Rangkaian Listrik Part 2

Rangkaian ListrikEsti Puspitaningrum, S.T., M.Eng....

PertemuanPertemuanPertemuanPertemuanPertemuanPertemuanPertemuanPertemuan kekekekekekekeke--------33333333

Ujhartyan, Hungary. Buenos Aires, Argentina Buenos Aires, Argentina

45 (meters)45 (meters)

NIMNIMNIMNIM POINPOINPOINPOIN

327935327935327935327935

327951327951327951327951

332032332032332032332032

332040332040332040332040

332048332048332048332048

332050332050332050332050

332061332061332061332061

332077332077332077332077

332081332081332081332081

332082332082332082332082

332088332088332088332088

332128332128332128332128

NIMNIMNIMNIM POINPOINPOINPOIN

332180332180332180332180

332202332202332202332202

332224332224332224332224

332230332230332230332230

332375332375332375332375

334574334574334574334574

335994335994335994335994

336736336736336736336736

336954336954336954336954

337018337018337018337018

337090337090337090337090

337101337101337101337101

PerolehanPerolehanPerolehanPerolehanPerolehanPerolehanPerolehanPerolehan POINPOINPOINPOINPOINPOINPOINPOIN

KuliahKuliahKuliahKuliahKuliahKuliahKuliahKuliah HariHariHariHariHariHariHariHari IniIniIniIniIniIniIniIni

A. Pembagian dalam menjawab soal berpoin

Dipanggil urut absensi, jika tidak maju lanjut ke absensi berikutnya

B. Bab 2 Komponen Rangkaian Listrik

C. Fun Facts

BAB 2 BAB 2

KOMPONEN RANGKAIAN LISTRIKKOMPONEN RANGKAIAN LISTRIK

BAB 2 BAB 2 KOMPONEN RANGKAIAN LISTRIKKOMPONEN RANGKAIAN LISTRIK

PENGHANTAR / CONDUCTORSPENGHANTAR / CONDUCTORS

Dalam rangkaian listrik , konduktor ideal dilambangkan sebagai garis kontinyu antaraujung elemen satu dengan elemen lainnya.

Beda tegangan diantara ujungelemen yg dihubungkan

konduktor ideal dianggap nol.

Contoh konduktor ideal: Kabel tembaga yg tebal dan pendek.


KOMPONEN LISTRIKKOMPONEN LISTRIK

Peralatan listrik digambarkan sebagai jaringan atau diagram rangkaian yang terbentuk dari elemen yang disusun secara seri atau paralel.

Dengan menganalisis diagram rangkaian tersebut, performansi alat listrik yang sebenarnya dapat diprediksikan.



Peralatan listrik digambarkan sebagai jaringan atau diagram rangkaian yang terbentuk dari elemen yang disusun secara seri atau paralel.

Contoh: Kumparan/coil dapat diwakili oleh susunan induktor & resistor secara seriatau paralel, tergantung frekuensi tegangan yang diaplikasikan.



Tujuh Komponen Dasar Rangkaian Listrik:

komponenpasif

Sumbertenagalistrik/ komp.

aktif

1. Sumber tegangan bebas, 2. sumber tegangan tidak

bebas,

3. sumber arus bebas, 4. sumber arus tidak bebas, 5. Resistor,

6. Kapasitor, 7. Induktor.

Sumber tegangan: menghasilkan tegangan dengan nilai tertentu, tidak tergantung nilai arusnya.Sumber arus:Menghasilkan arus dengan nilai tertentu, tidak tergantung nilai tegangannya.

Sumber listrik dengan dengan tegangan yang nilainya tidak bergantung padanilai tegangan atau arus lainnya



1. Sumber Tegangan Bebas / Independent Voltage Source

Sumber tegangan bebas memiliki beda potensial tertentu diantara terminal-terminalnya, dpt berupa tegangan konstan (DC) atau tegangan fungsi waktu (AC).

tegangankonstan

(DC)

teganganfungsi waktu

(AC)


2. Sumber Tegangan Tidak Bebas / Dependent Voltage SourceBesar tegangan yang dihasilkan tergantung pada besar tegangan/arus lain.

