1. Pendahuluan[Back]
2. Tujuan[Back]
- Menggabungkan 2 sumber sekaligus,yaitu sumber AC dan sumber DC ke dalam satu rangkaian bersama dioda
- Mempelajari pengaruh arus dan tegangan dengan sumber tegangan DC
- Mempelajari pengaruh arus dan tegangan dengan sumber tegangan AC
- Mempelajari pengaruh arus dan tegangan dengan sumber tegangan DC dan AC
3. Alat dan Bahan[Back]
- Voltmeter dan Ampermeter
Voltmeter adalah perangkat yang berfungsi untuk menghitung tegangan.Ampermeter adalah perangkat yang berfungsi untuk menghitung arus yang mengalir di suatu rangkaian.
- Battery (Sumber DC)
Battery sebagai komponen yang menghasilkan arus dan tegangan DC (searah)
- Sumber AC
Sumber AC adalah benda yang menghasilkan arus dan tegangan listrik AC (bolak-balik).
- Resistor
Resistor sebagai komponen yang menyuplai hambatan yang digunakan untuk mengatur arus
dan tegangan listrik.
- Dioda
Dioda berfungsi sebagai penyaklaran pada rangkaian elektronika. Dioda berperan untuk membiarkan arus listrik mengalir hanya dengan satu arah saja,dan menghambat arus dari sebaliknya.
- Switch
Yaitu sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik,atau untuk menghubungkannya.
- Ground
Definisi grounding adalah sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.
4. Dasar Teori[Back]
- Sumber DC
Sumber listrik searah DC merupakan kepanjangan dari kata Direct Current, atau yang dikenal dengan sebutan sumber arus searah, merupakan sumber daya listrik arus searah yang dihasilkan oleh baterai,maupun akumulator (aki). Sumber DC melibatkan konsep tegangan, arus, resistansi, dan hukum Ohm.Dikatakan searah karena arus selalu mengalir dari kutub positif ke kutub negatif, selain itu dikatakan searah karena arus dan tegangan konstan.
- Sumber AC
Alternating Current atau AC dapat disebut juga sebagai arus listrik bolak-balik. Sumber AC melibatkan konsep tegangan dan arus yang berubah secara periodik dan bergantian dalam waktu, dengan karakteristik seperti amplitudo, frekuensi, dan fase. Arus ini biasanya dihasilkan oleh generator yang dapat menghasilkan listrik, namun besar dan arahnya selalu berubah setiap waktu. Arus bolak-balik ini akan membentuk sebuah gelombang dengan frekuensi tertentu yang berbentuk sinus. Sehingga banyak juga yang menyebutkan arus listrik AC berbentuk gelombang sinus. Contoh sumber tegangan dari arus listrik AC antara lain arus listrik dari PLN, genset, dinamo, dan turbin angin.Dikatakan bolak balik karena arus mengalir bisa dari kutub positif ke negatif ataupun sebaliknya , selain itu dikatakan bolak balik karena arus dan tegangan bisa positf dan bisa negatif.
- Dioda
Dioda adalah komponen yang berfungsi untuk menyearahkan sekaligus sebagai penghambat arus listrik, disusun dari beragam bahan yang bersifat semikonduktor. Dasar teorinya meliputi pembentukan PN junction, dimana arus dapat mengalir dalam kondisi forward bias ketika tegangan diterapkan pada arah yang tepat, dan terhambat dalam kondisi reverse bias. Umumnya jenis bahan yang digunakan dalam proses pembuatannya yakni seperti silikon, germanium, dan lain sebagainya.
.jpg)
- Hukum Ohm
Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar atau hambatan besarnya sebanding dengan beda potensial atau tegangan antara ujung-ujung penghantar tersebut.
- Teorema Superposisi
Teorema superposisi adalah teorema yang menjelaskan bahwa tegangan atau arus yang melalui sebuah rangkaian tertutup sama dengan penjumlahan dari tegangan atau arus yang melalui sebuah rangkaian tertutup.
