PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL PENDAHULUAN Anda menemukan informasi tentang ruang lingkup isi modul, prasyarat mempelajari modul serta hasil belajar. BELAJAR Pada bagian ini anda mempelajari materi pelajaran yang harus anda kuasai. LATIHAN Pada bagian ini anda mengerjakan soal – soal atau melaksanakan tugas untuk mengukur kemampuan anda terhadap topik pelajaran yang telah anda pelajari. PERSIAPAN PRAKTEK Anda harus melaksanakan tugas pada bagian ini sebelum melaksanakan praktek. PRAKTEK Pada bagian ini anda melakukan kegiatan praktek EVALUASI Pada bagian ini anda mengerjakan soal-soal sebagai pengukur kemampuan anda setelah mempelajari keseluruhan isi modul ini. KUNCI LATIHAN Anda menemukan kunci jawaban dari latihan-latihan yang anda kerjakan. RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 1 P B L Pp Pr e kl
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
PENDAHULUANAnda menemukan informasi tentang ruang lingkup isi modul, prasyarat mempelajari modul serta hasil belajar.
BELAJARPada bagian ini anda mempelajari materi pelajaran yang harus anda kuasai.
LATIHANPada bagian ini anda mengerjakan soal – soal atau melaksanakan tugas untuk mengukur kemampuan anda terhadap topik pelajaran yang telah anda pelajari.
PERSIAPAN PRAKTEKAnda harus melaksanakan tugas pada bagian ini sebelum melaksanakan praktek.
PRAKTEKPada bagian ini anda melakukan kegiatan praktek
EVALUASIPada bagian ini anda mengerjakan soal-soal sebagai pengukur kemampuan anda setelah mempelajari keseluruhan isi modul ini.
KUNCI LATIHANAnda menemukan kunci jawaban dari latihan-latihan yang anda kerjakan.
KUNCI EVALUASIAnda menemukan kunci jawaban dari evaluasi yang anda kerjakan.
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 1
P
B
L
P
Pr
e
kl
ke
PENDAHULUAN
Dalam menganalisis maupun merencanakan sebuah rangkaian , ada kalanya
merupakan suatu kesulitan bagi seseorang yang tidak mengetahui konsep dasar rangkaian
tersebut. Di dalam teknik kelistrikan maupun elektronika, setiap rangkaian baik yang
sederhana atau yang komplek, membutuhkan suatu penganalisaan yang berhubungan
dengan cara kerja rangkaian itu. Suatu rangkaian tidak akan bekerja dengan baik jika salah
satu besaranya tidak sesuai dengan kebutuhan.
Deskripsi
Konsep dasar rangkaian listrik arus searah terutama mengenai rangkaian resistor
merupakan dasar dari analisis perhitungan dalam suatu rangkaian listrik. Seperti layaknya
pondasi suatu bangunan, konsep dasar rangkaian listrik adalah hal pertama yang harus
dimengerti dan dipahami dalam merencanakan maupun mengevaluasi sebuah rangkaian
kelistrikan. Apabila konsep dasar tersebut sudah tertanam dalam, maka untuk melangkah ke
penganalisaan yang lebih tinggi lagi akan terasa mudah.
Prasyarat
Untuk mempelajari dan lebih memahami isi modul ini, siswa diharuskan terlebih
dahulu menguasai modul yang terdahulu, yaitu:
1. Konsep dasar elektrostatika dan elektrodinamika
2. komponen-komponen pasif
3. Dasar kemagnetan dan elektromagnetik
Tujuan akhir pemelajaran
Setelah mempelajari modul ini, siswa diharapkan mampu memahami konsep dasar
resistor (tahanan) dalam rangkaian arus searah.
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 2
P
i.
Tujuan kegiatan
Siswa dapat mengetahui jenis-jenis resistor.
Siswa dapat membaca kode warna resistor.
Resistor merupakan perangkat elektronika yang paling banyak digunakan dalam
listrik dan elektronika. Resistor dibuat dengan berbagai cara, antara lain ada yang dibuat
dari gulungan kawat tertentu yang digulungkan sedemikian rupa pada suatu kerangka.
Resistor ini banyak digunakan dalam pemakaian arus dan tempereatur yang tinggi.
Selain resistor jenis kawat gulung, ada juga resistor yang dibuat dari keramik atau
dari karbon. Resistor ini kurang tahan terhadap temperatur tinggi sehingga hanya digunakan
untuk arus kecil atau elektronika.
Gambar 1. Jenis resistor menurut konstruksinya.
Resistor juga dapat dibagi menurut tahananya, ada resistor yang dapat diatur harga
tahananya ada juga yang tidak. Resistor yang bisa diatur tahananya disebut variable resistor
atau sering disebut potensiometer. Resistor yang tidak dapat diatur nilai tahananya disebut
fixed resistor.
Gambar 2. Simbol resistor
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 3
PENGENALAN RESISTORKEGIATAN
1
B
Kode warna
Harga tahanan dari resistor dapat dibaca langsung pada badanya. Akan tetapi, yang
paling lazim dipakai adalah pembacaaan melalui lukisan gelang-gelang berwarna (4 buah
gelang) yang disebut kode warna. Dibawah ini merupakan tabel kode warna beserta
nilainya.
Warna Warna pada gelang
1 2 3 4
Hitam - - 100
Cokelat 1 1 101
Merah 2 2 102
Orange 3 3 103
Kuning 4 4 104
Hijau 5 5 105
Biru 6 6 106
Ungu 7 7 107
Abu-abu 8 8 108
Putih 9 9 109
Emas 10-1 5 %
Perak 10-2 10 %
Tak berwarna 20 %
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 4
Gambar 3. Cara pembacaan kode warna resistor
Contoh :
Sebuah resistor memiliki empat buah gelang warna sebagai berikut : Merah – kuning
– hijau – emas. Berapakah nilai tahanan dari resistor tersebut?
Jawab :
Gelang 1 warna merah = 2
Gelang 2 warna kuning= 4
Gelang 3 warna hijau = 105
Gelang 4 warna emas = 5 %
Nilai ideal resistor tersebut adalah 24 x 105 ± (5 % x 24x105). Jadi nilai resistor tersebut
berkisar antara 2.280.000 s/d 2.520.000 Ω.
Resistor khusus
Selain resistor yang disebutkan diatas, terdapat juga resistor yang tidak linier.
Resistor jenis ini memiliki nilai tahanan yang dapat berubah-ubah dipengaruhi oleh besaran-
besaran fisika, yaitu cahaya, suhu / temperatur, tegangan, dll.
1. NTC Thermistor ( NTC = Negative temperature coefficient)
Resistor ini memiliki sifat peka terhadap perubahan suhu atau temperatur. Pada suhu
rendah / normal, memiliki nilai tahanan yang besar. Sebaliknya pada suhu yang tinggi
(panas) nilai tahananya menjadi turun atau mengecil. Resistor ini banyak digunakan
untuk sistem yang berpengaruh pada perubahan temperatur. Misalnya refrigerator,
pendingin ruangan, dll.
Gambar 4. Simbol NTC
2. PTC Thermistor (PTC = positive temperature coefficient)
PTC adalah kebalikan dari NTC. Resistor ini memiliki nilai tahanan yang kecil pada
suhu ruangan normal atau dingin. Sebaliknya pada temperatur udara yang panas nilai
tahananya menjadi naik dan besar. Resistor ini banyak ditemukan pada peralatan yang
peka terhadap panas dan beban arus lebih. Misalnya ; belitan motor listrik, generator
listrik, transformator, dll.
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 5
Gambar 5. Simbol PTC
3. VDR (voltage dependent resistor)
VDR adalah resistor yang nilai tahananya dapat dipengaruhi oleh perubahan tegangan.
Semakin besar tegangan yang melalui resistor ini, nilai tahananya semakin kecil. VDR
banyak digunakan pada stabilisasi tegangan.
Gambar 6. Simbol VDR
4. LDR (light dependent resistor)
LDR banyak digunakan pada peralatan sensor cahaya. Nilai tahanan resistor ini akan
turun jika cahaya mengenai permukaanya.
Gambar 7. Simbol LDR
Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum praktek adalah:
a. Gunakanlah baju praktek
b. Persiapkan bahan dan peralatan yang diperlukan
c. Pastikan bahan dan peralatan mencukupi dan dalam keadaan baik
Praktek 1
MENGUKUR RESISTOR VARIABEL ( VARIABLE RESISTOR)
a. Tujuan
Siswa dapat merangkai rangkaian percobaan menggunakan resistor variabel.
Siwa dapat mengukur besaran-besaran listrik dalam rangkaian dan menganalisis –
perubahan yang terjadi pada rangkaian.
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 6
P
Pr
b. Alat dan bahan
1. Power suplay 0 –30 V 1 buah
2. Volt meter 1 buah
3. Amper meter 1 buah
4. Electronic lab trainer (ELT – 01) 1 buah
5. Resistor variabel (potensiometer) 5 kΩ 1 buah
6. Lampu DC 12 V/10 W 1 buah
c. Gambar rangkaian
d. Langkah kerja
1. Rangkailah rangkaian seperti gambar diatas.
2. Hidupkan power suplay.
3. Atur potensiometer pada kedudukan minimum, amati perubahan nyala lampu dan
catat hasilnya pada tabel .
4. Ulangi langkah 2 dengan kedudukan potensiometer yang maksimum.
5. Buatlah kesimpulan dari hasil percobaan diatas.
e. Tabel pengukuran
Keadaan potensiometer I (mA) V (volt) Nyala lampu
Minimum
Maksimum
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 7
Praktek 2
MENGUKUR RESISTOR KHUSUS
a. Tujuan
Siswa dapat merangkai rangkaian percobaan menggunakan resistor khusus.
Siswa dapat mengukur besaran-besaran listrik dalam rangkaian dan menganalisis
–perubahan yang terjadi pada rangkaian.
b. Alat dan bahan
1. Power suplay 0 – 30 V
2. Volt meter
3. Amper meter
4. Ohm meter
5. Electronic lab trainer (ELT – 01)
6. Resistor 1 KΩ
7. LDR
8. NTC
9. VTC
10. VDR
11. Saklar
12. Lampu 12 V / 5 W
13. Solder dan ES batu.
c. Gambar rangkaian
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 8
d. Langkah kerja
1. Rangkai rangkaian seperti gambar diatas
2. Pastikan saklar pada posisi OFF dan Volt meter dalam keadaan belum terhubung
dengan rangkaian.
3. Hubungkan Ohm meter pada PTC.
4. Ukur tahanan PTC dalam keadaan normal.
5. Panaskan solder dan sentuhkan mata solder dengan menggunakan alas logam pada
permukaan PTC selama 30 detik.
6. Lepaskan mata solder dan ukur kembali tahanan PTC.
7. Lepaskan Ohm meter dari rangkaian dan gantikan dengan memasang Volt meter.
8. Hubungkan saklar, ukur arus listrik serta tegangan pada PTC.
9. Ulangi langkah 5, perhatikan perubahan arus dan tegangan pada PTC.
10. Catatlah hasilnya pada tabel.
11. Ulangi langkah 2 sd 10 untuk pengukuran NTC dan gantilah penggunaan solder
dengan menggunakan ES batu.
12. Ulangi langkah 2 sd 10 untuk pengukuran LDR dan gantilah pemakaian solder
dengan menutup permukaan LDR dengan jari.
13. Ulangi langkah 2 sd 10 untuk pengukuran VDR, pada langkah 2 saklar pada
posisi ON dan ubahlah tegangan sumber menjadi 6 VDC pada langkah 5 dan 9.
e. Tabel pengukuran
Dalam keadaan normal Setelah dipengaruhi
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 9
Resistor khusus perubahan besaran
Tahanan
( Ω )
Arus
( mA )
Tegangan
( V )
Tahanan
( Ω )
Arus
( mA )
Tegangan
( V )
NTC
PTC
LDR
VDR
Pertanyaan
1. Jelaskan fungsi dan jenis – jenis dari resistor?
2. Diketahui resistor dengan warna sebagai berikut;
a. Merah, biru, ungu, emas
b. Coklat, merah, merah
c. Kuning, hitam, cokelat, perak
Hitunglah besarnya nilai tahanan dari resistor-resistor diatas.
