Hukum Tegangan dan Arus Listrik

Transkripsi

1 Hukum Tegangan dan Arus Listrik Slide-02 Ir. Agus Arif, MT Semester Genap 2016/ / 27

2 Materi Kuliah 1 Hukum Kirchhoff Bagian dari Rangkaian Hukum Arus Hukum Tegangan 2 Hubungan Seri Hubungan Paralel Sumber Terhubung Seri dan Paralel Resistor Terhubung Seri dan Paralel Pembagian Tegangan dan Arus 2 / 27

3 Simpul, Jalur, Kalang & Cabang Simpul (node) : satu titik tempat bertemunya beberapa elemen rangkaian Jalur (path) : sederetan simpul yg dapat dilintasi tanpa menjumpai simpul yg sama lebih dr sekali Kalang (loop) : suatu jalur melingkar yang tertutup (simpul awal = simpul akhir) Cabang (branch) : suatu jalur dgn satu elemen rangkaian & dua simpul pd ujung 2 elemen tsb 3 / 27

4 Hukum Kirchhoff tentang Arus Kirchhoff s Current Law = KCL Jumlah aljabar dari arus yang memasuki suatu simpul adalah nol i A + i B + ( i C ) + ( i D ) = 0 4 / 27

5 KCL: Tiga Bentuk Alternatif Jumlah arus masuk adalah nol i A +i B +( i C )+( i D ) = 0 Jumlah arus keluar adalah nol ( i A )+( i B )+i C +i D = 0 Jumlah arus masuk sama dengan jumlah arus keluar i A + i B = i C + i D 5 / 27

6 Contoh 1: Penerapan KCL Jika diketahui sumber tegangan memasok arus sekuat 3 A, berapa kuat arus yang mengaliri resistor R 3? 6 / 27

7 Contoh 1: Penerapan KCL Jika diketahui sumber tegangan memasok arus sekuat 3 A, berapa kuat arus yang mengaliri resistor R 3? 6 A 6 / 27

8 Hukum Kirchhoff tentang Tegangan Kirchhoff s Voltage Law = KVL Jumlah aljabar dari tegangan yang melingkari setiap jalur tertutup adalah nol ( v 1 ) + v 2 + ( v 3 ) = 0 7 / 27

9 KVL: Tiga Bentuk Alternatif Jumlah tegangan naik adalah nol (searah jarum jam dari B) v 1 + ( v 2 ) + v 3 = 0 Jumlah tegangan jatuh adalah nol (searah jarum jam dari B) ( v 1 ) + v 2 + ( v 3 ) = 0 Dua jalur dari B ke A memiliki jumlah tegangan yang sama besar v 1 = ( v 3 ) + v 2 8 / 27

10 Contoh 2: Penerapan KVL Berapa besar tegangan v R2 (tegangan yang melintasi R 2 ) dan tegangan v x? 9 / 27

11 Contoh 2: Penerapan KVL Berapa besar tegangan v R2 (tegangan yang melintasi R 2 ) dan tegangan v x? 32 V dan 6 V 9 / 27

12 Contoh 3: Penerapan Hukum Kirchhoff dan Ohm Berapa kuat arus i x dan besar tegangan v x? 10 / 27

13 Contoh 3: Penerapan Hukum Kirchhoff dan Ohm Berapa kuat arus i x dan besar tegangan v x? 12 V dan 120 ma 10 / 27

14 Contoh 4: Penerapan Hukum Kirchhoff dan Ohm Berapa besar tegangan v x? 11 / 27

15 Contoh 4: Penerapan Hukum Kirchhoff dan Ohm Berapa besar tegangan v x? 8 V 11 / 27

16 Hubungan Seri Jika semua elemen dalam suatu rangkaian dialiri oleh arus yang sama maka elemen-elemen tersebut dikatakan terhubung secara seri 12 / 27

17 Hubungan Paralel Jika semua elemen dalam suatu rangkaian memiliki tegangan yang sama di antara ujung-ujung terminalnya maka elemen-elemen tersebut dikatakan terhubung secara paralel 13 / 27

18 Contoh 5: Rangkaian dgn Kalang Tunggal Berapa daya yang diserap oleh setiap elemen rangkaian? 14 / 27

19 Contoh 5: Rangkaian dgn Kalang Tunggal Berapa daya yang diserap oleh setiap elemen rangkaian? 960 W, 1920 W, 1920 W dan 960 W Jumlah daya yg diserap = jumlah daya yg dipasok 14 / 27

20 Contoh 6: Rangkaian dgn Pasangan-Simpul Tunggal Tentukan besar tegangan v serta kuat arus i 1 dan i 2 15 / 27

21 Contoh 6: Rangkaian dgn Pasangan-Simpul Tunggal Tentukan besar tegangan v serta kuat arus i 1 dan i 2 v = 2 V, i 1 = 60 A dan i 2 = 30 A 15 / 27

22 Sumber Terhubung Seri Sumber-sumber tegangan yang terhubung secara seri dapat digabungkan menjadi satu sumber tegangan ekivalen: 16 / 27

23 Sumber Terhubung Paralel Sumber-sumber arus yang terhubung secara paralel dapat digabungkan menjadi satu sumber arus ekivalen: 17 / 27

24 Rangkaian yang Mustahil Model-model rangkaian, yang merupakan idealisasi, mungkin saja menimbulkan keanehan fisika yang gamblang V s pada (a) dan I s pada (c) dapat menimbulkan rangkaian yang mustahil 18 / 27

25 Resistor Terhubung Seri Dengan menerapkan KVL, dapat dijabarkan: R eq = R 1 + R 2 + R R N 19 / 27

26 Contoh 7: Penyederhanaan Rangkaian Tentukan kuat arus i dan daya p yang dipasok oleh sumber 80 V 20 / 27

27 Contoh 7: Penyederhanaan Rangkaian Tentukan kuat arus i dan daya p yang dipasok oleh sumber 80 V 3 A dan 240 W 20 / 27

28 Resistor Terhubung Paralel Dengan menerapkan KCL, dapat dijabarkan: 1 = R eq R 1 R 2 R 3 R N 21 / 27

29 Dua Resistor Terhubung Paralel Req = R 1 R 2 = 1 1 R R 2 Req = R 1 R 2 R 1 + R 2 Dua resistor yang terhubung paralel dapat digabungkan dengan memakai rumus hasil kali hasil jumlah Hubungan resistor secara paralel membuat gabungannya bernilai lebih kecil 0.5 min(r 1, R 2 ) < R 1 R 2 < min(r 1, R 2 ) 22 / 27

30 Contoh 8: Rangkaian Seri atau Paralel? Untuk setiap rangkaian di samping, tentukan jenis hubungan di antara elemen 2 rangkaiannya 23 / 27

31 Pembagian Tegangan Resistor-resistor yang terhubung seri membagi-bersama tegangan yang terpasang di ujung-ujung terminalnya v 1 = R 1 R 1 + R 2 v v 2 = R 2 R 1 + R 2 v 24 / 27

32 Contoh 9: Pembagian Tegangan Berapakah besar tegangan v x? 25 / 27

33 Contoh 9: Pembagian Tegangan Berapakah besar tegangan v x? 4 sin t V 25 / 27

34 Pembagian Arus Resistor-resistor yang terhubung paralel membagi-bersama arus yang mengalirinya i 1 = R 2 R 1 + R 2 i i 2 = R 1 R 1 + R 2 i 26 / 27

35 Contoh 10: Pembagian Arus Berapakah kuat arus i 3? 27 / 27

36 Contoh 10: Pembagian Arus Berapakah kuat arus i 3? 4 3 sin t A 27 / 27