5. Percobaan[Back]
- Siapkan semua alat dan bahan di dalam perangkat lunak aplikasi Proteus, yang tersedia di masing-masing sektornya
- Rangkailah komponen - komponen tadi dengan cara menyambungkannya dengan "wire"
- Jika sudah benar semua, klik tombol "play", dan jika sudah selesai atau ingin mengubah rangkaian, maka klik tombol "stop"
Prinsip Kerja :
Rangkaian terdiri dari sumber tegangan AC (2V), sumber tegangan DC (10V), dioda (D1), resistor (R1 dengan nilai 2kΩ). Ketika rangkaian dijalankan, sumber tegangan AC memberikan sinyal arus bolak-balik (AC) dengan amplitudo puncak 2V. Sinyal ini dicampur dengan tegangan DC sebesar 10V yang diberikan oleh sumber tegangan DC. Ini menghasilkan sinyal AC yang ditambah dengan offset DC sebesar 10V.
Dioda D1 dipasang untuk memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah dari anoda ke katoda. Ketika tegangan AC positif, dioda akan mengalirkan arus dan ketika tegangan AC negatif, dioda akan memblokir arus. Resistor R1 berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir dalam rangkaian.
Rangkaian terdiri dari dua sumber yang berbeda jenis. Maka digunakanlah teorema Superposisi untuk menganalisisnya, maka hasil analisisnya adalah:
- Pada saat Vac = 0, maka tegangan pada resistor hanya dipengaruhi oleh battery menjadi (10 - 0.7)V = 9.3V
- Menggunakan hukum ohm maka didapatkan arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah I = V/R = 9.3/2k = 4.65mA
- Tegangan juga bisa diukur menggunakan osiloskop sehingga grafik inputnya berbentuk sinus dan outputnya konstan.
Pada osiloskop, terlihat sinyal tegangan gabungan dari sumber AC dan DC. Karena ada dioda di rangkaian, sinyal yang melewati dioda hanya bagian positif dari sinyal AC yang ditambah dengan tegangan DC 10V, sehingga kita terlihat sinyal yang terpotong di bagian negatifnya dan di-offset sebesar 10V. Bentuk gelombang pada osiloskop menunjukkan puncak-puncak sinyal AC yang ditambah dengan tegangan DC, dan saat sinyal AC negatif, sinyal tetap pada tegangan DC 10V. Ini menunjukkan bahwa dioda berfungsi sebagai penyearah setengah gelombang, mengizinkan hanya bagian positif dari sinyal AC untuk melewati dan menggabungkannya dengan tegangan DC.
Prinsip Kerja :
Rangkaian ini terdiri dari sumber tegangan DC (10V), dioda (D1), resistor (R1 dengan nilai 2kΩ). Ketika rangkaian dioperasikan, sumber tegangan DC memberikan tegangan tetap sebesar 10V. Dioda D1 memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah dari anoda ke katoda. Resistor R1 berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir dalam rangkaian.
Tegangan DC sebesar 10V dari B1 diaplikasikan ke rangkaian. Dioda D1 mengalirkan arus dari anoda ke katoda. Arus mengalir melalui resistor R1, menghasilkan penurunan tegangan yang sesuai dengan hukum Ohm.
Pada ampermeter terukur arus sebesar +4.65 mA. Dengan tegangan total 9.3V dan resistor 2kΩ, arus yang diharapkan adalah I = V/R = 9.3V / 2000Ω = 4.65 mA. Nilai ini konsisten dengan pengukuran aktual, menunjukkan bahwa rangkaian bekerja sesuai dengan hukum Ohm.Pada voltmeter terukur tegangan sebesar +9.30V. Ini adalah tegangan yang terukur pada resistor R1, yang sesuai dengan perhitungan teoretis mengingat drop tegangan pada dioda.Pada osiloskop, tidak ada sinyal AC yang terlihat karena hanya ada sumber tegangan DC dalam rangkaian. Oleh karena itu, osiloskop hanya menampilkan garis lurus yang mewakili tegangan DC yang konstan. Tegangan yang terlihat pada osiloskop akan setara dengan tegangan dari sumber DC dikurangi drop tegangan pada dioda. Karena dioda silikon biasanya memiliki drop tegangan sekitar 0.7V, tegangan yang diharapkan adalah sekitar 9.3V (10V - 0.7V). Ini sesuai dengan hasil yang ditunjukkan oleh voltmeter di rangkaian.
