rangkaian listrik

RANGKAIAN LISTRIK
Kuliah 2 (Konsep Rangkaian Listrik)
RANGKAIAN LISTRIK
Rangkaian listrik dibagi 2, yaitu
1. Rangkaian terbuka (tidak ada arus listrik mengalir)
2. Rangkaian tertutup (ada arus listrik mengalir)
Rangkaian Terbuka
2
Rangkaian Tertutup
KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK


Rangkaian Listrik dibentuk untuk menghubungkan komponen
dengan sifat yang berbeda
Komponen :


Pasif : resistor, induktor, kapasitor, transformator
Aktif : dioda, transistor, op-amp
3
SIMBOL KOMPONEN LISTRIK
: sumber tegangan atau beda potensial
: penghantar berarus listrik; arah panah
menunjukkan arah aliran arus listrik.
: hambatan listrik atau resistor
: sakelar
: alat ukur amperemeter
: alat ukur voltmeter
: alat ukur ohmmeter
4
KONSEP DASAR RANGKAIAN
LISTRIK (1)
Sumber independen dan dependen
Ada 2 jenis sumber :
sumber tegangan dan
sumber arus.
Sumber tegangan/arus bersifat independen mempertahankan
suatu tegangan/arus tertentu yang tdk terpengaruh dari
komponen lain. Simbolnya:



5
KONSEP DASAR RANGKAIAN
LISTRIK (2)
Sumber tegangan/arus dependen (terkendali) memiliki
nilai tegangan/arus yang berubah-ubah terhadap
beberapa variabel lain. Simbolnya :

6
HUBUNGAN ANTAR ELEMEN
Secara umum digolongkan menjadi 2 :
1. Hubungan seri Jika salah satu terminal dari dua
elemen tersambung yang mengakibatkan arus yang lewat
akan sama besar.
2.
7
Hubungan paralel Jika semua terminal terhubung
dengan elemen lain yang mengakibatkan tegangan tiap
elemen akan sama.
SUMBER TERHUBUNG DENGAN
SERI DAN PARALEL
(a) Rangkaian Seri terhubung dengan sumber tegangan dapat diganti dengan
satu sumber tunggal.
(b) Rangkaian arus paralel dapat diganti dengan satu sumber tunggal.
8
SEL LISTRIK
Dari percobaan di samping
arus listrik mengalir karena
adanya Sumber arus listrik
(baterai).
Sumber arus listrik digunakan
untuk menimbulkan beda
potensial pada ujung-ujung
angkaian listrik.
Apa sajakah sumber arus
listrik itu?
9
A
ELEMEN PRIMER DAN ELEMEN
SEKUNDER
Elemen primer: sumber arus listrik yang tidak dapat diisi
ulang.
Contoh : elemen volta dan elemen kering
Elemen sekunder: sumber arus listrik yang dapat diisi lagi
Contoh : akumulator, aki dan Nicad
10
Elemen Volta
Elemen volta adalah sumber arus
listrik pertama yang dibuat oleh
manusia.
Zn (-)
Cu (+)
Elemen ini terdiri dari batang
tembaga dan batang seng yang
dicelupkan ke dalan asam sulfat
encer.
Tegangan yang dihasilkan = 1,5 V.
Kelemahannya: terjadi polarisasi
pada batang tembaga.
H2SO4
Polarisasi: timbulnya gelembung-gelembung gas H2
pada kutub +
11
polarisasi
12
ELEMEN KERING
Elemen kering merupakan
pengembangan dari elemen
volta oleh Leclance
Elemen ini menghasilkan
beda potensial 1,5 V
13
BATERAI
Baterai adalah elemen
kering yang disusun
sedemikian rupa
sehingga mudah di pakai
dan dibawa.
Batang
carbon
Amonium
clorida
seng
Mangan dioksida +
Serbuk karbon
14
SEL ALKALIN

Sel alkalin merupakan
pengembangan dari sel
kering (baterai)

Sel alkalin memiliki
daya tahan 10 kali dari
baterai
15
Potasium hidroksida
+ sebuk seng
Mangan
dioksida
AKUMULATOR
Akumulator merupakan
sumber arus listrik yang dapat
diisi ulang.
Akumulator menggunakan 2
batang timbal dan asam sulfat
encer sebagai elektrolit
Sebelum digunakan
akumulator harus dimuati
terlebih dahulu. Ketika dimuati
pada kutub + timbul lapisan
timbal oksida yang berfungsi
sebagai katoda
H2SO4
Pb
PbO
Beda potensial = 2 V
16
AKI
Aki merupakan
rangkaian seri beberapa
akumulator.
Pada umumnya aki
terdiri dari 6
akumulator, sehingga
memiliki beda potensial
12 V
17
NICAD
Nicad adalah
pengembangan dari baterai
sehingga dapat diisi ulang
Nicad menggunakan
nikelhidroksida sebagai
elektroda negatif dan
cadmium sebagai
elektroda positif
Beda potensial yang
dihasilkan 1,2 V
Nikel
hidroksida
Potasium
hidroksida
cadmium
18
GAYA GERAK LISTRIK
Pada label setiap sel listrik selalu tertulis suatu
besaran seperti 1.5 V, 9V atau 12 V. Besaran apakah ini?
Besaran tersebut menunjukkan gaya gerak listrik
(GGL) yang dihasilkan oleh sumber arus listrik.
GGL adalah beda potensial suatu sumber arus listrik
ketika sumber arus listrik tersebut tidak digunakan
19
TEGANGAN JEPIT
Ketika sumber arus listrik kita pakai, maka beda
potensialnya berkurang.
Beda potensial sumber listrik ketika dipakai atau
dihubungkan dengan beban disebut tegangan jepit
Tegangan jepit selalu lebih kecil dari GGL
20
MENGUKUR GGL DAN TEGANGAN JEPIT
GGL dan tegangan jepit
dapat diukur dengan
menggunakan voltmeter.
Voltmeter adalah alat untuk
mengukur tegangan listrik
Voltmeter dipasang paralel
dengan komponen yang akan
diukur.
21
V
KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK





Arah dan Polaritas
Arah arus menunjukkan arah aliran muatan positif.
Polaritas tegangan menunjukkan potensial relatif antara 2 titik.
Tanda +  potensial yg lebih tinggi
Tanda –  potensial yg lebih rendah.
22
KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK
Tahanan/resistansi

Hukum Ohm :
besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah
penghantar selalu berbanding lurus dengan beda
potensial yang diterapkan kepadanya
V = I.R
di mana :
23
atau
I = G.V
R = resistansi (Ω)
G = konduktansi = 1/R.
RESISTANSI (1)

Resistansi dihitung dengan rumus : R = ρl/A,
di mana : ρ = resistivitas, l = panjang kawat, dan
A = luas penampang.

Daya untuk melewatkan arus I melalui resistor dg
resistansi R adalah :
P = VI = V2/R = GV2 = I2R.

24
RESISTANSI (2)

R = ρl/A
25
RESISTANSI (3)
26
Contoh Soal (1)
Jawab :
27
RANGKAIAN HAMBATAN LISTRIK
1. Rangkaian Seri
28
1
3
2
Diganti
29
RANGKAIAN SERI

Pada rangkaian Seri tersebut berlaku :
VAB  V1  V2  V3
VAB  IR1  IR 2  IR 3
dengan,
VAB  IR total
IR total  IR1  IR 2  IR 3
R total  R 1  R 2  R 3

Sehingga pada Rangkaian Seri berlaku,
Rseri  R1  R2  R3  ......  Rn
Dengan n = jumlah resistor
30
Contoh Soal (2)
Tiga buah hambatan, masing-masing sebesar 30 Ω, 40 Ω,
dan 50 Ω dirangkai seri dengan sumber tegangan 60 Volt.
a. Berapa hambatan penggantinya?
b. Berapa kuat arus pada rangkaian tersebut?
31
Penyelesaian :
Diketahui :


R1  30
R3  50
R2  40 V  60V


Ditanya : a. Rs = …?
b. I = …?
Jawab :
a. R  R  R  R
s
1
2
3
Rs  30  40  50
Rs  120
b.
V
60V
1
I 

 A  0,5 A
Rs 120  2
Jadi hambatan penggantinya adalah 120 Ω dan kuat arusnya adalah
0,5 A
32
2. RANGKAIAN PARALEL
33
PADA RANGKAIAN PARALEL BERLAKU :
3
2
V
34
Contoh Soal (3)

Tiga buah hambatan dipasang secara paralel. Masing –
masing sebesar 60 Ω. Jika sumber tegangan 12 Volt,
tentukan :
a. Berapa hambatan penggantinya ?
b. Berapa kuat arus yang mengalir ?
35
Penyelesaian :
 Diketahui :
R1  R2  R3  60
V  12V


Ditanya : a. Rp = …?
Jawab :
a. 1
1 1
1
  
R p R1 R2 R3
b. I = …?
b.
V
12V
I

 0,6 A
R p 20
1
1
1
1



R p 60 60 60
1
3
60

 Rp 
 20
R p 60
3
Jadi hambatan penggantinya adalah 20 Ω dan kuat arusnya adalah
0,6 A
36
RANGKAIAN SERI-PARALEL
37

38
Rangkaian Seri-Paralel tersebut bisa diganti menjadi :
Contoh soal (4)

39
Dari rangkaian di atas, tentukan :
a. Hambatan penggantinya ?
b. Kuat arus listrik yang mengalir ?




Penyelesaian :
Diketahui :
R1  3
R3  6
R2  6
V  6V
Ditanya : a. Rp = …?
Jawab :
a.
Rs  R1  R2
Rs  3  6  9
b. I = …?
1 1 1
 
R p Rs R3
1
1
1


R p 9 6
1
2
3
5
18



 Rp 
 3,6
R p 18 18 18
5
40
b.
V
6V
I

 1,67 A
R p 3,6
Jadi hambatan penggantinya sebesar 3,6 Ω dan kuat arus
listriknya adalah 1,67A
41