Rangkaian

Rangkaian Listrik : Elemen, Diagram,

Sumber Energi, HukumOhm, Hukum Kirchhoff

5 April 2011 TM2016 Teknik Tenaga Listrik 1

Asep NajmurrokhmanJurusan Teknik Elektro

Universitas Jenderal Achmad Yani

Elemen dan diagramrangkaian listrik


Elemen rangkaian dan Simbol


Elemen rangkaian dan simbol


Elemen rangkaian dan simbol

• Induktor

• Transformator

• Dioda

• Transistor



Lampu indikator


• Dalam sebuah batere, ada bagian yang kelebihanelektron dan ada yang kekurangan elektron (hole)

• Saat rangkaian terhubung secara tertutup, misalnyadengan menyambungkan sebuah lampu, makasebuah aliran elektron akan terjadi dari satu bagian kebagian lain. Aliran elektron tersebut disebut aruslistrik


Model rangkaian


Hukum Ohm

dipublikasikan tahun1827 oleh Georg Simon Ohm Untuk resistansi yang tetap, semakin besar

tegangan pada sebuah resistor, semakin besararus yang mengalir dalam resistor tersebut.

Untuk tegangan yang sama, semakin besar nilairesistansi, semakin kecil arus yang mengalir.

Arus berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik denganresistansi.


Hukum Ohm

I = arus (amper, A)

E = tegangan (volt, V)

R = resistansi (ohm, )

REI


grafik hukum Ohm


Grafik hukum Ohm


Insert Fig 4.8Insert Fig 4.8

Contoh1. Sebuah lampu pijar kecil terhubung dengan sebuah batere.

Jika sebuah batere 5 volt dapat menyalakan lampu tersebutyang memiliki resistansi 1 , hitung arus yang mengalir.Jawab :I = E/R => I = 5 v/1 = 5 A

2. Lampu LED memiliki resistansi minimal untuk mengalirkanarus. Sebuah tegangan 5 volt dapat merusak lampu LED jikaarusnya tidak dibatasi. Jika resistansi lampu sebesar 1 , danlampu LED menyerap tegangan 1,4 v untuk menyala, hitungarus yang mengalir dalam rangkaian.Jawab :

I = (5V-1.4V)/1 = 3.6 A

(Arus maksimum LED biasanya sekitar 30mA atau 0,03 A)


Variabel dalam rangkaian

• Sumber tegangan (satuan : volt)

• Arus dalam rangkaian (satuan : A)

• Resistansi (satuan : (ohm))

• Selisih tegangan dalam rangkaian

VAB = VA - VB


Tegangan Listrik

– Tegangan atau perbedaan tegangan terdapat di antaradua titik atau simpul

– Tegangan mempunyai polaritas


+ -

A BVAB = - VBA

A B

terminal

+ -ivAB

Arus listrik

– Arus mengalir pada cabang atau jalur– Arus mempunyai arah aliran

• Konvensi polaritas tegangan dan arah arus:– Arus mengalir dari ‘+’ ke ‘-’ berarti energi dilepaskan.– Karena resistor melepaskan energi, arus mengalir dari ‘+’

ke ‘-’


A BiAB = - iBA

i

Hukum Ohm

• Rangkaian elektrik yang paling sederhana terdiri dari sebuah batere (sumber tegangan) dan sebuah resistor

• Arus mengalir dari terminal positif batere ke terminal negatifnya.


Hukum Ohm

Ammeter pada rangkaian membaca arus yang mengalir melalui resistor, sedangkan voltmeter membaca tegangan di antara kedua terminal resistor


Resistor dalam rangkaian• Bentuk seri

• Bentuk paralel

• Bentuk kombinasi seri paralel


Hubungan seri dua resistor

Dua resistor dihubungkan secara seri, maka arus yang mengalir di resistor pertama akan sama dengan arus yang mengalir di resistor kedua


Arus pada rangkaian seri

• Arus hanya mempunyai satu kemungkinan rute dalam rangkaian

• Setiap ammeter membaca harga arus yang sama


VR1

R2

Tegangan pada rangkaian seri

• tegangan pada R1

ditambah tegangan pada R2 sama dengan tegangan sumber

• I=V1/R1=V2/R2

• Rtotal = R1 + R2


VR1

R2

V1

V2

Contoh

Jika R1 = 10 dan R2 = 20 sertaVB = 30 volt, hitung I, V1, dan V2.

Jawab :

• Rtotal = R1 + R2 = 30 • I = VB/Rtotal = 30 V/30 = 1 A

• V1 = R1 I = 10 1 A = 10 V

• V2 = R2 I = 20 1 A = 20 V


Rangkaian paralel 2 resistor

• Tegangan pada masing-masing resistor sama dengan tegangan sumber

• Arus dari sumber terbagi 2, masing-masing melalui resistor yang berbeda


Arus pada rangkaian paralel 2 resistor

• Arus pada R1 ditambaharus pada R2 samadengan arus sumber

• I1=V/R1; I2=V/R2

• I= I1+ I2

• 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2


VR1 R2

contoh

Jika R1 = 4 dan R2 = 6 serta VB = 24 volt, hitung I, I1, dan I2.

Jawab :• 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2

diperoleh Rtotal = 2,4 • I = VB/Rtotal = 24 V/2,4 =

10 A

• I1 = VB/R1 = 24 V/4 = 6 A

• I2 = VB/R2 = 24 V/6 = 4 A


resistor

Resistor adalah komponen yang berfungsi membatasi arusdalam rangkaian. Nilai resistansinya dinyatakan dalam pita warna.

• Pita 1: digit 1• Pita 2: digit 2• Pita 3: pengali• Pita 4 (jika ada): toleransi


contoh

Pita warna sebuah resistor :kuning = 4, digit 1ungu = 7, digit 2coklat = 1, pengali 101

470 Ohm or 470

Nilai toleransi:emas: 5%perak: 10%polos: 20%


Hukum kirchhoff

Berapa nilai arus i dalam rangkaian ?


Hukum Kirchhoff

1. Jumlah tegangan / potensialdalam rangkaian tertutupberharga nol. Hal ini diperolehdari sifat konservasi energi.


2. Jumlah arus yang masuk kedalam cabang rangkaian darisebuah rangkaian tertutupsama dengan jumlah arus yang keluar dari cabang tersebut. Hal ini diperoleh dari sifatkonservasi muatan.

Penerapan hukum kirchhoff

• Asumsikan arah arus dalam rangkaian, biasanya searah denganjarum jam.

• Tanda untuk sumber tegangan adalah negatif apabila arus melintassumber tersebut dari arah polaritas negatif ke positif

• Tentukan titik awal pembacaan tegangan dalam rangkaian• Jumlahkan seluruh tegangan dan samakan dengan nol


Contoh satu loop


03222121 iRirEiRiRirE 2132212 EERrRRri

3221

21

32212

21

2 RrRREE

RrRRrEEi

Contoh satu loop


Hitung arus dalam rangkaian ?

AVi

iV

625.01610

0)311551()2412(

Contoh satu loop


Hitung tegangan terminal di setiap batere.

V375.111A625.0V12irV V375.11A625.0V2irV V625.41A625.0V4irV

2V:

4V:

12V:

Contoh multi loop


Loop 1 :

Loop 2 :

Arus cabang :

03412 1 ii

0524 21 ii

21 iii

• Penyelesaian dengan memecahkan beberapapersamaan secara bersamaan

• Metode eliminasi jumlah variabel

• Bentuk matriks

• Solusi :


03412 1 ii

0524 21 ii

21 iii AiAiAi

0.25.05.1

2

1

Tugas#1

1. Perhatikan rangkaian berikut

Jika Vs = 10 volt, tentukan:a. Arus yang mengalir dalam rangkaianb. Tegangan pada masing-masing resistor


Vs

2 k

3 k

5 k

2. Untuk rangkaian berikut, jika sumber tegangan sebesar 10 volt, hitung:

a. Arus yang mengalir dalam rangkaian

b. Tegangan pada masing-masing resistor


Vs

2 k

5 k3 k

3. Tentukan arus dalam rangkaian berikut


Documents

Rangkaian