konsep dasar rangkaian listrik

28
Konsep Dasar Rangkaian Listrik

Upload: arhie-eng

Post on 04-Oct-2015

65 views

Category:

Documents


10 download

DESCRIPTION

rangkaian listrik

TRANSCRIPT

Konsep Dasar

Konsep DasarRangkaian Listrik

PENDAHULUANTeori rangkaian listrik dan teori elektromagnetik adalah dua teori dasar dari semua cabang keilmuan teknik elektro (sistem tenaga listrik, mesin listrik, elektronika, komunikasi, dan instrumentasi).Rangkaian listrik..?????

Rangkaian Listrik SederhanaTerdiri dari 3 komponen dasar: battery, lampu dan kabel penghubung.

Rangkaian Listrik yang Kompleks

Muatan dan Arus

Muatan e pada elektron adalah negatif dengan besar 1,602 x 10-19 C.Proton bermuatan positif dengan besar yang sama.Muatan 1 C adalah 1/(1,602 x 10-19) = 6,24 x 1018 elektron.

Muatan dan ArusBila kawat penghantar (yang memiliki beberapa atom) dihubungkan dengan battery, muatan akan akan bergerak (paksa).Muatan yang bergerak ini akan menghasilkan arus listrik.Berdasarkan konvensi IEEE, arus listrik mengalir dari pergerakan muatan positif.

Muatan dan Arus

Secara matematis:

Dengan i dalam ampere, danMuatan dalam suatu rentang waktu:

Arus DC (direct current)

Arus dc: arus yang besarnya konstan terhadap waktu.Simbol: I

Arus AC (Alternating current)

Arus ac: arus yang besarnya bervariasi sinusoidal terhadap waktu.Simbol: i

Bentuk umum arus ac

contohBerapa banyak muatan yang dihasillkan dari 4600 elektron?jawab:

contoh2. Muatan total pada suatu terminal diketahui sebesar q = 5tsin4t mC. Hitunglah arus pada saat t = 0,5 s.jawab:

pada t = 0,5 s

contoh3. Tentukanlah muatan total yang melalui suatu terminal antara waktu t = 1s dan t = 2s, bila arus yang melalui terminal adalah i = (3t2-t)dt jawab

latihanMuatan total pada suatu terminal diketahui sebesar q = (10 10e-2t) mC. Hitunglah arus pada saat t = 0,5 s.Arus yang melalui sebuah elemen adalah:

hitunglah muatan yang melalui elemen dari waktu t = 0 hingga t = 2 s.

7,36 mA ; 6,667 C13

Tegangan (voltage)Untuk memindahkan elektron dalam sebuah konduktor dengan arah tertentu dibutuhkan kerja atau perpindahan energi.Kerja ini dihasilkan oleh emf (electromotive force) eksternal (battery).Emf juga diketahui sebagai voltage (tegangan) atau potential difference (beda potensial)

Tegangan (voltage)Tegangan vab antara dua titik a dan b dalam rangkaian listrik adalah energi (kerja) yang dibutuhkan untuk memindahkan unit muatan dari a ke b, dalam persamaan matematis:

Dengan:w :energi (Joule)q : muatan (C)v : tegangan (V)

Tegangan (voltage)Maka:

Power dan EnergiHubungan daya dan energi dengan tegangan dan arus:

Dalam persamaan matematis:

P = daya (Watt)w = energi (Joule) t = waktu (s)

Power dan EnergiReferensi polaritas:

(a). Menyerap daya(b). Mengirim daya

Power dan Energi

Energi yang diserap atau disuplai dalam rentang waktu t0 hingga t adalah:

Energi dalam watt-hour (Wh):

contohSebuah sumber energi mengirim arus konstan sebesar 2A dalam waktu 10 detik melalui sebuah lampu. Bila lampu menghasilkan cahaya dan panas dengan energi 2,3 kJ, hitunglah drop tegangan pada lampu.Jawab: muatan total:

drop tegangan:

contohHitunglah daya yang dikirim ke sebuah elemen pada waktu t = 3 ms, bila arus yang masuk ke terminal positif adalah i = 5 cos 60t A, dan teganga v = 3i.Jawab:tegangan: daya:Pada t = 3 ms

Elemen-elemen RangkaianTerdapat dua tipe elemen dalam rangkaian listrik:1. elemen pasif2. elemen aktif

Elemen aktif dapat membangkitkan energi, sedangkan elemen pasif tidak.Elemen pasif: resistor, kapasitor dan induktorElemen aktif: generator, battery dan rangkaian op-amp

Sumber Tegangan dan ArusTerdapat dua jenis sumber:1. sumber independent2. sumber dependent

Sumber Independent

Contoh: battery dan generator.Simbol:

(a). Konstan dan Time- varying voltage(b). Constant voltage

Independent current source

Sumber Dependent

Sumber dependent (tegangan dan arus) dikontrol oleh elemen lain di dalam rangkaian. Contoh:voltage-controlled voltage source (VCVS) current-controlled voltage source (CCVS) voltage-controlled current source (VCCS) current-controlled current source (CCCS)

Sumber DependentSimbol

contohHitunglah daya yang disuplai atau diserap pada tiap elemen dari gambar di bawah:

Jawab:Daya yang disuplai:

Daya yang diserap:

Daya yang disuplai:

Daya yang disuplai sama dengan daya yang diserap

latihanHitunglah daya yang disuplai atau diserap pada tiap elemen dari gambar di bawah: