FDII-6. Praktikum Dioda Sebagai Penyearah [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II DIODA SEBAGAI PENYEARAH FDII-6



Nama



: I Komang Wahyu Surya Permana



NIM



: 1608521001



Nama Dosen



: 1. Ida Bagus Made Suryatika, S.Si, M.Si 2. Ni Komang Tri Suandayani, S.Si, M.Si



Asisten Dosen



: 1. Erwin Jayadi 2. Ni Made Wedayani 3. Made Dwi Artawan 4. I Gede Windrawan 5. Ni Wayan Dewi Mahayani 6. I Kadek Giri Nata



Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengtahuan Alam Universitas Udayana 2017



I Tujuan: 1. Mempelajari sifat dan penggunaan diode sebagai penyearah



II Dasar teori 2.1. pengertian dioda Diode adalah komponen aktif bersaluran dua (diode termionik) mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas, diode mempunyai dua elektroda yang aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir dan kebanyakan diode digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya, sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis diode sering kali disebut karakteristik menyearahkan, fungsi paling umum dari diode adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya, karenanya diode dianggap sebagai versi elektronik dari katup pada transmisi cairan (Agus,2001). Diode sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna, tetapi mempunyai karakteristik listrik tegangan, arus tak linier kompleks yang tergantung pada teknologi yang digunakan dan kondisi penggunaan beberapa jenis diode juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearah (Agus,2001). 2.2. Rangkaian penyearah Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi untuk merubah arus bolak-balik (alternative current/AC) menjadi arus searah (direct current/DC), komponen elektronika yang ebrfungsi sebagai penyearah adalah diode, karena diode memiliki sifat hanya memperbolehkan arus listrik melewatinya dalam satu arah saja (Agus,2001).



2.2.1. Rangkaian penyearah setengah gelombang



Rangkaian penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun menggunakan satu diode saja, sebagian besar peralatan elektronika membutuhkan/ memerlukan sumber daya berupa arus searah, untuk kebutuhan daya dan tegangan yang kecil biasanya cukup menggunakan baterai atau accu, namun untuk lebih dari itu diperlukan power supply yang berupa penyearah sederhana, yaitu seperti penyearah setengah gelombang, rangkaian peyearah setengah gelombang mendapat masukkan dari sekunder traffo yang berupa sinyal ac berbentuk sinusVi = Vm sin 𝑤𝑡, harga V mini hanya bisa diukur dengan CRO yakni dengan melihat langsung pada gelombangnya, sedangkan umumnya harga yang tercantum pada sekunder trafo adalah tegangan efek-efek pri sip kerja



Gambar 2.2.1 penyearah setengah gelombang (Desambodo,2013)



penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus prinsip maka diode mendapat bias mundur sehingga tidak mengaliri arus. Reaktansi diode pada saat on (mendapat bias maju) adalah R yang umumnya nilainya lebih kecil dari Rlf, pada saat diode off resistansinya besar sekali atau dalam pembahasan ini dianggap tidak terhingga,



sehingga



arus



diode



tidak



mengalir



atau



I=0



(Desambodo,2013). Arus yang mengalir ke beban I bentuknya sudah searah, yaitu positif semua, apabila arah diode terbalik, maka arus yang mengalir adalah negative. Frekuensi sinyal keluaran dari penyearah setengah gelombang



ini adalah sama dengan frekuensi input (dari jala-jala listrik) yaitu 50 Hz (Desambodo,2013). 2.2.2. Rangkaian penyearah satu gelombang



Gambar 2.2.2 penyearah satu gelombang (sumdaiyasa,2016)



Penyearah satu gelombang adalah penyearah yang mengeluarkan satu (semua) siklus dari gelombang sinus AC, menggunakan 2 blok diode (satu blok diode bisa berupa satu atau beberapa diode yang parallel) yang bekerja secara komplemen. Satu diode bekerja pada situs positif dan satu diode bekerja pada situs negative yang telah terbalik, oleh karena itu penyearah gelombang penuh identic dengan penggunaan transformator center tap (CT) yang memiliki 2 buah output sinyal AC dengan fase berkebalikan, rangkaian penyearah satu gelombang menghasilkan tegangan DC dengan riak(ripple) yang lebih sedikit dibandingkan penyearah setengah gelombang, hal ini karena gelombang yang dihasilkan lebih rapat, yaitu hasil penggabungan dari siklus sinyal positif dan siklus sinyal negative yang telah dibalik menjadi siklus positif, jadi penyearah akan tetap mengeluarkan output pada periode gunung dan lembah dari sinyal sinus (Djakaria,2013). 2.3. Filter Filter adalah suatu rangkaian yang dibuat dengan tujuan untuk memperbesar tegangan DC dan memperkecil tegangan ripple pada suatu rangkaian penyearah baik setengah gelombang maupun satu gelombang, adapun komponen elektronika yang sering digunakan sebagai rangkaian filter adalah komponen inductor (L) dan kapasitor (C) (Giancoli,dc. 2007).



III Alat dan bahan 1. Rangkaian penyearah setengah gelombang 2. Rangkaian penyearah satu gelombang 3. Osiloskop 4. Multimeter IV prosedur percobaan 4.1. Penyearah setengah gelombang



Gambar 4.1 penyearah setengah gelombang (Sumadiyasa,2013)



Pertama-tama hubungkanlah penyearah setengah gelombang tanpa perata, lalu amati bentuk gelombang pada osiloskop setelah itu ukurlah tegangan menggunakan multimeter, lalu yang kedua hubungkanlah perata dan amati kembali bentuk gelombang pada osiloskop, setelah itu bacalah tinggi puncak (simpangan tertinggi) dan lembah (simpangan terendah) pada osiloskop, dan terakhir ukurlah tegangan menggunakan multimeter



4.2. Penyearah satu gelombang



Gambar 4.1 penyearah satu gelombang (Sumadiyasa,2013)



Yang pertama kali harus dilakukan adalah menghubungkan penyearah satu gelombang tanpa perata menggunakan probe kemudian amati bentuk gelombang pada layar osilosokop, selanjutnya baca tinggi puncak gelombang dan ukur tegangannya dengan multimeter, yang kedua hubungkanlah kapasitor C dan amati bentuk gelombang, bacalah tinggi puncak gelombang pada osiloskop dan ukur tegangan dengan multimeter.



V Data pengamatan 5.1. Penyearah setengah gelombang 5.1.1. Penyearah setengah gelombang osiloskop No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



6



8



2



6



8



3



6



8



4



6



8



5



6



8



5.1.2. Penyearah setengah gelombang multimeter No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



6



6,1



2



5,3



6,5



3



6



6,5



4



6,8



6,5



5



6,5



6,9



5.2. Penyearah satu gelombang 5.1.1. Penyearah satu gelombang osiloskop No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



8



-



2



8



-



3



8



-



4



8



-



5



8



-



5.1.2. Penyearah satu gelombang multimeter No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



5,5



7,7



2



6



7,5



3



5,9



7,9



4



7



7,5



5



6,9



7,5



VI Analisis data 6.1. Ralat 6.1.1. Penyearah setengah gelombang 6.1.1.1. Penyearah setengah gelombang osiloskop



No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



6



8



2



6



8



3



6



8



4



6



8



5



6



8



A. Tanpa perata V = 6V 1 X Skala terkecil 2 1 ∆V = X 0,1 2 ∆V =



= 0,5 (𝑉 ± ∆V) = (6 ± 0,5) ∆V x 100% V 0,5 = x 100% 6



Ralat Nisbi =



= 8,3% Ralat kebenaran = 100% - Ralat nisbi = 100% - 8,3% = 91,7% B. Dengan perata V = 6V 1 X Skala terkecil 2 1 ∆V = X 0,1 2 ∆V =



= 0,5 (𝑉 ± ∆V) = (8 ± 0,5) Ralat Nisbi =



∆V x 100% V



= 8 x 100% = 6,25% Ralat kebenaran = 100% - Ralat nisbi = 100% - 6,25% = 93,75%



6.1.1.2. Penyearah setengah gelombang multimeter No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



6



6,1



2



5,3



6,5



3



6



6,5



4



6,8



6,5



5



6,5



6,9



A. Tanpa perata No



V (V)



̅ (V) V



̅ ) (𝑉) (V−V



̅ )2 (𝑉 2 ) (V−V



1



6



6,12



-0,12



0,0144



2



5,3



6,12



-0,82



0,6724



3



6



6,12



-0,12



0,0144



4



6,8



6,12



0,68



0,4624



5



6,5



6,12



0,38



0,1444 ̅ )2 = ∑(V−V 1,308 𝑉 2



∑(𝑉 − 𝑉̅ ) ∆𝑉 = √ 𝑛(𝑛 − 1) 1,308 = √ 5(5 − 1) = 0,256 𝑉 (V ± ∆V) = (6,12 ± 0,256)V



Ralat Nisbi =



=



∆V 𝑥 100% V 0,256 𝑥 100% 6,12



= 4,18% Ralat kebenaran = 100% - Ralat nisbi = 100% - 4,18% = 95,82% B. Dengan perata No



V (V)



̅ (V) V



1



6,1



6,5



-0,4



2



6,5



6,5



0



0



3



6,5



6,5



0



0



4



6,5



6,5



0



0



5



6,9



6,5



0,4



0,16



̅ ) (𝑉) (V−V



̅ )2 (𝑉 2 ) (V−V 0,16



̅ )2 = 0,32 𝑉 2 ∑(V−V



∑(𝑉 − 𝑉̅ ) ∆𝑉 = √ 𝑛(𝑛 − 1) 0,32 = √ 5(5 − 1) = 0,126 𝑉 (V ± ∆V) = (6,5 ± 0,126)V Ralat Nisbi =



=



∆V 𝑥 100% V 0,126 𝑥 100% 6,5



= 1,94% Ralat kebenaran = 100% - Ralat nisbi = 100% - 1,94%



= 98,06%



6.1.2. Penyearah satu Gelombang 6.1.2.1. Penyearah Satu gelombang osiloskop No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



8



-



2



8



-



3



8



-



4



8



-



5



8



-



A. Tanpa perata V = 8V 1 X Skala terkecil 2 1 ∆V = X 0,1 2 ∆V =



= 0,5 (𝑉 ± ∆V) = (8 ± 0,5) ∆V x 100% V 0,5 = x 100% 8



Ralat Nisbi =



= 6,25% Ralat kebenaran = 100% - Ralat nisbi = 100% - 6,25% = 93,75%



B. Dengan perata Tidak dapat dikerjakan karena alat rusak



6.1.2.2. Penyearah satu gelombang multimeter No



Tanpa perata (V)



Perata (V)



1



5,5



7,7



2



6



7,5



3



5,9



7,9



4



7



7,5



5



6,9



7,5



A. Tanpa perata



No



V (V)



̅ (V) V



̅ ) (𝑉) (V−V



̅ )2 (𝑉 2 ) (V−V



1



5,5



6,26



-0,76



0,5776



2



6



6,26



-0,26



0,0676



3



5,9



6,26



-0,36



0,1296



4



7



6,26



0,74



0,5476



5



6,9



6,26



0,64



0,4096 ̅ )2 = ∑(V−V 1,732 𝑉 2



∑(𝑉 − 𝑉̅ ) ∆𝑉 = √ 𝑛(𝑛 − 1) 1,732 = √ 5(5 − 1) = √0,0866 = 0,29 𝑉 (V ± ∆V) = (6,26 ± 0,29)V Ralat Nisbi =



∆V 𝑥 100% V



0,29 𝑥 100% 6,26



=



= 4,6% Ralat kebenaran = 100% - Ralat nisbi = 100% - 4,6% = 95,4% B. Dengan perata



No



V (V)



̅ (V) V



̅ ) (𝑉) (V−V



̅ )2 (𝑉 2 ) (V−V



1



7,7



7,62



0,08



0,0064



2



7,5



7,62



-0,12



0,0144



3



7,9



7,62



0,28



0,0784



4



7,5



7,62



-0,12



0,0144



5



7,5



7,62



-0,12



0,0144 ̅ )2 = ∑(V−V 0,128𝑉 2



∑(𝑉 − 𝑉̅ ) ∆𝑉 = √ 𝑛(𝑛 − 1) 0,128 = √ 5(5 − 1) = √0,0064 = 0,08 𝑉 (V ± ∆V) = (7,62 ± 0,08)V Ralat Nisbi =



=



∆V 𝑥 100% V 0,08 𝑥 100% 7,62



= 1,04% Ralat kebenaran = 100% - Ralat nisbi



= 100% - 1,04% = 98,96%



6.2. Perhitungan 6.2.1. Perbandingan multimeter dengan osiloskop 6.2.1.1. Satu gelombang tanpa perata Tinggi gelombang = (4 ± 0,5)V Tegangan = (8 ± 0,5)V (4 ± 0,5)V = (8 ± 0,5)V V=



(8 ± 0,5) (4 ± 0,5)



8 8 0,5 0,5 = ( ) ± ( )( + ) 4 4 8 4 = (2 ± 2(0,0625 + 0,125)) = (2 ± 0,375)V Ralat nisbi =



=



∆V x 100% V 0,375 𝑥 100% 2



= 18,75% Ralat Kebenaran = 100% − Ralat nisbi = 100% − 18,75% = 81,25% 6.2.1.2. Setengah gelombang tanpa perata Tinggi gelombang = (3 ± 0,5)V Tegangan = (6 ± 0,5)V (3 ± 0,5)V = (6 ± 0,5)V V=



(6 ± 0,5) (3 ± 0,5)



6 6 0,5 0,5 = ( ) ± ( )( + ) 3 3 6 3 = (2 ± 2(0,083 + 0,166)) = (2 ± 0,498)V ∆V x 100% V 0,498 = 𝑥 100% 2



Ralat nisbi =



= 24,9% Ralat Kebenaran = 100% − Ralat nisbi = 100% − 24.9% = 75,1%



6.2.1.3. Setengah gelombang dengan perata Tinggi gelombang = (4 ± 0,5)V Tegangan = (8 ± 0,5)V (4 ± 0,5)V = (8 ± 0,5)V V=



(8 ± 0,5) (4 ± 0,5)



8 8 0,5 0,5 = ( ) ± ( )( + ) 4 4 8 4 = (2 ± 2(0,0625 + 0,125)) = (2 ± 0,375)V Ralat nisbi =



=



∆V x 100% V 0,375 𝑥 100% 2



= 18,75% Ralat Kebenaran = 100% − Ralat nisbi



= 100% − 18,75% = 81,25% 6.3. Tugas 1. Apakah kegunaan dari rangkaian penyearah ? Rangkaiam penyearah berguna untuk mengubah arus bolak-balik AC menjadi DC sehingga dalam rangkaian hanya mengalir satu arus saja 2. Apakah peranan kapasitor rangkaian penyearah ? Kapasitor pada rangkaian penyearah berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan tenaga listrik dalam waktu tertentu (sementara) tanpa disertai reaksi kimia. 3. Tunjukkan secara kualitatif cara kerja alat ini Osiloskop berguna untuk mengukur arus/tegangan, arus atau tegangan rata-rata, arus atau tegangan efektif, serta besar frekuensi gelombang yang dihasilkan oleh sumbernya, cara kerja alat ini: a. Hidupkan osiloskop dan majukan tegangan yang diukur b. Skala pada tombol volt/DIV menunjukkan nilai tegangan tiap cm secara vertical dikalikan dengan kalibrasinya Untuk mengamati bentuk gelombang dengan penyearah setengah gelombang dapat dilakukan dengan langkah berikut: a. Hubungkanlah penyearah setengah gelombang tanpa perata dan amati bentuk gelombang pada osiloskop b. Hubungkanlah perata dan amati bentuk gelombang pada osiloskop baca



tinggi



puncak(simpangan



tertinggi)



dan



lembah



gelombang(simpangan terendah) pada osiloskop, ukur tegangan dengan voltmeter Untuk mengamati bentuk gelombang dengan penyearah arus satu gelombang dapat dilakukan dengan langakah berikut: a. Hubungkan penyearah satu gelombang tanpa perata dan amati bentuk gelombang pada osiloskop, bacalah tinggi puncak gelombang ukur tegangan dengan voltmeter



b. Hubungkan kapasitor dan amati bentuk gelombang pada osiloskop, baca tinggi puncak pada osiloskop dan ukur tegangan dengan voltmeter



6.4.Grafik satu gelombang tanpa perata



6.5.Grafik setengah gelombang tanpa perata



6.6. Grafik setengah gelombang dengan perata



VII Pembahasan Percobaan diode sebagai penyearah arus ini dilakukan yang bertujuan untuk mempelajari sifat dan penggunaan diode sebagai penyearah arus. Didalam mempelajari sifat dan penggunaan diode sebagai penyearah arus, diperlukan rangkaian penyearah, osiloskop untuk membaca gelombang dan multimeter untuk mengukur tegangan, didalam rangkaian penyearah terdapat kapasitor dimana kapasitor dalam penyearah berfungsi untuk menyimpan tenaga listrik dalam waktu teretntu (sementara) tanpa disertai reaksi kimia , diode pada umumnya digunakan untuk rangkaian penyearah, yang berguna untuk menghambat arus dari salah satu arah saja, hal ini menyebabkan berubahnya arus AC menjadi arus DC AC INPUT



TRANSFORMER



TRANSFORMER



TRANSFORMER



DC OUTPUT Gambar 7.1 prinsip kerja rangkaian penyearah (Agus,2001).



Percobaan ini dibagi menjadi dua yaitu: setengah gelombang dan satu gelombang, percobaan yang dilakukan pertama yang dilakukan pertama yaitu: penyearah setengah gelombang ini dimulai dengan mengukur tegangan dengan multimeter yang menggunakan perata dan tidak, percobaan ini masing-masing tegangan diukur 5 kali, dari percobaan tersebut diperoleh tegangan penyearah setengah gelombang tanpa perata sebesar: 6V, 5,3V, 6V, 6,8V, 6,5V, sedangkan dengan perata diperoleh tegangan sebesar: 6,1V, 6,5V, 6,5V, 6,5V, 6,9V. setelah mengukru tegangan dengan multimeter maka dilakukan pengukuran dengan menggunakan osiloskop, dimana pada osiloskop dimana pada osiloskop harus memperhatikan puncak serta lembah gelombang yang dihasilkan. Dari percobaan tersebut diperoleh tegangan penyearah setengah gelombang tanpa perata sebesar: (6 ± 0,05)V dan dengan perata diperoleh (8 ± 0,5)V setelah percobaan setengah gelombang selesai, dilanjutkan dengan penyearah satu gelombang , sama dengan percobaan penyearah setengah gelombanng, percobaan penyearah satu gelombang dimulai dengan mengukur tegangan dengan multimeter yang menggunakan perata dan tidakm, percobaan ini masing-masing tegangannya diukur 5 kali, dari percobaan tersebut diperoleh tegangan penyearah satu gelombang tanpa perata sebesar: 5,5V, 6V, 5,9V, 7V, 6,9V dan dengan dengan perata diperoleh tegangan sebesar: 7,7V, 7,5V, 7,9V, 7,5V, 7,5V setelah dilakukan pengukuran dengan multimeter, maka dilakukan pengukuran dengan osiloskop, dengan menggunakn osiloskop diperoleh tegangan penyearah gelombang tanpa perata sebesar (8 ± 0,5) V sedangkan dengan perata tidak diperoleh karena alat yang dipakai rusak. Setelah dilakukannya pengukuran tegangan, selanjutnya dilakukan adalah membandingkan tegangan yang tertera pada osiloskop dengan tegangan yang ada di multimeter, pada percobaan ini dibandingkan dengan tegangan tersebut dan mendapatkan hasil sebagai berikut: 1. satu gelombang tanpa perata = (2 ± 0,375)V 2. setengah gelombang tanpa perata = (2 ± 0,498)V 3. setengah gelombang dengan perata = (2 ± 0,498)V



nilai tegangan penyearah setengah gelombang maupun satu gelombang dengan menggunakan perata dan tanpa perata memiliki perbedaan. Jika penyearah arus menggunakan perata atau kapasitor maka arus yang mengalir ditahan atau disimpan. Karena perata atau kapasitor dalam penyearah berfungsi untuk menyimpan tenaga listrik dalam waktu tertentu (sementara) tanpa disertai reaksi kimia, sedangkan jika penyearah arus tanpa perata/kapasitor arus mengalir langsung, semakin besar hambatan, arus yang mengalir semakin kecil, sehingga tegangan juga semakin kecil dari pada tidak menggunakan perata, tegangan yang diukur dengan menggunakan dan osiloskop memiliki nilai yang sama besar, namun dengan pelaksanaannya tegangan dengan menggunakan voltmeter berbeda dengan menggunakan osiloskop, demikian pula tegangan yang diperoleh berdasarkan praktikium =, hal ini kemungkinan terjadinya kerusakan pada alat yaitu: voltmeter atau osiloskop serta kurang telitinya praktikan dalam menggunakan praktikum.



VIII Kesimpulan Diode adalah komponen aktif dua kutub yang pada umunya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir kesuatu arah (kondisi panjor maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur), diode (variable kapasitor ) yang digunakan sebagai sebagai kondensator pengendali tegangan. Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis diode sering sekali disebut sebagai karakteristik menyearahkan, fungsi paling umum dari diode adalah utnuk memperbolehkan arus listrik yang mengalir dalam satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya, karenanya diode dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup pada transmisi cairan.



Daftar Pustaka



Agus,Muhammad.2001.Dioda Sebagai Penyearah . http://agus.blogspot.com /diode sebagai penyearah.html [15-03-2017] Desambodo,wahyu. 2013. Penyearah Setengah Gelombang. http://odhusuka.blogspot. Com/2013/01/penyearah setengah gelombang. Html [15-03-2017] Djakaria, Giovanni. 2013. Penyearah Gelombang Penuh. http://www.scbrid.com /doc/94799192/penyearah gelombang penuh [15-03-2017] Giancoli,Dc. 2007. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta:Erlangga Sumadiyasa,Made. 2016. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Bukit Jimbara: Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana