Modul 2

RANGKAIAN DC

Abstract

Telah dilakukan praktikum percobaan yang berjudul Rangkaian DC, yang bertujuan dapat mempelajari hukum ohm dan mempelajari penyederhanaan rangkaian. Praktikum diawali dengan menyiapkan beberapa alat dan bahan seperti; alat ukur, dan beberapa komponen yang akan di ukur, setelah semua peralatan siap praktikum dapat dimulai sesuai dengan prosedur kerja yang ada dalam modul, pratikum selesai apabila semua komponen telah di cek atau di ukur menggunakan alat ukur, dan diperoleh data yang sesuai dengan tujuan dalam praktikum.

Resistor, Pengukuran, Rangkaian seri, Rangkaian pararel

I.     Pendahuluan

A.     Latar Belakang

Rangkaian listrik tertutup adalah rangkaian listrik yang saling berhubungan yang di dalamnya terdapat hambatan (R) dan sumber arus listrik (elemen, E atau ɛ) sehingga pada rangkaian tersebut mengalir arus listrik. Pada dasarnya ada dua jenis rangkaian listrik, yaitu : rangkaian seri dan paralel. Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama.Sifat khas dari rangkaian paralel adalah “beda potensial pada masing-masing cabang adalah sama.”

Bila V1 adalah tegangan pada resistor R1  , V2  adalah pada resistor R2 dan V3 adalah tegangan pada resistor R3  maka berlaku : V1 =V2 = V3. Kalau rangkaian seri berlaku sebagai pembagi tegangan, maka rangkaian paralel berlaku sebagai pembagi arus. Hal ini karena sesuai hukum Kirchoff, bahwa arus total pada rangkaian akan dibagi-bagi ke masing-masing cabang melalui rasio I1 : I2 : I3 = I/R1 : I/R2 : I/R3.

Rangkaian paralel juga memiliki kelebihan seperti memiliki lintasan aliran arus yang teratur karena susunan dari rangkaian tersebut yang paralel. Selanjutnya Jika terjadi kerusakan pada suatu komponen maka ini tidak akan berdampak atau berpengaruh terhadap komponen lain. Selain itu penerapan rangkaian pararalel cocok diaplikasikan pada konsep dan cara pedistribusian listrik dari perusahaan penyedia singtkatnya sangat tepat unutuk kepentingan distribusi listrik ke rumah-rumah konsumen. Pengukuran terhadapbesranya nilai-nilai arus yang mengalir pada sebuah medium pun akan memliki tingkat akurasi yang tinggi.

Rangkaian paralel ini juga memiliki beberapa kekurangan karena beberapa hal. Seperti : rancangan yang kompleks atau rumit menjadi beban untuk seorang instalator dalam membuat skema. Komponen yang diperlukan pun cukup banyak apalagi kita harus meyertakan node penghubung di setiam titik percabangan. Biaya yang dikeluarkan pun pastinya lebih mahal melihat beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya. Oleh sebab itu sebelum anda memasang atau menginstalasi seperangkat rangkaian listrik factor ekstern juga perlu diperhatikan mulai dari untuk apa fungsi rajngkaian tersebut dan lain sebagainya. Demikian sekilas tentang rangkaian paralel yang initinya adalah rangkaian parallel lebih cocok digunakan untuk kepentingan distribusi listrik dari perusahaan penyedia kepada konsumen. Semua itu dipakai sesuai kepentingan dan kebutuhan masing-masing. Jika kita sudah berbicara tentang arus kuat dan arus lemah dalam penghantaran melalui rangkaian parallel tentunya akan membuka suatu topic yang lebih dalam lagi.

B.     Tujuan

·         Mempelajari hukum ohm

·         Mempelajari penyederhanaan rangkaian

II.     Teori Dasar

·           Rangkaian DC

Listrik merupakan energi yang dapat disalurkan melalui penghantar berupa kabel, adanya aruslistrik dikarenakan muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Dalamkehidupan manusia listrik memiliki peran yang sangat penting. Selain digunakan sebagaipenerangan listrik juga digunakan sebagai sumber energi untuk tenaga dan hiburan, contohnyasaja pemanfaatan energi listrik dalam bidang tenaga adalah motor listrik. Keberadaan listrikyang sangat penting dan fital akhirnya saat ini listrik dikuasai oleh negara melalui perusahaanyang bernama PLN.Listrik sendiri dibagi menjadi dua jenis yaitu arus listrik AC dan DC. Dalam artikel singkat ini akanmembahas mengenai apa yang dimaksud dengan arus listrik AC dan DC beserta contohpemanfaatan keduanya. Untuk memudahkan pembaca artikel ini akan saya bagi menjadibeberapa bagian, yang pertama saya akan menjelaskan apa yang dimaksud dengan arus listrik AC dan contoh penggunaannya, kemudian yang kedua saya akan membahas pengertian listrik DC dan contoh penggunaannya.

Pengertian Arus DC

Arus listrik DC (Direct current) merupakan arus listrik searah. Pada awalnya aliran arus padalistrik DC dikatakan mengalir dari ujung positif menuju ujung negatif. Semakin kesinipengamatan-pengamatan yang dilakukan oleh para ahli menunjukkan bahwa pada arus searahmerupakan arus yang alirannya dari negatif (elektron) menuju kutub positif. Nah aliran-aliranini menyebabkan timbulnya lubang-lubang bermuatan positif yang terlihat mengalir dari positifke negatif.definisi arus DCIstilah DC digunakan untuk merujuk pada sistem tenaga yang menggunakan hanya satupolaritas tegangan atau arus, dan untuk merujuk pada, nol-frekuensi konstan, atau perlahan-lahan bervariasi nilai rata-rata lokal tegangan atau arus. [4] Sebagai contoh, tegangan sumbertegangan DC konstan seperti saat ini melalui sumber arus DC. The DC solusi dari suaturangkaian listrik adalah solusi di mana semua tegangan dan arus yang konstan. Hal ini dapatditunjukkan bahwa setiap tegangan stasioner atau gelombang arus dapat diuraikan ke dalamsejumlah komponen DC dan waktu-bervariasi nol berarti komponen; komponen DCdidefinisikan sebagai nilai yang diharapkan, atau nilai rata-rata tegangan atau arus atas semuawaktu.Meskipun DC singkatan dari "arus searah", DC sering merujuk pada "polaritas konstan".Berdasarkan definisi ini, DC tegangan dapat bervariasi dalam waktu, seperti yang terlihat dalamoutput baku penyearah atau sinyal suara berfluktuasi pada saluran telepon.Beberapa bentuk DC (seperti yang dihasilkan oleh regulator tegangan) hampir tidak memilikivariasi tegangan, tetapi masih mungkin memiliki variasi dalam output daya dan arus.

Contoh pemanfaatan listrik DC, Listrik DC (direct current) biasanya digunakan oleh perangkat lektronika. Meskipun adasebagian beban selain perangkat elektronika yang menggunakan arus DC (contohnya; Motorlistrik DC) namun kebanyakan arus DC digunakan untuk keperluan beban elektronika. Beberapabeban elektronika yang menggunakan arus listrik DC diantaranya: Lampu LED (Light EmitingDiode), Komputer, Laptop, TV, Radio, dan masih banyak lagi. Selain itu listrik DC juga seringdisimpan dalam suatu baterai, contohnya saja baterai yang digunakan untuk menghidupkan jam dinding, mainan mobil-mobilan dan masih banyak lagi. Intinya kebanyakan perangkat yangmenggunakan listrik DC merupakan beban perangkat elektronika.

Kelebihan dan Kekurangan arus DC

·         Kekurangan arus DC adalah adanya keterbatasan pasokan listrik, maka dari itu perlumelakukan isi ulang/cas.

·         Kelebihan arus DC adalah dapat dibawa kemana saja

·           Hukum Ohm

Hukum Ohm merupakan sebuah teori yang membahas mengenai hubungan antara Tegangan (Volt), Arus (Ampere), dan Hambatan listrik dalam sirkuit (Ohm). 1 Ohm adalah hambatan listrik yang menyebabkan perbedaan satu volt saat arus sebasar 1 Ampere mengalir. Bunyi hukum Ohm: "Kuat arus listrik pada suatu beban listrik berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan".

 Lambang dari hambatan adalah R, lambang dari Arus adalah I, dan lambang dari tegangan adalah V. Berdasarkan hukum Ohm diatas maka bisa diambil rumus sebagai berikut

I= V/R

Berdasarkan patokan rumus diatas maka kita bisa mencari Nilai I, V, dan R pada suatu rangkaian listrik. Untuk mencari R, caranya cukup dengan menggunakan logika berdasarkan rumus diatas. Misal jika 5=10/2, maka 10=5X2 dan 2=10/5. Berdasarkan logika tersebut untuk mencari V rumusnya adalah V=I X R sedangkan untuk mencari nilai R digunakan rumus R=V/I

·           Multimeter

Secara umum multimeter ada dua jenis, yaitu Multimeter Analog Dan Multimeter Digital

Multimeter analog lebih banyak dipakai untuk kegunaan sehari-hari, seperti para tukang servis TV atau komputer kebanyakan menggunakan jenis yang analog ini. Kelebihannya adalah mudah dalam pembacaannya dengan tampilan yang lebih simple. Sedangkan kekurangannya adalah akurasinya rendah, jadi untuk pengukuran yang memerlukan ketelitian tinggi sebaiknya menggunakan multimeter digital. Namun multimeter jenis ini lebih mudah digunakan sehingga banyak para teknisi yang familiar menggunakan tester analog daripada digital.

Penggunaan dari kedua multimeter tersebut juga cukup berbeda. Dimana untuk multimeter analog biasanya hanya digunakan untuk menentukan apakah sebuah komponen tersebut maish baik atau tidak.

Multimeter digital memiliki akurasi yang tinggi, dan kegunaan yang lebih banyak jika dibandingkan dengan multimeter analog. Yaitu memiliki tambahan-tambahan satuan yang lebih teliti, dan juga opsi pengukuran yang lebih banyak, tidak terbatas pada ampere, volt, dan ohm saja. Multimeter digital biasanya dipakai pada penelitian atau kerja-kerja mengukur yang memerlukan kecermatan tinggi, tetapi sekarang ini banyak juga bengkel-bengkel komputer dan service center yang memakai multimeter digital. Kekurangannya adalah susah untuk memonitor tegangan yang tidak stabil. Jadi bila melakukan pengukuran tegangan yang bergerak naik-turun, sebaiknya menggunakan multimeter analog.

Multimeter digital biasanya lebih condong untuk digunakan sebagai alat mengukur besaran sebuah komponen. Karena hasil yang diberikan sangat akurat sekali.

Secara umun multimeter adalah alat pengukur listrik yang juga disebut sebagai (volt-ohmmeter), Multimeter dapat digunakan untuk mengukur tegangan (volt meter),hambatan (ohm meter), maupun arus (ampere meter). Multimeter sendiriterdapat dua jenis, yaitu multimeter non elektronis atau yang disering disebutmultimeter analog dan multimeter elektronis yang sering disebut multimeterdigital.Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah multimeter, yang memiliki bagian-bagian penting dan fungsinya sebagai berikut:

1.       Papan Skala : bagian ini berfungsi untuk mengetahui besar pengukuran.Pada papan skala terdapat skala-skala: tahanan/ resistansi dalam satuanohm, tegangan (ACV dan DCV), kuat arus (DCmA), dan skala-skalalainnya.

