Judul: Elemen Rangkaian Listrik
Penulis: Merylin Munthe
Elemen Rangkaian Listrik
Seperti dijelaskan pada bab sebelumnya, bahwa pada Rangkaian Listrik tidak dapat dipisahkan dari penyusunnya sendiri, yaitu berupa elemen atau komponen. Pada bab ini akan dibahas elemen atau komponen listrik aktif dan pasif.
Elemen Aktif
Elemen aktif adalah elemen yang menghasilkan energi, pada mata kuliah Rangkaian Listrik yang akan dibahas pada elemen aktif adalah sumber tegangan dan sumber arus. Pada pembahasan selanjutnya kita akan membicarakan semua yang berkaitan dengan elemen atau komponen ideal. Yang dimaksud dengan kondisi ideal disini adalah bahwa sesuatunya berdasarkan dari sifat karakteristik dari elemen atau komponen tersebut dan tidak terpengaruh oleh lingkungan luar. Jadi untuk elemen listrik seperti sumber tegangan, sumber arus, kompone R, L, dan C pada mata kuliah ini diasumsikan semuanya dalam kondisi ideal.
1. Sumber Tegangan (Voltage Source)
Sumber tegangan ideal adalah suatu sumber yang menghasilkan tegangan yang tetap, tidak tergantung pada arus yang mengalir pada sumber tersebut, meskipun tegangan tersebut merupakan fungsi dari t.Sifat lain :Mempunyai nilai resistansi dalam Rd = 0 (sumber tegangan ideal)
a. Sumber Tegangan Bebas/ Independent Voltage Source
Sumber yang menghasilkan tegangan tetap tetapi mempunyai sifat khusus yaitu harga tegangannya tidak bergantung pada harga tegangan atau arus lainnya, artinya nilai tersebut berasal dari sumbet tegangan dia sendiri. Simbol :
b. Sumber Tegangan Tidak Bebas/ Dependent Voltage Source
Mempunyai sifat khusus yaitu harga tegangan bergantung pada harga tegangan atau arus lainnya.
Simbol :
2. Sumber Arus (Current Source)
Sumber arus ideal adalah sumber yang menghasilkan arus yang tetap, tidak bergantung pada tegangan dari sumber arus tersebut.
Sifat lain :Mempunyai nilai resistansi dalam Rd = ∞ (sumber arus ideal)
a. Sumber Arus Bebas/ Independent Current Source
Mempunyai sifat khusus yaitu harga arus tidak bergantung pada harga tegangan atau arus lainnya.
Simbol :b. Sumber Arus Tidak Bebas/ Dependent Current Source
Mempunyai sifat khusus yaitu harga arus bergantung pada harga tegangan atau arus lainnya.Simbol :
Elemen Pasif
1. Resistor (R)
Sering juga disebut dengan tahanan, hambatan, penghantar, atau resistansi dimana resistor mempunyai fungsi sebagai penghambat arus, pembagi arus , dan pembagi tegangan.
Nilai resistor tergantung dari hambatan jenis bahan resistor itu sendiri
(tergantung dari bahan pembuatnya), panjang dari resistor itu sendiri dan luas penampang dari resistor itu sendiri.
Secara matematis :R = ρ l A
dimana : ρ = hambatan jenis
l = panjang dari resistor
A = luas penampang
Satuan dari resistor : Ohm ( Ω)
Jika suatu resistor dilewati oleh sebuah arus maka pada kedua ujung dari resistor tersebut akan menimbulkan beda potensial atau tegangan. Hukum yang didapat dari percobaan ini adalah: Hukum Ohm.
Mengenai pembahasan dari Hukum Ohm akan dibahas pada bab selanjutnya.
VR = IR
2. Kapasitor (C)
Sering juga disebut dengan kondensator atau kapasitansi. Mempunyai fungsi untuk membatasi arus DC yang mengalir pada kapasitor tersebut, dan dapat menyimpan energi dalam bentuk medan listrik.
Nilai suatu kapasitor tergantung dari nilai permitivitas bahan pembuat kapasitor, luas penampang dari kapsitor tersebut dan jarak antara dua keping penyusun dari kapasitor tersebut.Secara matematis :C = ε A/d
dimana : ε = permitivitas bahan
A = luas penampang bahan d = jarak dua keping
Satuan dari kapasitor : Farad (F)
Jika sebuah kapasitor dilewati oleh sebuah arus maka pada kedua ujung kapaistor tersebut akan muncul beda potensial atau tegangan, dimana secara matematis dinyatakan :
ic =C dvc/ dt
Penurunan rumus : Q = CV
dq = Cdv dim ana :
i = dq/dt
dq = i.dt
sehingga :i.dt = Cdv
i = C dv/dt
Dari karakteristik v - i, dapat diturunkan sifat penyimpanan energi pada kapasitor.
p = dw/dt
dw = p.dt
∫ dw = ∫ p.dt
w = ∫ p.dt = ∫ vi.dt = ∫ vC dv dt = ∫ Cvdv
Misalkan : pada saat t = 0 maka v = 0
pada saat t = t maka v = V
Jika kapasitor dipasang tegangan konstan/DC, maka arus sama dengan nol. Sehingga kapasitor bertindak sebagai rangkaian terbuka/ open circuit untuk tegangan DC.
3. Induktor/ Induktansi/ Lilitan/ Kumparan (L)
Seringkali disebut sebagai induktansi, lilitan, kumparan, atau belitan. Pada induktor mempunyai sifat dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet.