3. Diketahui resistor dengan nilai tahanan sebagai berikut;
a. 4 K 7
b. 1 M 2
c. 68 Ω
Tentukan warna resistor-resistor tersebut.
4. Jelaskan karakteristik khusus dari:
a. NTC
b. PTC
c. LDR
d. VDR
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 10
L
ii.
Tujuan kegiatan
Siswa dapat merangkai sebuah rangkaian listrik sederhana menggunakan prinsip
hukum Ohm
Siswa dapat mengukur besaran-besaran listrik dalam rangkaian tersebut
Siswa dapat membuktikan kebenaran nilai yang diukur dengan analisis perhitungan
menggunakan konsep hukum Ohm.
A. HUKUM OHM
Diantara dua titk yang berbeda tegangan (diusahakan beda tegangan konstan)
dihubungkan dengan kawat penghantar maka arus akan mengalir dari arah positif ke
arah negatif. Apabila beda tegangan dinaikan dua kali lipat, ternyata arus yang mengalir
juga naik dua kali lipat. Jadi, arus yang mengalir melalui kawat penghantar akan
sebanding dengan tegangan yang terdapat antara kedua ujung penghantar.
Percobaan ini dilakukan oleh Ohm yang selanjutnya disebut hukum Ohm.
Oleh karena itu dirumuskan:
= R
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 11
HUKUM OHMRANGKAIAN SERI – PARALEL
JEMBATAN WHEATSTONE
KEGIATAN
2
B
E
I
Keterangan :
E = Tegangan dalam Volt (V)
I = Arus dalam ampere (A)
R = Resistansi / tahanan dalam ohm (Ω)
Gambar rangkaian :
B. RANGKAIAN SERI
Yang dimaqksud dengan rangkaian seri adalah apabila beberapa resistor dihubungkan
secara berturut-turut, yaitu ujung akhir dari resistor pertama disambung dengan ujung
awal dari resistor kedua, dan seterusnya. Jika ujung awal dari resistor pertam dan ujung
akhir resistor terakhir diberika tegangan, maka arus akan mengalir berturut-turut melalui
semua resistor yang besarnya sama.
Gambar rangkaian:
Hubungan pada rangkaian seri :
Besar tahanan totalnya adalah
RT = R1 + R2 + R3 + ……Rn
Besar arus listriknya adalah
I = IR1 = IR2 = IR3 ….= In
I =
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 12
I
ER1 ER3ER2
I
ERT
Besar tegangan listriknya adalah
ER1 = I . R1
ER2 = I . R2
ER3 = I . R3
ERn = I . Rn
ET = ER1 + ER2 + ER3
C. RANGKAIAN PARALEL
Yang dimkasud rangkaian pararel jika beberapa resistor secara bersama dihubungkan
antara dua titik yang dihubungkan antara tegangan yang sama.
Dalam praktek rangkaian paralel, semua alat listrik yang ada dirumah dihubungkan
secara paralel (lampu, setrika, pompa air, dll).
Gambar rangkaian:
Hubungan pada rangkaian paralel :
Besar tahanan totalnya adalah
R T = + + +
Besar arus listrik yang mengalir adalah
I =
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 13
I1
I2
I3
I
1R1
1R3
1R2
1Rn
E
RT
IR1 = IR2 = IR3 =
Jadi arus tiap cabang adalah :
IRn =
Besar tegangan listriknya adalah
E = ER1 = ER2 = ER3 = ERn
E = I . RT
D. RANGKAIAN SERI – PARALEL (CAMPURAN)
Yang di maksud dengan rangkaian seri-paralel adalah gabungan dari rangkaian seri dan
rangkaian paralel. Oleh karena itu, rangkaian seri-paralel biasa disebut rangkaian
campuran.
Gambar rangkaian:
Besar tahanan totalnya adalah
Pertama-tama kita cari dahulu tahanan paralel R2 dan R3,
R 2,3 = +
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 14
ER1
ER2
ER3
ERn
I ER1 ER 2,3 ER3
IR2
IR3
1R2
1R3
Setelah kita hitung tahanan seri R 2,3, gmbar rangkaian diatas menjadi seperti
dibawah ini.
