Samsynar Ynhar_ Makalah Rangkaian Searah

Kamis, 07 Juni 2012

KATA PENGANTAR

Bismillahirrohmairrohim

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan

hidayah-Nya sehingga makalah yang berjudul RANGKAIAN SEARAH ini dapat

terselesaikan dengan baik tepat pada waktunya.

Makalah ini disusun untuk mengembangkan kesan yang lebih positif dan lebih

realistis tentang sains sebagai aktivitas manusia. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa

makalah ini masih banyak kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan, baik dari cara

penulisan maupun tata bahasa, hal ini disebabkan karena terbatasnya kemampuan dan

pengalaman penulis.

Kami juga menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini tidak lepas dari berbagai

hambatan dan rintangan namun karena kesabaran dan ketekunan serta bantuan dari

berbagai pihak baik moril maupun material. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan

saran dari para pembaca yang sifatnya membangun dem kesempurnaan makalah ini.

Kami berharap makalah ini bermamfaat bagi seluruh pembaca.

Makassar, 04 Juni 2012

Kelompok 3

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam ilmu Fisika kita kenal yang namanya rangkaian searah dimana jika

berbicara masalah rangkaian searah kita mengenal ektronika. Elektronika adalah teknik

yang menerapkan kelakuan arus listrik yang mengalir dalam suatu devais seperti pada

tabung elektron dan devais semikonduktor (dioda, transistor, op-amp, gerbang elektronik,

dll) akibat medan listrik maupun medan magnet, seperti Hall Effect sensor dan Hall Effect

switch. Dalam elektronika, suatu devais (komponen) elektronika bisa dikelompokkan

menjadi komponen pasif dan komponen aktif. Komponen pasif, yaitu komponen

elektronik yang tidak terdapat sumber listrik (sumber arus/tegangan). Beberapa contoh

komponen pasif adalah hambatan, induktor, kapasitor, termistor, fotoresistor, saklar

(toggle, push-button, rotary), relay, moving coil konektor, dll. Sedangkan Komponen aktif

adalah komponen elektronika yang memiliki sumber listrik internal (sumber tegangan,

sumber arus). Beberapa contoh komponen aktif adalah devais semikonduktor (misalnya

makalah rangkaian searah 2012 (6)

Juni (5)

makalah bumi dan lapisannya

makalah alam semesta

makalah rangkaian searah

makalah listrik statis

dioda, transistor, UJT (uni junction transistor), FET (fieldeffect transistor), op-amp,

fototransistor, tabung elektron, dll ). Penggunaan devais elektronika sering kali lebih

unggul dibandingkan dengan devais mekanik maupun elektromekanik. Beberapa

keunggulan devais elektronik tsb diantaranya adalah:

pada devais elektronik tanggapan terhadap waktu jauh lebih cepat dibandingkandengan devais mekanik apapun. Seperti saklar elekronik dibandingkan dengan saklar

mekanik.

tanggap terhadap perubahan besaran fisis seperti pada perbedaan suhu, gaya, warna,dll sehingga dapat dipergunakan sebagai sensor.

dapat mengambil sinyal input listrik yang kecil dan memperkuat sinyal tsb dengankarakteristik yang sama, sehinggainformasinya tidak hilang.

dapat memiliki sifat sebagai konduktor listrik pada suatu arah tertentu dan bersifatsebagai isolator pada arah yang lainnya.

Devais elektronika beroperasi berdasarkan ide pengontrolan arus dari partikel

bermuatan. Dengan demikian material yang dipergunakan untuk devais elektronika harus

mampu menghasilkan sumber partikel bermuatan dan mudah dikontrol. Pada devais

semikonduktor partikel bermuatan itu adalah elektron dan hole, sedang pada tabung

transistor adalah elektron. Perpindahan muatan terjadi akibat drift dan difusi. Arus drift

adalah perpindahan muatan akibat adanya medan listrik, sedangkan arus difusi adalah

perpindahan muatan akibat distribusi muatan yang tidak uniform (gradien konsentrasi

muatan). Perkembangan elektronika itu demikian pesatnya, barangkali perkembangan

elektronika bisa ditandai dengan dengan penemuan tabung sinar katoda oleh Hittorf dan

Crookes pada tahun 1869. Perkembangan ini terus belanjut sampai saat ini sebagai akibat

dari berbagai kontribusi oleh para ilmuwan matematika, fisika, teknik dan para penemu

lainnya.

B. Rumusan Masalah

1. Apa pengertian arus seaarah (DC) ?

2. Bagaimana resistor dalam rangkaian seri dan paralel ?

3. Menentukan macam-macam pembagi dalam rangkaian arus searah ?

4. Menjelaskan dan menentukan bunyi dari teorema Thevenin dan Norton ?

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Arus Searah (DC)

Pada rangkaian DC hanya melibatkan arus dan tegangan searah, yaitu arus dan

tegangan yang tidak berubah terhadap waktu. Elemen pada rangkaian DC meliputi:

Baterai

hambatan dan

kawat penghantar

Baterai menghasilkan e.m.f untuk menggerakkan elektron yang akhirnya menghasilkan

aliran listrik. Sebutan rangkaian sangat cocok digunakan karena dalam hal ini harus

samsynar ynhar: makalah rangkaian searah http://synar-salwaduduw.blogspot.com/2012/06/makalah-rangkaian-searah...

2 of 8 17/03/2015 11:57

terjadi suatu lintasan elektron secara lengkap meninggalkan kutub negatif dan kembali

ke kutub positif. Hambatan kawat penghantar sedemikian kecilnya sehingga dalam

prakteknya harganya dapat diabaikan.

Bentuk hambatan (resistor) di pasaran sangat bervariasi, berharga mulai 0,1 W

sammpai 10 MW atau lebih besar lagi. Resistor standar untuk toleransi 10 % biasanya

bernilai resistansi kelipatan 10 atau 0,1 dari: 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82.

Sebuah rangkaian yang sangat sederhana terdiri atas sebuah baterai dengan

sebuah resistor ditunjukkan pada gambar 1-a. Perhatikan bagaimana kedua elemen

tersebut digambarkan dan bagaimana menunjukkan arah arus (dari kutub positif melewati

resistor menuju kutub negatif).

Gambar 1 : Rangkaian arus searah : a) Pemasangan komponen dan arah arus dan

b) Penambahan komponen saklar dan hambatan dalam.

Pada gambar b, telah ditambahkan dua komponen lain pada rangkaian, yaitu:

Sebuah saklar untuk memutus rangkaian.

Sebuah resistor dengan simbol r (huruf kecil) untuk menunjukkan fakta bahwa tegangan

baterai cenderung untuk menurun saat arus yang ditarik dari baterai tersebut dinaikkan.

Saklar mempunyai dua kondisi:

ON : Kondisi ini biasa disebut sebagai hubung singkat (shot circuit), dimana secara

ideal mempunyai karakteristik: V = 0 untuk semua harga I (yaitu R = 0)

OFF : Kondisi dimana arus tidak mengalir atau biasa disebut sebagai rangkaian

terbuka (open circuit), secara ideal mempunyai karakteristik: I = 0 untuk semua

harga V (yaitu R = ).

Untuk menganalisis lebih lanjut, rangkaian di atas perlu dipahami hukum dasar

rangkaian yang disebut hukum Kirchhoff. Terdapat beberapa cara untuk menyatakan

hukum Kirchhoff, kita coba untuk menyatakan supaya mudah diingat:

Gambar 2 : Rangkaian sederhana dengan tiga loop

a. Arus total yang masuk pada suatu titik sambungan/cabang adalah nol (Hukum I,disebut

KCL Kirchhoff curent law ).

I n = 0

Arah setiap arus ditunjukkan dengan anak panah, jika arus berharga

positif maka arus mengalir searah dengan anak panah, demikian sebaliknya.

Dengan demikian untuk rangkaian seperti pada gambar 2 kita dapat menuliskan:

in = 0

- I1 + I 2 + I 3= 0

Tanda negatif pada 1 I menunjukkan bahwa arus keluar dari titik cabang dan jika

arus

masuk titik cabang diberi tanda positif.

b. Pada setiap rangkaian tertutup (loop), jumlah penurunan tegangan adalah nol

(Hukum II, sering disebut sebagai KVL Kirchhoff voltage law)

Vn = 0

Pada gambar 2 dengan menggunakan KVL kita dapat menuliskan tiga

persamaan , yaitu:

Untuk loop sebelah kiri : - E1 + R3I3 + R1 I1 = 0

Untuk loop sebelah kanan : -E2 + R2 I2 + R 1I1 = 0

Untuk loop luar : -E1 + R3 I3 - R2 I2 + E2 = 0

Kembali ke rangkaian pada gambar 1, bahwa semua komponen dilewati arus I.

Menurut hukum II berlaku:

Vn = 0

- E + Ir +IR = 0

jadi besarnya arus yang mengalir tersebut adalah

I =

Kita tertarik pada


3 of 8 17/03/2015 11:57

V = I R

= E

atau dari persamaan V = E - I r ini bahwa tegangan V merupakan hasil penurunan

tegangan akibat adanya beban yang dialiri arus. Simbul r disebut hambatan dalam baterai.

Nampak bahwa V merupakan bagian (fraksi) dari E. Rangkaian semacam ini biasa disebut

sebagai pembagi tegangan (akan dibicarakan lebih lanjut).

B. Resistor Dalam Rangkaian Seri Dan Paralel

Ini merupakan konsep dasar yang memungkinkan kita secara cepat dapat

menyederhanakan rangkaian yang relatif kompleks.

Gambar 3 Resistor dalam rangkaian a). seri, b). paralel

Seperti terlihat pada gambar 3-a, pada rangkaian seri semua resistor teraliri arus

yang sama. Jika arus yang mengalir sebesar I, kita mempunyai

V = I ( R1 + R2 + R3 )

V / I = R = R1+ R2 + R3

Nampak bahwa untuk rangkaian seri, ketiga resistor tersebut dapat digantikan dengan

sebuah resistor tunggal sebesar R.

Pada rangkaian paralel (gambar 3-b), nampak bahwa masing-masing resistor

mendapat tegangan yang sama. Jadi

I1 = V / R1

I2 = V / R2I3 = V / R3

dan

I = I1 + I2 + I3

V/ R =V

=

atau

G = G1 + G2 + G3

dimana G biasa disebut sebagai konduktansi, jadi G = 1/R, dinyatakan dalam satuan

siemen (dengan simbul S atau mho atau W-1).

C. Macam-macam Pembagi Dalam Rangkaian Arus Searah

1. Pembagi Tegangan (potential divider)

Biasanya rangkaian ini digunakan untuk memperoleh tegangan yang diinginkan

dari suatu sumber tegangan yang besar. Gambar 2.4 memperlihatkan bentuk sederhana

rangkaian pembagi tegangan, yaitu diinginkan untuk mendapatkan tegangan keluaran

o v yang merupakan bagian dari tegangan sumber I v dengan memasang dua resistor R1

dan R2.

Gambar 4 Rangkaian pembagi tegangan

Nampak bahwa arus i mengalir lewat R1 dan R2, sehingga

V1 = vo + vs (1) Vs = i R1 (2)

Vo = i R2 (3)

V1 = i R2 + i R1 (4)

Dari persamaan 2 dan 4 diperoleh

Vo / Vs = R2 / R1

Nampak bahwa tegangan masukan terbagi menjadi dua bagian ( o S v , v ),

masing-masing sebading dengan harga resistor yang dikenai tegangan tersebut. Dari

persamaan 3 dan 4 kita peroleh

vo = v1 x Rangkaian pembagi tegangan adalah sangat penting sebagai dasar untuk

memahami rangkaian DC atau rangkaian elektronika yang melibatkan berbagai komponen


4 of 8 17/03/2015 11:57

yang lebih rumit.

2. Pembagi Tegangan Terbebani

Gambar 5 memperlihatkan suatu pembagi tegangan dengan beban terpasang pada

terminal keluarannya, mengambil arus i0 dan penurunan tegangan sebesar v0 . Kita akan

mencoba menemukan hubungan antara i0 dan v0 . Jika arus yang mengalir melalui R1

sebesar i seperti ditunjukkan dalam gambar, maka arus yang mengalir lewat R2 adalah

sebesar i i0 . Kita mempunyai

V1 - V0 = I R I

Tegangan pada ujung-ujung beban adalah

V0 = ( i - i0) R2 V0 = i R2 - i0 R2

Persamaan 2.15 dan 2.16 dapat dituliskan kembali masing-masing menjadi

V1 x R2 v0 x R2 = I x R1 x R 2

dan

v0 R1 + i0 R1 R2 = i R1 R2dari keduanya di peroleh

v1 x R2 v0 x R2 = v0 x R1 + i0 x R1 x R2atau

v0 x ( R1 + R2) = v1 x R2 i0 x R1 x R2

v0 = v0/c i0 x RPdimana v 0 / c adalah besarnya tegangan vo tanpa adanya beban, yaitu saat i0 = 0 , dan

harga ini disebut sebagai tegangan keluaran saat rangkaian terbuka (open-circuit output

voltage) sebesar

v0/c = v1 xdengan

RP =

disebut sebagai rsistansi sumber, dimana harganya sama dengan resistansi R1 dan R2

yang dihubungkan secara paralel. Harga v 0 / C atau RP tergantung pada sifat dari beban,

sehingga efek v0 akibat besarnya beban dapat dengan mudah dihitung dengan

menggunakan penyederhanaan rangkaian seperti terlihat pada gambar 6.

Gambar 6 Penyederhanaan rangkaian pembagi tegangan

Suatu contoh sederhana misalkan beban yang terpasang adalah berupa hambatan

sebesar L R , maka tegangan keluaran mengikuti persamaan pembagi tegangan yaitu

sebesar

V0 = V0/C x3. Pembagi Arus

Rangkaian pembagi arus tidaklah sepenting rangkaian pembagi tegangan, namun perlu

dipahami utamannya saat kita menghubungkan alat ukur arus secara paralel.

Gambar 7 Rangkaian pembagi arus

Pada gambar 7 nampak bahwa v diambil dari resistor R1 dan R2 , jelas bahwa

I1 = i0 + is (1)

Is = v/R1 (2)

I0 = v/R (3)

I1 = + (4)Dari persamaan 2 dan 3 diperoleh

atau

dimana G = 1/ R = konduktasi.

Persamaan diatas menunjukkan bahwa arus masukan terbagi menjadi dua

bagian ( 0 i dan S i ), masing-masing sebanding dengan besarnya harga

konduktansi yang dilewati arus tersebut. Dari persamaan 3 dan 4 diperoleh


5 of 8 17/03/2015 11:57

I0 = v/R2

I0 = x

I0 = I1 xJadi arus keluaran 0 i merupakan bagian (fraksi) dari arus masukan.

D. Teorema Dalam Rangkaian Arus Searah

1. Teorema Thevenin

Kembali pada pembahasan pembagi tegangan yang terbebani, hasil yang diperoleh

dari penyederhanaan rangkaian merupakan salah satu kasus dari teorema Thevenin.

Secara singkat teorema Thevenin dapat dikatakan sebagai berikut.

Jika suatu kumpulan rangkaian sumber tegangan dan resistor dihubungkan

dengan dua terminal keluaran, maka rangkaian tersebut dapat digantikan

dengan sebuah rangkaian seri dari sebuah sumber tegangan rangkaian

terbuka v 0 / C dan sebuah resistor RP

Gambar 8 menunjukkan suatu jaringan rangkaian yang akan

dihubungkan dengan sebuah beban RL . Kombinasi seri v 0 / C dan RP pada

gambar 8-d merupakan rangkaian ekivalen/setara Thevenin.

Gambar 8 Skema terbentuknya rangkaian setara Thevenin

Ada beberapa kondisi ekstrem dari rangkaian pada gambar 8, seperti misalnya saat

RL = dan RL = 0 . Harga RL = berada pada kondisi rangkaian terbuka, seolah-olah

RL dilepas dari terminal keluaran, dengan demikian diperoleh tegangan rangkaian terbuka

sebesar V O / C (lihat gambar 8-b). Saat RL = (gambar 8-c) berarti rangkaian berada

pada kondisi hubung singkat (kedua ujung terminal terhubung langsung) dengan arus

hubung singkat IS / C sebesar

IS / C =

Pada beberapa rangkaian, perhitungan V0 / C ataupun I S / C kemungkinan sangat

sulit untuk dilakukan. Langkah yang paling mudah adalah dengan menghitung harga RP

(harga resistansi yang dilihat dari kedua ujung terminal keluaran). Dalam hal ini RP

dihitung dengan melihat seolah-olah tidak ada sumber tegangan.

2. Teorema Norton

Teorema ini merupakan suatu pendekatan analisa rangkaian yang secara singkat

dapat dikatakan sebagai berikut.

Jika suatu kumpulan rangkaian sumber tegangan dan resistor dihubungkan

dengan dua terminal keluaran, maka rangkaian tersebut dapat digantikan dengan

sebuah rangkaian paralel dari sebuah sumber arus rangkaian hubung singkat N I

dan sebuah konduktansi G N

Gambar 9 Skema terbentuknya rangkaian setara Norton

Pada gambar 9, rangkaian setara Norton digambarkan dengan kombinasi paralel

antara sebuah sumber arus IN dan sebuah konduktan GN (lihat gambar 9-d). Jika

rangkaian ini akan dibebani dengan sebuah beban konduktan GL , maka ada dua harga

ekstrem yaitu GL = dan GL = 0 . Harga GL = (atau RL = 0 ) berada pada kondisi

hubung singkat dan arus hubung singkat IS /C sama dengan IN . Sedangkan harga GL = 0

(atau RL = ) berada pada kondisi rangkaian terbuka, dimana terlihat bahwa VO/Cmerupakan tegangan rangkaian terbuka. Dengan demikian untuk rangkaian setara Norton

berlaku

IN = IS/C dan GN =


6 of 8 17/03/2015 11:57

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Elemen pada rangkaian arus searah (DC) meliputi :

o Baterai

o hambatan dan

o kawat penghantar

2. Resistor dalam rangkaian seri dan parallel :

pada rangkaian seri semua resistor teraliri arus yang sama. Jika arus yang

mengalir sebesar I.

Pada rangkaian paralel masing-masing resistor mendapat tegangan yang

sama.

3. Macam-macam pembagi dalam rangkaian arus searah yaitu :

Pembagi tegangan (potential divider)

Pembagi tegangan terbebani

Pembagi arus (current divider)

4. Teorema dalam rangkaian arus searah yaitu :

Teorema Thevenin

Teorema Norton

B. Saran

Dengan penulisan makalah ini semoga dapat menjadi acuan bagi pembaca

untuk lebih memahami tentang Rangkaian Arus Searah. Maka dari itu kami

mengharapkan kritik dan saran dari pembaca sehingga selanjutnya kami bisa

berkarya lebih baik lagi.

DAFTAR PUSTAKA

http// www.google.com


7 of 8 17/03/2015 11:57

Posting Lebih Baru Posting LamaBeranda

Langganan: Poskan Komentar (Atom)

Diposkan oleh synar salwaduduw di 18.15

Reaksi:

Rekomendasikan ini di Google

Beri komentar sebagai:

Publikasikan

Buat sebuah Link

1 komentar:

khusnul marlia 1 Desember 2014 19.15

Rajalistrik.com

Balas

Link ke posting ini

Template Ethereal. Diberdayakan oleh Blogger.


8 of 8 17/03/2015 11:57

Samsynar Ynhar_ Makalah Rangkaian Searah

Documents

Transcript of Samsynar Ynhar_ Makalah Rangkaian Searah