Laporan Praktikum Laboratorium Dasar Te

MODUL V RANGKAIAN AC
Riyani Prima Dewi (180 13 035)
Asisten: Rizky Kusumah
Tanggal Percobaan: 6/11/2013
EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB
Abstrak

pada C ; tegangan ketinggian 90o dari arusnya

Pada praktikum kali ini akan dilakukan serangkaian
percobaan guna memperkenalkan sifat-sifat rangkaian seri
RC dan RL

2.1

RANGKAIAN RC

Kata kunci: Rangkaian AC, induktor, kapasitor
1.

PENDAHULUAN

Percobaan 5 pada Praktikum Rangkaian Elektrik
dilaksanakan dengan tujuan utama mengenalkan
praktikan dengan sifat-sifat rangkaian AC. Adapun
tujuan-tujuan dari percobaan 5 Praktikum
Rangkaian Elektrik ini, antara lain :

Gambar 2-1 Rangkaian Percobaan RC

Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis

1. Praktikan dapat memahami konsep impedansi
dalam arti fisik.
2. Praktikan dapat memahami hubungan antara
impedansi resistansi dan raktansi pada rangkaian.
3. Praktikan
dapat
memahami

hubungan
tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL.
4. Praktikan dapat mengukur beda fasa tegangan
dan arus pada rangkaian seri RC dan RL
5. Praktikan dapat memahami “response”
terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL.

2.

2.2

DIFERENSIATOR

Masih dari persamaan di atas, bila output diambil
pada resistor Vo = Vr, untuk Vc >> Vr akan
diperoleh Vi = Vc sehingga

STUDI PUSTAKA

Gelombang AC merupakan sebuah gelombang

yang berbentuk sinusoidal. Pada rangkaian yang
menggunakan sumber AC akan timbul response
yang bergantung pada besarnya kapasitansi
dan/atau induktansi dalam rangkaian tersebut.

Dengan demikian diperoleh hubungan output (Vo
= Vr) dengan input (Vi) sebagai berikut

Dalam arus bolak-balik, untuk bentuk gelombang
sinus, impedansi adalah perbandingan phasor
tegangan dan phasor arus.

2.3

Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = R i;

maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan
sinusoidal (sinus atau kosinus):
pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya

HIGH-PASS FILTER

Dari persamaan
maka dapat dituliskan

bila diambil

,

Rangkaian merupakan High Pass Filter (HPF) yang
sederhana.

pada L: tegangan mendahului 90o terhadap
arusnya
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

1

2.4

INTEGRATOR

2. Osiloskop (1 buah)
3. Generator Sinyal (1 buah)

Dari persamaan
bila tegangan
output diambil pada kapasitor ( Vo = Vc ) dan Vr

4. Kabel BNC - Probe Jepit (2 buah)

>> Vc , maka
sehingga
Pada output diperoleh

6. Multimeter Digital (1 buah)

atau

.

5. Kabel BNC - 4 mm (max. 3 buah)

7. Resistor 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ
8. Kapasitor 0,1 µF dam 8,2 nF

Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai rangkaian
integrator.

2.5

10. Kabel 4mm - 4mm

3.1

LOW-PASS FILTER

Dari persamaan
maka dapat dituliskan

9. Induktor 2,5 mH

bila diambil

Sebelum menggunakan Alat-alat di praktikum,
spesifikasi dari setiap alat dicatat dan dipahami,
guna menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.

3.2
rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter
(LPF) sederhana.

2.6

MENCATAT SPESIFIKASI ALAT-ALAT YANG
AKAN DIGUNAKAN

RANGKAIAN RL

PERCOBAAN RANGKAIAN RC

Komponen

Nilai

R

10 kΩ

C

0,1 nF

F

300 Hz

Vi

2 Vrms (gelombang

sinus)

Tabel 3-1 Nilai Komponen Rangkaian RC

Gambar 2-2 Rangkaian Percobaan RL

Menurut hukum Kirchoff II (KVL)
sehingga

Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, Vr sefasa
dengan I dan Vi mendahului terhadap I (dengan
sudut atara 0o dan 90o). Sama seperti pada
rangkaian RC, sudut θ ditentukan oleh
perbandingan reaktansi dan resistansinya.

3.

