Twenty Gamping

Chapter Two

 

RANGKAIAN ARUS SEARAH 

 

• Arus searah ( DC )

Pada rangkaian DC hanya melibatkan arus dan tegangan searah, yaitu arus dan tegangan yang tidak berubah terhadap waktu. Elemen pada rangkaian DC meliputi :

( i ) Baterai

( ii ) hambatan dan

( iii ) kawat penghantar

Baterai menghasilkan e.m.f untuk menggerakkan elektron yang akhirnya menghasilkan aliran listrik. Sebutan “rangkaian” sangat cocok digunakan karena dalam hal ini harus terjadi suatu lintasan elektron secara lengkap – meninggalkan kutub negatif dan kembali ke kutub positif. Hambatan kawat penghantar sedemikian kecilnya sehingga dalam prakteknya harganya dapat diabaikan.

Bentuk hambatan (resistor) di pasaran sangat bervariasi, berharga mulai 0,1 W sampai 10 MW atau lebih besar lagi. Resistor standar untuk toleransi ± 10 % biasanya bernilai resistansi kelipatan 10 atau 0,1 dari:

10        12        15        18        22        27       33       39       47       56       68       82

Sebuah rangkaian yang sangat sederhana terdiri atas sebuah baterai dengan sebuah resistor ditunjukkan pada gambar 2.1-a. Perhatikan bagaimana kedua elemen tersebut digambarkan dan bagaimana menunjukkan arah arus (dari kutub positif melewati resistor menuju kutub negatif).

Gambar 2.1 " Rangkaian Arus Searah " : a) Pemasangan komponen dan arah arus dan b) Penambahan komponen saklar dan hambatan dalam.

Pada gambar 2.1-b, telah ditambahkan dua komponen lain pada rangkaian, yaitu:

i) Sebuah saklar untuk memutus rangkaian.
ii) Sebuah resistor dengan simbol r (huruf kecil) untuk menunjukkan fakta bahwa
tegangan baterai cenderung untuk menurun saat arus yang ditarik dari baterai
tersebut dinaikkan.

2 Kondisi Saklar  :

ON : Kondisi ini biasa disebut sebagai “hubung singkat” (shot circuit), dimana secara ideal mempunyai karakteristik: V = 0 untuk semua harga I (yaitu R = 0)

OFF : Kondisi dimana arus tidak mengalir atau biasa disebut sebagai “rangkaian terbuka” (open circuit), secara ideal mempunyai karakteristik: I = 0 untuk semua harga V (yaitu R = ∞ ).

Untuk menganalisis lebih lanjut, rangkaian di atas perlu dipahami hukum dasar
rangkaian yang disebut hukum Kirchhoff. Cara untuk menyatakan Hukum Kirchoff yaitu :

Gambar 2.2 Rangkaian sederhana dengan 3 Loop

i)    Arus total yang masuk pada suatu titik sambungan/cabang adalah nol (Hukum I,
disebut KCL – Kirchhoff curent law ).

∑ i_{n = 0}

Arah setiap arus ditunjukkan dengan anak panah, jika arus berharga positif maka
arus mengalir searah dengan anak panah, demikian sebaliknya. Dengan demikian untuk
rangkaian seperti pada gambar 2.2 kita dapat menuliskan:

∑ i_{n = 0}

                                                  −I₁ +I₂ + I_{3                                      (2.1)}

Tanda negatif  di  I₁ menunjukkan bahwa arus keluar dari titik cabang dan jika arus masuk titik cabang diberi tanda positif.

ii)    Pada setiap rangkaian tertutup (loop), jumlah penurunan tegangan adalah nol
(Hukum II, sering disebut sebagai KVL – Kirchhoff voltage law)

                                                            ∑ V_{n = O                                                  (2.2)}

Pada gambar 2.2 dengan menggunakan KVL kita dapat menuliskan tiga persamaan , yaitu :

Untuk Loop sebelah kiri :  −E₁+ R₃I₃ + R₁I₁ = 0

Untuk Loop sebelah kanan :  −E₂+ R₂I₂ + R₁I₁ = 0

Untuk Loop luar : −E₁ +  R₃I₃ − R₂I₂ + E₂ = 0

Kembali ke rangkaian pada gambar 2.1, bahwa semua komponen dilewati arus I. Menurut hukum II berlaku :

∑V_n = 0

−E + I_r + I R = 0

(2.3)

Jadi besarnya arus yang mengalir tersebut adalah :

• Resistor dalam Rangkaian Seri dan Paralel 

Rangkaian Pembagi Tegangan 

• Pembagi Arus ( Current Divider )

Rangkaian pembagi arus tidaklah sepenting rangkaian pembagi tegangan, namun perlu dipahami utamannya saat kita menghubungkan alat ukur arus secara paralel.

 

• Teorema Thevenin