Bab 1 : Konsep Dasar Rangkaian Listrik Dr. Suprijanto, ST MT John Adler, M.Si e-mail: johnadler2zz@yahoo.com john.adler007@gmail.com

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

Konsep Dasar Rangkaian Listrik PCB + Komponen Komponen Aktif + Pasif

Konsep Dasar Rangkaian Listrik SMD Resistors

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Rangkaian listrik dibentuk dg menghubungkan komponen2 yg memiliki sifat2 elektrik yg berbeda. Kuantitas Dasar : yg menggambarkan kecepatan partikel bermuatan listrik bergerak dlm suatu rangkaian dan bagaimana partikel itu melakukannya adalah arus dan tegangan. Arus : kuantitas yg melalui (through variable ). ampere, Coulomb/detik Tegangan : kuantitas yg membentangi (across variable ) Volt, Joule/Coulomb Energi : Joule Daya : Joule/detik = Watt P=Arus x Tegangan

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK 1 A = 1 Coulomb/det, 1 V = 1 J/Coulomb, 1 W = 1 VA = 1 J/det Besaran Satuan muatan Coulomb arus Ampere (A) tegangan Volt (V) energi Joule (J) daya Watt (W)

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Awalan (faktor besar) untuk satuan Awalan Singkatan Pengali Deka Da x10 Hekto H x102 Kilo K x103 Mega M x106 Giga G x109 Tera T x1012 Peta P x1015

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Awalan (faktor kecil) untuk satuan Contoh : 1 ndet = 1x10-9 det, 6 kV = 6x103 V. Awalan Singkatan Pengali desi d X10-1 senti c X10-2 mili m X10-3 mikro μ X10-6 nano n X10-9 piko p X10-12 femto f X10-15

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.

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Unsur-unsur dasar rangkaian Tahanan/resistansi Hukum Ohm : Arus I yg mengalir pada kawat sebanding dg tegangan V yg membentang antara 2 titik dalam kawat tsb : V = IR atau I = GV, di mana : R = resistansi, G = konduktansi = 1/R. Satuan R dlm ohm (Ω) dan G dlm siemens(S).

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Resistansi dihitung dg 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.

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Sumber independen dan dependen Ada 2 jenis sumber : sumber tegangan dan sumber arus. Sumber tegangan/arus bersifat independen mempertahankan suatu tegangan/arus tertentu yg tdk terkena pengaruh dari kuantitas lain. Simbolnya:

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Sumber tegangan/arus dependen (terkendali) memiliki nilai tegangan/arus yg ber-ubah2 terhadap beberapa variabel lain. Simbolnya :

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. Hubungan paralel Jika semua terminal terhubung dengan elemen lain yang mengakibatkan tegangan tiap elemen akan sama.

Sumber terhubung dengan seri dan paralel Rangkaian Seri terhubung dengan sumber tegangan dapat diganti dengan satu sumber tunggal. Rangkaian arus paralel dapat diganti dengan satu sumber tunggal.

Penting untuk diingat 2 Resistor paralel

Contoh 1 ? mA 0V ? V

Contoh 2

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK R = ρl/A

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Short Circuit Open Circuit R = ? R = ?

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Rangkaian seri Tinjau suatu rangkaian seri dari n resistor : HTK memberikan : V1,n+1 = V1,2+V2,3+…..+Vn,n+1 Dari hukum Ohm : V1,n+1 = (R1+R2+…..+Rn)I = RI dg R = resistansi setara dari n resistor seri.

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Jadi resistansi setara dari n resistor seri : R = R1 + R2 + ….. + Rn

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Rangkaian paralel Tinjau rangkaian paralel n resistor : HAK memberikan : I = I1 + I2 + ….. +In Dari hukum Ohm : I = (G1 + G2 + ….. + Gn)V = GV dg G = konduktansi setara n resistor paralel

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Konduktansi setara n resistor paralel : G = G1 + G2 + ….. + Gn Resistansi setara dari n resistor paralel : R = 1/G = R1R2…Rn/(R2R3…Rn+R1R3R4…Rn+R1R2…Rn-1)

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Contoh reduksi seri/paralel : R׳ = R4 paralel R5 = R4R5/(R4+R5) R׳ ׳ = R2 seri R׳ = R2+R4R5/(R4+R5)

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK R׳ ׳ ׳ = R3 paralel R׳ ׳ = R3{R2+R4R5/(R4+R5)}/[R3+{R2+R4R5/(R4+R5)}] Req = R1 seri R׳ ׳ ׳ = R1+R3{R2+R4R5/(R4+R5)}/[R3+{R2+R4R5/(R4+R5)}]

KONSEP DASAR RANGKAIAN LISTRIK Contoh 3:

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK Contoh 4:

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK Contoh 5:

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK Contoh 6:

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK Contoh 7: s

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK Rangkaian tangga Rangkaian tangga menyatakan gaya rangkaian yg digunakan secara umum yg dikonfigurasikan atas dasar hubungan seri dan paralel. :

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK R12 seri terhadap sisa rangkaian di kanan simpul 2. Maka V/I = R12 + 1/G2, di mana G2 = konduktansi setara mulai dari simpul 2 termasuk G20. Rangkaian tangga direduksi menjadi :

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK G2 adalah hubungan paralel antara G20 dg sub-rangkaian lain mulai simpul 2 dan tdk termasuk G20, jadi G2 = G20 + 1/R2׳, di mana R2׳ adalah sub-rangkaian sbb :

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK Jadi V/I = R12 + 1/G2 = R12 + 1/(G20+1/R2׳). Dg meneruskan proses seperti ini, maka kita dapatkan :

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK V 1 = R12 + I 1 G20 + 1 R23 + G30 + R34 + G40

Soal 8 Rangkaian di bawah ini sering disebut sebagai rangkaian tangga (ladder network). Tentukan tahanan ekivalennya. Jawab : R = 10 

KONSEP DASAR RANGKAIAN ELEKTRIK Rumus pembagian tegangan dan arus Tinjau kasus rangkaian seri : Tegangan yg membentangi resistor Ri = RiI = Vi,i+1, dg I = arus yg mengalir dlm tiap resistor. Jadi kita dpt tuliskan rumus pembagian tegangan : Vi,i+1 = RiI = RiV/(R1+R2+…..+Rn)