METODOLOGI

Alat dan komponen yang digunakan pada

pecobaan ini, antara lain:
1. Kit RC dan RL (1 buah)
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

2

membuat rangkaian percobaan RC
seperti gambar 2-1 dengan nilai
komponen seperti tabel 3-1

membuat rangkaian percobaan RL
seperti gambar 2-2 dengan nilai
komponen seperti tabel 3-2

mengosongkan kapasitor dengan
menghubung-singkatkan kedua kaki
kapasitor

mengosongkan induktor dengan
menghubung-singkatkan kedua kaki

induktor

menyalakan dan melakukan kalibrasi
osiloskop

menyalakan dan melakukan kalibrasi
osiloskop

menghitung VR dan VC dengan harga
besaran yang telah diketahui

menghitung VR dan VL dengan harga
besaran yang telah diketahui

mengukur VR dan VL dengan
menggunakan multimeter

mengukur VR dan VC dengan
menggunakan multimeter

mengecek apakah Vi = VL + VR

mengecek apakah Vi = VC + VR

mengamati Vi, VR, dan VC dengan
menggunakan osiloskop, kemudian
menggambarkan bentuk gelombang
pada BCL

mencari beda fasa antara Vi dan VR,
serta antara VR dan VC.

3.3

PERCOBAAN RANGKAIAN RL

Komponen

Nilai

R

1 kΩ

L

2,5 mH

F

60 Hz

Vi

2 Vrms (gelombang
sinus)

mengamati Vi, VR, dan VL dengan
menggunakan osiloskop, kemudian
menggambarkan bentuk gelombang
pada BCL

mencari beda fasa antara Vi dan VR,
serta antara VR dan VL.

3.4

PERCOBAAN RANGKAIAN
DIFERENSIATOR

Gambar 3-1 Rangkaian Percobaan Differensiator

Tabel 3-2 Nilai Komponen Rangkaian RL

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

3

Komponen

Nilai

R1

1 kΩ

R2

10 kΩ

R3

100 kΩ

C1

100 nF

C2

8,2 nF

merangkai rangkaian pada
gambar 3-2 dengan input
4 Vpp (sinyal kotak) dan
frekuensi 500 Hz
menhitung konstanta waktu
RC dengan semua kombinasi
R dan C yang tersedia pada
tabel 3-3

menggambar bentuk
gelombang output pada
BCL untuk setiap
kombinasi nilia RC

Tabel 3-3 Nilai Komponen yang Tersedia

mengulangi langkah 1 - 3
untuk sinyal Segi tiga
frekuensi 500 Hz

merangkai rangkaian pada
gambar 3-1 dengan input
4 Vpp (sinyal kotak) dan
frekuensi 500 Hz

3.6 PENGARUH FREKUENSI DIAMATI PADA
DOMAIN FREKUENSI

menhitung konstanta waktu
RC dengan semua
kombinasi R dan C yang
tersedia pada tabel 3-3

a.

Rangkaian Differensiator

menyuusun rangkaian seperti pada
gambar 3-1 dengan nilai R = 10 kΩ dan
C = 8,2 nF

menggambar bentuk
gelombang output pada
BCL untuk setiap
kombinasi nilia RC

menghitung konstanta waktu RC

3.5

PERCOBAAN RANGKAIAN INTEGRATOR

Atur input sebesar 4 Vpp (sinyal kotak)
pada frekuensi 50 Hz

Gambar 3-2 Rangkaian Percobaan Integrator

mengukur dan menggambar Output
gelombang untuk harga-harga frekuensi
50 Hz, 500 Hz, 5 kHz, dan 50 kHz

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

4

b.

4. HASIL DAN ANALISIS

Rangkaian Integrator
menyuusun rangkaian seperti pada
gambar 3-2 dengan nilai R = 10 kΩ dan
C = 8,2 nF

4.1

MENCATAT SPESIFIKASI ALAT-ALAT YANG
AKAN DIGUNAKAN

Tabel 4-1a Multimeter Digital (Sanwa Digital Multimeter
CD800a)
No.

