RANGKAIAN SERI

RANGKAIAN SERI
Dua sumber arus yang disediakan untuk konsumen :
1. Arus searah (direct current, dc) : aliran muatan tidak berubah
besar dan arahnya
2. Arus bolak-balik (alternating current, ac) : sinusoidal
RANGKAIAN DC
I= V = E
R
R
Iconventional
+
+
R
E (volt)
V
-
Ielectrons
E
adalah
sumber
tegangan listrik dan V
adalah kehilangan energi
potensial yang melintas
tahanan (jatuh tegangan)
Baterei, sebagai tegangan sumber menekan arus dengan arah
melalui terminal negatif menuju terminal positif. Arah arus I
berlawanan dengan arah aliran elektron. Dengan mengikuti
arah I, ada kenaikan potensial pada baterei (- ke +), dan dan
penurunan tegangan yang melintas tahanan (+ ke -).
Pada rangkaian dc dengan sumber tegangan tunggal, arus
selalu lewat dari potensial rendah menuju potensial tinggi bila
melalui sebuah sumber tegangan. (1)
Dan dari potensial tinggi menuju potensial rendah bila melalui
sebuah tahanan untuk sejumlah sumber tegangan dalam
rangkaian yang sama. (2)
I
- E +
+
V
-
R
(1)
Rangkaian Elektrik 1
(2)
1
Hubungan seri : Dua buah elemen terhubung pada satu titik.
R1
a
b
I
I
E
R2
Dalam sebuah rangkaian seri,
arus yang lewat sama besar
pada masing-masing elemen
yang tersusun seri.
+
-
I
I
c
I
+
-
Hambatan
total
dari
sejumlah N tahanan yang
RT disusun seri adalah :
I
E
I
I
RT = R1 + R2 + R3 + …..+ RN
Arus dapat ditentukan dengan Hukum Ohm :
Tegangan pada masing-masing elemen :
I=E
RT
V1 = I R1, V2 = I R2, V3 = I R3, …. VN = I RN
Daya pada masing-masing tahanan, ditentukan dengan :
P1 = V1 I1 = I12 R1 = V12 , P2 = ……, PN = …….
R1
Daya yang diberikan oleh sumber, adalah : Ptot = E I
Daya yang diberikan oleh sumber sama dengan daya yang
diserap oleh tahanan.
HUKUM TEGANGAN KIRCHOFF (KVL) :
“Jumlah aljabar potensial yang naik dan turun pada sebuah
kalang (lintasan) tertutup sama dengan nol”
Dari titik a, jatuh potensial V1 (+ ke -) pada R1, lalu jatuh
potensial V2 pada R2. Dilanjutkan dengan kenaikan potensial E
(- ke +) sebelum kembali ke a.
Rangkaian Elektrik 1
2
+E – V1 – V2 = 0
Sehingga :
atau
E = V1 + V2
Susunan elemen tahanan atau sumber tegangan dapat
dipertukarkan tanpa mempengaruhi hambatan total, arus
ataupun daya pada masing-masing elemen.
Sumber tegangan dapat dihubungkan seri untuk menaikkan
atau menurunkan tetangan total yang diberikan kepada sebuah
sistem. Tegangan total adalah hasil penjumlahan total sumber
tegangan dengan polaritas yang sama dan pengurangan total
sumber tagangan dengan polaritas yang berlawanan. Polaritas
totalnya adalah polaritas jumlah yang lebih besar.
E1
E2
+
10 V
I
+
6V
E1
-
E2
+
4V
9V
I
E3
+
2V
ET
+
18 V
E3
+
+
ET
-
3V
+
8V
ATURAN PEMBAGI TEGANGAN
Pada rangkaian seri :
1. Tegangan pada elemen penghambat akan terbagi
sebagaimana besar harga hambatan
2. Jumlah jatuh tegangan pada tahanan seri akan sama besar
dengan tegangan yang digunakan
RT = R1 + R2
I
+
R1
RT
E
V1
-
R2
+
V2
-
Aturan Pembagi Tegangan :
Rangkaian Elektrik 1
I = E
RT
V1 = I R1 = E ) R1 = R1 E
(
RT
RT
V2 = I R2 = ( E ) R2 = R2 E
RT
RT
Vx = Rx E
RT
3
NOTASI
Sumber Tegangan dan Tanah (Ground)
Sistem listrik dan elektronika ditanahkan untuk maksud
referensi dan keselamatan.
0 volt
Simbol hubungan tanah, dengan besar
potensial yang ditentukan sebagai nol volt.
Penggambaran pada rangkaian :
R1
R1
E
R2
R2
Notasi Subcript-Ganda
+
a
I
Vab
R
( Vab = + )
b
a
Vab
R
( Vab = - )
+
b
I
a dan b pada Vab adalah dua titik yang menentukan tegangan
pada tahanan R. Titik a mempunyai potensial yang lebih
tinggi dari b. Jika ternyata b memiliki potensial lebih tinggi
dari a, maka Vab berharga negatif.
Notasi Subcript tunggal
Vb
Va
a +
6 ohm
E
-
Rangkaian Elektrik 1
+ b
4 ohm
-
Va adalah tegangan titik a terhadap
tanah, besarnya 10 V, karena tepat
melintas pada sumber tegangan E.
Vb adalah tegangan titik b terhadap
tanah, besarnya 4 V karena tepat
melintas tahanan 4 .
Jika tegangan kurang dari 0 V, maka
tanda negative harus disertakan
pada tegangan dengan notasi ini.
4
HAMBATAN DALAM SUMBER TEGANGAN
Sumber tegangan ideal : tanpa hambatan dalam, tegangan
keluaran sebesar E volt dapat diperoleh dalam keadaan
tanpa beban atau pun beban dalam keadaan penuh.
Kenyataanya, tegangan sebesar E volt hanya dapat
diperoleh pada kondisi tanpa beban. Jika beban
dihubungkan, keluaran pada tegangan sumber berkurang
karena adanya jatuh tegangan pada hambatan dalam.
Pengaturan Tegangan (VR %) =
VNL – VFL
VFL
X 100%
VNL = keluaran sumber tegangan tanpa beban
VFL = Keluaran sumber tegangan dengan beban penuh
Kondisi ideal adalah VNL = VFL.
Dapat juga ditentukan dengan :
Pengaturan Tegangan (VR %) = Rint
RL
Rangkaian Elektrik 1
X 100%
5