AZFAFIFA: Laporan Fisika Dasar 2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam sistem pengukuran maupun analisis bentuk gelombang serta fenomena lain dalam elektronika dapat digunakan salah satu instrument yang penting dan serba guna yaitu osiloskop. Dengan menggunakan osiloskop maka kita dapat mengetahui besarnya frekuensi dari periode dan tegangan dari suatu sinyal, dengan sedikit penyetelan maka kita dapat menentukan beda fase antara sinyal masukan dan sinyal keluaran.

Fungsi osiloskop mirip dengan X-Y plotter. Salah satu kelebihan dari osiloskop dibandingkan dengan X-Y plotter ialah dalam kecepatan tanggapnya dan tanggapan frekuensinya. Piranti penunjuk dari instrumen ini berupa titik terang yang bergerak diayar peraga, menggambarkan tegangan instrumen terhadap tegangan listrik.

Kepentingan alat-alat ukur listrik dalam kehidupan kita tidak dapat disangkal lagi. Hampir semua alat ukur berdasarkan energi elektrik, karena setiap kuantitas fisis mudah diubah ke dalam kuantitas elektrik. Begitu pula halnya dengan osiloskop, yang memiliki begitu banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Osiloskop sangat berguna dalam bidang kesehatan, elektronika (listrik) dan lain sebagainya.

Mengingat besarnya peranan osiloskop dalam kegiatan manusia maka perlu dilaksanakan praktikum mengenai osiloskop. Dari praktikum ini di harapkan praktikan akan memperoleh pengetahuan dan pemahaman yang lebih luas lagi tentang pengaplikasian serta penggunaan osiloskop secara benar dalam menunjang kelangsungan hidup manusia. Serta mengetahui elemen penting dalam osiloskop.

1.2 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui cara kerja osiloskop secara tepat

2. Mempelajari penggunaan dan aplikasi osiloskop dalam kehidupan

3. Mengetahui bagian-bagian utama dari osiloskop

1.3 Manfaat Percobaan

1. Untuk memahami cara kerja osiloskop secara benar

2. Untuk mengetahui dan memahami penggunaan serta pengaplikasian osiloskop secara umum didalam kehidupan sehari-hari

3. Untuk mengenal bagian-bagian atau perangkat utama dari sebuah osiloskop

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Osiloskop sinar katoda adalah instrumen laboratorium yang bermanfaat untuk pengukuran dan analisa bentuk-bentuk gelombang serta gejala lainnya dalam suatu rangkaian elektronik. Pada dasarnya osiloskop merupakan alat pembuat grafik atau gsmbar X-Y yang sangat cepat dalam memperlihatkan sebuah sinyal masuk terhadap sinyal lain atau terhadap waktu. Kecepatan tanggap osiloskop sangat tinggi dan daerah kerja frekuensinya sangat lebar, mulai dari frekuensi yang sangat rendah ke frekuensi yang sangat tinggi dengan periodik bergerak dari kiri ke kanan pada layar osiloskop.

Apabila suatu isyarat memiliki volt yang tinggi maka garisan yang di tunjukkan akan naik ke bagian atas pada screen osiloskop. Sebaliknya pada keadaan volt yang rendah menyebabkan garisan turun ke bawah. Barisan yang di tunjukkan pada screen osiloskop menyatakan perjalanan massa. Osiloskop memiliki dua bagian utama, yaitu display dan panel kontrol. Display merupakan tampilan layar televisi (hanya saja tidak berwarna-warni) yang berfungsi sebagai tempat sinyal uji di sampaikan atau di tampilkan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang dapat digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar.

