Konsep Dasar Rangkaian Rudi susanto 1
Rangkaian listrik? 2
Rangkaian listrik? Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup. Komponen Listrik pada Rangkaian Listrik dapat dikelompokkan kedalam elemen atau komponen aktif dan pasif. 3
Komponen Aktif Komponen Aktif adalah elemen yang menghasilkan energi dalam hal ini adalah sumber tegangan dan sumber arus 4
Komponen Pasif Elemen pasif adalah elemen yang tidak dapat menghasilkan energi. Dikelompokkan menjadi elemen yang hanya dapat menyerap energi dalam hal ini hanya terdapat pada komponen resistor atau banyak juga yang menyebutkan tahanan atau hambatan dengan simbol R. komponen pasif yang dapat menyimpan energi juga diklasifikasikan menjadi dua yaitu komponen yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam hal ini induktor/lilitan dengan simbol L dan kapasitor atau sering juga di katakan dengan kondensator dengan simbol C 5
Arus Listrik Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau muatan yang mengalir dalam satuan waktu dengan simbol i (dari kata Perancis : intensite ), dengan kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan tersebut bergerak maka akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun akan hilang. Muatan terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif dan muatan negative. 6
Arus Listrik Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau berlawanan dengan arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif apabila kehilangan elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron dari partikel lain. Coulomb adalah unit dasar dari International System of Units (SI) yang digunakan untuk mengukur muatan listrik. 7
Arus Listrik Formula I Q t Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). 1 A = 1 C/s ( 1 C muatan yang melewati area dalam selang waktu 1 s) muatan 1 elektron = -1,6021 x 10-19 coulomb 1 coulomb = -6,24 x 10 18 elektron 8
Contoh : Jumlah muatan yang melewati filamen dari lampu bolam dalam 2.00 s adalah 1,67 C. Tentukan : (a)arus listrik pada lampu Solusi : a. I Q 1.67C t 2.00s 0.835A 9
Dalam waktu dua menit arus listrik sebesar 2 A mengalir sepanjang kawat penghantar. Tentukan: a) muatan yang berpindah b) jumlah elektron Pembahasan Hubungan kuat arus listrik, muatan listrik dan waktu adalah: I = Q / t Q = I x t Dengan demikian : a) Q = I x t Q = 2 x 120 Q = 240 Coulomb b) menentukan jumlah elektron dalam muatan n = Q /Q e dimana: n = jumlah elektron Q e = muatan satu elektron (1,6 x 10 19 Coulomb) Q = muatan yang akan dihitung jumlah elektronnya sehingga: n = Q /Q e n = 240 / (1,6 x 10 19 ) n = 150 x 10 19 n = 1,5 x 10 21 buah elektron 10
Jenis Arus Listrik Arus searah (Direct Current/DC) Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu, artinya diaman pun kita meninjau arus tersebut pada waktu berbeda akan mendapatkan nilai yang sama. 11
Jenis Arus Listrik Arus bolak-balik (Alternating Current/AC) Arus bolak-balik (Alternating Current/AC) Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu.. 12
Tegangan Tegangan atau seringkali orang menyebut dengan beda potensial dalam bahasa Inggris voltage adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya. 13
Tegangan Keterkaitan antara kerja yang dilakukan sebenarnya adalah energi yang dikeluarkan, sehingga pengertian diatas dapat dipersingkat bahwa tegangan adalah energi per satuan muatan Secara matematis v: dw dq Satuannya : Volt (V) 14
Tegangan Pada gambar diatas, jika terminal/kutub A mempunyai potensial lebih tinggi daripada potensial di terminal/kutub B. Maka ada dua istilah yang seringkali dipakai pada Rangkaian Listrik, yaitu : 1. Tegangan turun/ voltage drop Jika dipandang dari potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah dalam hal ini dari terminal A ke terminal B. 2. Tegangan naik/ voltage rise Jika dipandang dari potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi dalam hal ini dari terminal B ke terminal A. 15
Tegangan Note: istilah yang akan dipakai adalah pengertian pada item nomor 1 yaitu tegangan turun. Maka jika beda potensial antara kedua titik tersebut adalah sebesar 5 Volt, maka VAB = 5 Volt dan VBA = -5 Volt 16
Simulasi 17
Energi dan Daya Listrik Dengan adanya tumbukan pada proses pergerakan elektron dalam konduktor maka energi listrik dapat berubah menjadi energi termal yang selanjutnya menghasilkan kalor. Contoh pemanas, setelika, toaster, lampu pijar. Laju perubahan energi ini disebut Daya P dengan satuan watt (joule/s) E Q P V I V t t Dari hukum Ohm : P I V I R 2 2 V R Pada sebuah lampu pijar tertulis 100W, 220V. Perkirakan hambatan listrik dari lampu pijar tersebut! 18
Contoh : Sebuah pemanas listrik beroperasi 3 jam sehari selama 30 hari. Jika harga pemakaian listrik per kwh Rp. 300, berapakah biaya yang harus dikelurkan jika pemanas beroperasi pada tegangan 120V dan menarik arus 15A. Solusi E P t I V t = 15 (A) 120 (V) 3 (h) 30 = 162.000 Wh = 162 kwh Biaya = Rp.300 x 162 = Rp. 48.600 19
Praktikum Electronics Workbench (EWB) Electronics Workbench (EWB) adalah sebuah software yang menyediakan berbagai komponen dan instrumen untuk membuat rangkaian listrik pada PC. Hal ini memungkinkan untuk merancang dan menganalisis rangkaian tanpa menggunakan breadboards, komponen nyata atau instrumen yang sebenarnya. 20
Interface 21
Percobaan 1 Membuat rangkaian sederhana dengan menggunakan komponen Resistor 22
Percobaan 2 Membuat rangkaian Resistor secara Seri (seperti gambar dibawah) dan Pararel Membandingkan hasil pengukuran pada software EWB dengan perhitungan secara manual 23
Terima Kasih 24