RANGKAIAN SETARA
THEVENIN – NORTON
ABSTRAK
Rangkaian
setara adalah rangkaian sederhana yang diketahui nilai keluarannya tanpa perlu
mengetahui rangkaian dalamnya. Rangkaian setara yang dilakukan dalam praktikum
ini yaitu rangkaian setara Thevenin dan Northon. Kegiatan pertama mengukur
nilai tegangan dan arus norton dengan mengatur sumber tegangan dan kegiatan
yang kedua mengukur nilai arus beban dan tegangan dengan memasang potensiometer
pada rangkaian. Tujuannya yaitu untuk melihat pengaruh tegangan sumber terhadap
tegangan Thevenin dan arus Norton. Untuk mencari tegangan Thevenin hambatan
beban dibuat terbuka dan untuk mencari hambatan Thevenin sumber tegangan
dihubung singkat.
1. Metode
Dasar
Ada dua bentuk rangkaian setara, yaitu rangkaian setara Thevenin dan rangkaian setara Norton.
Tegangan Thevenin, VTH, didefinisikan sebagai tegangan yang melewati
terminal beban saat hambatan beban terbuka. Karena ini, tegangan Thevenin
terkadang disebut dengan tegangan rangkaian terbuka.
Definisinya :
Tegangan Thevenin :
VTH
= VOC
dengan VOC merupakan singkatan dari
“Open – Circuit Voltage”.
Hambatan
Thevenin didefinisikan sebagai hambatan yang diukur antar – terminal saat
seluruh sumber dibuat nol(dihubungsingkat) dan hambatan beban terbuka. Sebagai
definisi :
Hambatan Thevenin :
RTH = ROC
Gambar 1.1
memperlihatkan sebuah kotak hitam (black
box) yang mengandung rangkaian dengan sumber searah (DC) dan hambatan linier (hambatan yang tidak berubah dengan naiknya
tegangan).
Theorema Thevenin merupakan alat bantu aplikatif
dalam dunia elektronika. Theorema ini tidak hanya menyederhanakan
perhitungan, tetapi juga memungkinkan kita untuk menjelaskan operasi rangkaian
yang tidak mampu dijelaskan hanya
dengan menggunakan persamaan Kirchhoff.
Arus
Norton, IN, didefinisikan sebagai
arus beban saat hambatan beban dihubung singkat. Karena ini, arus Norton
terkadang disebut juga dengan arus hubung singkat (Short
– Circuit Current, ISC).
Sebagai definisi :
Arus
Norton : IN
= ISC
Hambatan Norton,
RN, adalah hambatan yang
diukur oleh ohmmeter pada terminal beban saat seluruh sumber diturunkan menjadi nol dan hambatan beban dibuka
(dilepas). Sebagai definisi :
Hambatan Norton : RN = ROC
Karena hambatan Thevenin dan hambatan Norton
memiliki definisi yang sama, maka dapat dituliskan :
RN = RTH
Penurunan ini menunjukkan 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 linier.
Norton
membuktikan bahwa rangkaian dalam kotak hitam pada seperti pada Gambar 1.2(a) di atas akan menghasilkan tegangan
beban yang sama dengan rangkaian sederhana Gambar 1.2(b). Sebagai penurunan, theorema Norton terlihat sebagai berikut.
VL = IN (RN | | RL)
Dengan kata lain, tegangan
beban sama dengan arus Norton dikalikan dengan hambatan Norton yang parallel
dengan hambatan beban.
2. Identifikasi
variabel
Kegiatan
I :
a. Variabel manipulasi: tegangan sumber (Vs)/(V)
b. Variabel respon : tegangan
Thevenin (VTH)/(V) dan arus Norton (IN)/(A)
c. Variabel kontrol : resistor (
R1, R1, R3)/( Ω)
Kegiatan
II :
a. Variabel manipulasi : hambatan beban (RL)/( Ω)
b. Variabel respon :
arus beban (IL)/(A) dan tegangan keluaran (V0)/(V)
c. Variabel kontrol : resistansi (R1, R2, R3)/(V)
3. Definisi
operasional variabel
kegiatan
I :
a. Tegangan sumber (Vs) adalah power supply yang mengalirkan tegangan
ke resistor pada suatu rangkaian.
b. Tegangan Thevenin (VTH) adalah tegangan rangkaian
terbuka
c. Arus Norton (IN) adalah arus beban saat hambatan beban
dihubung singkat.
d. Resistor (R1, R2, R3) adalah
hambatan dalam suatu rangkaian.
Kegiatan
II :
a. Hambatan beban (RL) adalah potensiometer yang merupakan
resistor variabel yang dapat diubah-ubah nilai hambatannya.
b. Arus beban (IL) adalah arus yang mengalir pada hambatan
beban yang diukur menggunakan amperemeter.
c. Tegangan keluaran (V0) adalah besarnya beda potensial
yang diperoleh berdasarkan perubahan hambatan beban (RL).
d. Resistor (R1, R2, R3) adalah
hambatan dalam suatu rangkaian
4. Alat
dan bahan
Pelaksanaan kegiatan ini ditunjang oleh
komponen-komponen dan alat ukur berikut
:
1.
Resistor,
3 buah
2.
Potensiometer,
1 buah
3.
Power
Supply 0 – 12 Vdc, 1 buah
4.
Voltmeter
0 – 10 Vdc, 1 buah
5.
Amperemeter
0 – 1 Adc, 1 buah
6.
Papan
Kit, 1 buah.
7.
Kabel
penghubung.
5. Prosedur
kerja
a. Mencaatat
spesifikasi masing-masing komponen yang anda gunakan !
b. Membuat rangkaian
seperti gambar berikut di atas papan kit yang telah disediakan !
c. Mengatur
tegangan sumber sebesar 2 V lalu ukur tegangan rangkaian buka (VOC¬) antara
titik A dan B tanpa beban RL dan Arus hubung singkat (ISC) dengan menempatkan
sebuah Ammeter melintasi A – B (VOC dan ISC¬ tidak diukur bersamaan!).
d. Mengukur
pula besar resintansi 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 ukur tegangan
keluaran (Vo) dan arus beban (IL).
h. Melanjutkan
dengan mengubah nilai RL hingga maksimum. Catat nilai arus dan tegangan setiap
perubahan RL.
7. Pembahasan
Rangkaian setara Thevenin – Norton memudahkan dalam
menyelesaikan persoalan rangkaian listrik yang kompleks menjadi lebih sederhana
dengan mengetahui keluaran tanpa harus mengetahui rangkaian dalamnya. Dalam
praktikum ini dilakukan 2 kegiatan yaitu mengukur tegangan Thevenin dan arus
Norton, serta mengetahui pengaruh arus beban dan tegangan keluaran. Perbedaan
kedua kegiatan ini yaitu kegiatan pertama hambatan R1 dan R2 disusun seri
terhadap tegangan sumber. Sedangkan pada kegiatan kedua, ditambahkan
potensiometer sebagai arus beban.
Untuk
kegiatan 1, Nilai % diff yang didapatkan pada praktikum ini tidak begitu besar,
itu menandakan bahwa nilai yang didapatkan pada praktikum ini tidak jauh
berbeda dengan nilai teori. Dan untuk kegiatan 2, nilai % diff yaitu 4.5% itu menandakan nilai
praktek dengan teori nya jauh berbeda. Mungkin disebabkan pada saat praktikum
terjadi kesalahan kurang teliti dalam pengambilan data.
8. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan dapat
disimpulkan bahwa :
1.
Hambatan
pada rangkaian Thevenin selalu seri dengan tegangannya dan bekerja pada
rangkaian terbuka. Pada rangkaian Norton, hambatannya paralel dengan arus dan
rangkaiannya dihubung singkat.
2.
Hambatan
beban berpengaruh terhadap tegangan dan kuat arus output rangkaian
elektronik. Kuat arus dan tegangan
keluaran berbanding terbalik. Semakin besar kuat arus maka tegangan keluarannya
semakin kecil.
3.
9. Daftar
pustaka
Haris
Abdul,dkk. 2008. Dasar-Dasar Elektronika.
Makassar : Badan Penerbit Universitas Negeri Makassar.
Sutrisno.
(1986). Elektronika, Teori dan
Penerapannya, Jilid 1. Bandung :
Penerbit ITB.
Tim
Elektronika Dasar. 2013. Penuntun
Praktikum Elektronika Dasar 1. Makassar : Jurusan Fisika FMIPA Universitas
Negeri Makassar.