KARAKTERISTIK KOMPONEN RANGKAIAN LISTRIK
Download
Report
Transcript KARAKTERISTIK KOMPONEN RANGKAIAN LISTRIK
RANGKAIAN LISTRIK I
KARAKTERISTIK KOMPONEN RANGKAIAN LISTRIK
•
KOMPONEN AKTIF
1. Sumber Tegangan (Voltage Source)
2. Sumber Arus (Current Source)
•
KOMPONEN PASIF
1. Resistor (R)
2. Kapasitor (C)
3. Induktor/ Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)
SumberTegangan (Voltage Source)
Karakteristik sumber tegangan ideal :
• Menghasilkan tegangan yang tetap
• Tidak tergantung pada arus yang mengalir pada sumber
tersebut, meskipun tegangan tersebut merupakan fungsi
dari t.
• Mempunyai nilai resistansi dalam Rd = 0 (sumber
tegangan ideal)
Klasifikasi Sumber Tegangan (Voltage Source) :
• Sumber Tegangan Bebas/ Independent Voltage Source
• Sumber Tegangan Tidak Bebas/ Dependent Voltage
Source
+
_
+
_
Sumber Arus (Current Source)
Karakteristik sumber arus ideal :
• Menghasilkan arus yang tetap
• Tidak bergantung pada tegangan dari sumber
arus
• Mempunyai nilai resistansi dalam Rd = tak hingga
(sumber arus ideal)
Klasifikasi Sumber Arus (Current Source) :
• Sumber Arus Bebas/ Independent Current Source
• Sumber Arus Tidak Bebas/ Dependent Current
Source
Resistor (R)
Fungsi Resistor (R) :
• Penghambat arus
• Pembagi arus
• Pembagi tegangan
Nilai resistansi dari suatu resistor berdasarkan :
• Hambatan jenis bahan resistor (tergantung dari bahan pembuatnya)
• Panjang
l
• Luas penampang resistor
R
A
Apabila arus melewati resistor maka akan terjadi beda potensial di kedua ujung terminalnya
(Hukum Ohm)
R
I
VR
V R IR
Kapasitor (C)
Sering juga disebut dengan kondensator dimana fungsinya adalah :
• Membatasi arus DC yang mengalir pada kapasitor
• Menyimpan energi dalam bentuk medan listrik
Faktor penentu nilai suatu kapasitor tergantung dari :
• Nilai permitivitas bahan pembuat kapasitor
• Luas penampang kapasitor
• Jarak antara dua keping penyusun kapasitor
Secara matematis dapat ditulis :
C
= permitivitas bahan
A = luas penampang bahan
d = jarak dua keping
Satuan kapasitor : Farad (F)
Dimana :
A
d
KARAKTERISTIK PADA KAPASITOR
Jika sebuah kapasitor dilewati oleh sebuah arus maka pada kedua ujung kapaistor tersebut akan
muncul beda potensial atau tegangan, dimana secara matematis dinyatakan :
ic C
Penurunan rumus :
Q CV
dq Cdv
dim ana:
dq
i
dt
dq i.dt
dvc
dt
sehingga:
i.dt Cdv
dv
iC
dt
Sifat penyimpanan energi pada kapasitor
Dari karakteristik v - i, dapat diturunkan :
dw
dt
dw p.dt
p
dw p.dt
Misalkan : pada saat t = 0 maka v = 0
pada saat t = t maka v = V
Sehingga :
V
w Cvdv
0
w p.dt vi.dt vC
dv
dt Cvdv
dt
1
CV 2
2
Persamaan diatas merupakan energi yang disimpan pada kapasitor dalam bentuk medan
listrik.
Jika kapasitor dipasang tegangan konstan/DC, maka arus sama dengan nol.
Sehingga kapasitor bertindak sebagai rangkaian terbuka/ open circuit untuk tegangan DC.
Hubungan seri Kapasitor
KVL : V 0
V1 V2 V3 V 0
V V1 V2 V3
V
1
1
1
idt
idt
idt
C1
C2
C3
1
1
1
1
idt
idt
idt
idt
C ek
C1
C2
C3
1
1
1
1
C ek C1 C 2 C 3
Pembagi tegangan :
1
V1
idt
C1
V2
1
idt
C2
V3
1
idt
C3
dim ana V
sehingga :
C
V1 ek V
C1
V2
C ek
V
C2
V3
C ek
V
C3
1
idt
C ek
Hubungan paralel Kapasitor
KCL :
i 0
i i1 i2 i3 0
i i1 i2 i3
dV
dV
dV
dV
C1
C2
C3
dt
dt
dt
dt
C ek C1 C 2 C 3
C ek
Pembagi arus :
dV
i1 C1
dt
dV
i2 C 2
dt
dV
i3 C 3
dt
dim ana i C ek
dV
dV
i
dt
dt C ek
sehingga :
C
i1 1 i
C ek
i2
C2
i
C ek
i3
C3
i
C ek
Induktor/ Lilitan/ Kumparan (L)
Seringkali disebut sebagai induktansi, lilitan, kumparan, atau belitan. Pada induktor
mempunyai sifat dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet.
Satuan dari induktor : Henry (H)
Arus yang mengalir pada induktor akan menghasilkan fluksi magnetik (Φ) yang membentuk
loop yang melingkupi kumparan. Jika ada N lilitan, maka total fluksi adalah :
LI
L
I
d
di
v
L
dt
dt
Sifat penyimpanan energi pada induktor
Dari karakteristik v-i, dapat diturunkan : p dw
dt
dw p.dt
dw p.dt
Misalkan : pada saat t = 0 maka i = 0
pada saat t = t maka i = I
sehingga :
I
w Li.di
0
w p.dt vi.dt L
di
i.dt Li.di
dt
1 2
LI
2
Persamaan diatas merupakan energi yang disimpan pada induktor L dalam bentuk
medan magnet.
Jika induktor dipasang arus konstan/DC, maka tegangan sama dengan nol.
Sehingga induktor bertindak sebagai rangkaian hubung singkat/ short circuit.
Hubungan seri Induktor
KVL : V 0
V1 V2 V3 V 0
V V1 V2 V3
di
di
di
L2 L3
dt
dt
dt
di
di
di
di
Lek
L1 L2 L3
dt
dt
dt
dt
Lek L1 L2 L3
V L1
Pembagi tegangan :
di
dt
di
V 2 L2
dt
di
V3 L3
dt
V1 L1
dim ana V Lek
sehingga :
V1
L1
V
Lek
V2
L2
V
Lek
V3
L3
V
Lek
di
di V
dt
dt Lek
Hubungan paralel Induktor
KCL :
i 0
i i1 i2 i3 0
i i1 i2 i3
1
1
1
1
Vdt Vdt
Vdt
Vdt
Lek
L1
L2
L3
1
1
1
1
Lek L1 L2 L3
Pembagi arus ;
1
i1 Vdt
L1
1
i2
Vdt
L2
1
i3
Vdt
L3
dim ana i
i1
Lek
i
L1
i2
Lek
i
L2
i3
Lek
i
L3
1
Vdt Vdt Lek i
Lek
Hukum Ohm
• Jika sebuah penghantar atau resistansi
atau hantaran dilewati oleh sebuah arus
maka pada kedua ujung penghantar
tersebut akan muncul beda potensial,
• atau Hukum Ohm menyatakan bahwa
tegangan pada berbagai jenis bahan
pengantar adalah berbanding lurus dengan
arus yang mengalir melalui bahan tersebut.
• Secara matematis : V I .R
Hukum Kirchoff I
Kirchoff’s Current Law (KCL)
Jumlah arus yang memasuki suatu percabangan atau
node atau simpul samadengan arus yang meninggalkan
percabangan atau node atau simpul,
dengan kata lain jumlah aljabar semua arus yang
memasuki sebuah percabangan atau node atau simpul
samadengan nol.
Secara matematis :
Arus pada satu titik percabangan = 0
Arus yang masuk percabangan = Arus yang keluar
percabangan
KCL
i 0
i2 i4 i1 i3 0
arus m asuk arus keluar
i2 i4 i1 i3
Hukum Kirchoff II
Kirchoff’s Voltage Law (KVL)
• Jumlah tegangan pada suatu lintasan
tertutup samadengan nol, atau penjumlahan
tegangan pada masing-masing komponen
penyusunnya yang membentuk satu lintasan
tertutup akan bernilai samadengan nol.
• Secara matematis :
V 0
Contoh KVL
Lintasan a-b-c-d-a :
Lintasan a-d-c-b-a :
Vab Vbc Vcd Vda 0
Vad Vdc Vcb Vba 0
V1 V2 V3 0 0
V3 V2 V1 0 0
V2 V1 V3 0
V3 V2 V1 0
Contoh soal KVL, KCL
Tentukan nilai i dan vab !
4A
2V
25 V
20 V
5V
i
6A
1,5 i
Hubungan antar elemen
Secara umum digolongkan menjadi 2 :
1. Hubungan seri Jika salah satu terminal
dari dua elemen tersambung yang
mengakibatkan arus yang lewat akan sama
besar.
2. Hubungan paralel Jika semua terminal
terhubung dengan elemen lain yang
mengakibatkan tegangan tiap elemen akan
sama.
Hubungan seri
R ekivalen
KVL : V 0
V1 V2 V3 V 0
V V1 V2 V3 iR1 iR2 iR3
V i ( R1 R2 R3 )
V
R1 R2 R3
i
Rek R1 R2 R3
Pembagi tegangan
V1 iR1
V2 iR2
V3 iR3
dan
V
i
R1 R2 R3
sehingga :
V1
R1
V
R1 R2 R3
V2
R2
V
R1 R2 R3
V3
R3
V
R1 R2 R3
Hubungan paralel
R ekivalen
KCL :
i 0
Pembagi arus
i i1 i2 i3 0
V
i1
R1
i i1 i2 i3
i2
V
V
V
V
Rek R1 R2 R3
V
i3
R3
1
1
1
1
Rek R1 R2 R3
V
R2
dan V iRek
i1
sehingga
Rek
i
R1
Rek
i2
i
R2
Rek
i3
i
R3
Contoh soal