Suatu arus bolak-balik dapat diukur dengan menggunakan galvanometer, hal ini disebabkan karena kumparan kecil dari galvanometer terlalu lambat untuk mengikuti gelombang yang dihasilkan oleh sumber arus bolak-balik. Tetapi bila diukur dengan menggunakan osiloskop, kita dapat melihat nilai-nilai arus atau tegangan yang di hasilkan selalu berubah-ubah terhadap waktu secara periodik, sehingga memperlihatkan bentuk gelombang. Jadi dengan menggunakan osiloskop kita dapat mengamati nilai dan bentuk gelombang yang dihasilkan oleh sumber tegangan bolak-balik. Dari layar osiloskop, kita dapat melihat atau mengamati beberapa gelombang yaitu :

1. Gelombang Sinus

2. Gelombang Kotak

3. Gelombang Segitiga

Berikut fungsi dari beberapa tombol yang terdapat pada panel kontrol, di antaranya :

a) Fokus, digunakan untuk mengatur titik fokus

b) Intensity, untuk mengatur kecerahan garis sumbu “Y” di layar

c) Traeratition, untuk mengatur kemiringan suatu garis sumbu “Y”

d) Volt/div, untuk mengatur beberapa nilai tegangan yang di wakili oleh satu div di layar

e) Time/div, untuk besarnya nilai waktu yang di wakili oleh satu div di layar

f) Position, untuk mengatur posisi normal sumbu “Y” (ketika sinyal masukannya nol)

g) AC/DC, untuk mengatur fungsi kapasitor yang lepung di terminal osiloskop (masukan osiloskop)

h) Ground, digunakan untuk menggerakkan posisi ground di layar

i) Chanel 1, 2, untuk memilih saluran kanal yang digunakan

Dalam analisis rangkaian elektronik, osiloskop sangat penting bagi montir alat-alat listrik. Dengan osiloskop kita dapat mengetahui besaran-besaran listrik dan gejala-gejala fisis yang dihasilkan oleh transducer. Para teknisi otomotif juga sangat bergantung pada alat ini, untuk mengukur getaran atau vibrasi pada sebuah transducer mesin, jadi dengan osiloskop dapat ditampilkan sinyal-sinyal listrik yang berkaitan dengan waktu.

Posisi titik terang pada layar peraga osiloskop ditentukan oleh penjumlahan dua buah vektor, pergerakan titik terang pada arah sumbu –X di pengaruhi sinyal time base, sedangkan jaraknya terhadap sumbu –Y berubah sebagai tanggapan adanya perubahan amplitudo tegangan masukan.

Komponen dasar osiloskop adalah tabung sinar katoda. Komponen utama dari tabung sinar katoda (cathode ray tube) atau CRT, di antaranya :

1. Perlengkapan senapan elektron

2. Perlengkapan plat defleksi

3. Layar Fronorosensi

4. Tabung gelas dan dasar tabung

Osiloskop sinar katoda dapat digunakan untuk menyelidiki gejala yang bersifat periodik. Prinsip kerja tabung sinar katoda adalah sebagai berikut : elektron di pancarkan dari katoda akan menumbuk bidang gambar yang di lapisi oleh zat bersifat Flourecent. Bidang gambar ini berfungsi sebagai anoda.

Arah gerak elekron pada tabung sinar katoda dapat di pengaruhi oleh medan listrik dan medan magnetik. Umumnya osiloskop sinar katoda mengandung medan gaya listrik untuk mempengaruhi gerak elektron ke arah anoda. Medan listrik di hasilkan oleh lempeng kapasitor vertikal, maka akan terbentuk garis lurus vertikal di dinding gambar, selanjutnya jika pada lempeng horizontal di pasang tegangan periodik, maka elektron yang pada mulanya bergerak secara vertikal, kini juga bergerak secara horizontal dengan laju tetap. Sehingga pada gambar terbentuk grafik sinusoidal.

Sebuah benda bergetar sekaligus secara harmonik, getaran harmonik (super posisi) yang berfrekuensi dan mempunyai arah getar sama akan menghasilkan satu getaran harmonik baru, berfrekuensi sama dengan amplitudo dan fase tergantung pada amplitudo dan frekuensi setiap bagian getaran harmonik tersebut. Hal itu berdasarkan metode penambahan trigonometri atau lebih sederhananya lagi dengan menggunakan bilangan kompleks. Bila dua getaran harmonik super posisi berbeda, frekuensi terjadi getaran yang tidak lagi periodik.

Basis waktu secara periodik menggerakkan bintik cahaya dari kiri ke kanan mealui permukaan layar. Tegangan yang akan di periksa di masukan ke Y atau masukan vertikal osiloskop menggerakkan bintik ke atas dan ke bawah sesuai dengan nilai tegangan yang di masukkan. Selanjutnya bintik tersebut menghasilkan jejak berkas gambar pada layar yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai fungsi dari waktu. Bila tegangan masukan berkurang dengan laju yang cukup pesat gambar akan kelihatan sebagai sebuah pola yang diam pada layar.

Besar-besaran yang dapat diukur dengan osiloskop antara lain :

1. Amplitudo (A), ialah jarak perpindahan titik maksimum dari titik kesetimbangan dalam arah getarannya

2. Periode (T), waktu yang diperlukan untuk membentuk satu gelombang penuh

3. Frekuensi (f), ialah banyaknya gelombang yang terbentuk dalam satu satuan waktu

4. Sudut Fase (

), ialah simpangan partikel terhadap posisi kesetimbangan dalam radian

Pada osiloskop analog, misalnya dua kanal, ada dua cara untuk menampilkan sinyal gelombang secara bersamaan. Mode bolak-balik (alternate) menggambarkan setiap kanal secara bergantian. Mode ini digunakan dengan kecepatan sinyal dari medium sampai dengan kecepatan tinggi, ketika skala times/div di setting pada 0,5 milisekon atau lebih cepat. Mode chop menggambarkan bagan-bagian kecil pada setiap sinyal ketika terjadi pergantian kanal. Karena pergantian kanal terlalu cepat untuk di perhatikan, sehingga bentuk gelombang tampak kontinu. Untuk mode ini biasanya digunakan dengan sinyal lambat dengan kecepatan sweep 1 milisekon perbagian atau kurang. Makna umum dari sebuah pola yang berulang terhadap waktu disebut gelombang, termaksud di dalamnya gelombang suara, otak, maupun listrik. Satu siklus sebuah gelombang merupakan bagian dari gelombang yang berulang.

Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut:

Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya.
Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.

Bersama dengan magnetisme, listrik membentuk interaksi fundamental yang dikenal sebagai elektromagnetisme. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi-aplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik.

Listrik memberi kenaikan terhadap 4 gaya dasar alami, dan sifatnya yang tetap dalam benda yang dapat diukur. Dalam kasus ini, frase "jumlah listrik" digunakan juga dengan frase "muatan listrik" dan juga "jumlah muatan". Ada 2 jenis muatan listrik: positif dan negatif. Melalui eksperimen, muatan-sejenis saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik satu sama lain. Besarnya gaya menarik dan menolak ini ditetapkan oleh hukum Coulomb. Beberapa efek dari listrik didiskusikan dalam fenomena listrik dan elektromagnetik.

Osiloskop adalah alat yang digunakan untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu, yang ditampilkan pada layar. Dalam osiloskop terdapat tabung panjang yang disebut tabung sinar katode atau Cathode Ray Tube (CRT). Bagian-bagian pokok CRT seperti tampak pada gambar 1.

1 2 3 4 5 6 7

10 9

Gambar 1. Bagian-bagian pokok tabung sinar katoda

Keterangan :

1. Pemanas / filamen

2. Katoda

3. Kisi pengatur

4. Anoda pemusat

5. Anoda pemercepat

6. Pelat untuk simpangan horisontal

7. Anoda untuk simpangan vertikal

8. Lapisan logam

9. Berkas sinar elektron

10. Layar fluorosensi

Untuk menghitung beda fase dari dua sinyal gelombang dapat di lakukan dengan mensuperposisikan dua sinyal gelombang tersebutPada osiloskop dapat dilakukan dengan membuat gaelombang lissajous. Dari lissajous yang terbentuk dapat di hitung beda fase sebagai berikut :

B A

Beberapa faktor yang mempengaruhi lumenasi yaitu :

1. Arus berkas elektron

2. Kecepatan sweep

3. Karakteristik phosphor

Penguat vertikal ini terdiri dari beberapa penguat atau kepekaan total yang biasanya dinyatakan dalam bentuk faktor defleksi V/div. Apabila attenuator berada pada posisi kepekaan tinggi, maka penguatan total berhubungan dengan pembacaan V/div terkecil.

Adapun sistem defleksi horizontal mempunyai dua jenis masukan yaitu :

1. Masukan dari dalam (time base generator),

2. Masukan dari luar (operation mode x-y),

Dengan menggunakan time base generator berarti osiloskop di gunakan untuk mengamati bentuk gelombang masukan vertikal dengan fungsi waktu.

Hal ini memerlukan tegangan defleksi horizontal yang akan menggerakan titik terang pada layar peraga dari kiri ke kanan dengan kecepatan konstan dan kemudian cepat mengembalikan titik terang tersebut ke posisi semula.

Sebuah sumbu horizontal (sumbu x) dari tabung sinar katoda yang digunakan pada osiloskop pada umumnya berdasarkan pada satuan waktu. Bagian instrument yang di tugaskan untuk membuat defleksi pada sumbu x disebut time base generator. Bagian ini membangkitkan sinyal rangkaian trigger, posisi titik terang pada layar peraga osiloskop di tentukan oleh dua vektor. Pergerakkan titik terang pada arah sumbu x di bawah pengaruh sinyal time base, sedangkan jaraknya terhadap sumbu x berubah-ubah sebagai tanggapan adanya perubahan amplitudo tegangan masukan.

Adapun yang dapat di lakukan dengan menggunakan osiloskop, namun pada percobaan ini yang akan dilakukan adalah cara menggunakan osiloskop sebagai berikut :

1. Alat ukur tegangan AC dan DC

2. Alat untuk menggambarkan bentuk tegangan

3. Alat ukur frekuensi dan periode sinyal

4. Alat ukur menentukan hubungan fase antara satu sinyal dengan sinyal lainnya.

Adapun kekurangan dari osiloskop adalah alat ini tidak dapat dipakai dalam pekerjaan pengukuran sangat cermat. Untuk mengukur amplitudo, dengan memakai alat ukur volt akan lebih cermat, untuk mengukur waktu perioda akan lebih cermat memakai alat ukur (pengkacah) frekuensi. Osiloskop dapat juga mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu dan mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangkaian listrik.

Glass envelope merupakan keseluruhan dari tabung katoda ini, dia di kosongkan hingga menjadi hampa udara. Untuk membiarkan aliran elektron bergerak lurus pada tabung, secara mudah.

Elektron gun assembly terdiri dari periode dan fokus. Fungsi dari elektron gun adalah sebagai penyedia sumber elektron, caranya dengan mengumpulkan dan memfokuskan mereka ke arus yang baik, dan mempercepat mereka ke arus yang baik, dan mempercepat mereka mendekati layar flouresceal elektron yang membuat berkas cahaya (bean) di berikan oleh Berloconic.

Pada a dan b memperbesar bean scan dengan membelokkan elektron melalui disel yang lebih besar, yang memungkinkan frekuensi respon maksimum dari CRT terbatas oleh waktu, di butuhkan

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Fisika Dasar II dilaksanakan Selasa, 26 April 2011, pukul 10.00 – 12.00 WITA. Bertempat di laboratorium Fisika Dasar, FMIPA Universitas Mulawarman.

3.2 Alat dan Bahan

1. Osiloskop

2. Power Supply

3. Sinyal Generator

4. Kabel-kabel Penghubung

3.3 Prosedur Percobaan

3.3.1 Penyetelan CRO

1. Di hidupkan osiloskop dan di tunggu beberapa saat sampai tampak garis mendatar pada layar osiloskop. Di atur knop posisi vertikal dan horizontal agar bayangan di trafo/sumber AC

2. Di buat hubungan seperti pada gambar di modul

3. Di hidupkan trafo atau sumber AC dan di amati layar osiloskop

3.3.2 Penggunaan Osiloskop sebagai Pengukuran Tegangan

1. CRO di kalibrasi dengan tegangan DC

2. Di pasangkan sumber tegangan AC seperti pada gambar di modul

3.3.3 Penggunaan CRO sebagai Pengukur Frekuensi dan Beda Fase

1. Di hubungkan sumber AC 50 Hz (trafo input horizontal/channel 1), dan osilator pada input vertikal/channel 2

2. Dengan frekuensi osilator 50 Hz sebagai input horizontal, di amatilah dan di lukis lissejouse yang stabil

3. Di ulangi untuk percobaan seperti pada tugas pendahulua (no.2)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Pengamatan

4.1.1 Tegangan AC

No.	E (Volt)	Besar Pengukuran (Div)	Posisi ( Volt/Div)
1.	5	3,6	2
2.	10	2,6	5
3.	15	4	5

4.1.2 Tegangan DC

No.	E (Volt)	Besar Pengukuran (Div)	Posisi ( Volt/Div)
1.	5	1,6	5
2.	10	3	5
3.	15	4,6	5

4.1.3 Osiloskop sebagai Alat Ukur untuk Frekuensi dan Periode Sinyal

No.	E (Volt)	F (Hz)	Jumlah Siklus (Div)	Posisi (Time/Div)	Jarak Siklus
1.	2	10	5	20 ms	3,2
2.	4	8,33	6	20 ms	5,6
3.	6	8,33	6	20 ms	4,6

4.2 Analisis Data

4.2.1 Menghitung Tegangan AC

V = Skala x Posisi (Volt/Div)

Data 1 : V = Skala x Posisi

= 3,6 x 2

= 7,2 Volt

Data 2 : V = Skala x Posisi

= 2,6 x 5

= 13,0 Volt

Data 3 : V = Skala x Posisi

= 4 x 5

= 20 Volt

Tegangan Efektif

x V (maks)

x 5 = 3,53 Volt

x 10 = 7,07 Volt

x 15 = 10,60 Volt

Tegangan Puncak

2 x V maks

1. 2 x 5 = 10 Volt

2. 2 x 10 = 20 Volt

3. 2 x 15 = 30 Volt

4.2.2 Menghitung Tegangan DC

V = Skala x Posisi (Volt/Div)

Data 1 : V = Skala x Posisi

= 1,6 x 2

= 8 Volt

Data 2 : V = Skala x Posisi

= 3 x 5

= 15 Volt

Data 3 : V = Skala x Posisi

= 4,6 x 5

= 23 Volt

Tegangan Efektif

x V (maks)

x 5 = 10 Volt

x 10 = 7,07 Volt

x 15 = 10,60 Volt

Tegangan Puncak

2 x V maks

1. 2 x 5 = 10 Volt

2. 2 x 10 = 20 Volt

3. 2 x 15 = 30 Volt

4.2.3 Menghitung Tegangan AC pada Tabel 3

T = Jarak 1 Siklus x Posisi (time/div)

Data 1 : T = 5 x 20 ms

= 100 ms

= 0,1 sekon

Data 2 : T = 6 x 20 ms

= 120 ms

= 0,12 sekon

Data 3 : T = 6 x 20 ms

= 120 ms

= 0,12 sekon

4.2.4 Menghitung Frekuensi Tegangan pada Tabel 3

F =

Data 1 : F =

= 10 Hz

Data 2 : F =

= 8,33 Hz

Data 3 : F =

= 8,33 Hz

4.3 Grafik

4.4 Pembahasan

Dalam kehidupan sehari-hari osiloskop sangat berguna, terutama dalam dunia elektronika. Karena, dapat menunjukkan keadaan digital tinggi dan rendah. Selain itu, osiloskop juga dapat digunakan untuk melihat bentuk isyarat elektronika. Misalnya, pada alat elektronik yaitu komputer yang menghasilkan isyarat berbeda dengan isyarat listrik yang dihasilkan pada osiloskop maka dapat dipastikan terjadi kerusakan pada komputer tersebut. Osiloskop digunakan untuk menunjukkan ciri operasi beberapa komponen listrik seperti transistor dan kapasitor, serta mengambil data dari bacaan volt. Umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal berbeda yang digunakan untuk mendeteksi dua sinyal berlainan. Selain itu, bagi para teknisi otomotif sangat penting kegunaannya, yaitu berfungsi untuk mengukur getaran atau vibrasi pada sebuah transducer mesin. Jadi dengan bantuan osiloskop dapat di tampilkan sinyal-sinyal listrik yang berkaitan dengan waktu.

Pada pengamatan posisi titik terang pada layar peraga osiloskop ditentukan oleh penjumlahan dua buah vektor. Pergerakan titik terang pada arah sumbu –X di pengaruhi sinyal time base, sedangkan jaraknya terhadap sumbu –Y berubah sebagai tanggapan adanya perubahan amplitudo tegangan masukan. Misalnya pada isyarat yang memiliki volt yang tinggi maka garisan yang di tunjukkan akan naik ke bagian atas pada screen osiloskop. Sedangkan pada keadaan volt yang rendah menyebabkan garisan turun ke bawah. Barisan tersebutlah yang pada screen osiloskop menyatakan perjalanan massa.

Dalam percobaan yang telah dilakukan terdapat beberapa factor kesalahan dalam pengambilan data yaitu :

1. Kesalahan atau kurang telitinya praktikan dalam mengamati layar osiloskop

2. Tegangan yang dilakukan terlalu tinggi, sehingga gelombang pada layar osiloskop tidak dapat terbaca

3. Kesalahan dalam menyambungkan kabel-kabel

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Cara kerja osiloskop, di mana tegangan listrik yang dipasang pada masukan vertikal akan menggerakkan titik terang ke atas atau ke bawah sesuai harga sesaat tegangan masukan. Resultan gerak horizontal titik tersebut membentuk pola seperti gelombang sinusoidal pada layar yang menggambarkan perubahan tegangan masukan tersebut.

2. Osiloskop digunakan sebagai alat ukur tegangan AC atau DC, frekuensi, periode sinyal, dan untuk menentukan hubungan fase antar sinyal serta menggambarkan bentuk tegangan. Umumnya di tentukan pada alat ukur detak jantung (bidang kedokteran), serta bidang elektronika seperti pengecekan kerusakan komputer.

3. Bagian utama osiloskop, diantaranya : filamen osiloskop, layar fluorescence, plat defleksi, selubung gelas dan base tabung.

5.2 Saran

Selain pengukuran tegangan listrik, sebaiknya dilakukan pada pengukuran kuat arus listrik dengan menggunakan osiloskop.

DAFTAR PUSTAKA

Holliday, R. 1984. Fisika Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.

Hayt, William H., Kemmerly Jack E., Durbin, Steven M. 2004. Rangkaian Listrik Edisi Ke enam. Jakarta : erlangga.

Sutrisno dan Gie, Tan IK. 1979. Fisika Dasar Listrik, Magnet dan Termofisika. Bandung : ITB.

Sears, Zemansky. 1992. Fisika Untuk Universitas 2 Listrik Magnet. Bandung : Bina Cipta.

jam doraemon blog

Rabu, 21 Maret 2012

Laporan Fisika Dasar 2

Gambar 1. Bagian-bagian pokok tabung sinar katoda

2 komentar: