1 Arus dan Tegangan

PRINSIP-PRINSIP ELEKTRONIKA

MALVINO

BERMAWI

ALIRAN ELEKTRON

2KW10V+

-

• Elektron bermuatan negatip.

• Mengalir dari bagian negatip ke bagian positip.

5mA

Aliran Arus

• Arus konvensional mengalir dari bagian positip ke bagian negatip

• Arahnya berlawanan dengan arah aliran elektron

2KW10V+

-

5mA

I = V / R

Sumber Tegangan

• Sumber tegangan ideal– Tidak memiliki tahanan dalam.– Tegangan yang dihasilkan konstan, tidak

tergantung pada pembebanan.

• Sumber tegangan riel– Memiliki tahanan dalam.– Tegangan yang dihasilkan tidak konstan,

tergantung pada pembebanan.

Sumber Tegangan Ideal• Tidak memiliki tahanan dalam. Tegangan

keluaran tidak ada yang membatasi.• Jika dihubung-singkat → arus hubung-singkat

IHS = ∞ (tak terhingga)

V+

-I = V / 0

I = ∞

Sumber Tegangan Riel• Memiliki tahanan dalam.

• Jika dihubung-singkat → arus hubung-singkat terbatas : IHS = V / RS

RS

+

-

IHS

V

Sumber Tegangan Riel berbeban• Jika dibebani, maka pada tahanan dalam RS

akan ada tegangan jatuh (voltage drop) sehingga tegangan pada beban akan menjadi lebih kecil → VL = VS – I.RS

RS

+

-

I

VS

RL VL

Besar arus pada loop adalah :

I = VS / (RS + RL)

Tegangan pada beban adalah :VL = I.RL ={VS / (RS + RL)}.RL

LS

LSL RR

RVV

.

Agar tegangan pada beban besar, maka perbandingan tahanan beban dengan tahanan sumber harus cukup besar. Lebih besar lebih baik.

Sumber Arus

• Sumber Arus Ideal– Arus yang dihasilkan tidak tergantung pada beban.– Arus yang dihasilkan tidak tergantung pada tegangan

beban.

• Sumber Arus Riel– Arus yang dihasilkan tergantung pada beban.– Arus yang dihasilkan tergantung pada tegangan

beban.

RL VL

I

Jika besar arus I tidak tergantung pada nilai tahanan beban maka tegangan pada beban adalah :

VL = I.RL

Jika nilai tahanan dibuka (beban = ∞) maka VL = I.∞ = ∞

Hal ini tidak mungkin terjadi, khususnya pada rangkaian elektronika yang bekerja dengan tegangan catuan yang kecil.

RS

VS

+

-RL

Sumber Arus

VL

I

Untuk nilai RL : 0 ≤ RL ≤ 0,01.RS maka rangkaian didalam kotak dapat dianggap sebagai sumber arus konstan.

Jika RL = 0 maka I = VS/RS

Jika RL = 0,01.RS maka I = VS/(1,01.RS)

Perubahan nilai I hanya sebesar 1% (dapat diabaikan).

Teorema Thevenin

• Pada rangkaian multi-loop perhitungan tegangan akan menjadi sulit karena arus dan tegangan pada setiap loop harus dihitung.

• Perlu cara yang lebih praktis untuk menghitung tegangan.

RS R2

R1 RLVS

1

1

1

//

.

RRR

RR

RVV

STH

SSTH

RTH

RLVTH

R2

Menentukan tegangan dan tahanan pengganti Thevenin

• Lepaskan beban lalu hitung tegangan keluaran pada titik penyambungan beban. Inilah tegangan pengganti Thevenin.

• Hilangkan semua sumber tegangan dan arus. Sumber tegangan dihubung-singkat dan sumber arus dibuka. Hitung impedansi dilihat dari beban ke arah sumber. Inilah tahanan pengganti Thevenin.

RS R2

R1 RLVS

RS R2

R1VS VTH

STH

SS

TH

RRRR

VRR

RV

//

.

12

1

1

SS

TH VRR

RV .

1

1

RS R2

R1

RTH

RTH

RLVTH

R2

STH RRRR //12

ContohRS 2kW R2 3kW

R12kW

RL3kW

VS

12V

RS 2kW R2 3kW

R12kW

RTH

VVkk

k

VRR

RV S

STH

612.22

2

.1

1

Wkkk

RRRR STH

413

//12

RTH 4kW

RL

3kWVTH

6V

R2 3kW

VVkkk

k

VRRR

RV TH

THL

LL

8,16.433

3

.2