Konsep Dasar Rangkaian

Konsep Dasar Rangkaian
Rudi susanto
1
Rangkaian listrik?
2
Rangkaian listrik?
• Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen
atau komponen listrik yang saling dihubungkan
dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit
mempunyai satu lintasan tertutup.
• Komponen Listrik pada Rangkaian Listrik dapat
dikelompokkan kedalam elemen atau komponen
aktif dan pasif.
3
Komponen Aktif
• Komponen Aktif adalah elemen yang
menghasilkan energi dalam hal ini adalah
sumber tegangan dan sumber arus
4
Komponen Pasif
• Elemen pasif adalah elemen yang tidak dapat
menghasilkan energi.
• Dikelompokkan menjadi elemen yang hanya dapat
menyerap energi dalam hal ini hanya terdapat pada
komponen resistor atau banyak juga yang menyebutkan
tahanan atau hambatan dengan simbol R.
• komponen pasif yang dapat menyimpan energi juga
diklasifikasikan menjadi dua yaitu komponen yang
menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam hal
ini induktor/lilitan dengan simbol L dan kapasitor atau
sering juga di katakan dengan kondensator dengan simbol C
5
Arus Listrik
• Arus merupakan perubahan kecepatan muatan
terhadap waktu atau muatan yang mengalir dalam
satuan waktu dengan simbol i (dari kata Perancis :
intensite ), dengan kata lain arus adalah muatan yang
bergerak.
• Selama muatan tersebut bergerak maka akan muncul
arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun
akan hilang.
• Muatan terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif dan
muatan negative.
6
Arus Listrik
• Arah arus searah dengan arah muatan positif
(arah arus listrik) atau berlawanan dengan arah
aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi
muatan positif apabila kehilangan elektron dan
menjadi muatan negatif apabila menerima
elektron dari partikel lain. Coulomb adalah unit
dasar dari International System of Units (SI) yang
digunakan untuk mengukur muatan listrik.
7
Arus Listrik
• Formula
Q
I
t
• Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).
– 1 A = 1 C/s ( 1 C muatan yang melewati area dalam selang waktu
1 s)
• muatan 1 elektron = -1,6021 x 10-19 coulomb
• 1 coulomb = -6,24 x 1018 elektron
8
Contoh :
Jumlah muatan yang melewati filamen dari lampu bolam dalam 2.00 s adalah
1,67 C. Tentukan :
(a)arus listrik pada lampu
Solusi :
a.
Q 1.67C
I

 0.835 A
t
2.00s
9
Dalam waktu dua menit arus listrik sebesar 2 A mengalir sepanjang kawat
penghantar. Tentukan:
a) muatan yang berpindah
b) jumlah elektron
Pembahasan
Hubungan kuat arus listrik, muatan listrik dan waktu adalah:
I=Q/t
Q=Ixt
Dengan demikian :
a) Q = I x t
Q = 2 x 120
Q = 240 Coulomb
b) menentukan jumlah elektron dalam muatan n = Q /Qe
dimana:
n = jumlah elektron
Qe = muatan satu elektron (1,6 x 10−19 Coulomb)
Q = muatan yang akan dihitung jumlah elektronnya
sehingga:
n = Q /Qe
n = 240 / (1,6 x 10−19)
n = 150 x 1019
n = 1,5 x 1021 buah elektron
10
Jenis Arus Listrik
• Arus searah (Direct Current/DC)
Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan
terhadap satuan waktu, artinya diaman pun kita meninjau
arus tersebut pada waktu berbeda akan mendapatkan nilai
yang sama.
11
Jenis Arus Listrik
• Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)
Arus bolak-balik (Alternating Current/AC) Arus AC adalah arus
yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu
dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda
waktu tertentu.
.
12
Tegangan
• Tegangan atau seringkali orang menyebut dengan beda
potensial dalam bahasa Inggris voltage adalah kerja
yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan
(sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen
dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya,
atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai
beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan
muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke
terminal lainnya.
13
Tegangan
• Keterkaitan antara kerja yang dilakukan
sebenarnya adalah energi yang
dikeluarkan, sehingga pengertian diatas
dapat dipersingkat bahwa tegangan
adalah energi per satuan muatan
• Secara matematis v: dw⁄dq
• Satuannya : Volt (V)
14
Tegangan
Pada gambar diatas, jika terminal/kutub A mempunyai
potensial lebih tinggi daripada potensial di terminal/kutub B.
Maka ada dua istilah yang seringkali dipakai pada Rangkaian
Listrik, yaitu :
1. Tegangan turun/ voltage drop Jika dipandang dari
potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah dalam hal
ini dari terminal A ke terminal B.
2. Tegangan naik/ voltage rise Jika dipandang dari potensial
lebih rendah ke potensial lebih tinggi dalam hal ini dari
terminal B ke terminal A.
15
Tegangan
• Note: istilah yang akan dipakai adalah
pengertian pada item nomor 1 yaitu tegangan
turun. Maka jika beda potensial antara kedua
titik tersebut adalah sebesar 5 Volt, maka VAB
= 5 Volt dan VBA = -5 Volt
16
Simulasi
17
Energi dan Daya Listrik
•
•
Dengan adanya tumbukan pada proses pergerakan elektron dalam
konduktor maka energi listrik dapat berubah menjadi energi termal yang
selanjutnya menghasilkan kalor. Contoh pemanas, setelika, toaster, lampu
pijar.
Laju perubahan energi ini disebut Daya P dengan satuan watt (joule/s)
E Q
P

V  I V
t
t
•
Dari hukum Ohm :
P  I V  I
2
V 

R
2
R
Pada sebuah lampu pijar tertulis 100W, 220V. Perkirakan hambatan
listrik dari lampu pijar tersebut!
18
Contoh :
Sebuah pemanas listrik beroperasi 3 jam sehari
selama 30 hari. Jika harga pemakaian listrik per kWh
Rp. 300, berapakah biaya yang harus dikelurkan jika
pemanas beroperasi pada tegangan 120V dan
menarik arus 15A.
Solusi
E  P t  I V t
= 15 (A) 120 (V) 3 (h) 30
= 162.000 Wh
= 162 kWh
Biaya = Rp.300 x 162 = Rp. 48.600
19
Praktikum Electronics Workbench (EWB)
• Electronics Workbench (EWB) adalah sebuah
software yang menyediakan berbagai
komponen dan instrumen untuk membuat
rangkaian listrik pada PC. Hal ini
memungkinkan untuk merancang dan
menganalisis rangkaian tanpa menggunakan
breadboards, komponen nyata atau instrumen
yang sebenarnya.
20
Interface
21
Percobaan 1
• Membuat rangkaian sederhana dengan
menggunakan komponen Resistor
22
Percobaan 2
• Membuat rangkaian Resistor secara Seri
(seperti gambar dibawah) dan Pararel
• Membandingkan hasil pengukuran pada
software EWB dengan perhitungan secara
manual
23
Terima Kasih
24