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