Maka tahanan totalnya adalah
RT = R1 + R 2,3 + R4
Besar arus listriknya adalah
I T =
Untuk arus pada cabang R2 Dan R3 adalah
I R2 = I R3 =
Jumlah besarnya arus listrik tiap cabang besarnya sama dengan arus total.
Dimana besarnya.
IT = I R2 + IR3
Besar tegangan listriknya adalah
ER1 = I . R1
ER 2 = ER3 = I . R Paralel 2,3
ER4 = I . R4
Dimana besar tegangan total adalah jumlah tegangan tiap-tiap tahanan.
E = ER1 + ER 2,3 + ER4
KESIMPULAN
Sifat-sifat rangkaian:
a. Rangkaian seri
Tahanan totalnya lebih besar dari tahanan laianya
Besar arusnya sama dalam setiap tahanan
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 15
ERT
ER2
ER3
Tegangan listriknya terbagi tergantung besar tahanan yang dilalui
b. Rangkaian paralel
Tahanan totalnya lebih kecil atau sama dengan tahanan lainya
Besar arus listriknya terbagi dalam setiap cabang tergantung nilai tahanan cabang
Tegangan dalam setiap cabang besarnya sama.
E. JEMBATAN WHEATSTONE
Untuk mengukur resistansi sebuah resistor dengan teliti, dilakukan dengan
menggunakan jembatan wheatstone. Pada jembatan wheatstone, empat resistor membentuk
segi empat. Dua sisi dihubungkan dengan sumber tegangan dan dua sisi lainya dihubungkan
dengan galvanometer.
Gambar 8. Rangkaian jembatan wheatstone
Ada dua cara pengaturan rangkaian agar mendapatkan suatu harga yang ekivalen,
yaitu:
Mengatur R2, R3 dan R4 sedemikian rupa sehingga galvanometer menunjuk
harga nol.
Memasang R2 dan R4 dalam harga tetap dan mengubah R3 hingga galvanometer
pada harga nol. Sebagai pengganti R3 dapat digunakan resistor variable.
Pada saat galvanometer dalam posisi tidak menyimpang (posisi nol), terjadi
perbandingan harga arus listrik tiap-tiap cabang yang besarnya :
I1 = I2 dan I3 = I4
Arus yang melewati galvanometer dan tegangan pada titik BD adalah seimbang,
sehingga:
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 16
didapat:
Bila R1 merupakan resistor yang akan dicari nilai tahananya, maka:
Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum praktek adalah:
a. Gunakanlah baju praktek
b. Persiapkan bahan dan peralatan yang diperlukan
c. Pastikan bahan dan peralatan mencukupi dan dalam keadaan baik
Praktek 1
Praktek 2
MENGUKUR RANGKAIAN SERI
a. Tujuan
Siswa dapat merangkai rangkaian seri
Siwa dapat mengukur besaran-besaran listrik dalam rangkaian seri
Siswa dapat membuktikan kebenaran pengukuran menggunakan konsep dasar
rangkaian seri.
b. Alat dan bahan
1. Power suplay 0 –30 V 1 buah
2. Volt meter 3 buah
3. Amper meter 1 buah
4. Electronic lab trainer (ELT – 01) 1 buah
5. Resistor 680 Ω 1 buah
6. Resistor 1 kΩ 1 buah
7. Resistor 2,2 kΩ 1 buah
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 17
P
Pr
8. Kabel secukupnya
c. Gambar rangkaian
d. Langkah kerja
1. Rangkai rangkaian seperti gambar diatas
2. Hidupkan power suplay
3. Baca nilai yang tertera pada alat ukur dan masukan hasilnya kedalam tabel
4. Lepaskan sumber tegangan dari rangkaian
5. Buat analisis perhitungan dengan nilai-nilai yang ada dalam rangkaian
menggunakan konsep hukum ohm
6. Buat kesimpulan dari hasil pengukuran diatas
e. Tabel pengukuran
Tegangan
Sumber
(Volt)
Arus
(mA)
ER1
(volt)
ER2
(Volt)
ER3
(Volt)
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 18
Praktek 3
MENGUKUR RANGKAIAN PARALEL
a. Tujuan
Siswa dapat merangkai rangkaian paralel
Siwa dapat mengukur besaran-besaran listrik dalam rangkaian paralel
Siswa dapat membuktikan kebenaran pengukuran menggunakan konsep dasar
rangkaian paralel.
