komponen dan rl dasar - ee.unsoed.ac.idstwn/kul/tke131205/rl1-2018-02.pdf · rangkaian listrik 1...

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 1/91

Komponendan RL Dasar

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205)Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id>


Kuantitas


Angka

Satuan?


Satuan dan skala

Ukuran sebuah ruangan?


Standar


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)

Volume? Gaya? Energi?


Satuan energi?joule (J)

Energi potensial?


1 joule?1 kg m2 s-2


1 watt?1 joule/s


0,052 watt52 mW


Prefiks SI

Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012)

Muatan (Q atau q)


Muatan

● Muatan positif: proton● Muatan negatif: elektron● Secara umum yang relevan di dalam rangkaian listrik

adalah aliran elektron● Kekekalan muatan


Satuan: couloumb (C)


Muatan: -1,602x10-19 C(elektron, “+” untuk proton)

Arus (I atau i)


Total muatan yang melewati sebuah tampang-lintang/cross-section dalam waktu satu detik.


“Transfer muatan”


“Muatan yang bergerak”

Rangkaian Listrik 1 (TKE131205) – Program Studi Teknik Elektro, Unsoed



Satuan: ampere (A) = C/s


Tipe-Tipe Arus

Hay

t, K

emm

erly

, dan

Dur

bin

(2

012)


Terdapat nilai dan arah


Dua metode pelabelan yang berbeda untuk arus yang sama.

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.


Pada arus terdapat nilai dan arah.

Tegangan (V atau v)


Secara umum elemen rangkaiandapat berbentuk apa saja.


Elemen ini dapat berbentuk sebuahbenda yang mempunyai 2 terminal.


Elemen Rangkaian

A

B


Tegangan: ukuran kerja/energi yang diperlukanuntuk memindahkan muatan melalui

sebuah elemen.


Tegangan atau beda potensial


Satuan: volt atau J/C


Tidak seperti arus, tegangan dapat muncul di antara 2 terminal, ada arus yang mengalir

ataupun tidak, contoh baterai.

Hukum kekekalan energi?


(a,b) Definisi tegangan yang kurang lengkap;(c) Definisi tegangan yang benar, karena menyertakan simbol variabel dan tanda plus-minus.


(a,b) Definisi tegangan yang kurang lengkap;(c) Definisi tegangan yang benar, karena menyertakan simbol variabel dan tanda plus-minus.

(a,b) Terminal B positif 5 V terhadap terminal A; (c,d) Terminal A positif 5 V terhadap terminal B.


Ground?

Daya (P atau p)


Laju energi yang diperlukan untuk mentransfer1 coulomb muatan melalui sebuah elemen

dalam waktu 1 detik.


“Laju transfer energi”


“Energi yang digunakan per detik”


Satuan: J/s atau watt


p = v.i = i2.R = v2/R

Apa yang perlu diingatdari arus dan tegangan?


Menyerap daya atau memasok daya(menerima daya atau memberikan daya)


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.


Penyerapan/Pemasokan Daya


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, dan juga kebiasaan (alami) serta konvensi atau kesepakatan, arus listrik di dalam (model) rangkaian listrik mengalir dari positif ke negatif

Komponen RL


Komponen RL

● Sumber listrik

– Sumber bebas: tegangan dan arus– Sumber tak bebas: tegangan dan arus

● Resistor, kapasitor, induktor● Perangkat pengukuran

– Ammeter– Voltmeter

● Kawat listrik


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


Kita menganggap rangkaianlistrik pada kondisi ideal.


Terdapat hubungan arus pada elemendan tegangan antara kedua terminalnya.

Hubungannya apa?


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

Sumber Tegangandan Arus


Bebas dan Tak bebas.(bebas: tidak terikat arus/teganganpada elemen lain dalam rangkaian)


Simbol untuk: (a) sumber tegangan DC; (b) baterai; (c) sumber tegangan AC.

Simbol untuk sumber arus bebas.



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 sepertitransistor, opamp, dan IC.


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


Carilah daya yang diserap oleh masing-masing elemen pada rangkaian berikut.



Carilah daya yang diserap oleh masing-masing elemen pada rangkaian berikut.

-56 W 16 W-60 W

160 W

-60 W



Elemen aktif dan pasif

Jaringan danRangkaian


Hay

t, K

emm

erly

, da

n D

urbi

n (

2012

)

Jaringan dan Rangkaian


Jaringan aktif dan pasif

Hukum Ohm


Elemen ideal(diidealkan)


Pada “elemen nyata”, terdapat nilai toleransi.


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


v = R i

atau

i = vR

resistor linier


Hukum Ohm

http://pierluigiscotolati.com/electricity-infographic/


Resistor

10 teraohm,toleransi 5%

Hay

t, K

emm

erly

, dan

Du

rbin

(2

012

)


Resistor pada kenyataannya memiliki rentangarus, tegangan, dan daya yang terbatas.

(serta tergantung dengan kondisi lingkungan seperti suhu)

Penyerapan Daya


p = v.i = i2.R = v2/R


Daya yang diserap atau dipasok(menerima atau memberi)


Komponen pasif atau aktif(menerima atau memberi)


Tegangan disebut juga beda potensial.


Menerima atau memberienergi potensial

(ke dalam rangkaian)

Konvensi Tanda Pasif(passive sign convention)


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


Hay

t, K

emm

erly

, da

n D

urb

in (

200

7)


Tugas

● Bacalah materi berikut

– Practical Application: Wire Gauge– Konduktansi

● Referensi: Hayt, Kemmerly, dan Durbin (2012), hal. 25-28


Daftar Bacaan

● W.H. Hayt, J.E. Kemmerly, dan S.M. Durbin, Engineering Circuit Analysis, 7th ed. McGraw-Hill, 2007.

● W.H. Hayt, J.E. Kemmerly, dan S.M. Durbin, Engineering Circuit Analysis, 8th ed. McGraw-Hill, 2012.

komponen dan rl dasar - ee.unsoed.ac.idstwn/kul/tke131205/rl1-2018-02.pdf · rangkaian listrik 1...

Documents