Prinsip Kerja :
Rangkaian ini terdiri dari sumber tegangan AC (2V), dioda (D1), resistor (R1 dengan nilai 2kΩ). Ketika rangkaian dioperasikan, sumber tegangan AC memberikan sinyal tegangan bolak-balik sebesar 2V.
Saat rangkaian dijalankan :
- Tegangan AC sebesar 2V dari sumber AC diaplikasikan ke rangkaian.
- Arus AC mengalir melalui dioda D1. Dioda hanya mengalirkan arus selama setengah siklus positif dari sinyal AC (fungsi penyearah setengah gelombang).
- Arus yang telah disearahkan mengalir melalui resistor R1, menghasilkan penurunan tegangan yang sesuai dengan hukum Ohm.
Pada amperemeter terukur arus sebesar +0.58 mA. Dengan tegangan AC searah sekitar 1.16V (setelah penyearahan) dan resistor 2kΩ, arus yang diharapkan adalah I = V/R = 1.16V / 2000Ω = 0.58 mA. Nilai ini konsisten dengan pengukuran aktual, menunjukkan bahwa rangkaian bekerja sesuai dengan hukum Ohm.
Pada voltmeter terukur tegangan sebesar +1.16V. Ini adalah tegangan rata-rata yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang pada resistor R1. Tegangan ini lebih rendah dari tegangan puncak sumber AC karena sifat penyearahan setengah gelombang dan karena adanya penurunan tegangan pada dioda.
Pada osiloskop, sinyal tegangan yang terlihat adalah hasil dari penyearah setengah gelombang oleh dioda. Sinyal yang ditampilkan hanya menunjukkan setengah siklus positif dari sinyal AC asli, sementara setengah siklus negatif dihilangkan. Ini menghasilkan bentuk gelombang yang tampak seperti gelombang sinusoidal yang telah dipotong setengahnya di bagian negatif.
- Channel A (kuning): Menampilkan tegangan AC dari sumber sebelum dioda.
- Channel B (biru): Menampilkan tegangan setelah dioda, yang merupakan sinyal setengah gelombang positif.
- Channel C (merah): Menampilkan tegangan setelah resistor R1.
- Channel D (hijau): Menampilkan sinyal input AC asli sebagai referensi.
Prinsip Kerja :
Rangkaian ini adalah rangkaian sederhana dengan sumber AC 2V yang terhubung ke dua resistor (R1 dan R2) .
- Sumber AC 2V menghasilkan tegangan sinusoidal yang diberikan ke rangkaian.
- Arus AC mengalir dari sumber melalui R2 (5.59 ohm), mengukur tegangan jatuh di resistor ini sebesar 4.64 mV.
- Setelah melewati R2, arus bercabang:
- Satu cabang menuju ke alat ukur arus yang mengukur arus sebesar 0.83 mA.
- Cabang lainnya melewati R1 (2k ohm), mengukur tegangan jatuh sebesar 1.66V.
- Tegangan dan arus yang terukur menunjukkan distribusi potensial di sepanjang rangkaian.
Gelombang sinusoidal yang terlihat di osiloskop menunjukkan bentuk gelombang dari tegangan AC yang diberikan oleh sumber.
Kanal A menunjukkan gelombang kuning, kanal B biru, kanal C merah, dan kanal D hijau, masing-masing mewakili sinyal yang berbeda di titik pengukuran dalam rangkaian.
Bentuk gelombang ini menunjukkan bagaimana tegangan AC berubah sepanjang waktu di berbagai titik rangkaian.
Rangkaian 1 - 6 :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar