RANGKAIAN LISTRIK. Kuliah 2 (Konsep Rangkaian Listrik)

Transkripsi

1 ANGKAIAN LISTIK Kuliah 2 (Konsep angkaian Listrik)

2 ANGKAIAN LISTIK angkaian listrik dibagi 2, yaitu 1. angkaian terbuka (tidak ada arus listrik mengalir) 2. angkaian tertutup (ada arus listrik mengalir) angkaian Terbuka angkaian Tertutup 2

3 KONSEP DASA ANGKAIAN LISTIK angkaian Listrik dibentuk untuk menghubungkan komponen dengan sifat yang berbeda Komponen : Pasif : resistor, induktor, kapasitor, transformator Aktif : dioda, transistor, op-amp 3

4 SIMBOL KOMPONEN LISTIK : 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

5 KONSEP DASA ANGKAIAN LISTIK (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

6 KONSEP DASA ANGKAIAN LISTIK (2) Sumber tegangan/arus dependen (terkendali) memiliki nilai tegangan/arus yang berubah-ubah terhadap beberapa variabel lain. Simbolnya : 6

7 HUBUNGAN ANTA 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. Hubungan paralel Jika semua terminal terhubung dengan elemen lain yang mengakibatkan tegangan tiap elemen akan sama. 7

8 SUMBE TEHUBUNG DENGAN SEI DAN PAALEL (a) angkaian Seri terhubung dengan sumber tegangan dapat diganti dengan satu sumber tunggal. (b) angkaian arus paralel dapat diganti dengan satu sumber tunggal. 8

9 SEL LISTIK 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. A Apa sajakah sumber arus listrik itu? 9

10 ELEMEN PIME DAN ELEMEN SEKUNDE 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

11 Elemen Volta Elemen volta adalah sumber arus listrik pertama yang dibuat oleh manusia. 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. Polarisasi: timbulnya gelembung-gelembung gas H2 pada kutub + 11 Zn (-) Cu (+) H2SO4 polarisasi

12 12

13 ELEMEN KEING Elemen kering merupakan pengembangan dari elemen volta oleh Leclance Elemen ini menghasilkan beda potensial 1,5 V 13

14 BATEAI Baterai adalah elemen kering yang disusun sedemikian rupa sehingga mudah di pakai dan dibawa. Batang carbon Amonium clorida seng Mangan dioksida + Serbuk karbon 14

15 SEL ALKALIN Sel alkalin merupakan pengembangan dari sel kering (baterai) Potasium hidroksida + sebuk seng Sel alkalin memiliki daya tahan 10 kali dari baterai Mangan dioksida 15

16 AKUMULATO 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 PbO H2SO4 Pb Beda potensial = 2 V 16

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

18 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

19 GAYA GEAK LISTIK 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

20 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

21 MENGUKU 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. V 21

22 KONSEP DASA ANGKAIAN LISTIK 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

23 KONSEP DASA ANGKAIAN LISTIK Tahanan/resistansi Hukum Ohm : besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya V = I. atau I = G.V di mana : = resistansi (Ω) G = konduktansi = 1/. 23

24 ESISTANSI (1) esistansi dihitung dengan rumus : = ρl/a, di mana : ρ = resistivitas, l = panjang kawat, dan A = luas penampang. Daya untuk melewatkan arus I melalui resistor dg resistansi adalah : P = VI = V 2 / = GV 2 = I 2. 24

25 ESISTANSI (2) = ρl/a 25

26 ESISTANSI (3) 26

27 Contoh Soal (1) Jawab : 27

28 ANGKAIAN HAMBATAN LISTIK 1. angkaian Seri 28

29 1 2 3 Diganti 29

30 ANGKAIAN SEI Pada rangkaian Seri tersebut berlaku : Sehingga pada angkaian Seri berlaku, 30 V V AB AB dengan, V I AB total total V 1 I I 1 total I 1 Dengan n = jumlah resistor 1 V 2 I 2 2 I V 2 3 I 3 3 I... seri n 3

31 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

32 Penyelesaian : Diketahui : 1 2 Ditanya : a. s =? Jawab : a. 32 b. 30 I 40 s s s 1 V V 2 b. I =? V s 60V A 0,5A Jadi hambatan penggantinya adalah 120 Ω dan kuat arusnya adalah 0,5 A

33 2. ANGKAIAN PAALEL 33

34 PADA ANGKAIAN PAALEL BELAKU : 3 2 V 34

35 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

36 Penyelesaian : Diketahui : V Ditanya : a. p =? b. I =? Jawab : a b V p 1 p 1 p p V 20 Jadi hambatan penggantinya adalah 20 Ω dan kuat arusnya adalah 0,6 A I V p 0,6A

37 ANGKAIAN SEI-PAALEL 37

38 38 angkaian Seri-Paralel tersebut bisa diganti menjadi :

39 Contoh soal (4) Dari rangkaian di atas, tentukan : a. Hambatan penggantinya? b. Kuat arus listrik yang mengalir? 39

40 40 Penyelesaian : Diketahui : Ditanya : a. p =? b. I =? Jawab : a , p p p s p s s V V 6 6 3

41 b. I V p 6V 3,6 1,67A Jadi hambatan penggantinya sebesar 3,6 Ω dan kuat arus listriknya adalah 1,67A 41