Satuan dari induktor : Henry (H)
Arus yang mengalir pada induktor akan menghasilkan fluksi magnetik ( φ ) yang membentuk loop yang melingkupi kumparan. Jika ada N lilitan, maka total fluksi adalah :
λ = LI
L = λ/I
v = dλ/dt = L di/dt
Dari karakteristik v-i, dapat diturunkan sifat penyimpan energi pada induktor.p = dw dt
dw = p.dt
∫ dw = ∫ p.dt
w = ∫ p.dt == ∫ vi.dt = ∫ L di i.dt = ∫ Li.di
Misalkan : pada saat t = 0 maka i = 0
pada saat t = t maka i = I
Jika induktor dipasang arus konstan/DC, maka tegangan sama dengan nol. Sehingga induktor bertindak sebagai rangkaian hubung singkat/ short circuit.
Hal-Hal Yang Perlu Diperhatikan :1. Tegangan antara 2 titik, a dan b digambarkan dengan satu anak panah seperti pada gambar dibawah ini :
Vab menunjukkan besar potensial relatif titik a terhadap titik b.
2. Tegangan yang dipakai pada buku ini adalah tegangan drop/ jatuh dimana akan bernilai positif, bila kita berjalan dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Contoh :
Voltage drop : Vac = Vab + Vbc = IR – V
3. Setiap arus yang melewati komponen pasif maka terminal dari komponen tersebut pertamakali dialiri arus akan menjadi potensial lebih tinggi dibandingkan potensial terminal lainnya.
4. Bedakan antara sumber tegangan dan pengukur tegangan/ Voltmeter.
Sumber tegangan (Rd = 0) Voltmeter
(Rd = ∞ )Voltmeter dipasang paralel pada komponen yang akan diukur supaya tidak ada arus yang melalui Voltmeter.
5. Bedakan antara sumber arus dan pengukur arus/ Amperemeter
Sumber arus (Rd = ∞ ) Amperemeter (Rd = 0)
Amperemeter dipasang seri pada komponen yang akan diukur supaya tegangan pada Amperemeter samadengan nol.
Perlu diingat bahwa rangkaian paralel adalah pembagi arus dan rangkaian seri adalah pembagi tegangan. Pembahasan rangkain seri dan paralel akan dibahas pada bab selanjutnya.
6. Rangkaian Hubung Singkat (Short Circuit)
Sifat : Vab selalu samadengan 0, tidak tergantung pada arus I yang mengalir padanya.
Vab = 0
Rd = 0
7. Rangkaian Terbuka (Open Circuit)
Sifat : arus selalu samadengan 0, tidak tergantung pada tegangan a-b. I = 0
Rd = ∞
Salah satu sifat atau karakteristik dari sebuah muatan listrik adalah muatan tersebut dapatbergerak dengan mudah dari satu daerah ke daerah lain dalam medium tertentu. Beberapabahan yang ada di dunia ini memungkinkan muatan listrik bergerak dengan mudah dalambahan tersebut. Misalkan sebuah kawat tembaga yang ditopang oleh sebuah batang gelas.Misalkan Anda menyentuhkan satu ujung kawat itu dengan sebuah batang plastic yangbermuatan dan mengikatkan ujung yang lainnya pada sebuah bola logam yang pada mulanyatidak bermuatan; kemudian anda memindahkan batang bermuatan itu dan kawat tersebut. JikaAnda membawa sebuah benda bermuatan lainnya ke dekat bola tersebut maka bola itu akanditarik atau ditolak. Hal tersebut memperlihatkan bahwa bola tersebut mendapat muatan listrik yang terjadi akibat perpindahan muatan listrik tersebut sehingga bola tersebut menjadibermuatan.
Kawat itu dinamakan konduktor listrik. Jadi, konduktor adalah bahan yang dapatmenghantarkan muatan listrik dengan baik. Nah, jika Anda mengulangi eksperimen tersebutdan anda menggunakan sebuah pita karet sebagai pengganti kawat tersebut, Andamendapatkan bahwa tidak ada muatan yang berpindah ke pita karet tersebut. Bahan-bahanyang serupa dengan pita karet itu dinamakan dengan Isolator.Sebagian besar logam adalah konduktor yang baik, sedangkan sebagian besar bahan non-logam adalah isolator. Di dalam logam padat seperti tembaga, satu atau lebih elektron sebelahluar dalam setiap atom menjadi tidak terikat dan dapat bergerak secara bebas di seluruh bahanitu. Gerak elektron bermuatan positif dan inti-inti yang bermuatan positif itu sendiri terikatdalam kedudukan yang hampir tetap di dalam bahan tersebut. Dalam isolator tidak ada, atausangat sedikit, elektron bebas, dan muatan listrik tidak dapat bergerak secara bebas melaluibahan tersebut. Nah, bahan semikonduktor adalah bahan yang memiliki sifat-sifat di antarasifat konduktor baik dan sifat isolator baik.
juraquillemihawk.wordpress.com/2008/.../rangkaian-listrik
Karakteristik Elemen Listrik
Karakteristik Elemen Listrik
Tujuan
- Menyelidiki suatu hubungan antara Arus dengan Tegangan dari beberapa komponen listrik seperti Resistor, Dioda, dan Semikonduktor.
- Mengenal bahan-bahan yang dibuat berdasarkan Hukum Ohm
- Mengetahui prinsip dan cara kerja suatu komponen-komponen Listrik
Teori Awal
Kita tidak dapat mengatakan apa sebenarnya muatan listrik; kita hanya dapat menjelaskan sifat-sifatnya dan perilakunya. Orang Yunani kuno pada tahun 600 sebelum masehi telah menemukan bahwa bila mereka menggosok amber (semacam resin) dengan wol, maka amber itu akan dapat menarik benda-benda lain. Sekarang ini kita mengatakan bahwa amber itu telah mendapat muatan listrik netto, atau menjadi bermuatan. Kata listrik itu sendiri diturunkan dari kata Yunani electron, yang berarti amber. Bila anda menggosokkan sepatu Anda melewati sebuah permadani nilon, Anda menjadi bermuatan listrik, dan Anda dapat member muatan sebuah sisir dengan melewatkannya melalui rambut yang kering.Salah satu sifat atau karakteristik dari sebuah muatan listrik adalah muatan tersebut dapat bergerak dengan mudah dari satu daerah ke daerah lain dalam medium tertentu. Beberapa bahan yang ada di dunia ini memungkinkan muatan listrik bergerak dengan mudah dalam bahan tersebut. Misalkan sebuah kawat tembaga yang ditopang oleh sebuah batang gelas. Misalkan Anda menyentuhkan satu ujung kawat itu dengan sebuah batang plastic yang bermuatan dan mengikatkan ujung yang lainnya pada sebuah bola logam yang pada mulanya tidak bermuatan; kemudian anda memindahkan batang bermuatan itu dan kawat tersebut. Jika Anda membawa sebuah benda bermuatan lainnya ke dekat bola tersebut maka bola itu akan ditarik atau ditolak. Hal tersebut memperlihatkan bahwa bola tersebut mendapat muatan listrik yang terjadi akibat perpindahan muatan listrik tersebut sehingga bola tersebut menjadi bermuatan.Kawat itu dinamakan konduktor listrik. Jadi, konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan muatan listrik dengan baik. Nah, jika Anda mengulangi eksperimen tersebut dan anda menggunakan sebuah pita karet sebagai pengganti kawat tersebut, Anda mendapatkan bahwa tidak ada muatan yang berpindah ke pita karet tersebut. Bahan-bahan yang serupa dengan pita karet itu dinamakan dengan Isolator.
Sebagian besar logam adalah konduktor yang baik, sedangkan sebagian besar bahan non-logam adalah isolator. Di dalam logam padat seperti tembaga, satu atau lebih elektron sebelah luar dalam setiap atom menjadi tidak terikat dan dapat bergerak secara bebas di seluruh bahan itu. Gerak elektron bermuatan positif dan inti-inti yang bermuatan positif itu sendiri terikat dalam kedudukan yang hampir tetap di dalam bahan tersebut. Dalam isolator tidak ada, atau sangat sedikit, elektron bebas, dan muatan listrik tidak dapat bergerak secara bebas melalui bahan tersebut. Nah, bahan semikonduktor adalah bahan yang memiliki sifat-sifat di antara sifat konduktor baik dan sifat isolator baik.2011 (10) 2010 (35) Desember(2) November(33) Latihan ArrayLatihan If Majemuk dengan strcmp (kondisi kode kue...Latihan Nested IFLatihan perintah COUTCatatan elektronikaPERTEMUAN I PENGERTIAN DASAR LOGIKA DAN ALGORITMA...PERTEMUAN 2 KONSEP ALGORITMAPERTEMUAN 3 KONSEP TIPE DATAPertemuan 4. Diagram Alur (Flowchart)PERTEMUAN 5 STRUKTUR LOOPINGPERTEMUAN 6 STRUKTUR REKURSIFPERTEMUAN 1 PENGENALAN TEKNOLOGI INFORMASI DAN KO...PERTEMUAN 2 RODUK TEKNOLOGI INFORMASIPertemuan 4 PENGENALAN KOMUNIKASI DATAPertemuan 5 PENGENALAN INTERNETPERTEMUAN 6 BROWSINGelektronika dasarPERTEMUAN I BESARAN DAN SATUAN LISTRIKPERTEMUAN II : KONSEP DASAR ELEMEN ELEMEN RANG...PERTEMUAN III : RANGKAIAN DC RESISTIFPERTEMUAN IV : ANALISA LOOP ( MESH ANALYSIS )PERTEMUAN V : ANALISA SIMPUL ( NODAL ANALYSIS )PERTEMUAN VI : ANALISA RANGKAIAN EKIVALEN STAR & D...Bahasa inggrislogika dan algoritma latihan utsTugas(if)switch casemenghitung luas dan keliling lingkaranBandaraData nilai dan hasil nilai 2Data nilai dan hasil nilaimenghitung luas dan keliling lingkaranpenjualan tiket kereta apiSearch
Top of Form
Bottom of Form
Popular Posts
soal dan latihan logika dan algoritma 1PERTEMUAN 9 1.Kumpulan Elemen – Elemen yang terurut dan memiliki tipe data yang sama disebut: a. Rekursif b. Record *c. Array d. F...
logika dan algoritma latihan uts1. Dalam menyusun suatu program, langkah pertama yang harus dilakukan adalah : a.Membuat program *b. Membuat Algoritma c. Membeli k...
PERTEMUAN 2 KONSEP ALGORITMAAlgoritma Variabel Pe-ubah Adalah variabel yang nilainya BUKAN konstanta (selalu berubah – sesuai dengan kondisi Variabel terKINI) Sintaks...
