Presentation2

II. HK. OHM, RANGKAIAN SERI

DAN RANGKAIAN PARALEL

1. HUKUM OHM

Definisi :• 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 melintasi berbagai jenis

bahan penghantar adalah berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui bahan tersebut.

1. HUKUM OHM

Secara matematis :

Dimana :

I adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere.

V adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt.

R adalah nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm.

http://id.wikipedia.org/wiki/Arus_listrik



http://id.wikipedia.org/wiki/Ampere

http://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_listrik



http://id.wikipedia.org/wiki/Volt

http://id.wikipedia.org/wiki/Hambatan_listrik



http://id.wikipedia.org/wiki/Ohm

http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT8Wp-FKKoxvAEovtMR4vap2yHep3DqRToIE8GkbX2uHA7MQmcu8Q

1. HUKUM OHM

Hukum ini dicetuskan oleh George Simon Ohm, seorang fisikawan dari Jerman pada tahun 1825 dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827.

Berdasarkan hukum Ohm, 1 Ohm didefinisikan sebagai hambatan yang digunakan dalam suatu rangkaian yang dilewati kuat arus sebesar 1 Ampere dengan beda potensial 1 Volt.

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=George_Simon_Ohm&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Fisikawan

http://id.wikipedia.org/wiki/Jerman

http://id.wikipedia.org/wiki/1825

http://id.wikipedia.org/wiki/1827

1. 1 Penerapan Hukum Ohm


Berikut ini contoh penerapan Hukum Ohm untuk menghidupkan lampu LED.

2. RANGKAIAN SERI

Dua elemen dikatakan terhubung seri jika :a. Kedua elemen hanya mempunyai satu terminal bersama.b. Titik bersama antara elemen tidak terhubung ke elemen

yang lain

2.1 DEFINSI

2. 1 Definisi

Perhatikan bahwa resistansi total dari suatu rangkaian adalah resistansi dilihat dari sumber ke dalam rangkaian kombinasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar.

2. 2 Karakteristik Rangkaian Seri

• Arus yang mengalir pada masing beban adalah sama.• Tegangan sumber akan dibagi dengan jumlah tahanan seri

jika besar tahanan sama. • Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dari

masing-masing tahanan seri adalah sama dengan tegangan total sumber tegangan.

• Banyak beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri, tahanan total rangkaian menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir dalam rangkaian.

• Arus yang mengalir tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.

• Jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian tidak terhubung atau putus, aliran arus terhenti.

2. 3 CONTOH APLIKASI RANGKAIAN SERI

2.4 Sumber Tegangan Hubungan Seri

• Sumber tegangan dalam hubungan seri diperlihatkan pada gambar, tegangan total adalah :

• Etot = E1 + E2 + E3

= 10 + 6 + 2 = 18 volt

• Etot = E2 + E3 – E1

= 9 + 3 - 4 = 8 volt

2.5 Hukum Kirchhoff Tentang Tegangan

Definisi :Jumlah seluruh jatuh potensial /tegangan /beda potensial pada suatu jerat/loop sama dengan nolSecara matematis :

2.6 Aturan Pembagi Tegangan

• Metode pembagi tegangan adalah suatu cara untuk menentukan tegangan tanpa mencari arus terlebih dahulu.

• Aturannya dapat diturunkan dari rangkaian pada gambar

RT = R1 + R2 dan I = E / RT • Gunakan hukum Ohm,

2.6 Aturan Pembagi Tegangan

Definisi :Tegangan pada sebuah tahanan dalam rangkaian seri adalah sama dengan harga tahanan tersebut dikalikan dengan tegangan total yang digunakan pada elemen seri dibagi dengan hambatan total elemen seri.

Bentuk umum aturan pembagi tegangan adalah

2.7 Rangkaian Seri Kapasitor

Dalam rangkaian seri, besarnya muatan q pada setiap plat adalah sama. Dengan menggunakan hubungan q = CV untuk setiap kapsitor, diperoleh V1 = q/C1, V2 = q/C2 dan V3 = q/C3, adalah perbedaan potensial untuk kombinasi seri tersebut.

2.7 Rangkaian Kapasitor Seri

Jadi kapasitansi ekivalennya adalah :

Atau

Kapasitansi seri ekivalen lebih kecil daripada kapasitansi terkecil dalam suatu rangkaian

2.7 Rangkaian Kapasitor Seri

2.8 Rangkaian Induktor Seri

2.9 Latihan Soal

1. Tentukanlah tegangan v1

2.9 Latihan Soal

2. Tentukanlah tegangan yang tidak diketahui pada gambar dibawah ini :

2.9 Latihan Soal

3. Tentukanlah tegangan V1 dan V2 untuk rangkaian gambar disamping

2.9 Latihan Soal

4. Gunakan aturan pembagi tegangan, untuk menentukan V1 dan V3 untuk rangkaian seri pada gambar disamping

3. RANGKAIAN PARALEL

Dua elemen, cabang atau rangkaian terhubung paralel jika keduanya memiliki dua titik yang sama

Definisi

3.1 Definisi

3.2 Karakteristik Rangkaian Paralel

• Arus yang mengalir dalam rangkaian terbagi sesuai banyaknya cabang dalam rangkaian tersebut.

• Besarnya Tegangan setiap cabang sama besar.• Rangkaian paralel digunakan untuk memperoleh hambatan yang

lebih kecil.• Besarnya Arus dalam rangkaian dipengaruhi oleh besarnya

hambatan.• Pada tahanan terbesar mengalir arus terkecil dan pada tahanan

terkecil mengalir arus terbesar.• Tahanan total lebih kecil dari tahanan bagian / cabang yang terkecil.• Arus total adalah sama dengan jumlah arus-arus bagian (cabang).

3.3 Contoh Rangkaian Paralel

3.4 Sumber Tegangan Hubung Paralel

• Sumber tegangan ditempatkan paralel seperti pada gambar dibawah ini, jika keduanya memiliki tegangan nominal yang sama.


• Alasan utama untuk menempatkan dua atau lebih baterei terhubung paralel pada tegangan terminal yang sama adalah untuk meningkatkan arus nominal dari sumber dengan demikian daya juga bertambah.

• Gambar di atas, dimana arus nominal dari kombinasi ditentukan oleh IS = I1 + I2 pada tegangan terminal yang sama.

• Daya nominal yang diperoleh adalah dua kali dengan satu suplai.


• Jika dua buah baterei dihubungkan paralel dengan nilai nominalnya berbeda seperti pada gambar adalah tidak efektif karena akan saling mempengaruhi sehingga akan diperoleh tegangan terminal yang lebih rendah.

3.5 Hukum Kirchhoff tentang Arus

• Jumlah arus yang masuk ke satu simpul sama dengan jumlah arus yang keluar dari simpul tersebut atau dengan kata lain jumlah arus pada simpul sama dengan nol

• Perkatan masuk dalam hal ini adalah arus yang mengalir menuju simpul atau menjauhi/keluar dari simpul. Arus yang menuju simpul di asumsikan positif dan yang keluar dari simpul adalah negatif

3.5 Hukum Kirchhoff tentang Arus

• Secara matematik dapat dituliskan :

3.6 Aturan Pembagi Arus

• Dua elemen yang besarnya sama terhubung paralel akan menghasilkan arus yang sama pula.

• Untuk elemen yang terhubung paralel dengan besar yang berbeda akan menghasilkan arus yang lebih besar untuk nilai R yang kecil.

3.6 Aturan Pembagi Arus

3.7 Rangkaian Paralel Kapasitor

• Jika beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain dengan cara menghubungkan keping-keping yang bermuatan sejenis secara berjajar, maka hubungan tersebut dinamakan hubungan.


• Tegangan semua kapasitor adalah sama,

• Akan tetapi, karena muatan sejenis saling dihubungkan , maka muatan total ( merupakan penjumlahan dari muatan seluruh kapasitor yang dirangkai parallel.


• Secara umum, untuk n Buah kapasitor yang dirangkai parallel,kapasitas gabungan dirumuskan sebagai berikut :

• Dari persamaan diatas diperoleh bahwa kapasitas pengganti susunan parallel beberapa buah kapasitor selalu lebih besar dari kapasitas terbesar kapasitor dalam rangkaian tersebut.

3.8 Rangkaian Paralel Induktor

3.9 Contoh Soal

1.Tentukanlah arus I3 dan I4 pada gambar dengan menggunakan hukum Kirchhoff.

3.9 Contoh Soal

2. Tentukanlah besar arus I3,I4,I6 dan I7 dan arahnya pada gambar dengan menggunakan hukum Kirchhoff.

4. Notasi Sumber Tegangan dan Ground

• Simbol untuk hubungan dengan ground diperlihatkan pada gambar dimana beda potensial adalah 0 volt.

4.1 Notasi Sumber Tegangan dan Ground

5. Resistansi Internal Sumber Tegangan

sumber tegangan; apakah generator dc, baterei, atau suplai yang digunakan pada laboratorium yang diperlihatkan pada gambar (a) akan memiliki resistansi internal dan rangkaian ekivalen ketiga sumber tegangan tersebut digambarkan seperti pada gambar (b).


• Sumber tegangan yang telah dibahas sebelumnya adalah sumber tegangan ideal (tanpa resistansi internal) seperti yang diperlihatkan pada gambar a.

• Pada gambar b diperhitungkan pengaruh dari resistansi internal, tegangan output akan E volt jika IL=0 (tanpa beban).

• Bila sebuah beban dihubungkan ke rangkaian seperti pada gambar c, tegangan output dari sumber tegangan akan menurun karena terjadi drop tegangan pada resistansi internal

6. Open Circuit & Short Circuit

• Dua titik dikatakan hubung buka (open circuit) bila tidak ada hubungan antara kedua titik tersebut, sehingga rangkaian dapat dikatakan terputus (lihat gambar), dengan demikian

• resistansi antara dua titik besar (∞)• tidak ada arus yang mengalir antara dua titik

tersebut

6.1 Open Circuit (OC)


Arus yang melalui tahanan 2Ω adalah 5A. Jika tahanan 2Ω di hubung singkat maka diperoleh resistansi total sama dengan 0, dengan demikian arus akan besar.


• Arus maksimum ini hanya dibatasi oleh circuit breaker atau fuse yang seri dengan sumber.

6.2 Short Circuit (SC)

• Dua titik dikatakan terhubung singkat (short circuit) bila kedua titik tersebut dihubungkan bersama dengan suatu penghantar yang memiliki resistansi sangat rendah ( ≈ 0) (lihat gambar ).

• Dengan demikian tegangan pada titik tersebut V= I 0 = 0 volt

• Arus yang mengalir pada titik tersebut sangat besar (IHS)

6.2 Short Circuit (SC)

• Tegangan pada terminal open circuit adalah sama dengan tegangan suplai, tetapi arus yang mengalir sama dengan nol karena rangkaian terbuka

6.3 Contoh Soal

1. Tentukanlah tegangan Vab dan Vcd rangkaian

2. Tentukanlah tegangan dan arus yang tidak diketahui

Contoh soal no 1 Contoh soal no 2

7. Konduktansi dan Resistansi Total

• Konduktansi, G, didefinisikan sebagai ukuran kemampuan suatu bahan untuk mengalirkan muatan dan dalam standar SI mempunyai satuan siemens (S).

• Nilai konduktansi yang besar menunjukkan bahwa bahan tersebut mampu mengkonduksikan arus dengan baik, tetapi nilai konduktansi yang rendah menunjukkan bahan itu susah mengalirkan muatan.

• Secara matematis, konduktansi merupakan kebalikan dari resistansi. Jadi : G = 1/R [siemens, S]

dimana R adalah resistansi, dalam ohm (Ω).

7.1 Konduktansi (G)

7.1 Konduktansi

• Walaupun satuan SI untuk konduktansi adalah siemens dan hampir diterima di seluruh dunia, tetapi buku-buku dan catatan yang lama masih menyatakan satuan konduktansi dalam mho (ejaan ohm dibalik) dan mempunyai lambang omega terbalik (ʊ) sebagai simbolnya.

• Dalam kasus ini, hubungannya: 1 ʊ = 1 S• Untuk elemen-elemen yang terhubung paralel,

total konduktansi adalah penjumlahan dari konduktansi-konduktansi individu

7.2 Resistansi Total

• Resistansi total dari resistor yang terhubung paralel nilainya selalu lebih kecil dari nilai resistor yang terkecil.

• Untuk nilai resistor yang sama terhubung paralel persamaan menjadi lebih mudah. Untuk N resistor yang sama terhubung paralel persamaannya menjadi

7.2 Resistansi Total

• Untuk konduktansi kita dapat tuliskan, GT = N G • Untuk dua buah resistor terhubung paralel;

• Untuk tiga buah resistor terhubung paralel

8. Teknik Pengukuran

• Hubungan voltmeter untuk memperoleh pembacaan positif


• Hubungan ammeter untuk memperoleh pembacaan positif


• (a) Mengukur tegangan tanpa beban E; • (b) mengukur arus short-circuit

9. Regulasi Tegangan

• semakin kecil regulasi tegangan semakin kecil pula perubahan tegangan terhadap perubahan beban.

9. Regulasi Tegangan

• Regulasi tegangan dapat dituliskan pula sebagai berikut :

• semakin kecil resistansi internal untuk beban sama, semakin kecil regulasi dan lebih mendekati output yang ideal.


sumber tegangan; apakah generator dc, baterei, atau suplai yang digunakan pada laboratorium yang diperlihatkan pada gambar (a) akan memiliki resistansi internal dan rangkaian ekivalen ketiga sumber tegangan tersebut digambarkan seperti pada gambar (b).


• Sumber tegangan yang telah dibahas sebelumnya adalah sumber tegangan ideal (tanpa resistansi internal) seperti yang diperlihatkan pada gambar a.

• Pada gambar b diperhitungkan pengaruh dari resistansi internal, tegangan output akan E volt jika IL=0 (tanpa beban).

• Bila sebuah beban dihubungkan ke rangkaian seperti pada gambar c, tegangan output dari sumber tegangan akan menurun karena terjadi drop tegangan pada resistansi internal

11. LATIHAN SOAL-SOAL

1. Tentukanlah Lek 2. Tentukanlah Cek


3. Tentukan Resistansi total.4. Tentukanlah V1 pada rangkaian berikut



5. Tentukanlah arus I1,I2,dan I3

6. Tentukanlah resistansi R1



7. Tentukanlah resistansi total8. Tentukanlah arus i1



9. Tentukanlah tegangan Vab10. Tentukanlah arus i1 dan i2


Presentation2

Documents

Transcript of Presentation2