TUGAS PENDAHULUAN
MODUL III : HUKUM OHM, HUKUM KIRCHHOFF, VOLTAGE & CURRENT DIVIDER, MESH, NODAL, THEVENIN
Soal no 1. Jelaskan pengertian hukum Ohm dan hukum Kirchhoff
Jawab:
Hukum Ohm
Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus listrik (I) yang mengalir melalui suatu penghantar dengan beda potensial (V) di ujung-ujung penghantar tersebut, berbanding terbalik dengan hambatannya (R).
V = I x R
I =(V)/(R)
Keterangan:
V = Tegangan (Volt)
I = Kuat Arus (Ampere)
R = Hambatan (Ohm)
Semakin besar tegangan, semakin besar arus yang mengalir. Semakin besar hambatan, semakin kecil arus yang mengalir.
Hukum Kirchhoff
Terdiri dari 2 aturan dasar untuk analisis rangkaian listrik:
Kirchhoff's Law Current (KCL)
Jumlah arus yang masuk ke sebuah titik percabangan dalam rangkaian listrik sama dengan jumlah arus keluar dari titik tersebut.
Σ I masuk = Σ Ikeluar
(Berdasarkan prinsip kekekalan muatan listrik.)
Kirchhoff's Law Voltage (KVL)
Dalam satu loop tertutup, jumlah aljabar tegangan (beda potensial) sama dengan nol.
ΣV = 0
(Energi listrik yang diperoleh dan digunakan dalam satu putaran penuh seimbang.)
Soal no2. Jelaskan pengertian Mesh, Nodal dan Thevenin
Jawab:
Mesh
Metode analisis rangkaian listrik yang digunakan untuk menentukan arus dalam setiap loop (mesh) tertutup dengan menerapkan Hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan Kirchhoff/KVL).
Langkah-langkah:
1. Identifikasi semua loop independen dalam rangkaian.
2. Asumsikan arah arus untuk semua loop.
3. Terapkan KVL pada setiap loop untuk membentuk persamaan.
4. Selesaikan sistem persamaan untuk menentukan nilai arus.
Nodal
Metode analisis rangkaian listrik yang digunakan untuk menentukan tegangan pada setiap node dengan menerapkan Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff/KCL).
Langkah-langkah:
1. Pilih salah satu node sebagai referensi (ground).
2. Tentukan tegangan pada node-node lainnya relatif terhadap ground.
3. Terapkan KCL pada setiap node untuk membentuk persamaan.
4. Selesaikan sistem persamaan untuk menentukan nilai tegangan.
Thevenin
Teorema Thevenin menyatakan bahwa setiap rangkaian linear dua terminal dapat digantikan rangkaian ekuivalen yang terdiri dari satu sumber tegangan (Vth) seri dengan satu hambatan (Rth).
Langkah-langkah:
1. Hilangkan beban dari rangkaian.
2. Hitung tegangan open circuit (Vth) pada terminal beban.
3. Hitung hambatan ekuivalen (Rth) dengan menonaktifkan semua sumber independen (tegangan di-short, arus di-open).
4. Gambarkan rangkaian Thevenin dengan dan seri, kemudian hubungkan kembali beban.
Soal no 3. Jelaskan apa itu Voltage & Current Divider
Jawab:
Voltage Divider (Pembagi Tegangan)
Voltage divider adalah rangkaian yang membagi tegangan dari suatu sumber () menjadi beberapa tegangan output () yang lebih kecil di berbagai titik.
Syarat: Rangkaian harus seri (semua resistor terhubung berurutan).
Rumus:
Vx = Vtotal x (R_x)/(R1 + Rx)
Keterangan:
Vx= Tegangan di resistor
Vtotal= Sumber tegangan
R = Resistor
Prinsip kerja:
Tegangan terbagi secara proporsional berdasarkan nilai resistor.
Semakin besar nilai resistor, semakin besar pula tegangan output di resistor tersebut.
Contoh aplikasi:
Pengukuran tegangan untuk mikrokontroler.
Current Divider (Pembagi Arus)
Current divider adalah rangkaian yang membagi arus dari satu sumber () menjadi beberapa arus (lebih kecil) ke cabang-cabang.
Syarat: Rangkaian harus paralel (semua resistor cabangnya berdampingan).
Rumus:
Ix = Itotal x (R1 + Rx)/(Rx)
Keterangan:
Ix = Arus pada resistor
Itotal= Arus total menuju cabang
(R1 + Rx) = Hambatan total
Prinsip kerja:
Semakin kecil hambatan suatu cabang, semakin besar arus yang mengalir melalui cabang tersebut.
Contoh aplikasi:
Pengukuran untuk penguatan beban.
Distribusi arus pada rangkaian paralel.
Soal no 4. Dengan menggunakan teorema mesh, berapa nilai tegangan pada RL?
Jawab:
Loop 1
12V-3I1 -I2 =0V
3I1 -I2=12V.........(1)
Loop 2
4I2 -I1 -I3=0V........(2)
Loop 3
4I3 -I1=0V.........(3)
Substitusikan I2 ke pers ...(2)
4I2 -I1 -I3=0V
4(-12V+ 3I1) = 0V
I3 = 11I1-48.........(5)
Substitusikan ....(5 ) ke .......(3)
4(11I1-48)-I1=0V
44I1 -I2=192V.....(6)
Eliminasi I2 pada ....(6) dan ....(1)
44I1 -I2=192V
3I1 -I2=12V -
41I1= 180V
I1 = 180V/41 = 4,4 mA
Substitusikan I1 = 4,4 mA ke ....(5 )
I3 = 11I1-48
I3 = 11kΩ(4,4 mA)-48
= 48,4V-48V
=0,4 V
VRL = 0,4 x 10^13 x 1000
=0,4 V
Jadi nilai tegangaan di RL yaitu 0,4 V
Soal no 5. Jelaskan kelebihan menganalisa rangkaian dengan menggunakan Teorema Thevenin dan Norton dibanding teorema yang lain!
Jawaban:
1. Menyederhanakan Rangkaian Kompleks
Rangkaian yang rumit dapat disederhanakan menjadi hanya satu sumber tegangan (Thevenin) atau satu sumber arus (Norton) dan satu resistor ekuivalen. Ini memudahkan perhitungan terutama jika kita ingin mengetahui respons pada satu beban tertentu.
2. Mudah dalam Menganalisa Perubahan Beban
Jika nilai resistor beban (RL) berubah-ubah, kita tidak perlu menganalisis ulang seluruh rangkaian. Cukup gunakan model Thevenin atau Norton yang sudah didapat untuk menghitung perubahan tegangan atau arus di RL dengan cepat.
3. Efisien untuk Analisa Multi-Beban
Untuk rangkaian yang sama dengan beberapa kemungkinan beban berbeda, analisis cukup dilakukan sekali untuk mendapatkan model Thevenin/Norton. Setelah itu tinggal dihitung untuk masing-masing beban.
4. Mengurangi Kesalahan Perhitungan
Karena rangkaian lebih sederhana, peluang untuk melakukan kesalahan dalam perhitungan menjadi lebih kecil dibandingkan harus menganalisa seluruh jaringan resistansi dan sumber yang kompleks.
5. Membantu dalam Desain dan Troubleshooting
Dalam praktik teknik (seperti desain sistem elektronik atau troubleshooting), Thevenin dan Norton sering digunakan untuk menganalisa bagian kecil dari rangkaian tanpa perlu melihat keseluruhan sistem.
Download file TP [klik disini]
Komentar
Posting Komentar