Rangkaian Listrik Arus Searah

M.MARZUKI

Pendahuluan

• Pada bagian ini akan dibahas tentang sumbertegangan arus searah dan analisis rangkaianarus searah dengan menggunakan hukumOhm dan Kirchoff.

• Hal ini sangat dibutuhkan pada pengukurandan pengujian rangkaian listrik arus searah.

Sumber Tegangan Arus Searah (Direct Current, DC)

• Listrik arus searah adalah aliran arus listrik yangkonstan dari potensial tinggi ke potensial rendah.

• Tegangan listrik arus searah dapat dihasilkan oleh:

– Generator DC

– Aki (accumulator)

– Baterai

– Sumber tegangan arus bolak-balik (AC) yangdisearahkan.

Analisis Rangkaian Listrik Arus Searah

Rangkaian DC Dengan Satu Sumber Tegangan

• Sumber tegangan adalah alat yang dapatmenimbulkan beda potensial listrik.

• Sebuah sumber tegangan memiliki energi yang dapatdigunakan untuk mengalirkan arus listrik disebutgaya gerak listrik (GGL, E).

Gaya gerak listrik (GGL)/Tegangan geraklistrik (TGL)

• GGL merupakan suatu alat penghasil arus listrik mempunyaidua buah kutub positip dan negatip. Digambarkan dengan duagaris sejajar tidak sama panjang, bagian panjang diberi tandapositif sedangkan bagian yang pendek diberi tanda negatif.

• Didalam GGL terdapat “hambatan dalam”, ri yang harganyakecil. Satuan dari GGL adalah volt.

Gaya gerak listrik (GGL)/Tegangan geraklistrik (TGL)

• Misalnya, sebuah rangkaian listrik sederhana yang terdiri atassebuah tahanan luar, R, sumber tegangan, E, dan tahanandalam r,

• Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian adalah:

Dimana:

Gaya gerak listrik (GGL)/Tegangan geraklistrik (TGL)

• Daya yang diserap oleh tahanan R:

• Daya listrik merupakan energi listrik yang diserap tahanan tiap detik.

• Energi listrik yang diserap tahanan:

• Satuan energi listrik, adalah watt-det [W.s = J].

Gaya gerak listrik (GGL)/Tegangan geraklistrik (TGL)

• Untuk beberapa elemen yang dipasang secara seriberlaku:

Gaya gerak listrik (GGL)/Tegangan geraklistrik (TGL)

• Untuk beberapa elemen yang dipasang secara paralelberlaku:

Contoh (1)

Diketahui rangkaian Dc seperti pada gambar

Hitung:

a. Arus pada setiap tahanan

b. Beda potensial antara A & B, antara B & C dan antara A & C.

c. Daya yang diserap setiap tahanan.

Contoh (2)

• Empat buah baterai tersusun secara seri yangmempunyai ggl masing-masing 1,5 V dantahanan dalam 0,1 Ω, dihubungkan dengantahanan luar 1,6 Ω. Hitunglah arus yangmengalir!

Rangkaian DC Dengan Lebih Dari SatuSumber Tegangan

• Rangkaian tersebut dapat diselesaikan denganmenggunakan hukum Kirchoff I dan II.

Rangkaian DC Dengan Lebih Dari SatuSumber Tegangan

• Pada titik percabangan A, dengan menggunakan hukumKirchoff I diperoleh persamaan:

• Pada loop (1) dan (2), dengan menggunakan hukumKirchoff II diperoleh:

Rangkaian DC Dengan Lebih Dari SatuSumber Tegangan

• Dari persamaan (a), (b), dan (c) di atas dapat dibuatpersamaan dalam bentuk matriks:

Rangkaian DC Dengan Lebih Dari SatuSumber Tegangan

Contoh

• Diketahui rangkaian arus searah seperti pada gambarberikut:

• Jika R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω, R3 = 8 Ω, V1 = 32 V (tahanandalam diabaikan), V2 = 20 V (tahanan dalam diabaiakan),tentukan arus pada setiap tahanan dan tegangan padaR3.