Sumber tegangantergantung tegangan lain

Sumber tegangantergantung arus lain


Jika vx = 5 V, Tegangannya= 10 V

Jika ix = 3 A, Tegangannya= 9 V


3. Sumber Arus Bebas / Independent Current Source


Sumber listrik dengan dengan arus yang nilainya tidak bergantung pada nilaitegangan atau arus lainnya

Sumber arus bebas memiliki nilai arus tertentu, dpt berupa arus konstan (DC) atau arus fungsi waktu (AC).

Aruskonstan

(DC) Arus fungsi waktu

(AC)



4. Sumber Arus Tidak Bebas / Dependent Current SourceBesar arus yang dihasilkan tergantung pada besar tegangan/arus lain.

Sumber arus tergantungtegangan lain

Sumber arustergantung arus lain

Jika vx = 5 V, Arusnya = 15 A

Jika ix = 3 A, Arusnya = 6 A

Power Amplifier



Contoh sumber listrik yang bisa diatur?

Menghitung tahanan R berdasarkan dimensi & materialnya:



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Berfungsi sebagai penghambat arus, pembagi arus , dan pembagi tegangan.



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Contoh:Hitung resistansi dari kabel tembaga berdiameter 2.05 mm dan panjang 10 m!

Luas penampang:

=A4

2dpi ( )4

1005.2 23=

pi 26103.3 m=

Tahanan jenis tembaga = = 1.72 10-8 mHambatannya menjadi:

=RAL

6

8

103.3101072.1

= = 052.0



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Contoh soal:

1. Elemen pemanas nichrome dengan resistansi 9.6 memiliki diameter 1.6mm. Hitung panjang elemen tersebut! ( nichrome 1.12 10-6 m)Jawab: L = 17.2 m.

2. Hitung resistansi dari kabel kawat tembaga dengan diameter 1 mmsepanjang 1 km! ( tembaga 1.72 10-8 m)Jawab: R = 22 .



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Kebalikan resistansi, 1/R disebut konduktansi/konduktifitas (G), satuannyaSiemens (S)

Arus berbanding terbalik dengan resistansi, berbanding lurus dengan konduktansiSemakin besar resistansi R, semakin sulit arus untuk mengalir.Semakin besar konduktansi G, semakin mudah arus untuk mengalir.



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Berapakah nilai resistansinya (R)?

Digit pertama Digit kedua Pengali (jumlah nol) Toleransi

Contoh:Kuning ungu hitam emas =Kuning ungu merah perak =Coklat hitam kuning emas =

%)5(1047 0 %)10(1047 2

%)5(47 =%)10(4700 =

%)5(1010 4 %)5(10 5 =




%)5(1051 4 =R

%)5(1033 5 =R

%)10(1056 5 =R

%)10(1047 4 =R

%)10(22=R

%)5(1033 5 =R

%)5(1029 2 =R




%)5(102 4 =R %)5(680 =R %)5(1033 3 =R

%)5(2200 =R %)5(1027 5 =R %)5(1027 2 =R %)5(1200 =R

%)5(5100 =R %)5(1500 =R %)10(105 =R %)5(1056 3 =R


5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Resistor dengan tanda kualitas (quality band)

Jika resistor memiliki satu gelang warna lagi

setelah gelang toleransi, maka gelang warna ini

menunjukkan kualitas resistornya.

Dalam hal ini baca angkanya sebagai persen

(%) kegagalan per 1000 jam penggunaan pada

daya maksimumnya.

( )%6%)5(1082 4 =R


39 k (10%)

339 (1%)



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Resistor dengan 4 gelang warna & 5 gelang warna

4 gelang warna

5 gelang warna



Beda potensial / tegangan antara kedua ujung resistor berbanding lurus dengan arus yang melewatinya(Hukum Ohm)


Hubungan antara resistansi R dengan tegangan dan arus yang melewatinya:

Rvp

2

=




Contoh:




Contoh:Sebuah pemanas listrik 1500 W dioprasikan pada tegangan 120 V.Berapakah besar arus dan resistansi elemen pemanas tersebut?

Rvp

2

=



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Contoh soal:

1. Berapakah resistansi (R) dan besar arus yang melewati sebuah lampu jikadayanya 100 W dan tegangannya 120 V?Jawab: R = 144 , I = 0.833 A.

2. Resistor dengan tahanan 1 k dipasang pada sebuah televisi penerima dapatdifungsikan pada daya maksimum W. Hitunglah besar arus dantegangannya jika resistor tersebut dioperasikan pafa daya maksimum!Jawab: Vmax = 15.8 V, imax = 15.8 mA


5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Resistor dengan tanda kualitas (quality band)

Jika resistor memiliki satu gelang warna lagi

setelah gelang toleransi, maka gelang warna ini

menunjukkan kualitas resistornya.

Dalam hal ini baca angkanya sebagai persen

(%) kegagalan per 1000 jam penggunaan pada

daya maksimumnya.

( )%6%)5(1082 4 =R


39 k (10%)

339 (1%)



5. Resistor / Hambatan / Tahanan (R)Resistor dengan 4 gelang warna & 5 gelang warna

4 gelang warna

5 gelang warna



7. Kapasitor / Kondensator (C)

Terbuat dari dua plat konduktor(umumnya logam) dan material isolator tipis diantaranya (dielektrik).

Material dielektrik: udara, polyester, mika, dll.

Berfungsi untuk membatasi arus DC yang mengalir pada kapasitor tersebut, dandapat menyimpan energi dalam bentuk medan listrik.



7. Kapasitor / Kondensator (C)Berfungsi untuk membatasi arus DC yang mengalir pada kapasitor tersebut, dandapat menyimpan energi dalam bentuk medan listrik.



7. Kapasitor / Kondensator (C)Prinsip kerja

1. Jika aliran arus adalah ke arah bawah kapasitor, berarti elektron mengalir ke atas.

2. Pada saat mengalir, elektron-elektron terkumpulpada plat kapasitor bagian bawah.

3. Karenanya plat bagian bawah kapasitor menjadibermuatan negatif dan menghasilkan medanlistrik pada dielektrik.

4. Medan listrik ini membuat elektron pada plat atasmengalir menjauh (karena bermuatan sejenis) dengan laju yang sama dengan laju akumulasielektron di plat bawah, sehingga muncullah aruslistrik.

5. Seiring dengan bertambahnya muatan listrik, terjadilah beda potensial/tegangan padakapasitor tersebut.



7. Kapasitor / Kondensator (C)Prinsip kerja

C = konstanta kapasitansi dalam farads F (SI)

Nilai kapasitansi C suatu kapasitor tergantung darinilai permitivitas bahan pembuat kapasitor, luaspenampang dari kapsitor tersebut dan jarak antaradua keping penyusun dari kapasitor tersebut:

Besar arus dan tenganganya:



6. Induktor/Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)

Yaitu komponen berupa material yang dililiti penghantar, yang dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet.

Toroidal inductor Inductor dengansumbu lapisan

besi.

Kumparan denganiron-oxide yang dapat digeser

masuk/keluar untukmengatur

induktansi.

1. Arus yang mengalir ke kumparanmenghasilkan fluks atau medanmagnet yang menghubungkankumparan.

2. Jika nilai arus berubah, nilai fluksnyajuga berubah.

3. Berdasarkan Hukum Faraday, Fluksmagnetik yang nilainya berubahterhadap waktu yang melewatikumparan menghasilkan bedategangan pada kumparan tersebut.



