RANGKAIAN LISTRIK

Download SUMBER TERHUBUNG DENGAN. SERI DAN PARALEL. 8. (a) Rangkaian Seri terhubung dengan sumber tegangan dapat diganti dengan satu sumber tunggal...

2 downloads 677 Views 881KB Size
RANGKAIAN LISTRIK Kuliah 2 (Konsep Rangkaian Listrik)

RANGKAIAN LISTRIK Rangkaian listrik dibagi 2, yaitu 1. Rangkaian terbuka (tidak ada arus listrik mengalir) 2. Rangkaian tertutup (ada arus listrik mengalir)

Rangkaian Terbuka 2

Rangkaian Tertutup

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK 



Rangkaian Listrik dibentuk untuk menghubungkan komponen dengan sifat yang berbeda Komponen :  

Pasif : resistor, induktor, kapasitor, transformator Aktif : dioda, transistor, op-amp

3

SIMBOL KOMPONEN LISTRIK : sumber tegangan atau beda potensial : penghantar berarus listrik; arah panah menunjukkan arah aliran arus listrik.

: hambatan listrik atau resistor : sakelar : alat ukur amperemeter : alat ukur voltmeter : alat ukur ohmmeter 4

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK (1) Sumber independen dan dependen Ada 2 jenis sumber : sumber tegangan dan sumber arus. Sumber tegangan/arus bersifat independen mempertahankan suatu tegangan/arus tertentu yang tdk terpengaruh dari komponen lain. Simbolnya:



 

5

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK (2) Sumber tegangan/arus dependen (terkendali) memiliki nilai tegangan/arus yang berubah-ubah terhadap beberapa variabel lain. Simbolnya :



6

HUBUNGAN ANTAR ELEMEN Secara umum digolongkan menjadi 2 : 1. Hubungan seri Jika salah satu terminal dari dua elemen tersambung yang mengakibatkan arus yang lewat akan sama besar. 2.

7

Hubungan paralel Jika semua terminal terhubung dengan elemen lain yang mengakibatkan tegangan tiap elemen akan sama.

SUMBER TERHUBUNG DENGAN SERI DAN PARALEL

(a) Rangkaian Seri terhubung dengan sumber tegangan dapat diganti dengan satu sumber tunggal. (b) Rangkaian arus paralel dapat diganti dengan satu sumber tunggal. 8

SEL LISTRIK Dari percobaan di samping arus listrik mengalir karena adanya Sumber arus listrik (baterai).

Sumber arus listrik digunakan untuk menimbulkan beda potensial pada ujung-ujung angkaian listrik. Apa sajakah sumber arus listrik itu?

9

A

ELEMEN PRIMER DAN ELEMEN SEKUNDER Elemen primer: sumber arus listrik yang tidak dapat diisi ulang. Contoh : elemen volta dan elemen kering

Elemen sekunder: sumber arus listrik yang dapat diisi lagi Contoh : akumulator, aki dan Nicad

10

Elemen Volta Elemen volta adalah sumber arus listrik pertama yang dibuat oleh manusia.

Zn (-)

Cu (+)

Elemen ini terdiri dari batang tembaga dan batang seng yang dicelupkan ke dalan asam sulfat encer.

Tegangan yang dihasilkan = 1,5 V. Kelemahannya: terjadi polarisasi pada batang tembaga. H2SO4 Polarisasi: timbulnya gelembung-gelembung gas H2 pada kutub + 11

polarisasi

12

ELEMEN KERING Elemen kering merupakan pengembangan dari elemen volta oleh Leclance Elemen ini menghasilkan beda potensial 1,5 V

13

BATERAI Baterai adalah elemen kering yang disusun sedemikian rupa sehingga mudah di pakai dan dibawa.

Batang carbon Amonium clorida

seng

Mangan dioksida + Serbuk karbon

14

SEL ALKALIN 

Sel alkalin merupakan pengembangan dari sel kering (baterai)



Sel alkalin memiliki daya tahan 10 kali dari baterai

15

Potasium hidroksida + sebuk seng

Mangan dioksida

AKUMULATOR Akumulator merupakan sumber arus listrik yang dapat diisi ulang. Akumulator menggunakan 2 batang timbal dan asam sulfat encer sebagai elektrolit Sebelum digunakan akumulator harus dimuati terlebih dahulu. Ketika dimuati pada kutub + timbul lapisan timbal oksida yang berfungsi sebagai katoda

H2SO4 Pb PbO

Beda potensial = 2 V 16

AKI Aki merupakan rangkaian seri beberapa akumulator. Pada umumnya aki terdiri dari 6 akumulator, sehingga memiliki beda potensial 12 V 17

NICAD Nicad adalah pengembangan dari baterai sehingga dapat diisi ulang Nicad menggunakan nikelhidroksida sebagai elektroda negatif dan cadmium sebagai elektroda positif Beda potensial yang dihasilkan 1,2 V

Nikel hidroksida Potasium hidroksida cadmium

18

GAYA GERAK LISTRIK Pada label setiap sel listrik selalu tertulis suatu besaran seperti 1.5 V, 9V atau 12 V. Besaran apakah ini? Besaran tersebut menunjukkan gaya gerak listrik (GGL) yang dihasilkan oleh sumber arus listrik.

GGL adalah beda potensial suatu sumber arus listrik ketika sumber arus listrik tersebut tidak digunakan

19

TEGANGAN JEPIT Ketika sumber arus listrik kita pakai, maka beda potensialnya berkurang. Beda potensial sumber listrik ketika dipakai atau dihubungkan dengan beban disebut tegangan jepit Tegangan jepit selalu lebih kecil dari GGL

20

MENGUKUR GGL DAN TEGANGAN JEPIT GGL dan tegangan jepit dapat diukur dengan menggunakan voltmeter. Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik Voltmeter dipasang paralel dengan komponen yang akan diukur.

21

V

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK 

 

 

Arah dan Polaritas Arah arus menunjukkan arah aliran muatan positif. Polaritas tegangan menunjukkan potensial relatif antara 2 titik.

Tanda +  potensial yg lebih tinggi Tanda –  potensial yg lebih rendah.

22

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Tahanan/resistansi  Hukum Ohm : besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya V = I.R di mana :

23

atau

I = G.V R = resistansi (Ω) G = konduktansi = 1/R.

RESISTANSI (1) 

Resistansi dihitung dengan rumus : R = ρl/A, di mana : ρ = resistivitas, l = panjang kawat, dan A = luas penampang.



Daya untuk melewatkan arus I melalui resistor dg resistansi R adalah : P = VI = V2/R = GV2 = I2R.



24

RESISTANSI (2) 

R = ρl/A

25

RESISTANSI (3)

26

Contoh Soal (1)

Jawab :

27

RANGKAIAN HAMBATAN LISTRIK 1. Rangkaian Seri

28

1

3

2

Diganti

29

RANGKAIAN SERI 

Pada rangkaian Seri tersebut berlaku : VAB  V1  V2  V3

VAB  IR1  IR 2  IR 3 dengan, VAB  IR total IR total  IR1  IR 2  IR 3 R total  R 1  R 2  R 3 

Sehingga pada Rangkaian Seri berlaku,

Rseri  R1  R2  R3  ......  Rn Dengan n = jumlah resistor 30

Contoh Soal (2) Tiga buah hambatan, masing-masing sebesar 30 Ω, 40 Ω, dan 50 Ω dirangkai seri dengan sumber tegangan 60 Volt. a. Berapa hambatan penggantinya? b. Berapa kuat arus pada rangkaian tersebut?

31

Penyelesaian : Diketahui :

 

R1  30

R3  50

R2  40 V  60V  

Ditanya : a. Rs = …? b. I = …? Jawab : a. R  R  R  R s 1 2 3

Rs  30  40  50 Rs  120 b.

V 60V 1 I    A  0,5 A Rs 120  2

Jadi hambatan penggantinya adalah 120 Ω dan kuat arusnya adalah 0,5 A 32

2. RANGKAIAN PARALEL

33

PADA RANGKAIAN PARALEL BERLAKU : 3

2

V 34

Contoh Soal (3) 

Tiga buah hambatan dipasang secara paralel. Masing – masing sebesar 60 Ω. Jika sumber tegangan 12 Volt, tentukan : a. Berapa hambatan penggantinya ? b. Berapa kuat arus yang mengalir ?

35

Penyelesaian :  Diketahui :

R1  R2  R3  60 V  12V  

Ditanya : a. Rp = …? Jawab : a. 1 1 1 1    R p R1 R2 R3

b. I = …? b.

V 12V I   0,6 A R p 20

1 1 1 1    R p 60 60 60 1 3 60   Rp   20 R p 60 3 Jadi hambatan penggantinya adalah 20 Ω dan kuat arusnya adalah 0,6 A 36

RANGKAIAN SERI-PARALEL

37



38

Rangkaian Seri-Paralel tersebut bisa diganti menjadi :

Contoh soal (4)



39

Dari rangkaian di atas, tentukan : a. Hambatan penggantinya ? b. Kuat arus listrik yang mengalir ?

 

 

Penyelesaian : Diketahui :

R1  3

R3  6

R2  6

V  6V

Ditanya : a. Rp = …? Jawab : a.

Rs  R1  R2 Rs  3  6  9

b. I = …?

1 1 1   R p Rs R3 1 1 1   R p 9 6 1 2 3 5 18     Rp   3,6 R p 18 18 18 5

40

b.

V 6V I   1,67 A R p 3,6

Jadi hambatan penggantinya sebesar 3,6 Ω dan kuat arus listriknya adalah 1,67A

41