Senin, 11 April 2016
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II
PENGUKURAN GELOMBANG
Oleh :
CORREY ANANTA ADHILAKSMA
1400510001
LABORATORIUM FISIKA DASAR
PHYSICS ENERGY ENGGINEERING
SURYA UNIVERSITY
2015
- Tujuan
Mengetahui penggunaan osiloskop untuk mengamati beberapa jenis tegangan yang berubah dengan waktu, sinusoidal maupun nonsinusoidal, dan penggunaan yang tepat bermacam kontrol pada instrumen.
- Dasar Teori
Osiloskop adalah alat yang di gunakan untuk mengetahui polaritas arus dan tegangan searah yang selalu tetap dan arus bolak-balik yang selalu berubah-ubah. Melalui alat ini juga di amati nilai frekuensi, periode dan bentuk gelombang yang di hasilkan.
Gambar 1 Osiloskop
Layar osiloskop dibagi atas 8 kotak skala besar arah vertikal dan 10 kotak dalam arah horizontal. Sejumlah tombol pada osiloskop digunakan untuk mengubah nilai skala-skala tersebut. Bentuk dari osiloskop ini menyerupai sebuah pesawat televisi dengan beberapa tombol pengatur, namun terdapat garis-garis (grid) pada layarnya.
- Secara ringkas, satuan fungsi utama sebuah osiloskop cathode-ray adalah sebagai berikut :
- Cathode-ray Tube
Ini adalah alat penunjuk, terdiri dari electron gun, sistem defleksi, dan sebuah layar untuk display beam elektron yang bisa dilihat.
Gambar 2. Cathode-ray Tube
- Catu daya
Catu daya harus menyediakan potensial yang sesuai untuk elektroda-elektroda electron gun dan arus untuk memanaskan katoda. Tegangan percepatan tipikal sekitar 2000 V, walaupun 10000 V juga umum.
- Sweep generator
Sweep generator harus menyediakan tegangan sweep "sawtooth" seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 dengan frekuensi yang dapat diubah, dan harus dapat disinkronisasikan dengan tegangan input.
- Amplifier sinyal
Defleksi layar-penuh memerlukan sekitar 200 V. Untuk menampilkan sinyal kecil, sekecil 0,1 V, tiap tegangan defleksi harus diamplifikasi; amplifier ini harus menyediakan voltage-gain (faktor multiplikasi) sampai dengan beberapa ribu.
Gambar 3. Blok diagram Osiloskop
- Kegunaan Osiloskop :
Secara umum osiloskop berfungsi untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu yang ditampilkan pada layar, untuk melihat bentuk sinyal yang sedang diamati. Dengan Osiloskop maka kita dapat mengetahui berapa frekuensi, periode dan tegangan dari sinyal.
Ada beberapa kegunaan osiloskop lainnya, yaitu:
- Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.
- Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi.
- Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangakaian listrik.
- Membedakan arus AC dengan arus DC.
- Mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu.
- Macam-macam Bentuk Gelombang
Ada beberapa jenis tegangan gelombang yang akan diperlihatkan pada layar monitor osiloskop, yaitu:
- Gelombang sinusoida
- Gelombang blok
- Gelombang gigi gergaji
- Gelombang segitiga
- Prinsip Kerja
Alat dan bahan
- Catu daya
- Resistor
- Generator sinyal
- Osiloskop
- Voltmeter
- Dioda
Langkah kerja secara umum
Kami menyusun semua perlengkapan yang diperlukan dalam pratikum modul 2 ini.
- Operasi Osiloskop
- Kami menghubungkan output gelombang sinus generator ke terminal input vertikal osiloskop. (kami memastikan kedua terminal “ground” sudah terhubung)
- Kami menyalakan osiloskop dan generator, kemudian membiarkannya terhangatkan beberapa menit.
- Setelah terhangatkan, kemudian kami mengatur osiloskop untuk mendapatkan gambar berikut ini:
Gambar I. Gelombang sinusoidal di layar osiloskop
- Kalibrasi Osiloskop
- Kami menghubungkan probe ke terminal kalibrasi
- Dalam eksperimen kedua ini, kami melakukan kalibrasi tegangan dan kalibrasi frekuensi
- Untuk kalibrasi tegangan. Kami mengubah tinggi puncak yang ditunjukan pada layar osiloskop dengan memutar kenop var pada channel probe yang digunakan.
- Kami memutar kenop var sampai tinggi puncak ke puncak tegangan menjadi tepat berada pada suatu sumbu yang ditunjukan pada osiloskop
- Selanjutnya lihat skala yang digunakan pada kenop voltage/div (kami mengubah skala vol/div ke skala yang lebih besar dan skala yang lebih kecil untuk melihat perubahan yang terjadi). Kemudian catat hasinya.
- Untuk kalibrasi frekuensi. Kami mengubah lebar gelombang yang ditunjukan pada layar osiloskop dengan memencet tombol SWEEP UNCAL, dan kemudian memutar kenop SWEEP VAR.
- Kami memutar kenop SWEEP VAR sampai lebar 1 gelombang penuh menjadi tepat berada pada suatu sumbu yang ditunjukan pada osiloskop
- Selanjutnya lihat skala yang digunakan pada kenop Time/div (kami mengubah skala time/div ke skala yang lebih besar dan skala yang lebih kecil untuk melihat perubahan yang terjadi). Kemudian catat hasinya.
- Pengukuran Tegangan
- Kami menyiapkan voltmeter dan menggunakan skala pengukuran AC
- Lalu kami meghubungkan probe dari generator sinyal dengan probe dari voltmter seperti pada gambar berikut
Gambar III.1 Dengan voltmeter
- Kami kemudian mencatat nilai yang dibaca oleh voltmeter
- Selanjutnya kami mengamati tegangan yang dibaca oleh osiloskop dengan cara melepaskan probe dari voltmeter dan menghubungkan probe dari votlmeter dengan probe dari osiloskop, seperti gambar berikut:
Gambar III.2 Dengan osiloskop
- Kemudian kami melakukan perbandingan terhadap hasil yang didapat dari voltmeter dengan hasil yang didapat dari osiloskop. (Selanjutnya kami melakukan kembali langkah di atas dengan tegangan yang berbeda dari generator sinyal dengan cara memutar kenop amplitude pada generator sinyal untuk mengubah tegangan dari sumber tersebut).
- Penyearahan
Gambar IV Half-wafe rectifier
- Seperti telah ditunjukan pada gambar diatas. Kami mengkalibarasikan defleksi vertikal seperti sebelumnya; lalu menghubungkan tegangan 1 V p-p ke sirkuit ini, dan hubungkan terminal output dengan input osiloskop.
- Kami memperhatikan bentuk gelombang yang dihasilkan, dan melakukan pengukuran-pengukuran yang diperlukan pada layar.
- Lalu kami kemudian membalikkan diodanya, dan mengamati perubahan yang terjadi.
- Tegangan yang disearahkan
- Menentukan tegangan puncak pada arah maju, dengan defleksi vertikal dikalibrasikan ke 1 V/in.
- Kami menghubungkan sebuah voltmeter dan mengukur tegangan DC rata-rata.
- Persamaan tegangan DC rata-rata sebagai berikut:
- Dimana V0 adalah amplidtudo tegangan input sinusoidal.
- Waktu Bangkit
- Waktu bangkit didefinisikan sebagai waktu untuk tegangan bangkit dari 10 waktu bangkit gelombang persegi
- Pada eksperimen ini, kami menaikan frekuensi generator sinyal dan frekuensi sweep osiloskop 10 kali lipat, lalu menaikan kembali 10 kali lipat lagi, kemudian mengamati perubahan yang terjadi.
- Tabel Pengamatan
Kalibrasi Tegangan
| ||
Vpp
|
2
|
v
|
No
|
Volt/Div (mV)
|
Kotak
|
1
|
5
|
12
|
2
|
10
|
8
|
3
|
20
|
4
|
4
|
50
|
2
|
5
|
100
|
1
|
- Kalibrasi Osiloskop
Kalibrasi Frekuensi
| ||
T
|
1.00E-03
| |
No
|
Time/Div (ms)
|
Kotak
|
1
|
0.1
|
4
|
2
|
0.2
|
2.5
|
3
|
0.3
|
1
|
4
|
1
|
0.5
|
5
|
2
|
0.25
|
- Pengukuran Tegangan
Vpp
|
2
|
v
|
Ï€ =
|
3.14
| |
No
|
Vm(volt)
|
Vos(volt)
|
1
|
1
|
3
|
2
|
2
|
5
|
3
|
3
|
7
|
4
|
4
|
9
|
5
|
5
|
11
|
- Penyearahan
Gambar III.1 Arus Maju
Gambar III.2 Arus Mundur
Gambar III.3 Tanpa dioda
- Tegangan yang disearahkan
Percobaan Kelima
| ||
Ï€ =
|
3.14
| |
No
|
V0 (volt)
|
Vav
|
1
|
1
|
0.31847134
|
2
|
2
|
0.63694268
|
3
|
4
|
1.27388535
|
4
|
6
|
1.91082803
|
5
|
8
|
2.5477707
|
- Waktu Bangkit
No
|
frekuensi (Hz)
|
t (s)
|
1
|
1.00E+06
|
8.40E-07
|
2
|
1.20E+06
|
8.80E-07
|
3
|
1.40E+06
|
9.20E-07
|
4
|
1.60E+06
|
9.60E-07
|
5
|
1.70E+06
|
1.00E-06
|
- Pengolahan Data
- Kalibrasi Osiloskop
Kalibrasi Tegangan
| |||
Vpp
|
2
|
v
| |
No
|
Volt/Div (mV)
|
Kotak
|
Volt/kotak
|
1
|
5
|
12
|
0.17
|
2
|
10
|
8
|
0.25
|
3
|
20
|
4
|
0.50
|
4
|
50
|
2
|
1.00
|
5
|
100
|
1
|
2.00
|
Kalibrasi Frekuensi
| |||
T
|
1.00E-03
| ||
No
|
Time/Div (ms)
|
Kotak
|
Time/kotak
|
1
|
0.1
|
4
|
0.00025
|
2
|
0.2
|
2.5
|
0.0004
|
3
|
0.3
|
1
|
0.001
|
4
|
1
|
0.5
|
0.002
|
5
|
2
|
0.25
|
0.004
|
- Pengukuran Tegangan
Vpp
|
2
|
v
| ||||
Ï€ =
|
3.14
| |||||
No
|
Vm(volt)
|
Vos(volt)
|
Multimeter
|
Osiloskop
| ||
Vrms(volt)
|
Vav(volt)
|
Vrms(volt)
|
Vav(volt)
| |||
1
|
1
|
3
|
0.71
|
0.318471
|
2.1213203
|
0.955414
|
2
|
2
|
5
|
1.41
|
0.636943
|
3.5355339
|
1.5923567
|
3
|
3
|
7
|
2.12
|
0.955414
|
4.9497475
|
2.2292994
|
4
|
4
|
9
|
2.83
|
1.273885
|
6.363961
|
2.866242
|
5
|
5
|
11
|
3.54
|
1.592357
|
7.7781746
|
3.5031847
|
Multimeter
|
Osiloskop
| ||
Vrms Relatif (volt)
|
Vav Relatif (volt)
|
Vrms Relatif (volt)
|
Vav Relatif (volt)
|
0.292893219
|
0.68152866
|
0.2928932
|
0.681528662
|
0.292893219
|
0.68152866
|
0.2928932
|
0.681528662
|
0.292893219
|
0.68152866
|
0.2928932
|
0.681528662
|
0.292893219
|
0.68152866
|
0.2928932
|
0.681528662
|
0.292893219
|
0.68152866
|
0.2928932
|
0.681528662
|
- Tegangan yang disearahkan
Ï€ =
|
3.14
| |
No
|
V0 (volt)
|
Vav
|
1
|
1
|
0.31847134
|
2
|
2
|
0.63694268
|
3
|
4
|
1.27388535
|
4
|
6
|
1.91082803
|
5
|
8
|
2.5477707
|
- Waktu Bangkit
No
|
frekuensi (Hz)
|
t (s)
|
Periode (T)
|
t/T
|
1
|
1.00E+06
|
8.40E-07
|
0.000001
|
0.84
|
2
|
1.20E+06
|
8.80E-07
|
8.3333E-07
|
1.056
|
3
|
1.40E+06
|
9.20E-07
|
7.1429E-07
|
1.288
|
4
|
1.60E+06
|
9.60E-07
|
6.25E-07
|
1.536
|
5
|
1.70E+06
|
1.00E-06
|
5.8824E-07
|
1.7
|
- Analisis Data
- Kalibrasi Osiloskop
Pada kalibrasi frekuensi didapatkan data bahwa ketika volt/div meningkat maka jumlah kotak menurun, sesuai dengan persamaannya maka volt/kotak semakin meningkat. Pada kalibrasi tegangan didapatkan data bahwa ketika time/div maka jumlah kotak menurun, sesuai dengan persamaannya maka time/kotak semakin meningkat.
- Pengukuran Tegangan
Dalam eksperimen ini, besarnya tegangan yang terukur oleh osiloskop jika dibandingkan dengan menggunakan multimeter adalah menunjukan perbedaan yang meningkat berurutan dari 2 sampai 6. pengukuran menggunakan osiloskop dirasa lebih akurat, karena hasil yang didapatkan lebih akurat dan tepat jikadibandingkan dengan menggunakan multimeter yang tingkat kesalahannya lebih tinggi, karena dapat terjadi kesalahan, misalnya kesalahan dalam membaca jarum osiloskop.
- Penyearahan
Dalam eksperimen ini, digunakan dioda yang berfungsi sebagai penahan arus, selain itu juga sebagai penyearah arus. Ketika terbaca pada osiloskop, tegangan yang dihasilkan pada meter akan berubah dengan waktu. Nilai rata-rata tegangan ini tidak nol, karena paruh negatif dari siklus telah dihilangkan, grafik yang muncul tidak lagi grafik sinusodal, melainkan grafik sinusiodal yang sudah disearahkan, sehingga tidak ada lagi titik maksimum dan minimum, semuanya menjadi sama, gelombang yang ditunjukan hanya mengarah keatas. Sedangkan jika dioda dibalik, nilai rata-rata untuk paruh negatif adalah nol, jadi rata-rata untuk keseluruhan siklus adalah setengah rata-rata untuk paruh positif, dioda tidak memberikan pengaruh lain kecuali posisi grafik yang terbaca merupakan kebalikan dari grafik pada saat dioda searah. Sama halnya juga jika tidak ada dioda, gelombang yang terbaca pada osiloskop tidak memiliki titik maksimum dan minimum, gelombang yang ditunjukan mengarah keatas dan kebawah.
- Tegangan yang disearahkan
Dalam eksperimen ini, didapatkan rataan Vav berkisar antara 1,33757962. Perbedaan Vav pada eksperimen ini meningkat atau sebanding dengan peningkatan V0nya. Perbedaan ini dapat dijelaskan pada persamaan mencari Vav yang menyatakan Vav sebanding dengan V0nya.
- Waktu Bangkit
Dalam eksperimen yang telah kami lakukan, kami mendapatkan peningkatan frekuensi yang berbanding lurus dengan waktunya, sehingga dalam eksperimen ini disimpulkan tidak berubah terhadap frekuensi
Posting Komentar