6. Induktor/Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)Prinsip kerja

Nilai tegangan dan arusnya:



6. Induktor/Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)Prinsip kerja

L adalah konstanta induktansi, dengansatuan Henry (H)

Contoh penggunaan prinsip kerja induktansi:Induktor digunakan sebagai generator arus bolak-balik (AC)



6. Induktor/Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)



6. Induktor/Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)Contoh penggunaan prinsip kerja induktansi:Induktor digunakan sebagai generator arus searah (DC)



6. Induktor/Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)Contoh penggunaan prinsip kerja induktansi:Induktor digunakan sebagai metal detektor

Di bawah tanah



6. Induktor/Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)Contoh penggunaan prinsip kerja induktansi:Induktor digunakan sebagai metal detektor


CATATAN:CATATAN:

1. Tegangan antara dua titik

Jika beda potensial antara kedua titik A dan B adalah sebesar 5 Volt, maka VAB = 5 Volt dan VBA = -5 Volt

Short circuit / Rangkaian tertutup:

Beda potensial / tegangan diantara titik a dan b selalu dianggap samadengan nol, tidak tergantung pada arus yang mengalir padanya.Vab = 0, Rd = 0

Open circuit / Rangkaian terbuka:

Nilai arus open circuit selalu dianggap sama dengan nol, tidak tergantungpada tegangan a-b.I = 0, Rd =


CATATAN:CATATAN:

2. Open Circuit & Short Circuit


CATATAN:CATATAN:

3. Perbedaan antara Induktor dengan Kapasitor

Ketika induktor diputus dari sumber listrik, medan magnetnya akan hilang.

Sehingga tidak ada energi yang tersimpandi induktor jika tidak terhubung dengansumber listrik.

Ketika kapasitor diputus dari sumber listrik, elektron yang terakumulasi masih dapatmenimbulkan medan listrik.

Sehingga kapasitor masih bisa memilikisimpanan energi walaupun diputus dengansumber listrik.


CATATAN:CATATAN:

3. Perbedaan antara Induktor dengan Kapasitor

Jika induktor dipasang arus konstan/DC, maka tegangan sama dengan nol.

Sehingga induktor bertindak sebagairangkaian hubung singkat/ short circuit.

Jika kapasitor dipasang tegangankonstan/DC, maka arus sama dengan nol.

Sehingga kapasitor bertindak sebagairangkaian terbuka/ open circuit untuktegangan DC.


CATATAN:CATATAN:

4. Komponen pasif dasar dan properties-nya

Amperemeter:

Dipasang secara seri dengankomponen yang akan diukur. Tegangan diantara kedua ujungAmperemeter adalah nol.

Voltmeter:

Dipasang secara paralel dengankomponen yang akan diukur. Arus yang lewat dari rangkaian keVoltmeter adalah sebesar nol.


CATATAN:CATATAN:

5. Voltmeter & Amperemeter

Fun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun Facts

1. Proses Aliran Elektron

2. Muatan Tanah

3. Perjalanan Listrik Dari PLN Ke Rumah

4. Jenis Arus Listrik PLN

5. Rangkaian Listrik Di Rumah

6. Bagaimana Cara Mengubah Arus AC Menjadi Arus DC?

7. Arus AC & DC, Manakah Yang Berbahaya?

8. Apa Yg Membuat Sumber Listrik DC Memiliki Tegangan Yg Tertentu?

9. Mobil Bertenaga Listrik

10. Material SUPERKONDUKTOR

11. Panel Surya

1. Proses aliran elektron

Proses ionisasiKetika partikel bermuatan melalui suatu

materi, partikel tersebut akan berinteraksi

dengan atom-atom penyusun materi dan

menyebabkan beberapa elektron terlepas

dari lintasannya karena adanya gaya tarik

Coulomb.

Setelah proses

ionisasi, atom yang

mula-mula netral

menjadi bermuatan

(ion) positif


Proses eksitasi

Sepintas proses eksitasi mirip dengan proses

ionisasi. Akan tetapi, pada proses eksitasi

elektron tidak sampai terlepas dari atom.

Elektron hanya berpindah ke lintasan yang

lebih luar (energi lintasannya lebih besar).

Catatan:

Fun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun FactsFun Facts1. Proses aliran elektron

2. Jenis Muatan Tanah (Jawaban PR)


TENTANG TANAH:TENTANG TANAH:

Tanah terdiri dari milyaran

partikel netral, sehingga muatan

tanah adalah netral.

Dalam electrical engineering,

tanah dijadikan level nol

referensi tegangan.

Tanah dapat bertindak sebagai

resistor raksasa dan menyerap

energi yang sangat besar,

sehingga dapat digunakan

sebagai pengaman terhadap

aliran listrik tegangan tinggi.

3. Perjalanan listrik dari PLN ke rumah


3. Perjalanan listrik dari PLN ke rumah

Transformator pengubah tegangan

Electromagnetic induction (Terjadinya arus listrik karena adanya medan magnet.)


4. Jenis arus listrik PLN (Jawaban PR)


Contoh arus bolak-balik adalah arus listrik PLN. Listrik PLN ini memiliki frekuensi 60 Hz yang berarti dalam 1 detik arus telah mengalir secarabolak balik sebanyak 60 kali.

4. Jenis arus listrik PLN (Jawaban PR)


Sumber: "Transmission and Distribution Networks: AC versus DC" D.M. Larruskain, et. al.

Harga pembangkit AC

Alasan:

Harga pembangkit DC

Bea distribusi AC

Bea distribusi DC

5. Rangkaian listrik di rumah


6. Bagaimana cara mengubah arus AC menjadi arus DC?

Rectifier pengubah arus AC menjadi DC

Half-wave rectifier

Graetz bridge rectifiera full-wave rectifier using 4 diodes.

Full-wave rectifier using a center tap transformer and 2 diodes.


6. Bagaimana cara mengubah arus AC menjadi arus DC?

Inverter simpeldengan saklarmanual.

Inverter denganauto-switching device (saklarotomatis) sebagaipengganti saklarmanual.

Power inverter pengubah arus DC menjadi AC


7. Arus AC & DC, manakah yang berbahaya?

Seseorang baru bisa merasakan sengatan jikaarusnya minimal 5 mA (DC) atau 1 mA (rms) pada60 Hz (AC).

Arus AC 60 mA (rms) frekuensi rendah (5060 Hz)bisa lebih berbahaya dari arus DC yang setara (300 500 mA), karena fluktuasi yang berubah-ubahdapat menyebabkan jantung kehilangan koordinasi,mengakibatkan ventricular fibrillation, rythimjantung yang mematikan yang harus segeradibetulkan kembali.

Listrik AC 60 Hz 120 V melebihi ambang bataslepas kontak. Seseorang yang terkena sengatanlistrik AC 60 Hz 120 V atau lebih tidak bisamelepaskan diri dari sumber listrik tanpa bantuanorang lain.


8. Apa yg membuat sumber listrik DC memiliki tegangan yg tertentu?

Beda potensial/tegangan antara dua kutup baterai tergantungpada energi yang dilepaskan dari reaksi kimia elektroda danelektrolitnya,

Baterai alkalin dan baterai zinc-carbon: 1.5 V.Baterai NiCd dan baterai NiMH: : 1.2 VBaterai Lithium: 3 V


Tegangan: Energi yang ditransfer per satu Coulomb muatan.

9. Mobil bertenaga baterai



Material, berdasarkan mudah tidaknya muatan melewatinya:Konduktor

Muatan dapatbergerak denganbebas melaluinya

Contoh: tembaga, perak

Non-Konduktor/Insulator

Muatan tidak bisabebas bergerak.

Contoh: karet, plastik, kaca, air

murni.

SemikonduktorBersifat antarakonduktor dan

isolator.Contoh: silikon

dan germanium.

S u p e r k o n d u k t o rKonduktor sempurna, melewatkan muatan tanpa hambatan.Contoh: Merkuri (air raksa), timah, Magnesium diboride, cuprate-perovskite ceramic



EFFEK MEISSNER Menolak sepenuhnya garis medan magnetik dari

dalam material di saat bertransisi ke tingkat superkonduktor.


11. Panel Surya


11. Panel Surya


Solar cell (disebut juga photovoltaic cell) adalah alat listrik yang mengubah energicahaya menjadi energi listrik secaralangsung dengan efek photovoltaic.

Rangkaian Listrik Part 2

Documents

Transcript of Rangkaian Listrik Part 2