Komponen dan RL Dasar

Transkripsi

1 Komponen dan RL Dasar Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) Program Studi Teknik Elektro, Unsoed Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id> 1/91

2 Kuantitas. 2/91

3 Angka. 3/91

4 Satuan?

5 Satuan dan skala. 5/91

6 Ukuran sebuah ruangan?

7 Standar. 7/91

8 International System of Units (SI) Panjang: meter (m) Massa: kilogram (kg) Waktu: detik (s) Arus listrik: ampere (A) Temperatur: kelvin (K) Jumlah zat: mol (mol) Intensitas cahaya: kandela (cd) 8/91

9 Volume? Gaya? Energi?

10 Satuan energi? joule (J) 10/91

11 Energi potensial?

12 1 joule? 1 kg m2 s-2 12/91

13 1 watt? 1 joule/s 13/91

14 0,052 watt 52 mw 14/91

15 Prefiks SI Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012) 15/91

16 Muatan (Q atau q)

17 Muatan Muatan positif: proton Muatan negatif: elektron Secara umum yang relevan di dalam rangkaian listrik adalah aliran elektron Kekekalan muatan 17/91

18 Satuan: couloumb (C) 18/91

19 Muatan: -1,602x10-19 C (elektron, + untuk proton) 19/91

20 Arus (I atau i)

21 Total muatan yang melewati sebuah tampanglintang/cross-section dalam waktu satu detik. 21/91

22 Transfer muatan 22/91

23 Muatan yang bergerak 23/91

24 Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

25 Satuan: ampere (A) = C/s 25/91

26 Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012) Tipe-Tipe Arus 26/91

27 Terdapat nilai dan arah. 27/91

28 Pada arus terdapat nilai dan arah. Dua metode pelabelan yang berbeda untuk arus yang sama. 28/91

29 Pada arus terdapat nilai dan arah. Dua metode pelabelan yang berbeda untuk arus yang sama. (a,b) definisi arus yang kurang lengkap. (c) definisi arus yang benar. Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007) 29/91

30 Tegangan (V atau v)

31 Secara umum elemen rangkaian dapat berbentuk apa saja. 31/91

32 Elemen ini dapat berbentuk sebuah benda yang mempunyai 2 terminal. 32/91

33 Elemen Rangkaian A B 33/91

34 Tegangan: ukuran kerja/energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan melalui sebuah elemen. 34/91

35 Tegangan atau beda potensial. 35/91

36 Satuan: volt atau J/C 36/91

37 Tidak seperti arus, tegangan dapat muncul di antara 2 terminal, ada arus yang mengalir ataupun tidak, contoh baterai. 37/91

38 Hukum kekekalan energi?

39 (a,b) Definisi tegangan yang kurang lengkap. (c) Definisi tegangan yang benar, karena menyertakan simbol variabel dan tanda plusminus.

40 (a,b) Definisi tegangan yang kurang lengkap. (c) Definisi tegangan yang benar, karena menyertakan simbol variabel dan tanda plusminus. (a,b) Terminal B positif 5 V terhadap terminal A; (c,d) Terminal A positif 5 V terhadap terminal B. Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

41 Ground?

42 Daya (P atau p)

43 Laju energi yang diperlukan untuk mentransfer 1 coulomb muatan melalui sebuah elemen dalam waktu 1 detik. 43/91

44 Laju transfer energi 44/91

45 Energi yang digunakan per detik 45/91

46 Satuan: J/s atau watt. 46/91

47 p = v.i = i2.r = v2/r 47/91

48 Apa yang perlu diingat dari arus dan tegangan?

49 Menyerap daya atau memasok daya. (menerima daya atau memberikan daya) 49/91

50 Penyerapan/Pemasokan Daya Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007) Jika tanda panah arus diarahkan masuk pada terminal elemen bertanda +, maka p = vi menghasilkan daya yang diserap elemen. Jika diperoleh nilai negatif, berarti elemen sesungguhnya memasok atau membangkitkan daya. Jika tanda panah arus diarahkan keluar dari terminal elemen bertanda +, maka p = vi menghasilkan daya yang dipasok oleh elemen. Jika diperoleh nilai negatif, berarti elemen sesungguhnya menyerap daya.

51 Catatan Arus listrik dapat terjadi karena aliran elektron atau proton sebagai pembawa muatan Arus listrik secara umum muncul karena aliran elektron dari negatif ke positif Pada semikonduktor, pembawa muatan dapat berupa proton atau elektron Untuk memudahkan, kebiasaan (alami), dan konvensi atau kesepakatan, arus listrik di dalam (model) rangkaian listrik mengalir dari positif ke negatif 51/91

52 Komponen RL

53 Komponen RL Sumber listrik Sumber bebas: tegangan dan arus Sumber tak bebas: tegangan dan arus Resistor, kapasitor, induktor Perangkat pengukuran Ammeter Voltmeter Kawat listrik 53/91

54 Model matematis atau perangkat fisik? (model hanyalah perkiraan saja) 54/91

55 Kita menganggap rangkaian listrik pada kondisi ideal. 55/91

56 Terdapat hubungan arus pada elemen dan tegangan antara kedua terminalnya. 56/91

57 Hubungannya apa?

58 Elemen Rangkaian Listrik Jika tegangan pada elemen berbanding lurus secara linier dengan arus yang melewati elemen, kita dapat menyebut elemen tersebut: resistor Jika tegangan pada elemen sebanding dengan integral arus terhadap waktu, kita dapat menyebut elemen tersebut: kapasitor Jika tegangan pada elemen sebanding dengan turunan atau derivatif arus terhadap waktu, kita dapat menyebut elemen tersebut: induktor 58/91

59 Sumber Tegangan dan Arus

60 Bebas dan Tak bebas. (bebas: tidak terikat arus/tegangan) 60/91

61 Simbol untuk: (a) sumber tegangan DC; (b) baterai; (c) sumber tegangan AC. Simbol untuk sumber arus bebas. Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

62 Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007) Empat (4) jenis sumber tak bebas: (a) sumber arus yang terkendali arus; (b) sumber arus yang terkendali tegangan; (c) sumber tegangan terkendali tegangan; (d) sumber tegangan terkendali arus. K adalah konstanta skala, g dan r adalah faktor skala. Merupakan model untuk perangkat elektronik seperti transistor, opamp, dan IC.

63 Perhatikan rangkaian di bawah ini. Jika v2 adalah 3 V, cari vl.

64 Perhatikan rangkaian di bawah ini. Jika v2 adalah 3 V, cari vl.

65 Perhatikan rangkaian di bawah ini. Jika v2 adalah 3 V, cari vl. Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

66 Carilah daya yang diserap oleh masingmasing elemen pada rangkaian berikut. Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

67 Carilah daya yang diserap oleh masingmasing elemen pada rangkaian berikut. -60 W -56 W 16 W 160 W -60 W Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

68 Elemen aktif dan pasif. 68/91

69 Jaringan dan Rangkaian

70 Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012) Jaringan dan Rangkaian 70/91

71 Jaringan aktif dan pasif. 71/91

72 Hukum Ohm

73 Elemen ideal. (diidealkan) 73/91

74 Pada elemen nyata, terdapat nilai toleransi. 74/91

75 Hukum Ohm: tegangan pada sebuah material konduktor berbanding lurus dengan arus yang melewati material tersebut. (dengan konstanta resistansi R yang sesuai dengan material) 75/91

76 Hukum Ohm resistor linier v =Ri atau i = v R Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007) 76/91

77

78 10 teraohm, toleransi 5% Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012) Resistor 78/91

79 Resistor pada kenyataannya memiliki rentang arus, tegangan, dan daya yang terbatas, serta tergantung dengan kondisi lingkungan seperti suhu. 79/91

80 Penyerapan Daya

81 p = v.i = i2.r = v2/r 81/91

82 Daya yang diserap atau dipasok. (menerima atau memberi) 82/91

83 Komponen pasif atau aktif. (menerima atau memberi) 83/91

84 Tegangan disebut juga beda potensial. 84/91

85 Menerima atau memberi energi potensial. (ke dalam rangkaian) 85/91

86 Konvensi Tanda Pasif (passive sign convention)

87 Aturan Dasar (1) Sebuah resistor dapat bertanda positif atau negatif pada ujung-ujungnya. Secara umum, jika ada sebuah ujung resistor bertanda positif, maka ujung resistor-resistor yang lain dalam rangkaian bertanda sama yaitu positif (2) Minimal 1 sumber mempunyai tanda terbalik dari tanda ujung resistor di dalam sebuah rangkaian. Jika hanya ada 1 sumber, maka sumber tersebut mempunyai tanda yang terbalik dari tanda ujung resistor Misal jika ujung kiri resistor positif, ujung kiri sumber tersebut bertanda negatif 87/91

88 Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

89 Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2007)

90 Tugas Baca: Practical Application: Wire Gauge dan Konduktansi. (hal ) 90/91

91 Daftar Bacaan W.H. Hayt, J.E. Kemmerly, dan S.M. Durbin, Engineering Circuit Analysis, 7th ed. McGraw-Hill, W.H. Hayt, J.E. Kemmerly, dan S.M. Durbin, Engineering Circuit Analysis, 8th ed. McGraw-Hill, /91