Karakteristik I–V
Kurikulum: GCSE (I–V characteristics), 2de, Sek I, A-level, IB B.5
Tujuan¶
Mengukur karakteristik arus–tegangan resistor, lampu pijar, dan dioda, serta membandingkan bentuknya.
Rangkaian¶
Satu sumber 3 V memasok tiga cabang melalui busbar “+” (kiri) dan “−” (kanan); setiap cabang memiliki amperemeter dan voltmeter pada komponennya. Di atas terdapat resistor 100 Ω, di tengah lampu 6 V / 3 W, di bawah dioda dengan resistor pelindung 100 Ω.
Langkah kerja¶
- Ubah tegangan sumber dari 0 hingga 6 V bertahap 1 V.
- Pada setiap tahap catat pasangan “tegangan — arus” untuk ketiga komponen.
- Buat tiga grafik \(I(U)\).
- Hubungkan dioda dengan arah terbalik: tukar steker kedua kabel pada terminalnya — anode dan katode — dan ulangi pengukuran.
Hasil yang diharapkan
Pada 3 V: resistor — sekitar 2,78 V dan 28 mA; lampu — sekitar 2,74 V dan 314 mA; dioda — sekitar 0,61 V dan 22 mA (pada arus ini dioda silikon yang nyata memiliki tegangan sedikit lebih besar, sekitar 0,7 V). Grafik resistor berupa garis lurus. Kurva lampu melengkung: filamen memanas dan hambatannya naik — sekitar 12 Ω pada 6 V. Dioda hampir tidak menghantarkan arus di bawah 0,5 V; di atas itu arus naik tajam, sedangkan tegangan pada dioda tetap sekitar 0,6–0,7 V. Jika dioda dibalik, arus dioda nol.
Pertanyaan¶
- Mengapa hambatan lampu naik seiring kenaikan tegangan?
- Mengapa sebuah resistor dihubungkan seri dengan dioda?
Jawaban
- Arus memanaskan filamen, dan hambatan wolfram bertambah seiring kenaikan suhu: makin tinggi tegangan, makin panas filamen. Pada 3 V hambatan lampu 2,74 V / 314 mA ≈ 8,7 Ω, pada 6 V sekitar 12 Ω, dan hambatan filamen yang dingin hanya sekitar seperlima belas hambatannya saat menyala penuh.
- Di atas sekitar 0,6 V arus dioda naik sangat curam, dan dioda sendiri hampir tidak membatasinya. Resistor 100 Ω mengambil sisa tegangan dan menentukan arus, sekitar 22 mA pada 3 V; tanpa resistor ini, arus hanya dibatasi oleh hambatan dalam sumber 0,5 Ω, amperemeter, dan kabel, sehingga arus akan mencapai beberapa ampere dan merusak dioda yang nyata.