We Learn Together

Hanya Blog UMY situs lain

Rangkaian Arus Searah (DC)

Posted by Azie Mouzal Komentar Dimatikan
  • Arus Searah (DC)

Pada rangkaian DC hanya melibatkan arus dan tegangan searah, yaitu arus dan tegangan
yang tidak berubah terhadap waktu. Elemen pada rangkaian DC meliputi:

i) baterai
ii) hambatan dan
iii) kawat penghantar

Baterai menghasilkan e.m.f untuk menggerakkan elektron yang akhirnya menghasilkan
aliran listrik. Sebutan “rangkaian” sangat cocok digunakan karena dalam hal ini harus
terjadi suatu lintasan elektron secara lengkap – meninggalkan kutub negatif dan kembali
ke kutub positif. Hambatan kawat penghantar sedemikian kecilnya sehingga dalam
prakteknya harganya dapat diabaikan.

Bentuk hambatan (resistor) di pasaran sangat bervariasi, berharga mulai 0,1 W
sammpai 10 MW atau lebih besar lagi. Resistor standar untuk toleransi ± 10 % biasanya
bernilai resistansi kelipatan 10 atau 0,1 dari:

10           12            15            18           22           27           33           39           47           56           68           82

Sebuah rangkaian yang sangat sederhana terdiri atas sebuah baterai dengan
sebuah resistor ditunjukkan pada gambar 2.1-a. Perhatikan bagaimana kedua elemen
tersebut digambarkan dan bagaimana menunjukkan arah arus (dari kutub positif
melewati resistor menuju kutub negatif).




Gambar 2.1 Rangkaian arus searah : a) Pemasangan komponen dan arah arus dan
b) Penambahan komponen saklar dan hambatan dalam.

Pada gambar 2.1-b, telah ditambahkan dua komponen lain pada rangkaian, yaitu:

i)  Sebuah saklar untuk memutus rangkaian.
ii) Sebuah resistor dengan simbol r (huruf kecil) untuk menunjukkan fakta bahwa
tegangan baterai cenderung untuk menurun saat arus yang ditarik dari baterai
tersebut dinaikkan.

Saklar mempunyai dua kondisi:

ON : Kondisi ini biasa disebut sebagai “hubung singkat” (shot circuit), dimana secara
ideal mempunyai karakteristik: V = 0 untuk semua harga I (yaitu R = 0)

OFF : Kondisi dimana arus tidak mengalir atau biasa disebut sebagai “rangkaian
terbuka” (open circuit), secara ideal mempunyai karakteristik: I = 0 untuk
semua harga V (yaitu R = ¥).

Untuk menganalisis lebih lanjut, rangkaian di atas perlu dipahami hukum dasar
rangkaian yang disebut hukum Kirchhoff. Terdapat beberapa cara untuk menyatakan
hukum Kirchhoff, kita coba untuk menyatakan supaya mudah diingat:


Gambar 2.2 Rangkaian sederhana dengan tiga loop

i) Arus total yang masuk pada suatu titik sambungan/cabang adalah nol (Hukum I,
disebut KCL – Kirchhoff curent law ).

Arah setiap arus ditunjukkan dengan anak panah, jika arus berharga positif maka
arus mengalir searah dengan anak panah, demikian sebaliknya. Dengan demikian untuk
rangkaian seperti pada gambar 2.2 kita dapat menuliskan:



Tanda negatif pada 1 I menunjukkan bahwa arus keluar dari titik cabang dan jika arus
masuk titik cabang diberi tanda positif.

ii) Pada setiap rangkaian tertutup (loop), jumlah penurunan tegangan adalah nol
(Hukum II, sering disebut sebagai KVL – Kirchhoff voltage law)



Pada gambar 2.2 dengan menggunakan KVL kita dapat menuliskan tiga
persamaan , yaitu:



Kembali ke rangkaian pada gambar 2.1, bahwa semua komponen dilewati arus I.
Menurut hukum II berlaku:



jadi besarnya arus yang mengalir tersebut adalah



Kita tertarik pada

 

  • Resistor dalam Rangkaian Seri dan Paralel

Ini merupakan konsep dasar yang memungkinkan kita secara cepat dapat
menyederhanakan rangkaian yang relatif kompleks.


Gambar 2.3 Resistor dalam rangkaian: a) seri dan b) paralel.

Seperti terlihat pada gambar 2.3-a, pada rangkaian seri semua resistor teraliri
arus yang sama. Jika arus yang mengalir sebesar I, kita mempunyai

V/I = R = R1 + R2 + R3

Pada rangkaian paralel (gambar 2.3-b), nampak bahwa masing-masing resistor
mendapat tegangan yang sama. Jadi

 

  • Pembagi Tegangan (Potential Divider)

Biasanya rangkaian ini digunakan untuk memperoleh tegangan yang diinginkan dari
suatu sumber tegangan yang besar. Gambar 2.4 memperlihatkan bentuk sederhana
rangkaian pembagi tegangan, yaitu diinginkan untuk mendapatkan tegangan keluaran
o v yang merupakan bagian dari tegangan sumber I v dengan memasang dua resistor R1
dan R2 .


Gambar 2.4 Rangkaian pembagi tegangan

Nampak bahwa arus i mengalir lewat R1 dan R2, sehingga

V1 = V0 + Vs …….(2.9)
Vs = i R1 …………..(2.10)
Vo= i R2 …………..(2.11)
Vi = i R2 + i R1 …..(2.12)

Dari persamaan 2.10 dan 2.12 diperoleh

V0 / Vs = R2 / R1 ……….(2.13)

Nampak bahwa tegangan masukan terbagi menjadi dua bagian ( V0 , Vs),
masing-masing sebading dengan harga resistor yang dikenai tegangan tersebut. Dari
persamaan 2.11 dan 2.12 kita peroleh

Rangkaian pembagi tegangan adalah sangat penting sebagai dasar untuk
memahami rangkaian DC atau rangkaian elektronika yang melibatkan berbagai
komponen yang lebih rumit.

  • Pembagi Tegangan Terbebani

Gambar 2.5 memperlihatkan suatu pembagi tegangan dengan beban terpasang pada
terminal keluarannya, mengambil arus 0 i dan penurunan tegangan sebesar 0 v . Kita
akan mencoba menemukan hubungan antara 0 i dan 0 v . Jika arus yang mengalir
melalui R1 sebesar i seperti ditunjukkan dalam gambar, maka arus yang mengalir lewat
R2 adalah sebesar 0 i – i . Kita mempunyai


Gambar 2.5 Rangkaian pembagi tegangan terbebani.

 

  • Pembagi Arus (Current Divider)

Rangkaian pembagi arus tidaklah sepenting rangkaian pembagi tegangan, namun perlu
dipahami utamannya saat kita menghubungkan alat ukur arus secara paralel.


Gambar 2.7 Rangkaian pembagi arus

  • Teorema Thevenin

Kembali pada pembahasan pembagi tegangan yang terbebani, hasil yang diperoleh dari
penyederhanaan rangkaian merupakan salah satu kasus dari teorema Thevenin. Secara
singkat teorema Thevenin dapat dikatakan sebagai berikut.

“Jika suatu kumpulan rangkaian sumber tegangan dan
resistor dihubungkan dengan dua terminal keluaran, maka
rangkaian tersebut dapat digantikan dengan sebuah
rangkaian seri dari sebuah sumber tegangan rangkaian
terbuka C v 0 / dan sebuah resistor RP ”

  • Teorema Norton

Teorema ini merupakan suatu pendekatan analisa rangkaian yang secara singkat dapat
dikatakan sebagai berikut.

“Jika suatu kumpulan rangkaian sumber tegangan dan
resistor dihubungkan dengan dua terminal keluaran, maka
rangkaian tersebut dapat digantikan dengan sebuah
rangkaian paralel dari sebuah sumber arus rangkaian
hubung singkat N I dan sebuah konduktansi N G ”

Untuk lebih jelasnya, bisa download di sini 

Categories: Elektronika 1
Profile photo of Azie Mouzal

About Azie Mouzal

Berani Menulis Mimpi

PROFIL AKU

Profile photo of Azie Mouzal

Azie Mouzal

Berani Menulis Mimpi


Popular Posts

Halo dunia!

Selamat datang di Blog UMY milik saya. Mudah-mudahan infonya berguna dan bermanfaat ...

Rangkaian Penyearah

Pendahuluan Peralatan kecil portabel kebanyakan menggunakan baterai sebagai sumber dayanya, namun sebagian ...

Diode Sambungan P-N

Semikonduktor Pada bagian sebelumnya kita telah mempelajari karakteristik bahan semikonduktor beserta kemampuannya ...

Bahan Semikonduktor

Semikonduktor Intrinsik (murni) Silikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang ...

Komponen dan Rangkai

Isyarat AC Isyarat AC merupakan bentuk gelombang yang sangat penting dalam ...