Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 1/91

Komponendan RL Dasar

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205)Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id>

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 2/91

Kuantitas

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 3/91

Angka

Satuan?

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 5/91

Satuan dan skala

Ukuran sebuah ruangan?

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 7/91

Standar

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 8/91

International System of Units (SI)

● Panjang: meter (m)● Massa: kilogram (kg)● Waktu: detik (s)● Arus listrik: ampere (A)● Temperatur: kelvin (K)● Jumlah zat: mol (mol)● Intensitas cahaya: kandela (cd)

Volume? Gaya? Energi?

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 10/91

Satuan energi?joule (J)

Energi potensial?

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 12/91

1 joule?1 kg m2 s-2

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 13/91

1 watt?1 joule/s

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 14/91

0,052 watt52 mW

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 15/91

Prefiks SI

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012)

Muatan (Q atau q)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 17/91

Muatan

● Muatan positif: proton● Muatan negatif: elektron● Secara umum yang relevan di dalam rangkaian listrik

adalah aliran elektron● Kekekalan muatan

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 18/91

Satuan: couloumb (C)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 19/91

Muatan: -1,602x10-19 C(elektron, “+” untuk proton)

Arus (I atau i)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 21/91

Total muatan yang melewati sebuah tampang-lintang/cross-section dalam waktu satu detik.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 22/91

“Transfer muatan”

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 23/91

“Muatan yang bergerak”

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 25/91

Satuan: ampere (A) = C/s

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 26/91

Tipe-Tipe Arus

Hay

t, K

emm

erly

, dan

Dur

bin

(2

012)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 27/91

Terdapat nilai dan arah

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 28/91

Dua metode pelabelan yang berbeda untuk arus yang sama.

Pada arus terdapat nilai dan arah.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 29/91

Dua metode pelabelan yang berbeda untuk arus yang sama.

(a,b) definisi arus yang kurang lengkap. (c) definisi arus yang benar.

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Pada arus terdapat nilai dan arah.

Tegangan (V atau v)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 31/91

Secara umum elemen rangkaiandapat berbentuk apa saja.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 32/91

Elemen ini dapat berbentuk sebuahbenda yang mempunyai 2 terminal.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 33/91

Elemen Rangkaian

A

B

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 34/91

Tegangan: ukuran kerja/energi yang diperlukanuntuk memindahkan muatan melalui

sebuah elemen.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 35/91

Tegangan atau beda potensial

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 36/91

Satuan: volt atau J/C

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 37/91

Tidak seperti arus, tegangan dapat muncul di antara 2 terminal, ada arus yang mengalir

ataupun tidak, contoh baterai.

Hukum kekekalan energi?

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

(a,b) Definisi tegangan yang kurang lengkap;(c) Definisi tegangan yang benar, karena menyertakan simbol variabel dan tanda plus-minus.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

(a,b) Definisi tegangan yang kurang lengkap;(c) Definisi tegangan yang benar, karena menyertakan simbol variabel dan tanda plus-minus.

(a,b) Terminal B positif 5 V terhadap terminal A; (c,d) Terminal A positif 5 V terhadap terminal B.

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Ground?

Daya (P atau p)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 43/91

Laju energi yang diperlukan untuk mentransfer1 coulomb muatan melalui sebuah elemen

dalam waktu 1 detik.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 44/91

“Laju transfer energi”

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 45/91

“Energi yang digunakan per detik”

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 46/91

Satuan: J/s atau watt

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 47/91

p = v.i = i2.R = v2/R

Apa yang perlu diingatdari arus dan tegangan?

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 49/91

Menyerap daya atau memasok daya(menerima daya atau memberikan daya)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Jika tanda panah arus diarahkan masuk pada terminal elemen bertanda “+”, maka p = vi menghasilkan daya yang diserap elemen. Jika diperoleh nilai negatif, berarti elemen sesungguhnya memasok atau membangkitkan daya.

Jika tanda panah arus diarahkan keluar dari terminal elemen bertanda “+”, maka p = vi menghasilkan daya yang dipasok oleh elemen. Jika diperoleh nilai negatif, berarti elemen sesungguhnya menyerap daya.

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Penyerapan/Pemasokan Daya

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 51/91

Catatan

● Arus listrik dapat terjadi karena aliran elektron atau proton sebagai pembawa muatan

● Arus listrik secara umum muncul karena aliran elektron dari negatif ke positif

– Pada semikonduktor, pembawa muatan dapat berupa proton atau elektron

● Untuk memudahkan, dan juga kebiasaan (alami) serta konvensi atau kesepakatan, arus listrik di dalam (model) rangkaian listrik mengalir dari positif ke negatif

Komponen RL

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 53/91

Komponen RL

● Sumber listrik

– Sumber bebas: tegangan dan arus– Sumber tak bebas: tegangan dan arus

● Resistor, kapasitor, induktor● Perangkat pengukuran

– Ammeter– Voltmeter

● Kawat listrik

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 54/91

Model matematis atau perangkat fisik?(model hanyalah perkiraan saja)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 55/91

Kita menganggap rangkaianlistrik pada kondisi ideal.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 56/91

Terdapat hubungan arus pada elemendan tegangan antara kedua terminalnya.

Hubungannya apa?

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 58/91

Elemen Rangkaian Listrik

● Jika tegangan pada elemen berbanding lurus secara linier dengan arus yang melewati elemen, kita dapat menyebut elemen tersebut: resistor

● Jika tegangan pada elemen sebanding dengan integral arus terhadap waktu, kita dapat menyebut elemen tersebut: kapasitor

● Jika tegangan pada elemen sebanding dengan turunan atau derivatif arus terhadap waktu, kita dapat menyebut elemen tersebut: induktor

Sumber Tegangandan Arus

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 60/91

Bebas dan Tak bebas.(bebas: tidak terikat arus/teganganpada elemen lain dalam rangkaian)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Simbol untuk: (a) sumber tegangan DC; (b) baterai; (c) sumber tegangan AC.

Simbol untuk sumber arus bebas.

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Empat (4) jenis sumber tak bebas:(a) sumber arus yang terkendali arus;(b) sumber arus yang terkendali tegangan;(c) sumber tegangan terkendali tegangan;(d) sumber tegangan terkendali arus.

K adalah konstanta skala, g dan r adalah faktor skala.

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Merupakan model untuk perangkat elektronik sepertitransistor, opamp, dan IC.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Perhatikan rangkaian di bawah ini. Jika v2 adalah 3 V, cari vL.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Perhatikan rangkaian di bawah ini. Jika v2 adalah 3 V, cari vL.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Perhatikan rangkaian di bawah ini. Jika v2 adalah 3 V, cari vL.

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Carilah daya yang diserap oleh masing-masing elemen pada rangkaian berikut.

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Carilah daya yang diserap oleh masing-masing elemen pada rangkaian berikut.

-56 W 16 W-60 W

160 W

-60 W

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 68/91

Elemen aktif dan pasif

Jaringan danRangkaian

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 70/91

Hay

t, K

emm

erly

, da

n D

urbi

n (

2012

)

Jaringan dan Rangkaian

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 71/91

Jaringan aktif dan pasif

Hukum Ohm

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 73/91

Elemen ideal(diidealkan)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 74/91

Pada “elemen nyata”, terdapat nilai toleransi.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 75/91

Hukum Ohm: tegangan pada sebuah material konduktor berbanding lurus dengan arus yang melewati material tersebut. (dengan konstanta resistansi R yang sesuai dengan material)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 76/91

v = R i

atau

i = vR

resistor linier

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Hukum Ohm

http://pierluigiscotolati.com/electricity-infographic/

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 78/91

Resistor

10 teraohm,toleransi 5%

Hay

t, K

emm

erly

, dan

Du

rbin

(2

012

)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 79/91

Resistor pada kenyataannya memiliki rentangarus, tegangan, dan daya yang terbatas.

(serta tergantung dengan kondisi lingkungan seperti suhu)

Penyerapan Daya

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 81/91

p = v.i = i2.R = v2/R

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 82/91

Daya yang diserap atau dipasok(menerima atau memberi)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 83/91

Komponen pasif atau aktif(menerima atau memberi)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 84/91

Tegangan disebut juga beda potensial.

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 85/91

Menerima atau memberienergi potensial

(ke dalam rangkaian)

Konvensi Tanda Pasif(passive sign convention)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 87/91

Aturan Dasar

(1) Sebuah resistor dapat bertanda positif atau negatif pada ujung-ujungnya. Secara umum, jika ada sebuah ujung resistor bertanda positif, maka ujung resistor-resistor yang lain dalam rangkaian bertanda sama yaitu positif

(2) Minimal 1 sumber mempunyai tanda terbalik dari tanda ujung resistor di dalam sebuah rangkaian. Jika hanya ada 1 sumber, maka sumber tersebut mempunyai tanda yang terbalik dari tanda ujung resistor● Misal jika ujung kiri resistor positif, ujung kiri sumber

tersebut bertanda negatif

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Hay

t, K

emm

erly

, da

n D

urb

in (

200

7)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 90/91

Tugas

● Bacalah materi berikut

– Practical Application: Wire Gauge– Konduktansi

● Referensi: Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012), hal. 25-28

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 91/91

Daftar Bacaan

● W.H. Hayt, J.E. Kemmerly, dan S.M. Durbin, Engineering Circuit Analysis, 7th ed. McGraw-Hill, 2007.

● W.H. Hayt, J.E. Kemmerly, dan S.M. Durbin, Engineering Circuit Analysis, 8th ed. McGraw-Hill, 2012.