MODUL I

MODUL IHUKUM TEGANGAN & ARUS KIRCHOFF

I. TUJUAN PRAKTIKUM

Dapat menganalisis rangkaian dengan menggunakan hukum Arus Kirchoff (KCL).

Dapat menganalisis rangkaian dengan menggunakan hukum tegangan Kirchoff (KVL).

II. TEORI DASAR

2.1. Hukum Tegangan Kirchoff

Hukum tegangan kirchoff menyatakan bahwa jumlah aljabar tegangan adalah nol atau tegangan yang diberikan pada suatu rangkaian tertutup sama dengan penjumlahan tegangan pada masing masing komponen rangkaian. Beberapa tegangan merupakan sebuah tegangan sumber sedangkan yang lainnya merupakan tegangan yang melalaui suatu kamponen pasif yang dinamakan sebagai tegangan jatuh (voltage drop). Hukum KVL ini juga berlaku untuk rangkaian yang digerakan oleh sumber-sumber konstan, DC dan lain-lain.

Secara umum persamaan matematis dari hukum KVL ini digambarkan sebagai berikut,

..(1.1)

Jika persamaan 1-1 di atas, kita aplikasikan pada suatu rangkaian loop seperti yang ditunjukan seperti gambar 1.1. berikut ini,

Gambar 1.1.

Jika kita perhaatikan gambar 1.1. di atas, maka nilai kenaikan tegangan yang teramati untuk arah arah yang berasal dari tanda ke + sedangkan untuk menunjukan tegangan jatuh arahnya berasal dari arah + ke -. Sedangkan untuk suatu penempatan tegangan sumber yang diperlihatkan oleh gambar 1.2 berikut ini dapat dinyatakan persamaannya senagai berikut,

Gambar 1.2.

Dari gambar 1.2. di atas dapat diturunkan persamaan loop rangkaian sebagai berikut:

(1)2.2. Hukum Arus Kirchoff ( KCL)

Jika dua atau lebih elemen rangkaian dihubungkan hasilnya adalah suatu sambungan yang dinamakan simpul (node). Sambungan antara dua elemen dinamakan simpul sederhana dan disini tidak terjadi pembagian arus. Untuk sambungan dari tiga atau lebih elemen dinamakan simpul utama dan disini terjadi pembagian arus. Karena itu hukum arus Kirchoff (KCL) menyatakan bahwa jumlah aljabar dari arus di sebuah simpul adalah nol atau dengan kata lain penjumlahan arus yang masuk ke satu simpul sama dengan penjumlahan arus yang meninggalkan simpul tersebut.Gambar 1.3. berikut ini menunjukan suatu simpul arus yang dapat menunjukan rumus persamaan KCL dari suatu rangkaian bercabang.

Gambar 1.3.Dari gambar 1.3 diata, maka nilai arus percabangan dapat ditentukan sebesar,

..(1. )2.3. Hukun Tegangan Kirchoff Pada Rangkaian Dioda

Dioda termasuk salah satu komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor yang disimbolkan sebagai berikut yang mana pada bagian kaki-nya memiliki polaritas yaitu positif (Anoda) dan negative (Katoda).

Gambar 1.4

Pada dasarnya dioda memiliki beberapa karakteristik diantaranya: Dioda dapat menyearahkan arus dalam rangkaian.

Terdapat beda tegangan pada ujung ujung kaki dioda yang disebut sebagai tegangan dioda (Vd).

Tegangan dioda dapat ditentukan dengan kaidah KVL dengan cara open circuit parameter dioda ini.

Arus dioda dapat ditentukan pada saat dioda memiliki pra tegangan dalam keadaan arus maju untuk masing masing bahan dioda (silicon & germanium).

2.4. Analisis Mesh

Cara analisis simpul yang diterapkan adalah sangat umum dan selalu dapat digunakan pada setiap jaringan listrik. Pertama, kita akan meninjau sebuah metode yang dinamakan analisis mesh (mesh analysis). Walapun cara ini tidak dapat dipakai setiap jaringan, teknik ini dapat diterapkan pada sebagian besar jaringan yang perlu kita analisis, dan barangkali digunakan lebih sering dari semestinya, karena terkadang metode lain lebih sederhana. Analisis mesh ini dapat dipakai hanya pada jaringan-jaringan yang terletak dalam satu bidang, Jika mungkin menggambar diagram sebuah rangkaian pada sebuah permukaan bidang sedemikian rupa sehingga tak ada cabang yang melalui di atas di bawah cabang lain, maka rangkaian tersebut dinamai rangkaian sebidang (planar circuit). Kita definisikan mesh sebagai loop yang tidak mengandung loop lain di dalamnya. Bilamana mesh itu telah digambar dengan baik dalam bentuk bidang, biasanya mesh tersebut mempunyai penampilan seperti jendela multi-kaca; setiap kaca pada jendela itu dapat dianggap sebagai mesh.

Jika sebuah jaringan adalah sebidang, maka analisis mesh dapat digunakan untuk menyelesaikan analisisnya. Cara ini melibatkan konsep arus mesh, yang akan kita perkenalkan dengan meninjau analisis rangkaian yang mempunyai dua mesh seperti pada gambar berikut ini:

Gambar 1.5

Dari gambar 1.5. di atas, dapat ditentukan persamaannya adalah sebagai berikut :

Untuk loop mesh sebelah kiri:

-Vin + R1i1 + R2(i1 i2) = 0 .(1.3 ) Untuk loop mesh sebelah kanan:

-R2 (i1-i2) + R3 i2 V2 = 0 .. (1. 4 )III. PERLENGKAPAN PRAKTIKUM Tegangan sumber DC Multimeter digital atau analog

Resistor :

Dioda silicon & Germanium (1 buah)

Program simulasi EWB

IV. LANGKAH LANGKAH PERCOBAAN4.1. Percobaan 1 : KVL dengan menggunakan dioda Si (Vd = 0,7 V) & Ge (Vd = 0,2 V)a. Buat rangkaian seperti gambar berikut ini:

Gambar 1.6.b. Kemudian ubah tegangan masukan DC untuk 5 buah harga gangan.c. Isikan hasil percobaan ini ke dalam table.

d. Hitung secara teoritis nilai arus dioda (Id), kemudian bandingkan dengan hasil pengukuran. Tabel 1.1. Pengukuran Arus dioda ( Id)VinDioda (Si)Dioda (Ge)Resistor ( R )Hasil pengukuranHasil Perhitungan

SiGeSiGe

2 VoltVd = 0,7 VVd = 0,2 V1K

4 Volt2K2

5 Volt2K2

8 Volt3k3

12 Volt3K3

4.2. Percobaan 2 : KCL dengan menggunakan dioda Si (Vd = 0,7 V) & Ge (Vd = 0,2 V)a. Buatlah rangkaian seperti gambar berikut ini:

Gambar 1.7b. Kemudian cari tegangan dari masing masing simpul (node) dari rangkaian di atas. Isikan hasilnya ke dalam table 1.2.

c. Cari juga arus dari masing masing simpul rangkaian. Isikan hasilnya ke daam table 1.2.

d. Kemudian hitung secara teori nilai tegangan dan arus tersebut dengan menggunakan KCL. Kemudian bandingkan hasil perhitungannya dengan hasil pengukuran di atas.

Tabel 1.2.

VinR1RLHasil pengukuranHasil Perhitungan

IRIdILVR1VLIRIdILVR1VL

5 Volt1K1K2

10 Volt

12 Volt

15 Volt

VinR1RLHasil Simulasi EWB

IRIdILVR1VL

5 Volt1K1K2

10 Volt

12 Volt

15 Volt

4.3. Percobaan 3 : Analisa mesh untuk mengukur arus menggunakan KCL.

a. Buat rangkaian seperti gambar berikut ini :

Gambar 1.8b. Kemudian tentukan nilai tegangan dan arus untuk setiap simpulnya dengan menggunakan KCL. Isikan hasilnya ke dalam table 1.3.c. Kemudian hitung secara teoritis nilai arus yang melalui masing masing simpul. Bandingkan dengan hasil pengukuran dan simulasi EWB.Hasil pengukuranHasil PerhitunganHasil Simulasi EWB

IAIBICIDIEIFIAIBICIDIEIFIAIBICIDIEIF

V. PERTANYAAN & TUGAS PENDAHULUAN1. perhatikan gambar rangkaian berikut ini:

Dari gambar diatas, tentukan Vx dan Ix berdasarkan hasil perhitungan dan hasil simulasi EWB. Bandingkan keduanya !

2. Perhatikan rangkaian berikut ini :

Dari gambar di atasm tentukan :

a. Tegangan Beban ( VL)b. Tegangan R1 ( VR1)

c. Arus Dioda (Id)

d. Daya yang diserap dioda ( Pd )

BUKU PENUNTUN PRAKTIKUM

MODUL 1-6

Edisi ke-2

RANGKAIAN LISTRIK I

Disusun oleh :

Budi Herdiana, S.T.

Laboratorium Pengukuran Listrik

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

2008

_1283001293.vsd

VA

V1

V2

V3

R1

R2

R3

+

-

+

-

-

+

_1283003169.unknown

_1283020146.vsd

R1

R2

R3

Vin

V2

_1283073287.vsd

R1

Vin

RL

+

-

_1283093599.vsd

60 V

6 A

+

-

Vx

R2

R1

Ix

5 ohm

5 ohm

6 A

10 A

- 4 A

12 A

10 A

_1283094061.vsd

R1

10 V

RL

+

-

1K5

1K5

Vd= 0,7V

_1283092328.vsd

6K8

3K3

4K7

2K2

4K7

4K7

4K7

12 Volt

Itot

IA

IB

IC

ID

IE

IF

_1283023404.vsd

Vd

Vin

R

+

-

_1283003902.vsdA

K

_1283003003.vsdi1

i3

i2

i4

i5

_1283003082.unknown

_1283001540.vsd

VA

V1

V2

V3

R1

R2

R3

+

-

+

-

-

+

VB

i

_1282991047.unknown

_1283000695.unknown

_1283000765.unknown

_1283000574.unknown

_1282646752.unknown