b. Alat dan bahan
1. Power suplay 0 –30 V 1 buah
2. Volt meter 3 buah
3. Amper meter 1 buah
4. Electronic lab trainer (ELT – 01) 1 buah
5. Resistor 680 Ω 1 buah
6. Resistor 1 kΩ 1 buah
7. Resistor 2,2 kΩ 1 buah
8. Kabel secukupnya
c. Gambar rangkaian
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 19
d. Langkah kerja
1. Rangkai rangkaian seperti gambar diatas
2. Hidupkan power suplay
3. Baca nilai yang tertera pada alat ukur dan masukan hasilnya kedalam tabel
4. Lepaskan sumber tegangan dari rangkaian
5. Buat analisis perhitungan dengan nilai-nilai yang ada dalam rangkaian
menggunakan konsep hukum ohm
6. Buat kesimpulan dari hasil pengukuran diatas.
e. Tabel pengukuran
Tegangan
(Volt)
Arus
(mA)
IR1
(mA)
IR2
(Ma)
IR3
(mA)
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 20
Praktek 4
MENGUKUR JEMBATAN WHEATSTONE
a. Tujuan
Siswa dapat merangkai rangkaian jembatan wheatstone
Siwa dapat mengukur besaran-besaran listrik dalam rangkaian jembatan
wheatstone
Siswa dapat membuktikan kebenaran pengukuran menggunakan konsep dasar
rangkaian jembatan Wheatstone.
b. Alat dan bahan
1. Power suplay 0 –30 V 1 buah
2. Amper meter 1 buah
3. Ohm meter 1 buah
4. Electronic lab trainer (ELT – 01) 1 buah
5. Resistor 680 Ω 1 buah
6. Resistor 1 kΩ 1 buah
7. Resistor 2,2 kΩ 1 buah
8. Resistor variabel 10 kΩ 1 buah
9. Kabel secukupnya
c. Gambar rangkaian
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 21
d. Langkah kerja
1. Rangkai rangkaian seperti gambar diatas
2. Hidupkan power suplay
3. Atur nilai tahanan R3 sehingga ampermeter menunjukan angka nol.
4. Lepaskan R3 dari rangkaian, ukur nilai tahananya menggunakan Ohmmeter.
5. Matikan power suplay
6. Hitunglah nilai tahanan Rx menggunakan analisis perhitungan
.
7. Buat kesimpulan dari hasil pengukuran diatas.
A. Pertanyaan
Jawablah soal-soal dibawah ini
1. Sebuah lampu dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V DC, berapakah arus
listrik yang mengalir pada rangkaian jika tahanan lampu 800 Ω?
2. Diketahui sebuah rangkaian seperti gambar dibawah ini.
Pertanyaan:a. Tahanan total
b. Kuat arus
c. Tegangan drop tiap resistor.
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 22
L
3. Diketahui rangkaian seperti gambar dibawah ini.
Pertanyaan:
a. Tahanan total
b. Arus total
c. Arus tiap resistor
4. Diketahui rangkaian seperti gambar dibawah ini.
Pertanyaan:
a. Tahanan total
b. Arus total
c. Tegangan tiap resistor
d. Arus listrik tiap resistor
B. Tugas
Selesaikanlah soal-soal dibawah ini
Diketahui rangkaian seperti gambar dibawah ini
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 23
Pertanyaan:
a. Tahanan total
b. Arus total
c. Tegangan tiap resistor
d. Arus tiap resistor
Tujuan kegiatan
Siswa dapat menghitung rangkaian listrik menggunakan hukum kirchoff
Siswa dapat menghitung rangkaian listrik menggunakan metode superposisi, Theorema
Thevenin dan Theorema Norton
Siswa dapat mengukur dan membuktikan kebenaran rangkaian menggunakan konsep
hukum kirchoff.
A. HUKUM KIRCHOFF Seorang ahli ilmu alam dari Jerman, Gustov Kirchoff, telah menemukan cara untuk
menemukan perhitungan rangkaian listrik atau jala-jala yang tidak dapat diselesaikan
menggunakan hukum Ohm, yaitu ketentuan-ketentuan rangkaian seri, paralel, maupun
seri-paralel. Selanjutnya cara ini disebut hukum kirchoff.
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 24
Kegiatan
3HUKUM KIRCHOFF
&REDUKSI RANGKAIAN
B
Hukum kirchoff terdiri dari dua, yaitu
1. Hukum Kirchoff pertama
“Jumlah aljabar dari arus-arus listrik pada suatu titik pertemuan dari
lingkaran listrik selalu sama dengan nol”
hukum kirchoff pertama dapat dijelaskan melalui gambar dibawah ini,
A
Dalam gambar arah arus i1 bertentangan dengan arah arus i2 , i3 , i4 . pada titk
pertemuan di A, arus menuju ketitik pertemuan sedangkan arus yang lain
menjauhi titik pertemuan tersebut.
Arah arus yang datang diberi tanda plus (+) dan arus yang menjauhi diberi tanda
min (-).
Jadi: I1 - I2 - I3 - I4 = 0
Atau: I1 = I2 + I3 + I4
Jadi secara umum persamaan hukum kirchoff pertama dapat ditulis
Contoh:
Dalam gambar dibawah ini arus masuk ke titik cabang lewat dua arah, yaitu: I1 dan
I2 dari titik A arus dialirkan ke tiga cabang I3 , I4 dan I5 . jika I1 = 3A ; I2 = 4A ; I4 =
3A, maka I5 dapat dihitung.
I1 I2
A
I5 I3
I4
I1 + I2 – I3 – I4 – I5 = 0
3 + 4 – 2 – 3 – I5 = 0
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 25
I4 I1
I3
I2
I Σ 0
3 + 4 – 2 – 3 = I5
I5 = 2 A
2. Hukum kirchoff kedua
Hukum kirchoff kedua berhubungan dengan lingkaran listrik tertutup.
“Dalam suatu lingkaran listrik tertutup, jumlah aljabar antara GGL-GGL
dengan kehilangan tegangan selalu sama dengan nol”
yang dimaksud denagn kehilangan tegangan adalah perkalian antara arus dengan
resistansinya.
Rumus persamaan hukum kirchoff dapat ditulis,
Untuk mengaplikasikan hukum kirchoff kedua dapat dilakukan dengan dua
metode, yaitu:
Metode arus MESH
Mesh adalah bagian terkecil suatu rangkaian tertutup yang terdapat pada suatu
rangkaian listrik. Perhatikan skema rangkaian pada gambar dibawah ini.
pada rangkaian gambar diatas terdapat dua mesh, yaitu mesh A dan mesh B. Pada
mesh A dibentuk dari rangkaian ABCDA, Terdapat E1, R1, R3 Dan R5.
Sedangkan pada mesh B dibentuk dari rangkaian DCEFD, Terdapat E2, R2, R3
Dan R4.
Aus mesh adalah arus listrik yang mengalir pada tiap mesh tanpa terbagi-bagi.
Arah arus mesh selalu ditetapkan searah dengan jarum jam tanpa memperdulikan
polaritas sumber tegangan yang terpasang pada mesh tersebut.
RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH (DC) 26
Σ E = Σ I . R
Mesh A Mesh B
I1 I2
Persamaan pada rangakaian diatas menggunakan metode mesh:
Pada mesh A: E1 = I1 ( R1 + R3 +R5 ) – I2 . R3
pada mesh B: -E2 = I2 ( R2 + R3 +R4 ) – I1 . R3
Keterangan:
- Arus I2 pada mesh A dan I1 pada mesh B bertanda negatif karena kedua
polaritas sumber tegangan berlawanan.
- Tegangan E2 negatif karena polaritasnya berlawanan dengan arah arus
mesh.
Contoh soal:
Perhatikan skema rangkaian pada gambar dibawah ini.