Spesifikasi

Keterangan

1

Batas ukur arus AC / DC
max 400 mA

Arus maksimum yang
dapat diukur

2

Batas ukur tegangan
max 600 V DC/AC

Tegangan maksimum
yang masih dapat diukur

Fuse 0,5 A/250 V
Baterai AA 1,5 V 2 buah
RMS Sinyal Sinusoidal
Frekuensi 40Hz - 400Hz

Sekering yang digunakan
Baterai yang digunakan
Frekuensi bolak balik
yang dapat diukur

menghitung konstanta waktu RC

3
4

Atur input sebesar 4 Vpp (sinyal kotak)
pada frekuensi 50 Hz

5

Tabel 4-1b Spesifikasi Generator Sinyal (GW Instek SFG2110)
No.

mengukur dan menggambar Output
gelombang untuk harga-harga frekuensi
50 Hz, 500 Hz, 5 kHz, dan 50 kHz

Spesifikasi

Keterangan

1

Input AC Max 30 Vrms

2

Resistansi Output 50Ω

Nilai maksimum input
AC
Resistansi dari tegangan
output

Tabel 4-1c Spesifikasi Osiloskop (GW Instek GDS-806s)

c.

Domain Frekuensi
merangkai ulang rangkaian RC pada
gambar 3-1 denagn R=10k dan C=8,2
nF

No.

Spesifikasi

1

Frekuensi Max 60 Mhz

2

1 MΩ // 2pF

4.2

Keterangan
Frekuensi maksimum
yang dapat diukur
Hambatan dalam
osiloskop

PERCOBAAN RANGKAIAN RC

Tabel 4-2a Data Percobaan Rangkaian RC

menghitung konstanta waktu (τ =
RC) serta frekuensi cut-off (fo =
1/2πτ)
Vi

Dengan sinyal sinusoidal,
menghitung Vo/Vi di 5 titik (fo,
1/100 fo, 1/10 fo, 10 fo, dan 100 fo)
dalam dB
VR

mengkur beda fasanya dan plot
hasilnya pada grafik frekuensi-fasa
VC

Perhitungan (Vrms)

Pengukura
n (Vrms)

2.00

2.00

𝟏𝟎𝒌

𝟏𝟎𝒌 +

𝟏
𝒋𝝎𝟎. 𝟏𝝁

×𝟐
= 𝟏. 𝟕𝟔𝟔∠
− 𝟐𝟕. 𝟗𝟒°

𝟏
𝒋𝝎𝟎. 𝟏𝝁
𝟏
𝟏𝟎𝒌 +
𝒋𝝎𝟎. 𝟏𝝁
×𝟐
= 𝟎. 𝟗𝟑𝟕∠ − 𝟔𝟐°

Grafik

1.63

0.897

Vi tidak sama dengan VR + VC, karna Vi merupakan
penjumlahan geometris dari VR dan VC.
𝑉𝑖 = √𝑉𝑅2 + 𝑉𝑐 2
2.00 = √1.632 + 0.8972
2.00 = √2.6569 + 0.804609
2.00 = √3.461509
2.00 = 1.8605

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

5

4.3

Tabel 4-2b Data beda fase rangkaian RC
Vi – Vr

Δt (ms)

T (ms)

θ

0.24

3.33

25.945946

Tabel 4-3a Data Percobaan Rangkaian RL

Vi – Vc
0.77
3.33
83.243243
Dari hasil percobaan, beda fase antara Vi dan VR
tidak sepenuhnya 0. Masih terdapat perbedaan
fase yang merupakan nilai faktor daya dari system
tersebut. Sedangkan nilai Vi dengan VC juga tidak
tepat 900 namun nilainyamendekat, yakni 83,240.
Berikut gambar gelombang Vi terhadapVr dan Vr
terhadap Vc

Vi

V

Gambar gelombang Vi terhadap Vr

PERCOBAAN RANGKAIAN RL

R

V
L

Perhitungan (Vrms)

Penguk
uran
(Vrms)

2.00

2.00

𝟏𝒌
𝟏𝒌 + 𝒋𝝎𝟐. 𝟓 × 𝟏𝟎−𝟑
×𝟐
= 𝟏. 𝟗𝟗∠
− 𝟓. 𝟑𝟖𝟒°

𝒋𝝎𝟐. 𝟓𝒎
𝟏𝟎𝒌 + 𝒋𝝎𝟐. 𝟓𝒎
×𝟐
= 𝟏. 𝟑𝟕𝟏∠𝟒𝟔. 𝟔𝟗𝟔𝟏°

Grafik

1.88

0.108

Vi tidak sama dengan VR + VL, karna Vi merupakan
penjumlahan geometris dari VR dan VL.

Gambar gelombang Vr terhadap Vc

𝑉𝑖 = √𝑉𝑅 2 + 𝑉𝐿2
2.00 = √1.882 + 0.1082
2.00 = √3.5344 + 0.011664
2.00 = √3.546064
2.00 = 1.883

Tabel 4-3b Data Beda Fasa Percobaan Rangkaian RL
θ

Vi dan VR
VL dan VR
VL dan Vi

4.4
Tabel 4-2c Data Percobaan Rangkaian RC
θ

Vi
dan
VR

27.81o

VC
dan
VR

90o

Grafik Dual

90o
0o
90o

PERCOBAAN RANGKAIAN
DIFERENSIATOR

Pada percobaan ini gelombang yang digunakan
adalah gelombang kotak. Berikut gambar
gelombang kotak yang di gunakan

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

6

Tabel 4-4 Data Percobaan Rangkaian Diferensiator
C
(nF)

100

100

R(kΩ
)

1

10

Ʈ (ms)

4.5

Grafik

PERCOBAAN RANGKAIAN INTEGRATOR

Tabel 4-5a Data Percobaan Rangkaian Integrator Sinyal
Kotak
C (nF)

R(kΩ)

Ʈ (ms)

100

1

0.1

100

10

1

0.1

1

100

100

10

100

100

10

8.2

1

0.0082

8.2

1

0.0082

8.2

10

0.082

8.2

100

0.82

8.2

8.2

10

100

Grafik

0.082

0.82

Dari percobaan ini, dapat ditarik kesimpulan
bahwa rangkaian diferensiator akan bekerja
semakin ideal jika konstanta waktunya semakin
kecil.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

7

Tabel 4-5b Data Percobaan Rangkaian Integrator Sinyal
Segitiga
C
(nF)

R(kΩ)

Ʈ (ms)

4.6

PENGARUH FREKUENSI DIAMATI PADA
DOMAIN FREKUENSI

Grafik

τ = RC = 10k . 8.2n = 0.082 ms

100

1

0.1

100

10

1

100

100

10

Tabel 4-6a Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian
Diferensiator Sinyal Kotak
f(kHz)

Grafik

0.05

0.5

8.2

1

0.0082

8.2

10

0.082

8.2

100

0.82

5

50

Dari percobaan ini, dapat ditarik kesimpulan
bahwa rangkaian integrator akan bekerja semakin
ideal jika konstanta waktunya semakin besar.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

8

Tabel 4-6b Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian
Integrator Sinyal Kotak
f(kHz)

Grafik

0.05

0.5

Grafik Bode Plot domain magnituda-frekuensi

5

50

Grafik Bode Plot domain fasa-frekuensi

5.
Tabel 4-6c Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian
Diferensiator Sinyal Sinusoidal

Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa,

F

Vo(Vrms)

Vi (Vrms)

Vo/Vi

dB

Derajat

0.01fo
0.1fo

0.075
0.123
0.822
1.14
1.16

1.16
1.16
1.16
1.16
1.16

0.0646

-23.7879
-19.4911
-2.9917
-0.1511
0

90

fo
10fo
100fo

0.1060
0.7086
0.9827
1

81.2
47.6
8.03
0

Tabel 4-6d Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian
Integrator Sinyal Sinusoidal
F

Vo(Vrms)

Vi (Vrms)

Vo/Vi

dB

Derajat

0.01fo
0.1fo

1.16
1.15
0.819
0.126
0.077

1.16
1.16
1.16
1.16
1.16

1
0.9914
0.7060
0.1086
0.0664

0
-0.0752
-3.0235
-19.2817
-23.5593

7.92
47.3
80.6
90

fo
10fo
100fo

KESIMPULAN

0



rangkaian RC dan RL dapat menyebabkan
pergeseran fasa 90o.



Rangkaian RL dan RC dapat menghasilkan
Rangkaian yang bersifat Integrator,
Diferensiator, High Pass Filter, dan Low
Pass Filter.



Konstanta waktu sangat mempengaruhi
nilai ω dimana, nilai ω sangat
mempengaruhi sifat dari rangkaian
tersebut (bersifat Integrator, Diferensiator,
High Pass Filter, dan Low Pass Filter).

DAFTAR PUSTAKA
[1]

Hutabarat, Mervin T. , Petunjuk Praktikum
Rangkaian Elektrik, Laboratorium Dasar
Teknik Elektro, Bandung, 2013.

[2]

Alexander, Charles K. and Matthew N. O.
Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits 4th
edition, McGraw-Hill, New York, 2007.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

9