Pengantar Analisis Rangkaian

Presentasi berjudul: "Pengantar Analisis Rangkaian"— Transcript presentasi:

1 Pengantar Analisis Rangkaian
Konsep Dasar Pengantar Analisis Rangkaian Pada video pertama kuliah Pengantar Analisis rangkaian ini akan dibahas beberapa konsep dasar dalam analisis rangkaian listrik.

2 Tujuan Pembelajaran Memahami konsep arus dan tegangan
Memahami konvensi tanda pasif Memahami perhitungan daya dan energi Setelah mengikuti pembelajaran melalui video ini serta mengikuti latihan yang diberikan peserta kuliah diharapkan akan dapat Memahami konsep arus dan tegangan Memahami konvensi tanda pasif Memahami perhitungan daya dan energi

3 Efek Listrik Konsep rangkaian listrik didasari pemahaman
Adanya pembawa muatan listrik: elektron atau proton Muatan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat dialihkan (Hukum Kekekalan Muatan) Efek listrik timbul oleh pemisahan dan pergerakan muatan Efek dan gejala listrik didasari oleh adanya pemahaman akan pembawa muatan linstrik. Pembawa muatan tersebut dapat berupa elekron atau proton. Pemahaman lain yang menjadi dasar efek listrik adalah kekalan muatan. Muatan secara alamiah tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Muatan hanya akan dapat dialihkan atau dipindahkan. Efek listrik timbul karena adanya perpindahan muatan tersebut. Menurut kemudahan pergerakan muatan listrik ini, material secara umum dapat diklasifikasikan kedalam konduktor, Isolator dan Semikonduktor. Material konduktor dengan mudah dapat menghantarkan muatan listrik dalam atom-atomnya. Pada isolator perpindahan muatan ini sukar dilakukan. Sifat di antara keduanya disebut semikonduktor.

4 Medan, Muatan, dan Arus Listrik
VA VB Untuk VA> VB Medan Listrik, E Bila selang waktu pergerakan muatan t Arus Listrik I = Q/t Muatan Positif bergerak Serah medannya Q>0 Q>0 Secara umum arus i = dq/dt  Dq/Dt Muatan Listrik, Q Energi yang dilepaskan W=Q(VA-VB) Q<0 Muatan Negataif bergerak Melawan Arah Medannya Daya dilepaskan P = W/t Daya dilepaskan P = V I Antara dua potensial listrik yang berbeda akan ada medan listrik Saat muatan listrik berada pada medan tersebut, muatan listrik akan bergerak Pergerakan muatan inilah yang membentuk arus listrik Bila arah gerakan sebaliknya, muatan menerima daya

5 Arus danTegangan Listrik
Rangkaian Sederhana Arus, notasi I atau i Perubahan jumlah muatan per satuan waktu Rujukan dalam rangkaian: anak panah pada arah muatan/ arus Satuan A atau ampere Tegangan, notasi: V atau v Perbedaan potensial listrik dua titik pada saat yang sama Rujukan dalam rangkaian: tanda + dan – pada terminal Satuan: V atau volt tegangan arus Berikut kita perhatikan konsep arus listrik dan tegangan listrik. Perhatikan rangkaian sederhana yang terdiri dari sebuah baterai, kawat penghantar dan lampu pijar. Muatan listrik bergerak dari tempat berpotensial tinggi ke tempat berpotensial rendah apa bila tersedia penghantar yang menghubungkannya. Saat muatan tersebut bergerak terjadi arus listrik. Arus listrik adalah perubahan jumlah muatan dalam selang waktu tertentu. Rujukan untuk arah pergerakan arus listrik adalah dari potesial tinggi ke potensial rendah. Paga gambar ini tinjukkan arah arus sengan tanda panah hitam. Arus listrik diamati atau diukur dengan melihat muatan yang melintas pada satu titik pada selang waktu tertentu. Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listik pada dua titik yang berbeda pada saat yang sama. Rujukan titik berpotensial lebih tinggi ditandai dengan tanda positif dan titik berpotensial lebih rendah dengan tanda negative. Tegangan listrik diamati atau diukur sebagai perbedaan potensial pada kedua titik tersebut.

6 Elemen/ Komponen Rangkaian
Pengelompokan umum elemen/ komponen rangkaian listrik Pasif: elemen yang menyerap energi Resistor, Kapasitor, Induktor Aktif: elemen yang mengeluarkan energi Sumber arus, Sumber tegangan Konektivitas elemen rangkaian Kawat penghubung Terminal Simpul/ titik terhubung Secara umum elemen rangkaian dapat digolongkan menjadi dua kelompok utama. Pertama, elemen pasif. Elemen pasif bersifat menyerap energy listrik. Tiga elemen dasar rangkaian dalam kategori elemen pasif adalah resistor, kapasitor dan inductor. Kedua, elemen aktif. Elemen aktif bersifat mengeluarkan energy listrik. Dua elemen dasar rangkaian dalam kategori elemen aktif adalah sumber tegangan dan sumber arus. Dalam rangkaian elemen-lemen tersebut dihubungkan dengan kawat penghubung. Setiap elemen di atas mempunyai terminal yang menjadi titik tempat menghubungkannya dengan elemen lain. Pertemuan dua elemen tersbut membentuk sebuah simpul.

7 Konvensi Tanda Pasif Daya diserap elemen pada terminal A dan B sama dengan tegangan jatuh pada terminal A dan B dikalikan dengan arus yang mengalir melalui elemen tersebut Dengan konvensi ini, daya positif P>0 berarti elemen menyerap daya. Sebaliknya, daya negatif P<0 berarti elemen membangkitkan daya. + - VAB IAB Ada dua alternative cara untuk memberikan rujukan tanda positif dan negative pada daya sebuah elemen. Alternatif pertama, daya yang dikeluarkan dari elemen aktif dinyatakan atau daya yang diserap elemen pasif sebagai daya positif. Rujukan ini disebut sebagai konvensi tanda paif karena rujukannya adalah daya pada elemen pasif sebagai daya positif. Alternatif kedua adalah sebaiknya. Daya yang diserap elemen pasif dianggap negative. Dalam analisis rangkaian umumnya digunakan konvensi tanda pasif artinya daya diserap elemen pasif adalah positif.

8 Rujukan Polaritas Arus dan Tegangan
Berdasarkan konvensi tanda pasif Pada sumber arus atau sumber tegangan, arus mengalir dari potensial tinggi atau negatif amelalui beban luar Pada beban, arus mengalir dari terminal bertegangan positif ke negatif pada bebannya Arah arus sebaliknya adalah arus negatif I>0 + - P<0 V>0 + - I>0 P>0 Sebagai konsekuensi konvensi tanda pasif maka rujukan arus dan tegangan pada

9 Alternatif Polaritas Arus-Tegangan
Bila pada kasus berikut semua arus dan tegangan terukur positif Daya P=VA.IA Daya P=-VB.IB Daya P=-VC.IC Daya P=VD.ID Elemen Pasif Elemen Aktif Elemen Aktif Elemen Pasif

10 Polaritas Arus Tegangan Elemen Pasif
Bila pada kasus elemen pasif berikut semua arus positif Tegangan VA>0 Tegangan VB<0 Tegangan VC<0 Tegangan VD>0

11 Contoh 01.01 Tentukan arus atau tegangan yang tidak diketahui berikut positif (>0) atau negatif (<0) bila elemen adalah eleman pasif Tegangan V>0 Tegangan V>0 Arus I>0 Arus I>0

12 Konservasi Daya Prinsip konservasi daya:
Jumlah aljabar daya yang diserap seluruh elemen dalam rangkaian setiap saat adalah nol. Dengan kata lain jumlah daya diserap setiap saat sama dengan jumlah daya dibangkitkan. Prinsip konservasi energi (disebut Teorema Tellegen)

13 Contoh 01.02 Dengan Konservasi Daya tentukan arus Ix pada rangkaian di samping ini Jawab Konservasi Daya sehingga dan diperoleh

14 Daya dan Energi Daya sesaat yang diserap sebuah elemen +
Energi yang diserap atau dibangkitkan pada selang antara to hingga t adalah i(t) + - v(t) + - v(t) i(t)

15 Contoh 01.03 Tentukan biaya energi bila Rp1000/kWh bila tegangan dan arus beban seperti pada grafik berikut Daya diperoleh dengan mengalikan tegangan dengan arus Energi diperoleh dengan mencari area dibawah kurva daya Biaya Rp 8362,5 W = 8362,5 Watt Jam

16 Contoh 01.04 Bila sebuah devais memiliki arus dan tegangan
Tentukan daya dan energi yang diserap devais tersebut

17 Satuan Tegangan V Volt Arus A amp ampere Waktu s sekon det detik
Daya W Watt Volt x amp Energi J Joule Watt x detik

18 Latihan Problems 1.3 1.7 1.9 1.13 1.15