2.       Saklar Jangkauan Ukur :digunakan untuk menentukan posisi kerjamultimeter dan batas ukur (range).

3.       Jarum penunjuk skala : bagian ini berfungsi sebagai indikator penunjuknilai atau harga dari suatu objek yang diukur, indikator pointer ditunjukan dalam bentuk jarum penunjuk. Apabila melakukan pengukuran arus,tegangan, ataupun tahanan, maka jarum penunjuk akan bergerakmenunjuk sebuah nilai yang sesuai dengan objek yang diukurnya.

4.       Saklar pengatur posisi jarum (preset) : digunakan untuk menera jarum penunjuk pada angka nol (sebelah kiri papan skala)

5.       Tombol pengatur jarum pada posisi nol (zero adjustment) : digunakanuntuk menera jarum penunjuk pada angka nol sebelum Multimeterdigunakan untuk mengukur nilai tahanan/resistansi.

6.       Test pin positif : merupakan terminal positif dan untuk menempatkan probe (+) atau probe warna merah sebagai alat atau media pengukuranyang langsung terhubung dengan objek yang akan diukur.

7.       Test pin negatif: merupakan terminal negatif dan untuk menempatkan probe (-) atau probe warna hitam sebagai alat atau media pengukuranyang langsung terhubung dengan objek yang akan diukur.

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik.Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter.

Amper meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkanuntuk arus yang besar ditambhan dengan hambatan shunt.

Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz gaya magnetis. Arus yangmengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkangaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besararus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya.

·           Resistor

Resistor (hambatan atau tahanan) adalah komponen dasar elektronika yang dibuat untuk menghambat aliran arus listrik. Sebuah resistor dapat didesain sedemikian rupa sehingga dapat mempunyai nilai hambatan tertentu. Berdasarkan nilai hambatannya, resistor dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu resistor tetap (yang mempunyai nilai hambatan tertentu/tetap) dan resistor variabel (resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah/diatur).

Resistor juga dapat dikelompokkan berdasarkan bahan pembuatannya, yaitu resistor lilitan kawat dan resistor karbon. Resistor lilitan kawat digunakan untuk berbagai keperluan yang membutuhkan akurasi cukup tinggi dan peralatan yang menggunakan variasi arus yang besar, sedangkan resistor karbon merupakan resistor yang paling banyak beredar di pasaran. Resistor karbon mempunyai nilai hambatan yang tetap karena itu disebut juga resistor tetap. Besarnya nilai suatu hambatan resistor dinyatakan dalam satuan ohm (W)

Besarnya nilai hambatan suatu resistor tetap dapat diketahui dari kode warna atau kode huruf dan angka yang tertera pada resistor tersebut. Resistor memiliki ciri-ciri mempunyi 4 gelang warna dan gelang keempat terpisah dari gelang lainya yaitu sebagai toleransi. Cara mengukur resistor adalah sebagai berikut :

·         pita pertama sebagai puluhan

·         pita kedua sebagai satuan

·         pita ketiga sebagai faktor pengali

·         pita keempat sebagai toleransi

Alat ukurnya Ohm-meter. Sebuah resistor dapat didesain sedemikian rupa sehingga dapat mempunyai nilai hambatan tertentu. Berdasarkan nilai hambatannya, resistor dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu resistor tetap (yang mempunyai nilai hambatan tertentu/tetap) dan resistor variabel (resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah/diatur).

Resistor juga dapat dikelompokkan berdasarkan bahan pembuatannya, yaitu resistor lilitan kawat dan resistor karbon.Resistor lilitan kawat digunakan untuk berbagai keperluan yang membutuhkan akurasi cukup tinggi dan peralatan yang menggunakan variasi arus yang besar, sedangkan resistor karbon merupakan resistor yang paling banyak beredar di pasaran. Resistor karbon mempunyai nilai hambatan yang tetap karena itu disebut juga resistor tetap.

Fungsi resistor adalah sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan adanya resistor menyebabkan arus listrik dapat disalurkan sesuai dengan kebutuhan.

Adapun fungsi resistor secara lengkap adalah sebagai berikut :

1.       Berfungsi untuk menahan sebagian arus listrik sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika

2.       Berfungsi untuk menurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian    elektronika.

3.       Berfungsi untuk membagi tegangan.

4.       Berfungsi untuk  membangkitkan frekuensi tinggi dan frekuensi rendah dengan bantuan transistor daan kondensator (kapasitor).

·           Power supply

Power Supply adalah perangkat keras yang berfungsi untuk menyuplai tegangan langsung kekomponen dalam casing yang membutuhkan tegangan, misalnya motherboard, hardisk, kipas, dll. Input power supply berupa arus bolak-balik (AC) sehingga power supply harus mengubah tegangan AC menjadi DC (arus searah), karena hardware komputer hanya dapat beroperasi dengan arus DC. Power supplyberupa kotak yang umumnya diletakan dibagian belakang atas casing. Cara kerja power supply. Ketika kita menekan tombol power pada casing, yang terjadi adalah langkah berikut.Power supply akan melakukan cek dan tes sebelum membiarkan sistem start. Jika tes telah sukses, power supply mengirim sinyal khusus pada motherboard, yang disebut power good.

Fungsi Power Suplly :

1.       Fungsi Power Supply berdasarkan beberapa jenis konektor 

Power supply memiliki banyak konektor. Dan masing-masing dari konektor memiliki fungsi yang berbeda. Walaupun sebagian kabel memiliki tegangan listrik yang sama, tetapi setiap konektor sudah dikelompokkan berdasarkan fungsinya. Untuk pengenalan, disini ada beberapa tipe konektor dan fungsinya pada komputer yaitu:

a.       ATX power connector (20pin + 4pin)

b.       AT power connector (12 pin)

c.        Molex connector

d.       Berg connector

e.        ATX 12V (Intel) 4 pin connector

f.        pin PCI-E connector

g.        SATA Power connector

2.       Fungsi Power Supply Berdasarkan Management Kabelnya

Power Supply juga dibedakan berdasarkan management pemasangan kabelnya. yaitu power supply non-modular dan power supply modular. Secara populasi, power supply non-modular lebih banyak di jual di pasaran karena memang segmen-nya untuk kalangan kantong pas-pas-an. Yang membedakan adalah management pemasangan kabelnya.

III.     Metodologi

1.       Alat dan Bahan

·         Resistor  1kΩ                        1 buah

·         Resistor  470 Ω                    2 buah

·         Resistor  4,7 Ω                      1 buah

·         Kabel Jumper                       6 buah

·         Power Supply                       1 buah

·         Multimeter Analog              1 buah

·         Kabel Capit Buaya             2 buah

·         Project Board                      1 buah

·         Adaptor                                 1 buah

·         Trafo step down                  1 buah

2.       Prosedur Percobaan

A.     Percobaan 1

Langkah Pengujian :

1.       Susun rangkaian berikut pada project board dengan tegangan sumber Vs=5V, R1=470ohm, R2=4,7ohm, R3=1kohm, dan R4=470kohm.

2.       Ukur besarnya arus I dengan multimeter.

3.       Ukur tagangan VR1,VR2,VR3, dan VR4 dengan multimeter, tuliskan hasilnya pada lembar data.

B.     Percobaan 2 

Langkah Pengujian :

1.       Carilah nilai RA dengan seri R3 dan R4, dan mintalah nilai resistor yang dapat pada intrusktur.

2.       Ukur besarnya arus I dengan multimeter.

3.       Ukur tagangan VR1,VR2, dan VRA dengan multimeter, tuliskan hasilnya pada lembar data.

C.     Percobaan 3

Langkah Pengujian :

1.       Carilah nilai RB dengan pararel RA dan R2, dan mintalah nilai resistor yang dapat pada intrusktur.

2.       Ukur besarnya arus I dengan multimeter.

3.       Ukur tagangan VR1, dan VRB dengan multimeter, tuliskan hasilnya pada lembar data.

D.     Percobaan 4 

Langkah Pengujian :

1.       Carilah nilai Rtotal  dengan seri R1 dan RB, dan mintalah nilai resistor yang dapat pada intrusktur.

2.       Ukur besarnya arus I dengan multimeter.

3.       Ukur tagangan VRTotal dengan multimeter, tuliskan hasilnya pada lembar data.

4.       Berikan analisismu mengenai ke empat percobaan diatas.

IV.     Hasil dan Analisis

A.     Percobaan 1

Tabel 1

	Multimeter Analog
VS	4,8 V
Arus I	0,42 A
VR1	0,5 V
VR2	3,4 V
VR3	2,4 V
VR4	1,2 V

B. Percobaan 2

Tabel 2

	Multimeter Analog
VS	4,8 V
Arus I	0,42 A
VR1	1,4 V
VR2	3,5 V
VRA	3,6 V

R3 dengan R4 diserikan.

RA = R3+R4 = 1000+470 = 1470

C. Percobaan 3

Tabel 3

	Multimeter Analog
VS	4,8 V
Arus I	0,42 A
VR1	1,4 V
VRB	3,6 V

RA dan R2 dipararelkan

RB=  Ω

D. Percobaan 4

Tabel 4

	Multimeter Analog
VS	4,8 V
Arus I	0,42 A
VRTotal	5,02 V

R1 dan RB diserikan

Rtotal = R1+RB = 470+1119,7=1.589,7 Ω

Analisis Percobaan

Dari hasil praktikum dapat kita simpulkan bahwa dalam peyederhanaan rangkaian kita diharusan menyederhanakan gambar tersebut kemudian menghitung resistor pengganti dalam rangkaian tersebut.

Dari hasil mencari nilai resistor total kami memperoleh nilai yang sama dengan hasil resistor total sebelum roses penyederhanaan, berarti praktikum yang kami lakukan berhasil.

Dari hasil yang diperoleh saat menentukan arus dari tiap-tiap resistor,  meski resistor memiliki nilai yang berbeda namun besar arus yang terukur sama semuanya. Hal ini sejalan dengan hhukum OHM dimana nilai arus berbanding lurus dengan tegangan, karena besar tegangan yang kami gunakan sama, maka benar jika arus yang terukur itu sama. Dalam proses pengukuran kami menggunakan alat ukur Avotmeter Digital sehingga hasil pengukuran yang kami lakukan memiliki ketelitian yang lebih dibanding Avometer Analog

Sementara dalam pengukuran besar nilai tegangan masing-masing resistor memiliki nilai yang berbeda sesuai dengan besar dari tahanan resiator tersebut, dimana nilai dari tegangan berbanding lurus dengan arus dan berbanding terbalik dengan resistansi, artinya saat resistor bernilai besar maka tegangan yang terukur kecil. Hal ini terbukti dengan hasil praktikum yang kami lakukan. Berarti teori hokum OHM terbukti

V.     Kesimpulan

                Dalam hokum OHM menceritakan bahwa I =  V/R , dimana nilai arus dalam suatu rangkaian akan berbanding lurus dengan besar nilai tegangan, dan berbanding terbalik dengan besar nilai resistansi.

                Dalam proses penyederhanaan rangkaian kita harus mengetahui besar semua nilai resistornya.

Daftar Pustaka

[1]     Bishop, Owen. 2006. Dasar-Dasar Listrik. Jakarta: Erlangga.

[2]     Blocher, R. 2004.DasarElektronika. Yogyakarta: Andi.

[3]     Siregar, W. 2004.Electrical Utilities. Jakarta: Erlangga.

[4]     http://duniaelektonika.blogspot.co.id/2013/01/fungsi-elektrolit-condensator-elco.html (29 Oktober 2015).

http://sabiliridho.blogspot.co.id/2013/02/rangkaian-dasar-listrik.html (29 Oktober 2015)