Rangkaian Pembagi Tegangan, Pembagi Arus, dan Setara

Oleh :

SILVI DWI MAYORA (1305771)

Pend. Fisika

1. Rangkaian Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan biasanyadigunakan untuk membagi tegangan ataumengkonversi dari resistensi menjadi sebuahtegangan. Biasanya fungsi dari pembagitegangan ini untuk mengubah ataumengkonversikan dari tegangan teganganyang lebih besar untuk memberi bias kepadakomponen yang aktif dalam rangkaiantersebut.

Dapat dilihat dari gambar berikut :

Dari gambar rangkaian tersebut dapat diketahuibahwa tegangan output yang diberi simbol V0, dan jugaarus yang bersimbol I, mengalir ke rangkaian R1 dan R2.Dan hasil di tegangan VI merupakan hasil daripenggabungan atau penjumlahan dari rumus VS dan VO.Untuk rumusnya sendiri adalah :

Vi = Vs + Vo= i * R1 + i * R2

atau :

Vo = V1 * ( R2 / R1 + R2 )

Rangkain Pembagi yang terbebani

Di Rangkaian Pembagi yang terbebani, terdapat bebanterpasang yang akan dialirkan sebuah tegangan dari sistem pembagitersebut. Pada terminal tersebut, io akan diambil arusnya dan akanmenghasilkan Vo yang diambil tegangannya. Sementara mengenaihubungan io dan Vo di dalam rumus adalah :

Vo = Vi * ( R2 / R1 + R2 ) – io * (R1 * R2 / R1 + R2 )

Vo = Vo/c – io * RP

Simbol Vo/c ini adalah arus tegangan pada Vo yang tidakterbebani. Dan pada rangkaian pembagi tegangan pada gambartersebut jika arus R1 adalah i, maka arus di R2 adalah i – io.Pasalnya pada rangkaian arus di R2, arus tegangan sudah terbagi kearah beban terpasang.

Contoh Soal :

Misalkan sebuah rangkaian hanya memiliki12V DC supply dan yang memiliki impedansi 50Ωmemerlukan pasokan 6V. Menghubungkan duanilai yang sama resistor, misalkan masing-masing50Ω bersama-sama sebagai sebuah jaringanpembagi potensial di 12V akan mendapatkanhasil yang diharapkan /baik sampai ditambahkanbeban rangkaian kedalam jaringan. Menghitungtegangan di X and Y.a) Tanpa penambahan RLb) Dengan RL tersambung

Jawab :

2. Rangkaian Pembagi arus

Rangkaian Pembagi Arus memiliki fungsi pentingterutama jika akan melakukan pemasangan komponenatau perangkat Ampere Meter yang biasanyadigunakan untuk mengukur arus secara paralel. Danjuga jika pembagian arus lebih dari 1, rangkaian ini bisadigunakan. Dua buah komponen resistor menjadibagian penting yang tidak boleh terlewatkan jika inginmembuat rangkaian tersebut. Salah satu kaki resistordigabungkan menjadi satu ke sumber tegangan dankaki yang lain atau sisanya dihubungkan ke beban.

Yang dapat dilihat seperti gambar :

Dari rangaian diatas terlihat bahwa arustotal (I) dibagi oleh rangkaian R1 dan R2menjadi I1 dan I2 dan dapat dituliskan denganpersamaan matematis sebagai berikut :

• Sedangkan jika sudah diketahui nilai I totalyang melewati V maka Arus yang mengalirpada masing-masing resistor dapat dicaridengan menggunakan rumus pembagi arussebagai berikut :

Contoh Aplikasi Pembagi Arus

Dapat dijumpai pada pembagian arusuntuk LED seperti pada gambar berikut.

Fungsi resistor pada tiap LED tersebutselain sebagai pembagi arus juga berfungsisebagai pembatas arus yang akan dilewatkanoleh LED. Nilai resistor harus sesuai denganarus maksimal yang boleh dilewati LED, agarLED tidak rusak. Nilai resistor yang tepasangharus sama agar nyala LED sama terang danpembagian arus ke beban seimbang.

Kesimpulan

• Rangkaian pembagi tegangan digunakanmengkonvensi tegangan yang besar pada suaturangkaian kepada komponen yang aktif dalamrangkain tersebut. Dan jika rangkaian diberipembebanan maka, arus yang yang terbawategangan akan terbagi ke arah yang diberi beban.

• Rangkaian pembagi arus hanya dapat dilakukanpada rangkaian paralel, dan yang berfungsisebagai pemabagi dalam rangkaian ini adalahresistor.

1. Rangkaian Setara Thevenin

• Teorema Thevenin ini menyatakan : Sembarang jaringan listrik dua arah linear yang memiliki duaterminal (a-b) dapat diganti dengan sebuah rangkaian setara yang berisi sebuah sumber tegangandan sebuah tahanan yang dipasang seri dengan sumber tegangan tersebut

• Tujuan sebenarnya dari teorema ini adalah untuk menyederhanakan analisis rangkaian, yaitumembuat rangkaian pengganti berupa sumber tegangan yang dihubungkan secara seri dengansuatu resistansi ekuivalennya.

Gambar 1.1 rangkaian thevenin

Langkah-langkah penyelesaianrangkaian thevenin

• Cari dan tentukan titik terminal a-b di mana parameter ditanyakan. Pada Gambar1.1 yang ditanyakan adalah besar atau nilai dari IR3, maka titik terminal a-b terdapat pada komponen tahanan R3

• Lepaskan komponen pada titik a-b tersebut. Sehingga diperoleh gambar berikut:

Gambar 1.2

• Jika semua sumbernya adalah sumber bebas, maka tentukan nilai tahanandiukur pada titik a-b tersebut saat semua sumber di non aktifkan dengancara diganti dengan tahanan dalamnya ( jika sumber tegangan bebas makadiganti dengan rangkaian short circuit, apabila sumber arus bebas makadiganti dengan rangkaian open circuit).

Gambar 1.3

Dari gambar, maka didapatkan Rab = RTh,RTh =

• Pasang kembali sumber tegangan bebasnya, kemudian hitung nilai tegangan dititika-b tersebut.

Gambar 1.4

• Tegangan di titik a-b, Vab = VTh

VTh = . V

• Gambarkan kembali rangkaian pengganti Theveninnya(rangkaian aktif), kemudian pasangkan kembali komponenyang tadi dilepas dan hitung parameter yang ditanyakan.

maka dapat mencari besar atau nilai dari IR3, yaitu:IR3 =

Rangkaian

Aktif

Rangkaian Setara Norton• Menyatakan bahwa : Suatu rangkaian listrik dapat

disederhanakan dengan hanya terdiri dari satu buahsumber arus yang dihubungkan secara paralel dengansebuah tahanan ekuivalennya pada dua terminal yang diamati.

• Tujuan untuk menyederhanakan analisis rangkaian yaituuntuk membuat rangkaian pengganti berupa sumber arusyang diparalel dengan suatu tahanan ekuivalennya.

Gambar 2.1 rangkaian norton

Langkah – langkah penyelesaianrangkaian Norton

• Cari dan tentukan titik terminal a-b di mana parameter ditanyakan. Pada Gambar 2.1 yang ditanyakan adalah besar atau nilai dari IR3, maka titik terminal a-b terdapat pada komponen tahanan R3

• Lepaskan komponen pada titik a-b tersebut. Sehingga diperolehgambar berikut:

Gambar 2.2

• Jika semua sumbernya adalah sumber bebas, maka tentukan nilai tahanan diukur padatitik a-b tersebut saat semua sumber di non aktifkan dengan cara diganti dengantahanan dalamnya ( jika sumber tegangan bebas maka diganti dengan rangkaian shortcircuit, apabila sumber arus bebas maka diganti dengan rangkaian open circuit).

Gambar 2.3Maka didapatkan Rab = RN,

RN =

• Pasang kembali sumber tegangan bebasnya.

Gambar 2.4

• Kemudian titik a-b dihubungkan singkat sehingga tidakada arus yang melewati R2. Atau dengan kata lain, I2 = 0. Sehingga besar IN dapat dicari dengan :

Gambar 2.5

IN =

• Gambarkan kembali rangkaian pengganti Nortonnya(rangkaian aktif), kemudian pasangkan kembali komponenyang tadi dilepas dan hitung parameter yang ditanyakan.

Gambar 2.6

Dari Gambar 2.6, maka dapat mencari besar atau nilai dari IR3, yaitu:

IR3 = . IN

Rangkaian

aktif

Kesimpulan

• Rangkain setara thevenin menyatakan bahwa rangkaian listri dapatdisederhanakan dengan satu sumber tegangan dihubungkan seripada satu tahanan ekuivalen pada dua terminal yang diamati.

• Rangkaian setara norton menyatakan bahwa rangkaian listrik dapatdisederhankan dengan satu sumber tegangan yang dihubungkansecara paralel pada satu tahanan ekuivalen pada dua terminal yangdiamati.

• Perbedaan rangkaian therven dan rangkaian norton dapat dilihatdari cara menyambungkan sumber tegangan pada tahanannya.Rangkaian thevenin dihubungkan secara seri, sedangkan rangkaiannorton dihubungkan secara paralel.