PERTEMUAN I BESARAN DAN SATUAN LISTRIK1. Sistem Satuan Sistem satuan yang standar dianjurkan oleh National Bereau of Standard pada tahun 1964, yaitu Sistem Satuan Internasiona...
PERTEMUAN IV : ANALISA LOOP ( MESH ANALYSIS )Analisa loop adalah arus yang mengalir dalam lintasan tertutup. Arus loop yang sebenarnya tidak dapat diukur. Pada analisa loop menggunaka...
PERTEMUAN II : KONSEP DASAR ELEMEN ELEMEN RANGKAIAN LISTRIK1. Konsep Dasar a. Arus dan Rapat Arus Sebuah arus listrik i dihasilkan jika sebuah muatan netto q lewat melalui suatu penampang peng...
logika algoritma part 2PERTEMUAN 9 LARIK ATAU ARRAY LARIK ATAU ARRAY adalah tipe terstruktur yang terdiri dari sejumlah komponen yang mempunyai tipe data yan...
PERTEMUAN VI : ANALISA RANGKAIAN EKIVALEN STAR & DELTA1. Bentuk Rangkaian Ekivalen Dari gambar-gambar rangkaian ekivalen di atas, rangkaian T dan rangkaian Y, keduanya adalah sama,...
Pertemuan 4. Diagram Alur (Flowchart)Flowchart √ Flowchart adalah representasi grafik dari langkah-langkah yang harus diikuti dalam menyelesaikan suatu permasalaha...
pertemuan semester ganjilPERTEMUAN IX TEOREMA THEVENIN Sebuah rangkaian Aktif (dengan sebuah sumber arus atau dan dengan sumber tegangan tetap maupun variabl) bers...
Labels
Bahasa inggris (1)
Borland pogram (6)
Borland pogram 2 (5)
Borland pogram part 2 (3)
Catatan (1)
contoh soal logika dan algoritma (2)
Elektronika dasar (6)
Jawaban Quiz Ke 2 array struct fungsi (4)
logika algoritma part 2 (1)
Logika dan algoritma (5)
Soal dan Latihan (2)
Teknologi informasi dan komunikasi (5)
Blogroll
Mobile Edition By Blogger Touch
Blog Archive
2011 (10)
2010 (35)
Desember (2)
November (33)
Latihan ArrayLatihan If Majemuk dengan strcmp (kondisi kode kue...Latihan Nested IFLatihan perintah COUTCatatan elektronikaPERTEMUAN I PENGERTIAN DASAR LOGIKA DAN ALGORITMA...PERTEMUAN 2 KONSEP ALGORITMAPERTEMUAN 3 KONSEP TIPE DATAPertemuan 4. Diagram Alur (Flowchart)PERTEMUAN 5 STRUKTUR LOOPINGPERTEMUAN 6 STRUKTUR REKURSIFPERTEMUAN 1 PENGENALAN TEKNOLOGI INFORMASI DAN KO...PERTEMUAN 2 RODUK TEKNOLOGI INFORMASIPertemuan 4 PENGENALAN KOMUNIKASI DATAPertemuan 5 PENGENALAN INTERNETPERTEMUAN 6 BROWSINGelektronika dasarPERTEMUAN I BESARAN DAN SATUAN LISTRIKPERTEMUAN II : KONSEP DASAR ELEMEN ELEMEN RANG...PERTEMUAN III : RANGKAIAN DC RESISTIFPERTEMUAN IV : ANALISA LOOP ( MESH ANALYSIS )PERTEMUAN V : ANALISA SIMPUL ( NODAL ANALYSIS )PERTEMUAN VI : ANALISA RANGKAIAN EKIVALEN STAR & D...Bahasa inggrislogika dan algoritma latihan utsTugas(if)switch casemenghitung luas dan keliling lingkaranBandaraData nilai dan hasil nilai 2Data nilai dan hasil nilaimenghitung luas dan keliling lingkaranpenjualan tiket kereta apiBlogger Touch
Mobile Edition By Blogger Touch
Blogger templates
Blogger news
HYPERLINK "http://studyatcampus.blogspot.com/2010/11/pertemuan-ii-konsep-dasar-elemen-elemen.html" PERTEMUAN II : KONSEP DASAR ELEMEN ELEMEN RANGKAIAN LISTRIK
00.14 | Diposkan oleh homeland321 |
1. Konsep Dasara. Arus dan Rapat ArusSebuah arus listrik i dihasilkan jika sebuah muatan netto q lewat melalui suatu penampangpenghantar selama waktu t, maka arus(yang dianggap konstan) adalah :i = q/t…………...………(2.1.a)Satuan arus adalah ampere (A), coulomb untukmuatan q, dan detik untuk t.Jika banyaknyamuatan yang mengalir per satuan waktu tidak konstan, maka arus akan berubah denganwaktu dan diberikan oleh limit diferensial daripersamaan (2.5.b), atau :dq/dt ………………….….(2.1.b)Sedangkan rapat arus j didefinisikan sbb:j = i/A…………………….(2.1.c)b. Hukum Ohmhubungan antara tahanan, tegangan dan arusdapat ditunjukkan oleh rumus berikut:V=tegangan V i=arus i |RR=tahanan c. Daya Listrik Energi yang diubah bila muatan q bergerak melintasi beda potensial sebesar V adalah qV, maka daya P diberikan oleh : P=daya= energi yang diubah= qV waktu tMuatan yang mengalir per detik, q/t, merupakan arus listrik, i. dengan demikiankita dapatkan :P=IVP = i ^2 . R…………………watt ( W ) = V ^2 / R…………………( 2.4.e.2. Elemen-Elemen Rangkaian Listrik2. 1. Elemen AktifElemen aktif adalah elemen yang menghasilkanenergi seperti sumber tegangan dan sumber arus.2. 1.1. Sumber Tegangan (Voltage Source)Sumber tegangan ideal adalah suatu sumberyang menghasilkan tegangan yang tetapsepanjang waktu tidak tergantung pada arusyang mengalir di sumber tersebut danmemiliki tahanan dalam (RD ) sama dengan nol.a. Sumber Tegangan Bebas (Independent Voltage Source)Sumber tegangan yang dihasilkan oleh sumbertegangan itu sendiri tidak tergantung pada hargategangan atau arus lainnya b. Sumber Tegangan tidak Bebas (dependent Voltage Source)Sumber tegangan yang dihasilkan oleh sumbertegangan yang harganya tergantung pada hargategangan atau arus lainnya .2.1.2. Sumber Arus (Current Source)Sumber arus ideal adalah sumber yangmenghasilkan arus tetap tidak tergantungtegangan dari sumber arus tersebut dengannilai hambatan dalam tak hingga( RD =tak terhingga )a. Sumber Arus Bebas ( Independent Current Source)Mempunyai sifat khusus yaitu harga arus tidaktergantung pada harga tegangan lainnyab. Sumber Arus tidak Bebas ( Dependent Current Source)Mempunyai sifat khusus yaitu harga arus tergantung pada harga 2. 2. Elemen Listrik PasifSebuah diagram rangkaian (circuit diagram) ataujaringan listrik dapat terbentuk dari gabunganseri dan paralel beberapa elemen-elemenrangkaian listrik.Tahanan, Induktor dan Kapasitoradalah elemen-elemen pasif yang menyerapataupun menyimpan energi dari sumber.Elemen-elemen aktif adalah sumber tegangandan sumber arus yang mampu menyalurkan energike rangkaian listrik. Pada bagian berikut akan dijelaskan elemenlistrik pasif lainnya yaitu Resistor , Induktor dan Kapasitor 2.2.1. Tahanan ( Resistor )Tahanan ( resistor ) adalah elemen rangkaian yangmenyerap atau mengambil energi dari sumberpenggerak yang tidak dapat dikembalikan danselalu bersifat resistif. Satuan dari nilai tahananadalah ohm (Ω). Resistivitas (p) dalam (ohm)m didefinisikan dari : p=E/jdimana E adalah medan listrik dan j rapat arusKonduktivitas (σ) adalah kebalikan dariresistivitas, diberikan oleh :σ=1/pSatuan SI dari σ adalah (ohm.m)-12.2.2. Kumparan ( Induktor )Kumparan ( Induktor ) adalah sebuah elemenrangkaian yang menyimpan energi selama satuperiode waktu tertentu dan pengembaliannyaselama periode waktu yang lain sedemikian rupa sehingga daya rata-rata adalah nol.Satuan dari nilai induktor adalah Henry ( H )V(t) = L di / dt ………..(2.6.)i(t) = 1 / L ∫ v ( t ) dt…..(2.7.)2.2. 3. Kapasitor 41-43 Muh Ramdani, RL , Erlangga 2008Kapasitor atau kondensator adalah elemenrangkaian yang menyimpan dan mengembalikanenergi dalam bentuk medan listrik dan berfungsisebagai pembatas arus DC yang mengalir padakapasitor tersebut.Satuan dari nilai Kapasitor adalah Farad ( F ) Nilai kapasitor tergantung pada nilai permisivitas(ε) bahan pembuat kapasitor , luas penampang (A)dan jarak antara 2 keping penyusun kapasitortersebut (d), dengan model matematis sbb:C = ε. A / d…………………..(2.8.)Jika sebuah Kapasitor dilewati oleh arus makapada kedua ujung kapasitor tersebut akan munculbeda potensial atau tegangan secara matematis sbb: i = C . dv / dt…………(2.9.) Pada karakteristik V-i dapat diturunkan rumus sifatpenyimpanan energi pada kapasitor dalam bentukmedan listrik sbb:W = Co ∫^v V.dvW = ½ CV^2 …………(2.10.)Jika sebuah Kapasitor dipasang tegangan konstanDC maka arus sama dengan nol sehingga kapasitorbertindak sebagai rangkaian terbuka (open circuit)untuk tegangan DC. Pada open circuit arus padarangkaian selalu sama dengan nol akan menghasilkan hambatan yang besar sekali secara matematis sbb: i = 0 makaR = ∞
Hubungan antara tegangan dan arus dapat dilihat pada tabel berikut ini :Tabel II.1 Perbandingan Tegangan dan Arus Pada Elemen Pasif
Jenis Rangkaian :: Elemen Dasar Rangkaian
Ada dua elemen dasar rangkaian yang akan mendominasi sistem kelistrikan kita yaitu rangkaian digital dan rangkaian analog. Saat ini sistem kelistrikan didominasi oleh rangkaian digital atau rangkaian analog atau kombinasi keduanya. Tetapi kira-kira empat dekade lalu, kursus-kursus dasar rekayasa listrik hanya membahas sistem analog. Penemuan transistor dan IC membuat rangkaian digital menjadi lebih ekonomis dan lebih mudah disediakan. Rangkaian digital mempunyai kelebihan yang signifikan untuk banyak aplikasi. Pengggunaan rangkaian digital jauh lebih banyak dibandingkan penggunaan rangkaian analog.Dilihat dari karakteristik yang dihasilkan maka dibedakan elemen linear dan elemen non linear. Yang termasuk elemen linear dalam rangkaian digital adalah suatu rangkaian digital yang mencakup digital adder atau digital subtraction serta digital multipliers. Sedang elemen linear dalam rangkaian analog mencakup resistor. Inductor, capasitor, arus dan tegangan.Dalam banyak hal sifat-sifat elemen linear hampir sama komponen digital akan tetapi tidak sama persis.
Marilah kita tinjau satu model elemen linear yang paling sederhana yaitu resistor.
Jenis Rangkaian :: Elemen Dasar Rangkaian
Gambar Elemen Resistan dan Karakteristik UI
Karakteristik volt-ampere (UI) suatu resistor ideal dapat dijelaskan melalui hubungan sederhana dari hukum Ohm. Karakteristik linear suatu resistan diperlihatkan dalam gambar 1.1. sedang karakteristik UI dari suatu diode semikonduktor yang ideal diperlihatkan dalam gambar 1.2.
Jenis Rangkaian :: Elemen Dasar Rangkaian
Karakteristik UI Ideal Diode Semikonduktor
Karakteristik non linear dode dijelaskan sebagai berikut. Dari gambar 1.2 dapat kita lihat, bila sumber tegangan U positif maka ID juga postif dan diodenya short circuit (Ud = 0). Tetapi bila Ud negatif, IDÂ menjadi nol dan diodenya open circuit (UD = U). dalam hal ini diode dapat dianggap sebagai sakelar yang dikontrol oleh polaritas sumber tegangannya. Sakelar akan tertutup pada sumber tegangan positif dan akan terbuka pada sumber tegangan negatif. Atau dengan kata lain diode hanya akan menghantar arus dari terminal positif (anoda) ke terminal negatif (anoda) dan penghantaran akan terjadi bila sumber tegangannya positif. Diode akan menghantar bila sumber tegangannya negatif. Dalam kenyataannya karakteristik diode tiak akan se-ideal seperti gambar 2.2 untuk lebih jelasnya pelajari lagi modul Piranti Elektronik.
Diode adalah suatu elemen dasar dari piranti non linear yang akan kita pelajari dalam modul ini. Diode telah didesain dengan banyak jenis dan digunakan secara luas dalam bentuk satu atau lainnya di hampir setiap cabang teknologi kelistrikan. Antara lain : metalic diode rectifier, semikonduktor diode, zener diode, tunel diode dll. Dalam bab ini perhatian akan difokuskan pada semikonduktor diode dan karena diode ini mempunyai aplikasi yang paling luas dan juga prinsip rangkaian yang akan dikembangkan untuk diode jenis ini hampir dapat langsung digunakan untuk diode jenis lainnya. Untuk keperluan praktis biasanya tahana diode RD dapat diabaikan
Jenis Rangkaian :: Elemen Dasar Rangkaian
REFERENCE
1. Johnson, David. E, 1997,Electric Circuit Analysis,Prentice Hall, London.
2.Dorf C. Richard, James A. Svoboda, 1996,Introduction to Electric Circuits,3rd Edition, John Wiley & Son,Singapore
3. Hyat,William, 1972, Engineering Circuit Analysis, Mc Graw Hill., Singapore.
4. Franco Sergio, Electric Circuit Fundamentals,1995,
Saunders College Publishing, USA
Definisi
Definisi
Rangkaian
Rangkaian
listriklistrikÎ
Î
interkoneksi dari sekumpulan
interkoneksi dari sekumpulan
elemen atau komponen penyusunnya ditambah
elemen atau komponen penyusunnya ditambah
dengan rangkaian penghubungnya dimana
dengan rangkaian penghubungnya dimana
disusun dengan cara
disusun dengan cara
-
-
cara tertentu dan minimal
cara tertentu dan minimal
memiliki satu lintasan tertutup.
memiliki satu lintasan tertutup.
lintasan tertutup
lintasan tertutup
Î
Î
suatu lintasan yang dimulai dari
suatu lintasan yang dimulai dari
titik awal dan akan kembali lagi ke titik tersebut
titik awal dan akan kembali lagi ke titik tersebut
tanpa terputus dan tidak memandang seberapa
tanpa terputus dan tidak memandang seberapa
jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh.
jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh.
Elemen
Elemen
Elemen aktif
Elemen aktif
Î
Î
elemen yang menghasilkan energi (sumber
elemen yang menghasilkan energi (sumber
tegangan dan sumber arus)
tegangan dan sumber arus)
Elemen pasif
Elemen pasif
Î
Î
tidak dapat menghasilkan energi (R, L, C)
tidak dapat menghasilkan energi (R, L, C)
R
R
Î
Î
menyerap energi (resistor, tahanan atau hambatan,
menyerap energi (resistor, tahanan atau hambatan,
satuannya Ohm :
satuannya Ohm :
Ω
Ω
)
)
L
L
Î
Î
menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam
menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam
bentuk medan magnet (induktor, lilitan, belitan atau
bentuk medan magnet (induktor, lilitan, belitan atau
kumparan)
kumparan)
C
C
Î
Î
menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam
menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam
bentuk medan listrik (kapasitor, kondensator)
bentuk medan listrik (kapasitor, kondensator)
Elemen
Elemen
berdasarkanberdasarkanjumlahjumlahterminalterminalElemen
Elemen
listriklistrikduaduaterminalterminal–
–
Sumber
Sumber
tegangantegangan–
–
Sumber
Sumber
arusarus–
–
Resistor ( R )
Resistor ( R )
–
–
Induktor
Induktor
( L )
( L )
–
–
Kapasitor
Kapasitor
( C )
( C )
Elemen listrik lebih dari dua terminal
Elemen listrik lebih dari dua terminal
–
–
Transistor
Transistor
–
–
Op
Op
-
-
ampampARUS LISTRIK
ARUS LISTRIK
Simbol
Simbol
ii(dari kata Perancis :
(dari kata Perancis :
intensiteintensite), i (kecil)
), i (kecil)
untuk fungsi waktu dan I (besar) untuk nilai
untuk fungsi waktu dan I (besar) untuk nilai
sesaat. Satuan
sesaat. Satuan
Ampere
Ampere
(A)
(A)
Arus merupakan perubahan muatan terhadap
Arus merupakan perubahan muatan terhadap
waktu
waktu
atau banyaknya muatan yang melintasi suatu
atau banyaknya muatan yang melintasi suatu
luasan penampang dalam satu satuan waktu
luasan penampang dalam satu satuan waktu
Æ
Æ
Arah arus listrik searah dengan arah
Arah arus listrik searah dengan arah
pergerakkan muatan positif atau berlawanan
pergerakkan muatan positif atau berlawanan
arah dengan arah pergerakkan muatan negatif
arah dengan arah pergerakkan muatan negatif
(elektron)
(elektron)
Muatan positif
Muatan positif
Æ
Æ
Atom yang kekurangan
Atom yang kekurangan
elektron (proton lebih banyak dari elektron)
elektron (proton lebih banyak dari elektron)
Muatan negatif
Muatan negatif
Æ
Æ
Atom yang kelebihan elektron
Atom yang kelebihan elektron
Simbol
Simbol
Q = muatan konstan
Q = muatan konstan
q = muatan tergantung waktu
q = muatan tergantung waktu
muatan 1 elektron =
muatan 1 elektron =
-
-
1,6021 x 10
1,6021 x 10
-
-
19
19
Coulomb
Coulomb
1 Coulomb =
1 Coulomb =
-
-
6,24 x 10
6,24 x 10
18
18
elektronelektronSecara matematis arus didefinisikan :
Secara matematis arus didefinisikan :
dtdqi=
Mengapa
Mengapa
adaadaArus
Arus
?
?
Æ
Æ
karenakarenaadaadamuatanmuatanyang
yang
bergerakbergerakÆ
Æ
karenakarenaadaadakecepatankecepatanpadapadamuatanmuatanÆ
Æ
karenakarenaadaadapercepatanpercepatanyang
yang
dialamidialamimuatanmuatanÆ
Æ
karenakarenaadaadagayagaya(F=ma)
(F=ma)
Æ
Æ
karenakarenaadaadamedanmedanlistriklistrikÆ
Æ
bedabedapotensialpotensial(E=V/d)
(E=V/d)
Æ
Æ
bedabedamuatanmuatanÆ
Æ
pemisahanpemisahanmuatanmuatanpositifpositifdengandenganmuatanmuatannegatifnegatifÆ
Æ
Karena
Ka
renaadaadakerjakerjayang
yang
memisahkanmemisahkanmuatanmuatanJenis
Jenis
Arus
Arus
Arus searah (Direct Current/DC)
Æ
Arus yang mengalir dengan nilai konstan
Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)
Æ
Nilainya berubah-ubah secara periodik
Tegangan
Tegangan
Tegangan, beda potensial, atau v
Tegangan, beda potensial, atau v
oltageoltageÎ
Î
adalah kerja yang dilakuka
n untuk menggerakkan satu
adalah kerja yang dilakuka
n untuk menggerakkan satu
muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau
muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau
komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub
komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub
lainnya,
lainnya,
Æ
Æ
atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda
atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda
potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan
potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan
sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal
sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal
lainnya.
lainnya.
Kerja yang dilakukan adalah energi yang dikeluarkan,
Kerja yang dilakukan adalah energi yang dikeluarkan,
sehingga pengertian diatas dapat dipersingkat bahwa
sehingga pengertian diatas dapat dipersingkat bahwa
tegangan adalah energi per satuan muatan.
tegangan adalah energi per satuan muatan.
Secara matematis :
dqdwv=
Volt (V)
Volt (V)
Å
Å
Alexander Volta
Alexander Volta
Ada
Ada
duaduacaracaramemandangmemandangbedabedapotensialpotensial1.
1.
Tegangan
Tegangan
turunturun/
/
voltage drop
voltage drop
Æ
Æ
Jika dipandang dari
Jika dipandang dari
potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah.
potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah.
2.
2.
Tegangan naik/
Tegangan naik/
voltage rise
voltage rise
Æ
Æ
Jika dipandang dari
Jika dipandang dari
potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi.
potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi.
Misal : Sesuai notasi polaritas pada gambar, V = 5 Volt
Æ
Beda potensial antara titik
A dengan titik B sebesar 5 V
Æ
Titik A memiliki tegangan 5 Volt lebih tinggi dari titik B.
Æ
VA - VB = VAB = 5 Volt dan
VBA = VB –VA = -5 Volt
Î
Cara pandang nomor 1
lebih banyak digunakan.
Elemen
Elemen
Aktif
Aktif
1.
1.
Sumber
Sumber
Tegangan
Tegangan
Bebas
Bebas
/
/
Independent Voltage Source
Independent Voltage Source
2. Sumber Tegangan Tidak Bebas/
2. Sumber Tegangan Tidak Bebas/
Dependent Voltage Source
Dependent Voltage Source
1. Sumber Arus Bebas/ Independent
Current Source
2. Sumber Arus Tidak Bebas/
Dependent Current Source
Sumber
Sumber
ideal
ideal
dandantidaktidakidealidealSumber
Sumber
Ideal
Ideal
Æ
Æ
sumbersumberyang
yang
tidaktidakmemilikimemilikitahanantahanandalamdalam.
.
Sumber
Sumber
tidaktidakIdeal
Ideal
Æ
Æ
mempunyaimempunyaitahanantahanandalamdalamdrdrEnergi
Energi
Kerja yang dilakukan oleh gay
a sebesar satu Newton untuk
Kerja yang dilakukan oleh gay
a sebesar satu Newton untuk
memindahkan benda sejauh satu meter.
memindahkan benda sejauh satu meter.
Berlaku hukum Kekekalan Energi
Berlaku hukum Kekekalan Energi
Æ
Æ
tidak dapat dihasilkan dan tidak
tidak dapat dihasilkan dan tidak
dapat dihilangkan
dapat dihilangkan
Energi hanya berpindah dari satu bentuk ke bentuk yang lain
Energi hanya berpindah dari satu bentuk ke bentuk yang lain
nya.
nya.
Contoh:
Contoh:
Pada Pembangkit Listrik Tenaga Air, energi dari air yang bergera
Pada Pembangkit Listrik Tenaga Air, energi dari air yang bergera
k
k
berubah menjadi energi listrik,
berubah menjadi energi listrik,
energi listrik akan berubah menj
adi energi cahaya dan energi pan
energi listrik akan berubah menj
adi energi cahaya dan energi pan
as
as
jika anergi listrik tersebut melewati suatu lampu.
jika anergi listrik tersebut melewati suatu lampu.
Î
Î
Pada
Pada
rangkaianrangkaianlistriklistrik,
,
bilabilaadaadasuatusuatuelemenelemenyang
yang
mengirimkanmengirimkanenergienergi,
,
makamakaakanakanadaadaelemen/komponenelemen/komponenlain yang
lain yang
menyerapmenyerapenergienergitersebuttersebut.
.
Mengirim
Mengirim
energienergiÆ
Æ
J
J
ikaikaarusaruspositifpositifmasukmasukkeketerminal
terminal
negatifnegatifatauataumeninggalkanmeninggalkanterminal
terminal
positifpositifelemenelementersebuttersebut.
.
Menyerap
Menyerap
energienergiÆ
Æ
Jika
Jika
arusaruspositifpositifmasukmasukkeketerminal
terminal
positifpositifelemenelemenatauataumeninggalkanmeninggalkanterminal
terminal
negatifnegatifelemenelementersebuttersebut.
.
qvwΔ
=
Δ
Energi yang diserap/dikiri
m pada suatu elemen yang
bertegangan v dan muat
an yang melewatinya
Δ
q adalah :Satuannya : Joule (J)
Referensi
^ a b c (Inggris)Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentals of Physics (ed. 6th). John Wiley & Sons, Inc. ISBN 9971-51-330-7.
^ Tetty Yulliawati, SP & Denny Indra Sukry, SP, Intisari Pengetahuan Alam Lengkap (IPAL) - SMP
^ (Inggris)Hayt, William Hart; Kemmerly, Jack; Durbin, Steven (2007). Engineering Circuit Analysis (dalam bahasa Inggris) (ed. 7th). McGraw-Hill Higher Education. hlm. 22-23. ISBN 978-0-07286611-7.
^ (Inggris) HYPERLINK "http://id.wikipedia.org/wiki/Robert_A._Millikan" \o "Robert A. Millikan" Robert A. Millikan and E. S. Bishop (1917). Elements of Electricity (dalam bahasa Inggris). American Technical Society. hlm. 54.
^ (Inggris)"The Galvanic Circuit Investigated Mathematically (work by Ohm)". Britannica Online Encyclopedia. Diakses 2010-04-29.
Pranala luar
Bunyi hukum Ohm kurang lebih sebagai berikut:
"Besarnya kuat arus listrik yang mengalir dalam sebuah penghantar akan sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan penghantar tersebut."
Hukum Ohm ini dipublikasikan oleh George Simon Ohm (fisikawan berkebangsaan Jerman) lewat sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit Investigated Mathematically pada tahun 1827.Hukum tersebut memperlihatkan bagaimana perbandingan antara Kuat Arus Listrik (I), Beda Potensial (V) dan Resistansi sebuah resistor (R).Secara matematis Hukum Ohm dapat dituliskan sebagai berikut:
V = I x R atau I = V/R
Dimana:
V = Beda Potensial antar ujung penghantar
I = Kuat Arus Listrik
R = Resistansi/hambatan penghantar
Terimakasih telah membaca Elemen Rangkaian Listrik. Gunakan kotak pencarian untuk mencari artikel yang ingin anda cari.
Semoga bermanfaat
0 komentar: