TUGAS ELEKTRONIKAMAKALAH ELEKTRONIKA

PUTRI SYAWAL EKA FITRIJ1B013086

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIANFAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

UNIVERSITAS MATARAM2015

BAB ITEORI ATOM DAN MOLEKUL

1. Jelaskan perbedaan antara atom dan molekul?Jawab:

- Atom adalah bagian yang terkecil dari suatu molekul yang tidak dapat dibagi-

bagi lagi menurut reaksi kimia biasa.

- Molekul adalah bagian yang terkecil dari suatu benda yang masih memiliki sifat

asalnya.

2. Jelaskan pengertian atom menurut teori atom Dalton?Jawab:a. Unsur-unsur terdiri dari partikel-partikel yang luar biasa kecil yang tidak dapat

dibagi kembali(disebut atom).Dalam reaksi kimia,mereka tidak dapat diciptakan,dihancurkan atau diubah menjadi jenis unsur yang lain.

b. Semua atom dalam unsur yang sejenis adalah sama dan oleh karena itu memiliki sifat-sifat yang serupa;seperti massa dan ukuran.

c. Atom dari unsur-unsur yang berbeda jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda jpula.

d. Senyawa dapat dibentuk ketika lebih dari 1 jenis unsur yang digabungkan.e. Atom-atom dari 2 unsur atau lebih dapat direaksikan dalam perbandingan-

perbandingan yang berbeda untuk menghasilkan lebih dari 1 jenis senyawa

3. Apakah yang dimaksud dengan proton, elektron dan netron? Jaweab:- Proton adalah partikel penyusun atom yang bermuatan positip- Elektron adalah partikel penyusun atom yang bermuatan negatip- Nletron adalah partikel penyusun atom yang tidak bermuatan (netral)

4. Apakah perbedaan antara ion positif dan ion negatif?Jawab:- Ion positif (kation) terjadi apabila suatu atom melepaskan elektron sehingga

muatan di dalamnya yang tadinya netral menjadi lebih positif sebesar jumlah elektron yang dilepaskannya,

- iona negatif (anion) terjadi apabila suatu atom menangkap/menerima elektron sehingga muatan di dalamnya yang tadinya netral menjadi lebih negatif sebesar jumlah elektron yang diterimanya.

5. Jelaskan sifat perpindahan muatan listrik secara konduktor?Jawab:

- Sifast konduktor antara lain:

a. Mempunyai banyak elektron bebas.

Elektron bebas yaitu elektron-elektron yang berada pada lintasan terluar dari

struktur atom.

b. Elektron-elektron pada atom mudah berpindah dari lintasan yang dalam

kelintasan terluar.

c. Biasanya mudah mengantar panas/kalor

Pada benda padat : besi, emas, perak, tembaga, aluminium, kuningan dan

lain-lain.

Benda cair: larutan elektrolit ( H2SO4 ), air  ( H2O ), Tubuh manusia, tanah

dan sebagainya.6. Sebutkan sifat perpindahan muatan listrik secara isolator dan semikonduktor?

Jawab:

- Isolator adalah benda atau bahan yang tidak dapat memindahkan muatan listrik.

Sifat dari isolator antara lain :

a. Ikatan elektron pada intinya sangat kuat. (tidak ada elektron bebas).

b. Sulit menghantar panas/kalor.

- Semikonduktor adalah benda atau zat yang kurang baik untuk konduktor dan

tidak sempurna sebagai isolator. Contohnya Silikon dan Germanium

BAB IIARUS DAN TEGANGAN

1. Dua buah baterai dengan ggl masing-masing 3 volt dan hambatan dalam 0,5 Ω disusun seri. 

 

Hambatan luar R = 1,5 Ω dirangkai seperti gambar. Tentukan besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian!

PembahasanDua buah bateri disusun seri. Ggl total dari bateri dan hambatan dalam penggantinya:E = 3 v + 3 v = 6 voltr = 0,5 Ω + 0,5 Ω = 1 Ω

Rangkaian ekivalennya seperti berikut. 

 Diketahui:R = 1,5 Ωr = 1 ΩV = E = 6 VoltJawab: Kuat arus yang mengalir pada rangkaian:I = V/R = 6 : (1 +1,5)

= 6 : 2,5 = 2,4 A

Jadi kuat arus dari rangkaian diatas adalah 2,4 A

2. Perhatikan gambar rangkaian listrik tertutup berikut!

Bila hambatan dalam sumber tegangan E diabaikan, maka voltmeter V menunjukkan tegangan terukur sebesar…

PembahasanDiketahui :Resistor 1 (R1) = 3 OhmResistor 2 (R2) = 2 OhmResistor 3 (R3) = 4 OhmKuat arus listrik (I) = 2 AmpereDitanya : Tegangan listrik (V) = ….?

Jawab :Resistor penggantiR2 dan R3 terangkai seri. Resistor penggantinya adalah :RA = R2 + R3 = 2 + 4 = 6 OhmR1 dan RA terangkai paralel. Resistor penggantinya adalah :1/R = 1/R1 + 1/RA = 1/3 + 1/61/R = 2/6 + 1/6 = 3/6R = 6/3 = 2 OhmTegangan listrik :V = I R = (2)(2) = 4 VoltJadi tegangan listik (voltase) sebesar 4 Volt

3. Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?Jawab :Diketahui: :V = 220 VoltI = 10 AmperDitanyakan : hambatan (R) =…………….?Penyelesaian:R = V/R

= 220/10 = 22 ohm

Jadi hambatan yang mengalir adalah 22 ohm

4. Dua buah resistor disusun seri dan dihubungkan dengan seumber tegangan 10 volt. Jika hambatan masing-masing resistor tersebut adalah 2 Ω dan 10 Ω, maka tentukanlah kuat arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut. Pembahasan Dik : R1 = 2 Ω R2 = 10 ΩV = 10 volt.Ditanyakan: I =….??penyelesaianRs = R1 + R2

= 2 + 10= 12 Ω

I = V/Rs= 10/12= 0,83 A

Jadi arus yang mengalir pada rangkaian itu adalah 0,83 A. 

5. Dua buah resistor masing-masing 2 Ω dan 10 Ω dihubungkan secara seri kemudian dirangkaikan secara paralel dengan dua buah resistor lainnya yang disusun seri. Kedua resistor tersebut masing-masing 4 Ω dan 8 Ω. Tentukanlah hambatan total atau hambatan pengganti pada rangkaian tersebut.PembahasanDiketahui : R1 = 2 ΩR2 = 10 ΩR3 = 4ΩR4 = 8Ω. Ditanyakan: Rtotal =…??Rs1 = R1 + R2

= 2 + 10= 12 Ω

Rs2 = R3 + R4 = 4 + 8= 12 Ω

1/Rp =  1/Rs1 + 1/Rs2=  1/12+ 1/12= 2/12

Rp = 12/2= 6 Ω

Jadi, besar hambatan pengganti pada susunan itu adalah 6 Ω.\

6. Sebuah lampu dilalui arus sebesar 0,8 ampere. Berapakah jumlah elektron (muatan listrik satu elektron 1,6 x 10 – 19 C ) yang mengalir melalui lampu dalam satu jam?PenyelesaianDiketahui:I = 0,8 AIe = 1,6 x 10 – 19 Ct = 1 jam

= 60 x 60 = 3600 sDitanyakan:e =….??Jawab:Q = I x t

= (0,8 A) (3600 s)= 2880 C

e = Q/Ie= 2880 C /1,6 x 10 – 19 C= 1800 x 10 19 C

BAB IIIKONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK

1. Jelaskan perbedaan antara rangkaian seri dan parallel?

Jawab:

- Rangkaian Seri merupakan suatu rangkaian listrik, di mana input suatu

komponen berasal dari output komponen lainnya

- Rangkaian Paralel merupakan suatu rangkaian listrik, di mana semua input

komponen berasal dari sumber yang sama

2. Sebuah lampu memiliki spesifikasi 18 watt, 150 Volt. Lampu dipasang pada

tegangan 150 volt.

Tentukan:

a) Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jam

b) Hambatan lampu

c) Kuat arus yang mengalir pada lampu

Jawab:

Diketahui

Data lampu:

Daya P = 18 watt

Tegangan V = 150 voltt

Waktu t = 12 jam = 12 x 3600 sekon = 43200 s

Ditanya:

a. Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jam

Dari rumus energi listrik jika telah diketahui dayanya (P) dan waktu (t)

W = Pt

W = 18 watt x 432000 s = 777600 joule = 777,6 kilojoule

b. Hambatan lampu

Dari spesifikasi pada lampu dan rumus hambatan hubungannya dengan daya

listrik:

 

Sehingga hambatan lampu adalah 

 

c. Kuat arus yang mengalir pada lampu:

I = V/R

I = 150/1250

I = 0,12 ampere

3. Perhatikan rangkaian listrik berikut! 

Besarnya daya disipasi pada hambatan 6 Ω adalah....

Pembahasan

Menentukan arus rangkaian dulu, diawali dari hambatan total:

4. Diberikan sebuah rangkaian listrik seperti gambar berikut

Tentukan :

a. Hambatan pengganti

b. Kuat arus rangkaian

c. Kuat arus yang melalui R4

d. Kuat arus yang melalui R1

e. Kuat arus yang melalui R2

f. Kuat arus yang melalui R3

g. Beda potensial ujung-ujung hambatan R4

h. Beda potensial ujung-ujung R1

i. Beda potensial ujung-ujung R2

j. Daya yang diserap R1

Pembahasan

a. Hambatan pengganti

b. Kuat arus rangkaian 

c. Kuat arus yang melalui R4 sama dengan kuat arus rangkaian 

d. Kuat arus yang melalui R1 

e. Kuat arus yang melalui R2 

f. Kuat arus yang melalui R3

g. Beda potensial ujung-ujung hambatan R4

V4 = I4R4 = (1,2)(10) = 12 volt

h. Beda potensial ujung-ujung R1

V1 = I1R1 = (0,6)(20) = 12 volt

i. Beda potensial ujung-ujung R2 sama dengan beda potensial pada ujung

R1 karena dirangkai parallel

j. Daya yang diserap R1 

BAB IVHUKUM KIRCHOFF, TEORI NORTON DAN TEORI THEVENIN

1. Perhatikan rangkaian di bawah ini 

 

Bila hambatan dalam sumber tegangan masing-masing 0,5 Ω besar kuat arus yang

melalui rangkaian tersebut adalah.... 

Pembahasan

Rangkaian listrik arus searah /DC sederhana dengan melibatkan beberapa hambatan

dalam. Dengan hukum Kirchoff tegangan didapat: 

ΣE + ΣIR = 0

9 − 18 + I(2 + 3 + 0,5) = 0

6 I = 9

I = 9/6 = 1,5 A

2. Perhatikan gambar!

Pada titik P dari sebuah rangkaian listrik ada 4 cabang, 2 cabang masuk dan 2

cabang keluar. Jika diketahui besarnya I1 = 6 A, I2 = 3 A, dan I3 = 7 A, tentukan

berapa besar nilai dari I4?

Jawab

Diketahui

I1 = 6A

I2 = 3 A

I3 = 7 A

Ditanya I4 = …?

Hukum Kirchoff I

ΣImasuk = ΣIkeluar

I1 + I2  = I3 + I4

6 + 3 = 7 + I4

9 = 7 + I4

I4  = 9-7

= 2A

3. Tentukan:

1. Kuat arus yang mengalir melalui rangkaian

2. Tegangan antara ab

Jawab:Misal kita ambil arah loop seperti gambar di bawah ini

a. Misalkan arah kuat arus kita anggap dulu berlawanan dengan arah loop

Σε + ΣI. R = 0

ε3 – ε2 + ε1 – I (R1 + R2 + R3) = 0 4 – 2 + 4 – I (15 + 5 + 10) = 0 6 – 30I = 0 30 I = 6 I = 6/30

= 1/5

= 0,2 A

b. Tegangan antar a dan b (Vab)

Jika melalui jaluar adcb (panjang)Vab = ε3 – ε2 – I (R3 + R2) (I negatif karena berlawanan dengan arah I total)Vab = 4-2 – 0,2 (10 + 5)Vab = 2 – 0,2 (15)Vab = 2 – 3 = -1 V

Jika melalui jalur ab (pendek)Vab = -ε1 + I R1 ( I positif karena searah dengan I total)Vab = – 4 +  0,2 (15)Vab = -4 + 3 = -1 VJadi tegangan antara titi  a dan b (Vab) = -1 V

4. Perhatikan Gambar !

Diketahui

ε1 = 16 V

ε2 = 8 V

ε3 = 10 V

R1 = 12 ohm

R2 = 6 ohm

R3 = 6 ohm

Jika hambatan dalam sumber tegangan diabaikan, berapa kuat arus yang melalui

R2?

penyelesaian

Kita buah arah loop dan arus seperti tampak gambar di bawah ini

Loop I:

-ε1 – ε2 + I1.R2 + I.R1 = 0

-16  – 8 + I1.6 + I. 12 = 0

-24 + 6I1 + 12 I = 0

6I1 + 12I = 24

I1 + 2I = 4 …… (ketemu persamaan I)

Loop II

ε2 + ε3 -I1.R2 + I2.R3  = 0

8 + 10 – I1.6 + I2.6 = 0

18 – 6I1+ 6I2  = 0

-6I1+ 6I2 = – 18

-6(I1- I2) = 18

I1- I2  = 3

I1 = 3 +I2 …..(ketemu persamaan II)

Kita kombinasikan persamaan I dan II

I1 + 2I = 4

I1 + 2(I1 +I2) = 4

3I1 + 2I2  = 4 –> kita masukkan persamaan II

3(3 +I2) + 2I2   = 4

9 + 3I2  + 2I2   = 4

5 I2  = -5

I2  = -1 A

I1   = 3 +  I2 

= 3 + (-1)

= 2 A

Jadi dengan menggunakan hukum kirchoff I dan hukum kirchoff II kita bisa

menemukan kuat arus yang melalui R2 adalah 2 Ampere.

5. Misalkan untuk loop I (pertama) kita arahkan sesuai dengan arah putaran jarum jam sedangkan untuk loop II (kedua) kita arahkan berlawanan dengan arah putaran jarum jam. 

Berdasarkan hukum I Kirchhoff maka diperoleh,

I1 + I3 = I2  => I1 = I2 - I3 . . . . . (1)

Berdasarkan hukum II Kirchhoff, untuk loop I maka diperoleh:

Ʃε + ƩIR = 0

-4 + (0,5+1+0,5)I1 + 6I2  = 0

-4 + 2I1 + 6I2 = 0

I1 + 3I2 = 2 . . . . . (2)

Berdasarkan hukum II Kirchhoff, untuk loop II maka diperoleh:

Ʃε + ƩIR = 0

-2 + (2,5 +0,5)I3 + 6I2  = 0

-2 + 3I3 + 6I2  = 0

3I3 + 6I2  = 2 . . . . . . (3)

Dengan mensubstitusikan persamaan (1) ke persamaan (2) maka akan diperoleh:

I1 + 3I2  = 2

- I3 + 4I2 = 2

I3 = 4I2 – 2 . . .  . (4)

Kemudian substitusikan persamaan (4) ke persamaan (3) maka diperoleh:

3I3 + 6I2   = 2

3(4I2 – 2) + 6I2  = 2

12I2 – 6 + 6I2  = 2

18I2  = 8

I2  = 8/18

I2  = 4/9A

Dari persamaan (4) akan diperoleh:

I3 = 4I2 – 2

I3 = 4(4/9) – 2

I3 = 16/9 – 2

I3 = 16/9 – 18/9

I3 = – 2/9A

Dari persamaan (1) akan diperoleh:

I1 = I2 - I3

I1 = 4/9A – (– 2/9A)

I1 = 6/9A

Jadi, besarnya kuat arus yang mengalir dalam hambatan 1Ω adalah 6/9A, yang

mengalir di dalam hambatan 2,5Ω adalah 4/9A, dan yang mengalir dihambatan

6Ω adalah sebesar 2/9A (tanda negatif menunjukan bahwa arah arus berlawanan

arah dengan arah loop)

Besarnya tegangan yang mengalir di AB (VAB), yakni:

VAB =Ʃε + ƩIR

VAB =-4V+I1(0,5+1)Ω

VAB =-4V+(6/9A)(1,5Ω)

VAB =-4V+1V

VAB =-3Volt

+− 1 kΩ

3 kΩ2 kΩ

2 mA4 V

i

+−

3 kΩ2 kΩ

2 mA4 V

i

+−

3 kΩ2 kΩ

4 V

(iSC)4V

(a)

6. Dengan mempergunakan teorema Norton carilah i bagi jaringan pada gambar

Jawab:

Untuk mencari arus Norton (iSC) kita ganti rangkaian tahanan 1 kΩ dengan

rangkaian hubung singkat

1 kΩ diganti dengan rangkaian hubung singkat.

dengan mempergunakan superposisi yaitu pertama jika sumber tegangan 4 V

bekerja maka sumber arus 2 mA diganti dengan rangkaian hubung terbuka,

3 kΩ2 kΩ

2 mA

(iSC)2mA

(b)

1 kΩ5 kΩ1,6 mA

i

(c)

( iSC )4 V= 42+3

=0,8 mA

dan kedua yaitu dengan mengganti sumber tegangan 4 V dengan rangkaian

hubung singkat.

Gambar 1 dimana sumber tegangan 4 V dihubung singkat.

( iSC )2mA=2

2+3⋅2=4

5=0,8 mA

maka ( iSC )total=0,8+0,8=1,6 mA

Sehingga rangkaian ekivalen Norton-nya adalah

i= 55+1

⋅1,6=56⋅1,6=1

13

mA

+−

+−

40 Ω20 Ω

10i1 50 V

i1

a

b

+− +

−

40 Ω20 Ω

10i1 50 V

i1

a

b

i1− i1

+

−

7. Tentukan rangkaian ekivalen Thevenin dan Norton sebagaimana terlihat dari

terminal a – b bagi jaringan pada gambar.

Jawab:

Pertama-tama kita cari tegangan Theveninnya, langkahnya dengan terlebih

dahulu mencari besar arus i1 pada loop tunggal :

Dengan mempergunakan KVL pada Loop tunggal ∑n=1

N

υn=0

−10 i1+20 i1+40 i1+50=050i1=−50

i1=−1 A

Kemudian mencari tegangan Thevenin pada salah satu loop :

Tegangan Thevenin

Dengan mempergunakan KVL pada salah satu Loop ∑n=1

N

υn=0

+− +

−

40 Ω20 Ω

10i1 50 V

i1

i1 i2

iSC

υTH=υOC=40 i1+50=40⋅−1+50=−40+50=10 V

atau pada loop yang satunya lagi, ∑n=1

N

υn=0

υTH=υOC=20⋅−i1+10 i1

=20⋅1+10⋅−1=20−10=10 V

Kemudian kita mencari arus Nortonnya (iSC), dengan menghubung singkatkan

terminal a – b, sebagaimana terlihat pada Gambar 10,

Arus Norton

KVL pada loop i1, ∑n=1

N

υn=0

40⋅i1+50=040 i1=−50

i1=−1 ,25 A

KVL pada loop i2, ∑n=1

N

υn=0

+−

16 Ω

10 V

a

b

16 Ω0,625 A

a

b

−10 i1+20 i2=0

−10⋅(−1 , 25 )+20i2=012 ,5+20 i2=0

20 i2=−12 , 5i2=−0 ,625 A

Sehingga arus Nortonnya adalah

iSC=i2−i1

=−0 , 625−(−1 ,25 )=−0 , 625+1 , 25=0 ,625 A

Dikarenakan terdapatnya sumber tegangan tak bebas pada Gambar 8

menghambat kita untuk mencari tahanan Thevenin atau tahanan Nortonnya,

sehingga cara yang memungkinkan adalah dengan persamaan voc = Rth isc,

RTH=RN=υOC

iSC

=100 ,625

=16 Ω

maka Rangkaian Ekivalen Theveninnya adalah

Rangkaian Ekivalen Thevenin

dan Rangkaian Ekivalen Nortonnya adalah

Rangkaian Ekivalen Norton

BAB VRANGKAIAN LISTRIK ARUS BOLAK BALIK

1. Hitung arus sesaat ketika sudut fase θ = 30o dan 200o dari suatu arus AC pada gambar berikut!

I=I msin (ωt+θ0 )

I=Imsin θ

a.I=Imsin θ = 60 sin 30o

= 60 . ½

= 30 mA

= 30 x 10-3 A

b.I=Imsin θ

= 60 sin 200o

= 60 . (-0,34)

= -20,4 mA

= -20,4 x 10-3 A

2. Hambatan 100 ohm pada catu daya listrik AC.

Persamaannya V = 200 sin (100π t + 45o)Bagaimana persamaan arusnya?

Jawab:

Diketahui :

R = 100Ω

V = 200 sin (100π t + 45o)

V sumber=V m .sin ωt

V = 200 sin (100π t + 45o)

Jadi, Vm = 200

Ditanya : Persamaan I

Jawab :

V m=Im . R

200 = Im . 100

Im =

200100 = 2 A

Karena I dan V sefase, maka persamaan

I=Im . sin ωt

I = 2 sin (100π t + 45o)

3. Arus bolak balik dengan frekuensi 100 Hz mempunyai harga maksimum 180A.

Hitunglah:

a. Harga arus 1/600 detik setelah arus sesaat mencapai nol

b. Berapa detik setelah harga arus sesaat mencapai nol arus akan mencapai 100A

Jawab

I = i sin wt

I = i sin 2πft

I = 180 sin (2π x 100t)

I = 180 sin (200 π t)

a. Waktu diukur dari titik A karena setelah 1/600, yaitu; setenga priode 1/50:

2=1/100

t = 1/100+1/600=7/600dt

I= 180 sin (200x180x7/600)

=180 x 420

= 420 A

b. titik basis 0

100 A = 180 sin (200x180 t)

sin 36.000t = 1

36.000t = 1

t = 1/36000 dt

4. Sebuah gelombang sinusoidal didefinisikan sebagai :  V = 169,8 sin (377t) volt.

Hitunglah nilai tegangan efektif dan nilai tegangan sesaat pada waktu 6 ms.!

Penyelesaian:

Dari keterangan di atas, bentuk persamaan umum yang digunakan adalah :

Selanjutnya bandingkan persamaan umum tadi dengan gelombang sinusoidal yang

diketahui, V = 169,8 sin (377t) maka kita akan mendapatkan nilai tegangan

maksimum adalah 169,8 volt.

Nilai tegangan efektif gelombang dihitung dengan cara seperti berikut :

 Veff = Vmax .√2

= 169,8√2 volt

Nilai tegangan sesaat pada waktu 6 ms adalah:

V = 169,8 sin (377 x 6ms)

V = 169,8 sin (2,262)

V = 130,8 volt

5. Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 1mF pada catu daya dengan listrik AC, V= 200 sin (200t – 90o). Bagaimana arus sesaatnya?Diket : C = 1 mF = 10-3 F

V = Vm sin ω tV = 200 sin (200t – 90o)Vm = 200 ω = 200

Dit : Persamaan IJawab :

Xc =

1ω .C

=

1

200 x10−3=

1

2 x 102 x10−3

=

12 x 102x 10-3

= 5 Ω

Im =

V m

XC

=

2005

= 40 A

I = Im sinω t = 40 sin (200t – 90o+90o) = 40 sin (200t)