untuk masing-masing percabangan komponen.
                Selanjutnya, setelah kita mengetahui nilai faktor daya pada rangkaian RC, kita dapat menentukan nilai sudut yang mengapit daya aktif pada resistor dan daya nyata pada rangkaian RC dengan menggunakan persamaan dibawah ini.

Φ = arc cos ………………………..(8)

                Sebenarnya persamaan (8) diatas merupakan modifikasi persamaan (5) mengenai faktor daya yang dimodifikasi ulang hingga didapatkan nilai sudut yang mengapit daya aktif dan daya nyata pada rangkaian RC seperti yang ditunjuakkan pada tabel 13 dibawah ini.

Tabel 13. Data Hasil Perhitungan Nilai Sudut (ϕ) pada Rangkaian RC
Nilai Sudut (ϕ) pada Rangkaian RC (o)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
16.26
16.315
21.9864

                Setelah kita mengetahui nilai sudut pengapit daya aktif dan daya nyata pada rangkaian RC, selanjutnya kita dapat menentukan nilai daya aktif pada resistor maupun daya reaktif pada kapasitor. Adapun persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan nilai daya aktif pada resistor adalah sebagai berikut.
Paktif = V. I. cos ϕ………………………(3)

                Akhirnya, dengan memanfaatkan persamaan (3) diatas kita dapat menentukan nilai daya aktif pada rangkaian untuk setiap variasi resisitor yang digunakan adalah sebagai berikut.

Tabel 14. Data Hasil Perhitungan Nilai Daya Aktif pada Resistor
Paktif (watt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
29911.63508
3493.60105
1391.092456

                Begitu pula dengan daya reaktif pada kapasitor, dengan memanfaatkan nilai sudut pengapit daya aktif dan daya nyata untuk masing-masing variasi resistor yang digunakan sesuai dengan tabel (13), kita juga dapat menentukan nilai daya reaktif pada kapasitor sesuai dengan persamaan mencari daya reaktif dibawah ini.
Preaktif = V. I. sin ϕ…………………...(4)

                Karena nilai sudut yang mengapit daya aktif dan daya nyata pada rangkaian untuk setiap variasi resistor yang digunakan berbeda, maka daya reaktif yang dihasilkan pada praktikum ini juga menghasilkan nilai yang berbeda sesuai dengan nilai resisitor yang digunakan. Hal itu dapat dilihat pada tabel 15 dibawah ini.

Tabel 15. Data Hasil Perhitungan Nilai Daya Reaktif pada Kapasitor
Preaktif (watt)
R1
(92 x 103 ± 10%) Ω
R2
(105 ± 5%) Ω
R3
(20 x 104 ± 5%) Ω
4281.281124
321.7951882
123.8942177

IV.KESIMPULAN


Pada praktikum Osiloskop sebagai Penghitung Daya Efektif (E3) didapatkan nilai daya aktif sebesar 29911.63508 watt pada R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, 3493.60105 watt pada R2 (105 ± 5%) Ω, dan 1391.092456 watt pada R3 (20 x 104 ± 5%) Ω. Pada praktikum ini juga didapatkan nilai daya reaktif sebesar 4281.281124 watt pada R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, 321.7951882 watt pada R2 (105 ± 5%) Ω, dan 123.8942177 watt pada R3 (20 x 104 ± 5%) Ω. Sementara itu daya nyata yang juga disebut daya pada rangkaian RC pada praktikum ini adalah sebesar 32456.20126 watt pada R1 (92 x 103 ± 10%) Ω, 3792.920774 watt pada R2 (105 ± 5%) Ω, dan 1617.860315 watt pada R3 (20 x 104 ± 5%) Ω.
UCAPAN TERIMA KASIH
Para penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium Elektronika Dasar 1 yang telah membimbing kami dalam melaksanakan praktikum ini, serta teman-teman yang telah membantu dalam praktikum ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1]     Cooper, D. William. 1999. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran. Penerbit Erlangga, Jakarta. (pp 117-168)
[2]     Jones, D. Larry & Chn, A. Foster. 2011. Electronic Instruments & Measurement. Wiley &Son, New York. (pp 284-349)
[3]     Margunadi, A.R. 1990. Teori Rangkaian. Penerbit Erlangga, Jakarta.
[4]     Suryatmo, F. 1986. Teknik Listrik Pengukuran. Bina Aksara, Jakarta.
[5]     Bueche, Freserick J dan Hecht, Eugene. 2006. Fisika Universitas. Penerbit Erlangga, Jakarta.
[6]     Giancolli, Douglas C. 2001. Fisika. Penerbit Erlangga, Jakarta.
[7]     Kularatna, Nihal. 2003. Fundamental Of Oscilloscope, Digitasl and Analogue Instrumentation : Testing and Measurement, Institution Of Enggineering and Technology. (pp. 165-208)

2 komentar:

  1. menguktip kutipan 1:
    "Pada praktikum ini tidak dilakukan perhitungan nilai faktor daya pada rangkaian RC, resistor dan kapasitor, namun hanya faktor daya pada rangkaian resistor"
    FAKTOR DAYA ITU MEMANGNYA APA SIH? kok faktor daya yg dihitung di resistor? memangnya terjadi beda fasa antara arus dan tegangan pada resistor di rangkaian arus bolak balik di atas??? beda fasa yg anda ukur APA dan APA?

    mengutip kutipan 2:
    "Pada pengamatan ketiga, kita akan mengamati nilai beda fasa antara gelombang sinusoidal yang dibentuk oleh tegangan AC pada rangkaian RC dan tegangan AC pada resistor dan kapasitor."
    Itu rangkaiannya R dan C di seri dengan sumber AC kan ya? ya jelas tegangannya berhimpit lha yang diukur titik yg sama. perhatikan kalimat ini:
    "tegangan AC pada rangkaian RC dan tegangan AC pada resistor dan kapasitor."

    kutipan 3 :
    "Akan tetapi pada pengamatan yang dilakukan pada beda fasa antara tegangan AC pada rangkaian RC dan tegangan AC pada resistor, diketahui bahwa tidak ada beda fase yang terbentuk." KOK BISA??? padahal di percobaan 2 anda ada beda fasa antara teg. C dan RC. kan rangkaiannya sama (R dan C seri). Harusnya ada beda fasa karena rangkaian anda ada beban kapasitif. di percobaan 1 terlihat tidak ada beda fasa karena efek dari ambil titik yang salah. coba ambil pengukuran I di titik AB dan pengukuran II di titik AC! amati di osiloskop pasti beda. seperti gambar ini:

    .---/\/\/\/\--------.-------||---------.
    |A Resistor B kapasitor C|
    | |
    | |
    (vAC) |
    | |
    | |
    | |
    .--------------------------------------.
    percobaan 1 atau 2 di atas cuma ngukur beda fasa tegangan pada R dan RC atau C dan RC saja. bukan beda fasa arus yg lewat di rangkaian dan tegangan di C. Padahal untuk tahu FAKTOR DAYA cos phi harus tahu beda sudut arus di rangkaian dan tegangan di C. Caranya ukur tegangan di Resistor (Probe osiloskop pada titik AB), jadikan ini sebagai fasa arus di rangkaian. karena arus di R sefasa dengan tegangan di R. Catat Vmaks (puncak). TRUS bandingkan dengan fasa tegangan di kapasitor (titik BC), ini sebagai tegangan C. Catat Vmaks (puncak). masukkan rumus:
    DAYA SEMU = Vefektif x Iefektif
    DAYA EFEKTIF = DAYA SEMU x FAKTOR DAYA
    = Vefektif x Iefektif x FAKTOR DAYA
    FAKTOR DAYA = COS PHI
    dengan Phi adalah beda fasa antara arus dan tegangan di kapasitor ATAU beda fasa daya efektif (WATT) dan daya semu (VA,voltampere) pada kapasitor.
    Vefektif =0,707 x Vmaks,
    Iefektif =0,707 x Imaks.
    Yg anda hitung di atas adaalah Vmaks bukan Vefektif. untuk mendapatkan Vefektif perlu dikalikan 0,707.
    di resistor tidak ada istilah daya efektif karena arus dan tegangannya selalu sefasa, daya efektif hanya berlaku di beban kapasitif (ex kapasitor) dan induktif (ex induktor).

    FINALLY:
    Tolong hati hati kalau mempublish pengetahuan sebelum tahu dasarnya, oke lah di bab 2 anda ada referensi. it's okey. tapi yg di bab pembahasan dn perhitungan, itu dari mana dasarnya???? seperti yg saya kutip di atas...

    SALAM
    Fithro (PHYSICS '07).

    BalasHapus
  2. O ya, untuk tahu Iefetif di rangkaian bisa dari pengukuran langsung pakek amperemeter. ATAU dari perhitungan: Vefektif di resistor dibagi hambatannya. Vefektif resistor sendiri = Vmaks resistor x 0,707.

    SALAM
    Fithro (PHYSICS '07)

    BalasHapus