2 rangkaian listrik 1 rev
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
1/54
LOGO
Rangkaian Listrik 1By. Asepta Surya Wardhana, ST, MT
AKAMIGAS STEM !1"
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
2/54
LOGO
#$ntents
Rencana Materi Kuliah1
Elemen Aktif dan Pasif "
Energi dan Daya%
Pendahuluan
Hukum Kirchoff
&
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
3/54
LOGO
Ren'ana Materi Ku(iah
1. Konsep Satuan. Elemen Aktif dan Pasif
!. Hukum " hukum Dasar #. Metoda Analisis Rangkaian$. %eorema Rangkaian&. Rangkaian %ransient
'. Rangkaian R() R*) dan R(*+. Analisis ,elom-ang
. %enaga Rata/Rata daan 0ilai RMS1 . 2rekuensi Response
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
4/54
LOGO
)uku*+huku*Rangkaian
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
5/54
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
6/54
LOGO
,rafik hu-ungan tegangan "arus pada hukum3hm.
a9 ,rafik Hu-ungan 8/: padaresistor linier
-9 ,rafik Hu-ungan 8/: padaresistor non linier
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
7/54
LOGO
)uku* Kir'h$ )uku* Kir'h$
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
8/54
LOGO
Se-elum mem-ahas hukum Kirchhoff ada -e-erapa istilah yangterkait dengan diagram rangkaian, yang perlu kita fahami, yaitu :
%erminal ; u6ung akhir piranti atau sam-ungan rangkaian.Rangkaian ; -e-erapa piranti yang dihu-ungkan pada terminalnya.Simpul 70ode9 ; titik sam-ung antara dua atau le-ih piranti.
Catatan : Walaupun sebuah simpul diberi pengertian se-agai se-uah titik tetapi ka4at/ka4at yang terhu-ung langsungke titik simpul itu merupakan -agian dari simpul? 6adi dalam hal ini kitamenga-aikan resistansi ka4at.
Simpai (Loop) : rangkaian tertutup yang terbentuk apabila kita-er6alan mulai dari salah satu simpul mengikuti sederetan piranti denganmele4ati tiap simpul tidak le-ih dari satu kali dan -erakhir pada simpultempat kita mulai per6alanan.
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
9/54
LOGO
Sa*/ungan Rangkaian
Selain istilah/istilah terse-ut di atas) dalam menggam-arkanhu-ungan atau sam-ungan/sam-ungan kita akan menggunakan cara "cara seperti terlihat pada gam-ar ;
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
10/54
LOGO
)uku* I0 Kekeka(an
*uatan
I1
I2
I3
Pada dasarnya, arus adalahaliran muatan.
Karena muatan kekal, maka jumlah arus yang masuk kesuatutitik cabang pada rangkaiansama dengan jumlah arus yangmeninggalkannya.I1 = I 2 + I 3
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
11/54
LOGO
Kuat arus da(a* suatu rangkaian
Kuat arus dalam rangkaian tidak -erca-ang.
total I I I I === 321
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
12/54
LOGO Kuat Arus a(a* Rangkaian Ber'a/ang
)uku* I Kir'h$ 2 Kirchoffs Current Law (KCL) 0
Jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik percabangan samadengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik itu.
keluar masuk I I =
3ada '$nt$h diatas 03ada '$nt$h diatas 0 It$ta( 4 I 15I
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
13/54
LOGO
1!
CONTOH SOAL : HUKUM KIRCHOFF 1
Pada suatu 6aringan mensuplai satu titik) dimana titik%erse-ut mengalirkan pada ! perca-angan menu6u lampu7lihat gam-ar9 : 1 < 1 A) : < A) : ! < $ A@erapa -esar -e-an di perca-angan # 7: #9
::1
:!
