بِسْمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيم - لا إله إلا الله محمد رسول الله
Ajifahreza

Jurnal Teorema Thevenin Northon

JURNAL TEOREMA THEVENIN NORTHON
Yusuf Arditia Pratama, Rizki Rahmat Hidayat, Surya Susiratmaka

Fakultas Teknik Elektro Universitas Udayana

Abstrak

Dalam praktikum rangkaian arus searah terdapat teorema yang akan dibuktikan secara langsung dan mempelajari bagaimana hal itu terjad, teorema tersebut adalah teorema thevenin dan northon. Bertujuan untuk memahami dan menerapkan rangkaian setara thevenin dan rangkaian secara northon. Variable yang diukur dalam praktikum ini adalah tegangan, arus pada rangkaian tanpa potensiometer atau RL dan  tegangan arus pada rangkaian dengan menggunakan potensiometer. Hasil pengamatan menunjukan bahwa untuk mengukur tegangan dan hambatan pada rangkaian thevenin serta kuat arus dan tegangan pada hambatan beban yaitu dengan menghidupkan power supplay, sedangkan pada kuat arus norton dihubung singkat. Pembahasan pada praktikum ini adalah pada percobaan yang dilakukan, digunakan empat buah resistor dimana R1 paralel dengan R2 kemudian seri dengan R3 lalu seri dengan R4 dan pada rangkaian dipasang ampere meter secara seri dan voltmeter secara paralel. Kemudian mencari nilai
ETh , RTh , ,  dan Irl yang akan dibandingna dengan hasil analisis data dan analisis grafik. Kesimpulan yang diperolerh dari hasil praktikum ini adalah pada rangkaian setara Thevenin nilai tegangan keluaran tetap meskipun arus mengalir beda pada tegangan yang sama. Pada rangkaian setara Norton nilai arus yang dihasilkan tetap meskipun hambatan yang digunakan atau yang dipasang pada keluarannya beda pada tegangan yang sama. Dan dari praktikum ini adalah hubungan Vrl dan Irl berbanding terbalik, jika nilai Vrl semakin naik (Besar) maka Irl semakin turun (Kecil).

Kata Kunci: Teorema Thevenin, Teorema Norton, Tegangan, Kuat arus
 
Metode Dasar

Ada dua bentuk rangkaian setara, yaitu rangkaian setara thevenin dan rangkaian setara Norton.
Definisi Tegangan dan Hambatan Thevenin

Hambatan Thevenin : RTH = ROC ....(1)

Tegangan Thevenin, VTH, didefinisikan sebagai tegangan yang melewati terminal beban saat hambatan beban terbuka, karena ini tegangan Thevenin terkadang disebut tegangan rangkaian terbuka.
Definisinya :

Tegangan Thevenin : VTH = VOC
dengan VOC merupakan singkatan dari "Open - Circuit Voltage"
hambatan Thevenin didefinisikan sebagai hambatan yang diukur antara - terminal saat seluruh sumber dibuat nol (dihubungsingkatkan) dan hambatan beban terbuka sebagai definisi :

Gambar 1.1 memperlihatkan sebuah kotak hitam (black box) yang mengandung rangkaian dengan sumber searah (DC) dan hambatan linear  (hambatan yang tidak berubah dengan naiknya tegangan).
Theorema Thevenin merupakan alat bantu aplikatif dalam dunia elektronika. Theorema ini tidak hanya menyederhanakan dalam perhitungan, tapi juga memungkin kan kita untuk menjelaskan operasi rangkaian yang  tidak mampu dijelaskan anya dengan menggunakan persamaan Kirchhoff (Martawijaya, dkk, 2008).

Definisi Arus dan Hambatan Norton

Arus Norton IN, didefinisikan sebagai arus beban saat hambatan dihubung singkat. Karena ini, arus norton terkadang disebyut juga dengan arus hubung singkat (Short - Sircuit Current , ISC), sebagai definisi :

Arus Norton : IN = ISC .... (2)
Hambatan Norton, RN adalah hambatan yang diukur oleh ohm meter pada terminal beban saat seluruh sumber diturunkan menjadi nol dan hambatan beban dibuka (dilepas). sebagai definisi

Hambatan Norton : RN = ROC ...(3)
Karena hambatan Thevenin dan hambatan Norton memiliki definisi yang sama, maka dapat dituliskan :
RN = RTH ....(4)

Penurunan ini menunjukan bahwa hambatan Thevenin sama dengan hambatan Norton. Apabila kita menghitung hambatan Thevenin sebesar 10 kW, maka hambatan Norton juga sebesar 10 kW.
Gambar 1.2 memperlihatkan sebuah kotak hitam (black box) yang mengandung rangkaian apa saja dengan sumber searah dan hambatan linear.

Martawijaya, dkk, 2008)
Norton membuktikan bahwa rangkaian dalam kotak hitam pada seperti gambar 1.2(a) diatas akan menghasilkan tegangan beban yang sama dengan rangkaian sederhana Gambar 1.2(b). Sebagai penurunan, theorema Norton terlihat sebagai berikut.

VL =IN (RN || RL)....(5)
Dengan kata lain, tegangan beban sama dengan arus norton dikalikan dengan hambatan Norton yang paralel dengan hambatan beban (Malvino 2003).
Sebelum kita definisikan hambatan Norrton setara  dengan hambatan Thevenin. Tetapi perhatikan perbedaan posisi hambatan. hambatan Thevenin selalu diseri dengan sumber tegangan, sedangkan hambatan norton selalu paralel dengan sumber arus (Sutrisno, 1986).

2. Identifikasi Variable

Kegiatan I
a. Variabel manipulasi : tegangan sumber (Volt)
b. Variabel respon : Tegangan Thevenin (Voly) dan Arus Norton (Ampere)
c. Variabel kontrol : Resistansi (resistor)(Ω)
Kegiatan II

a. Variabel manipulasi : Tegangan Output (Volt)
b. Variabel respon : Arus output (Ampere)
c. Variable kontrol : Resistansi resistor (R1, R2, R3) (Ω)

3. Definisi Operasional Variabel
 a. Kegiatan I 


1. Tegangan Sumber (Vs) : adalah tegangan yang berasal dari poer supply yang terbaca pada voltmeter dimana besarnya mulai 2 V sampai 12 v dan satuannya adalah volt.
2. Tegangan Thevenin (Voc) : adalah tegangan yang jatuh pada resistor (R2) dan terbaca pada voltmeter dengan satuan adalah volt.
3. Arus Norton (IN) : adalah arus yang mengalir pada rangkaian terbaca pada amperemeter dengan satuan Ampere (A)
4. Resistansi resistor (R1, R2, R3) : besarnya nilai hambatan pada resistor yang dapat dibaca dari warna cincin pada resistor dalam satuan Ω

b. Kegiatan II
1. Hambatan dalam (RL) : hambatan yang diubah dengan menggunakan resistor variabel (Potensiometer) yang satuannya adalah ohm.
2. Tegangan Keluaran (V0) : perubahan nilai tegangan yang terbaca pada voltmeter seiring dengan perubahan potensiometer untuk mencapai tegangan maksimalnya dengan satuan Volt.
3. Arus Beban (IL) : perubahan nilai arus yang dibaca pada amperemeter akibat dari nilai potensiometer yang dirubah dengan satuan Ampere (A).
4. Resistansi Resistor (R1, R2, dan R3) : besarnya nilai hambatan pada resistor yang dapat dibaca dari warna cincin pada badan resistor dalam satuan ohm (Ω)

4. Alat dan Bahan
a. Resistor, 3 buah
b. Potensiometer, 1 buah
c. Power Supply 0 - 12 VDC, 1 bua
d. Voltmeter 0 - 10 VDC, 1 buah
e. Amperemeter 0 - 1 ADC, 1 buah
f. papan kit, 1 buah
g. kabel penghubung

Prosedure Kerja
a. Mencatat spesifikasi masing masing komponen yang digunakan
b. Membuat rangkaian seperti gambar berikut diatas papan kit yang telah disediakan.
c. Mengatur tegangan sumber sebesar 2 v lalu mengukur tegangan rangkaian buka (VOC) antara titik A dan B tanpa beban RL dan menghubung singkat Arus (ISC) dengan menempatkan sebuah Ammeter melintas A - B (VOC dan ISC tidak diukur bersamaan).
d. Mengukur pula besar resistansi total rangkaian dengan melepas power supply (rangkaian dihubung singkat pada posisi sumber dan tanpa beban).
e. Melakukan langkah 3 untuk tegangan sumber 4 V, 6 V, 8 V, dan 10 V.
f. Selanjutnya memasang beban RL pada keluaran rangkaian seperti gambar berikut.
g. Mengatur potensiometer pada posisi minimum dan mengukur tegangan keluaran (Vo) dan arus beban (IL)
h. Melanjutkan dengan mengubah nilai RL hingga maksimum. Mencatat nilai arus dan tegangan setiap peribahan RL.


7. Pembahasan
Dalam rangkaian setara, terdapat dua jenis yaitu rangkaian setara Thevenin dan Rangkaian setara Norton.


a. Kegiatan 1
Pada kegiatan ini, hubungan antara tegangan Thevenin dan Arus Norton akan diselidiki. Secara teori, nilai tegangan Thevenin, arus Norton serta hambatan Thevenin dinyatakan dalam bentuk perhitungan yang telah ditampilkan sebelumnya. Jika dibandingkan dengan nilai yang dinyatakan dalam perhitungan (nilai teori), seperti nilai tegangan Thevenin 1.84 Volt, 3.69 Volt, 5.53 Volt, 7.38 Volt, 9.22 Volt, dan 11.07, hambatan Thevenin 993.61 Ω, arus Norton 1.85 mA, 3.71 mA , 5.56 mA , 7.43 mA , 9.28 mA , 11.14 mA, dengan nilai dalam tabel (nilai praktek) dengan tegangan Thevenin 1.66 Volt, 3.41 Volt, 5.33 Volt, 7.15 Volt, 9.00 Volt, 10.84 Volt, untuk hambatan Thevenin 1074 Ω, untuk arus Norton yaitu 1.41 mA, 3.01 mA, 5.10 mA, 6.83 mA, 8.77 mA, 10.63 mA, perbedaan antara nilai teori dan nilai yang diperoleh dari percobaan dinyatakan dalam %diff dengan besar penyimpanan terkecil sebesar 0.64 % dan besar penyimpanan terbesar yaitu sebesar 26.99 % sehingga dengan hasil ini prakteknya sesuai dengan teori. Timbulnya nilai yang menyimpang dari nilai yang sebenarnya disebabkan oleh faktor human error. Kesalahan praktikan dalam proses pengambilan data dikarenakan kurang ketelitian dalam pembacaan alat ukur.

b. Kegiatan II
Pada kegiatan ini, pengaru hambatan beban terhadap tegangan dan arus output akan diselidiki dan hasilnya akan ditampilkan dalam sebuah grafik. Berdasarkan grafik, nilai dari hambatan potensiometer diperbesar dan hasilnya terlihat besarnya tegangan meningkat seiring dengan turunnya nilai kuat arus. Ini sesuai dengan hukum ohm. Nilai hambatan secara teori diperoleh sebesar 993.61 Ω, sedangkan nilai hambatan yang diperoleh secara praktek sebesar 1074 Ω. Sehingga hasil praktikum sesuai dengan teori (Hukum Ohm) serta untuk hambatan Thevenin dengan batas toleransi 5 %, maka hasil prakteknya sesuai dengan teori Besarnya penyimpangan nilai praktek dari  nilai teori adalah 7.78 %. Timbulnya nilai yang menyimpang dari nilai yang sebenarnya disebabkan juga oleh faktor alat ukur. Kesalahan praktikan dalam proses pengambilan data dikarenakan alat ukur yang sangat sensitif dan harus digunakan secara manual. Kendala utama praktikan adalah ketepatan dalam merngubah nilai hambatan pada potensiometer.

8. Kesimpulan
a. Besarnya nilai tegangan Thevenin, hambatan Thevenin dan arus Norton yang diperoleh secara teori menghampiri nilai yang diperoleh melalui percobaan. Dengan besar penyimpangan yang kecil sebesar, dapat dikatakan hasil percobaan sesuai dengan teori.
b. Berdasarkan hukum ohm, besarnya hambatan berbanding lurus dengan besarnya tegangan dan berbanding terbalik dengan besarnya arus. Sehingga semakin besar nilai hambatan beban, maka tegangan semakin besar dan arus semakin mengecil dan hal tersebut sesuai dengan teori.

DAFTAR RUJUKAN
A scientific society under departement of electronics. 1999. Basic Electronic Components and Hardware-1. India : New Delhi.
Boylestad. 2000. Introductory Circuit Analiysis.New york : Cambridge University Press.
Farchani, Rosyid Muhammad. 2007. Sains Fisika 3. Solo: PT Wangsa Jatso Lestari.
Ramadhani, muhammad. 2008. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga.
Wang, Meizong.1994. Understandable Electric Circuits.China : Global Media.

Ajifahreza

About Ajifahreza -

Hanya seorang blogger biasa, ingin menjadi hebat dibidang elektronika pemrograman komputer dan mikrokontroler

Subscribe to this Blog via Email :
Cara Seo Blogger