:#
: <
Diketahui ; :1 < 1 A ) : < A) : ! < $ A
Ditanya ; @esar arus : #
Ba4a- ; lihat gam-ar) menurut hukum Kirchoff :
:1 " : " : ! " : # < :1 / : / : ! < : #1 / / $ < : #1 " ' < : #
:# < ! A
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
14/54
LOGO Susunan Hambatan
pada Rangkaian Listrik
Susunan Ham-atan Seri
iagra* Rangkaianiagra* Rangkaian
http://hambatan%20seri.htm/http://hambatan%20seri.htm/http://hambatan%20seri.htm/ -
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
15/54
LOGO
332211
321
321
I R I R I R I R
V V V V I I I I
t t
total
total
++= ++=
===
321 R R R R
total ++=
Susunan Seri
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
16/54
LOGO Rangkaian Paralel
iagra* Rangkaianiagra* Rangkaian
http://hambatan%20paralel.htm/http://hambatan%20paralel.htm/http://hambatan%20paralel.htm/ -
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
17/54
LOGO
3
3
2
2
1
1
321
321
R
V
R
V
R
V
R
V
I I I I V V V V
total
total
total
total
++=
++=
===
321
1111 R R R Rtotal
++=
Susunan Paralel
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
18/54
LOGO
Susunan ha*/atan 'a*puran
iagra* Rangkaianiagra* Rangkaian
http://hambatan%20campuran.htm/http://hambatan%20campuran.htm/http://hambatan%20campuran.htm/ -
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
19/54
LOGO
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
20/54
LOGO
Bika se-uah tahanan terhu-ung seri dengan sum-er 1 =olt sehinggaarus yang mengalir )& mA. @ila ditam-ahkan R 1 secara seri antarasum-er dan tahanan terse-ut) -erapa R 1 6ika tegangan 6atuh padarangkaian terse-ut + =olt
====
=
K iv
R
IRV
202000010.,0
1230
Vs R R
RV
01
11 += 1210.2! "1
1
+=
R
R
Pem-agi tegangan;
R 1 < #.1#
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
21/54
LOGO
RE KSI SERI 3ARALEL
Metode reduksi seri paralel merupakan metodeyang paling sederhana untuk menganalisisrangkaian) yaitu dengan cara mem-uat rangkaian
pengganti dari rangkaian asal yang terdiri darisum-er dan tahanan pengganti total.Metode ini -iasanya digunakan pada rangkaiandengan satu sum-er.
%ahanan pengganti total diganti dengan susunanelemen resistor dengan tahanan ekui=alen dimulaidari elemen yang paling 6auh dari sum-er.
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
22/54
LOGO
S$a(
%entukan nilai Rek pada rangkain terse-utC
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
23/54
LOGO
)uku* II Kir'h$ 0
Kekeka(an EnergiPada baterai, tegangan di kutub p#siti$ selalulebih tinggi dari tegangan di kutub negati$.
%rus di luar baterai mengalir dari kutub p#siti$ke kutub negati$. &i dalam baterai, arus mengalirdari kutub negati$ ke kutub p#siti$. %liran muatan
ini menggunakan energi kimia'i baterai.(adi arus luar akan mengambil daya dari baterai
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
24/54
LOGO )k Kir'h$ untuk ($$p
I
1 2
R1
R2
R 3
R"
) %% = I* ) %% = 0
I* = 0I* =
-ukum kekekalanmuatan tetap berlaku I di titik cabang = 0
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
25/54
LOGO Arus da(a* ($$p tungga(
%in6au rangkaian satu loop di atas) yang terdiri dari satusum-er ggl dan se-uah resistor R. Dalam 4aktu dtse6umlah energi i Rdt muncul pada resistor se-agaienergi dalam. Dalam 4aktu -ersamaan suatu muatan
dq idt -ergerak mele4ati sum-er ggl) dan sum-er inimelakukan usaha pada muatan ini se-esar ;
+
R
i
idt dqdW ==
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
26/54
LOGO
Arus da(a* ($$p tungga(6
Dari prinsip kekekalan energi;
Sehingga diperoleh;
Rdt iidt 2=
Ri
=
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
27/54
LOGO )uku* II Kir'hh$
Hukum :: Kirchhoff ; !umlah al"abar dari perubahan potensial yang dilalui dalam suatu rangkaian tertutupadalah nol#
%in6au rangkaian di atas. Mulai dari titik a dengan potensial 8a)dan -ergerak searah dengan arah 6arum 6am. Dalamresistor terdapat peru-ahan potensial "iR. %anda minuskarena -agian atas resistor memiliki potensial le-ih tinggidi-anding -agian -a4ah. Kemudian -ertemu dengan-aterei dari -a4ah ke atas dengan potensial yangmeningkat . Bumlah dari peru-ahan potensial iniditam-ah dengan 8a haruslah menghasilkan 8a 6uga.
+
R
i a
8 <
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
28/54
LOGO )uku* II Kir'h$
Diperoleh;
Sehingga;7Hukum :: Kirchhoff9
Ketentuan dalam menerapkan Hk. :: Kirchhoff ;1. Bika resistor dile4ati searah dengan arah arus) peru-ahan potensial
adalah / iR) se-aliknya adalah iR.. Bika resisitor dile4ati dari kutu- negatif ke kutu- positif) peru-ahan
potensial adalah ) se-aliknya adalah / .
aa V iRV =+
0=+ iR
1
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
29/54
LOGO
) K M KIR#)-77) K M KIR#)-77
Hukum Kirchoff ter-agi men6adi yaitu ;Hukum Kirchoff arus 7Kirchoff *urrent (a4 K*(9 ;
5Bumlah al6a-ar arus yang melalui se-uah titik simpuladalah nolF.
Dapat 6uga dikatakan -ah4a arus yang masuk kedalamsuatu titik perca-angan adalah sama dengan arus yangkeluar dari titik perca-angan terse-ut.
I 2
I 6
I 5I 4
I 3
I 1
I Masuk ke titik 4 I Ke(uar dari titik
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
30/54
LOGO
Hukum Kirchoff tegangan 7Kirchoff 8oltage (a4 K8(9 ;5 Bumlah al6a-ar tegangan secara =ektoris pada suatu loop tertutup adalah nolF.@ah4a tegangan pada sum-er yang mencatu pada suatu rangkaian adalah sama
dengan 6umlah tegangan pada tiap elemen pada rangkaian terse-ut.
IR 1
8s R !
R
D 8 1 / D 8 / D8 !
/
) K M KIR#)-77) K M KIR#)-77
V in a closed loop = 0Vs V 1 V 2 V 3 = 0
Vs = V 1 + V 2 + V 3
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
31/54
LOGO
Met$de 3e*/agi TeganganMet$de 3e*/agi Tegangan
s s
s s
s s
V R
RV
V R
RV
V R
RV
* * * )
* * * )
* * * )
/
33
/
3*
/
22
/
2*
/
11
/
1*
3
2
1
===
===
===
I
8s
D 8 R /D
8 R 0/
D 8 R 1 /
R 1
R 0
R !
R
/ 8 R ! D
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
32/54
LOGO
Met$de 3e*/agi ArusMet$de 3e*/agi Arus
T R
R
+=
21
21 *
I T R R += 21
12 *
I
R 18 s
I T
I 2I 1
D
8 1/
D
8/ 2 R
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
33/54
LOGO
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
34/54
LOGO
S$a(
%entukan =1 pada rangkaian terse-ut C
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
35/54
LOGO
S$a(
%entukan nilai i dan =a- C
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
36/54
LOGO
S$a(
%entukan nilai arus i C
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
37/54
LOGO Kapasit$r 8 # 9
Hu-ungan seri
sehingga ;
Pem-agi tegangan ;
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
38/54
LOGO
) B :GA: SERI 0
Muatan sa*aTegangan di/agi+/agi
* 1
8 1
G 1 /G 1*
8
G /G
8
G /G
21
21
))) += ==
8
G /G
* ga-
8
G /G
Kapasitansi eki;a(en 8ga/ungan9 # ga/ 0
21
2112
121
2121
2121
22
1121
222111
11111
1111
C C
C C C
C C C C C
C C QV
C C QV
C Q
C Q
V V V
C Q
V C Q
V QQQ
V C QV C Q V
QC
N
i i gab gab
gab
+=
=+=
+=
+=
+=+=
====
==
=
=
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
39/54
LOGO
sehingga ;
Pem-agi arus ;
Kapasit$r 8 # 9
Hu-ungan pararel
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
40/54
LOGO
) B :GA: 3ARALEL0Muatan di/agi+/agi
Tegangan sa*a 21
21
))) ==+=
Kapasitansi eki;a(en 8ga/ungan9 # ga/ 0
2112
1iigabgab
212121
2211221
222111
gab
)
)4))
)))))
)))
+=
==
+=+=+=====
==
=
=
* 1
8 1
G 1 /G 1
*
8
G /G
8
G /G
8
G /G
* ga-
8
G /G
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
41/54
LOGO
S$a(
%entukan *ek
pada rangkaian terse-utC
!a$aban :
LOGO
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
42/54
LOGO
#nt#h 5#al
/iga buah kapasit#r 1 = 3 6, 2 = 1 6 dan 3 = 2 6 dirangkaiseperti terlihat pada gambar di ba'ah ini. *angkaian inidihubungkan dengan sumber tegangan 2 7#lt. -itunglah 8
a . Kapasitansi eki7alen rangkaian tersebut. b . 9esarnya muatan yang tersimpan pada 3.
LOGO
-
7/23/2019 2 Rangkaian Listrik 1 Rev
43/54
LOGO
6:,1
33
3434
8seri;63214
8 paralel;
626163
231
231123e