MODUL 3 :HUKUM OHM, HUKUM KIRCHOFF, VOLTAGE & CURRENT DIVIDER, MESH, NODAL, THEVENIN

 

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. A. Hukum Ohm
2. B. Hukum Kirchoff, Voltage and Current Divider
3. C. Mesh, Thevenin, Nodal

1. Pendahuluan[Kembali]

Pada suatu rangkaian listrik,ada satu hukum yang mendasari adalah hukum ohm.Hukum Ohm menyatakan bahwa bahwa besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan tegangan yang diterapkan kepadanya.Dari pernyataan ini ,arus listrik dapat dicari besarnya pada suatu rangkaian dengan membagi besar beda potensial dengan hambatan yang ada pada rangkaian tersebut.Besar atau kecilnya arus yang mengalir pada sebuah rangkaian itu bergantung atas berapa besarnya tegangan/beda potensial dan juga besar hambatan yang ada pada komponen di rangkaian tersebut.

   Pada suatu rangkaian listrik yang tertutup ,ada satu hukum yang berlaku yaitu,Hukum Kirchoff 1 & 2. Pada hukum kirchoff 1 menyatakan bahwa Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik cabang akan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik itu, sehingga tidak ada arus yang hilang pada rangkaian tertutup tersebut.Dan juga hukum kirchoff 2 menyatakan bahwa Jumlah aljabar beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup adalah sama dengan nol.Artinya, tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian atau semua energi listrik diserap dan digunakan.Akan tetapi hukum kirchoff ini hanya berlaku pada rangkaian tertutup saja.

      Sebuah rangkaian listrik,yang paling umum adalah bentuk rangkaian seri dan parallel.Rangkaian seri dan parallel ini memiliki ciri khas atau karakteristik yang berbeda.Untuk rangkaian seri,arus yang mengalir pada setiap komponen listrik itu bernilai/besarnya sama.Karena arus listrik setiap komponen sama,maka dapat diartikan tegangan pada masing masing komponen akan berbeda.Disini berlaku hukum ohm dan hukum kirchoff 2.Dimana arus dapat dicari dengan membagi sumber tegangan dengan jumlah semua komponen hambatan.(hukum ohm).Dan hukum kirchoff berlaku untuk mencari tegangan pada masing masing komponen pada rangkaian seri tersebut.Hal ini disebut sebagai Voltage Divider.Pada Rangkaian parallel tegangan pada masing masing komponen yang parallel adalah sama,artinya terdapat pembagian arus di node parallel tersebut.Besar arus yang terbagi pada setiap komponen dapat dicari menggunakan hukum ohm dan juga hukum kirchoff 1.Hal ini disebut sebagai current divider.

       Ada beberapa metode yang digunakan untuk menganalisis suatu rangkaian listrik,diantaranya analisis mesh,node, dan juga thevenin .Yang  pertama analisis mesh, analisis ini menggunakan loop (rangkaian tertutup) untuk menganalisis rangkaian. Setiap loop memiliki persamaan tegangan berdasarkan hukum KVL(hukum kirchoff 2).Yang kedua analisis node(simpul),metode ini Berfokus pada simpul (percabangan) dalam rangkaian. Setiap simpul memiliki persamaan arus berdasarkan hukum KCL(hukum kirchoff 1).Yang ketiga adalah metode thevenin.Metode ini memungkinkan kita menggantikan rangkaian kompleks dengan sirkuit yang lebih sederhana yang hanya terdiri dari satu sumber tegangan dan satu resistor ekivalen .Ini mempermudah analisis rangkaian dan memahami karakteristik sirkuit tanpa harus memperhatikan seluruh rangkaian

2. Tujuan[Kembali]

1. Dapat memahami prinsip Hukum Ohm.

2. Dapat memahami prinsip Hukum Kirchoff.

3. Dapat memahami cara kerja voltage dan current divider.

4. Dapat membuktikan perhitungan arus dengan menggunakan Teorema Mesh.

5. Dapat membuktikan perhitungan tegangan dengan menggunakan Analisis Nodal.

6 Dapat menentukan tegangan ekivalen Thevenin dan resistansi Thevenin dari rangkaian DC dengan satu sumber.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

1. Instrument

Multimeter

2. Module

3. Base Station

4. Jumper

  Jumper

B. Bahan

Resistor

Potensiometer

4. Dasar Teori[Kembali]

A. Resistor

Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

Tabel Kode Warna Resistor

Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5

Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =

2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

B. Potensiometer

    Potensiometer merupakan resistor variabel yang nilai resistansinya dapat diubah dengan cara memutar tuasnya untuk mendapatkan variasi arus. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan perangkat elektronik. Salah satu contohnya seperti pengatur volume pada peralatan audio.

       Potensiometer mempunyai 3 terminal, yaitu terminal A, terminal B, dan wiper. Dimana prinsip kerjanya ketika terminal A dan wiper dihubungkan maka nilai resistansinya semakin besar jika tuasnya diputar ke kanan. Ketika terminal B dan wiper dihubungkan maka nilai resistansinya semakin besar jika tuasnya diputar ke kiri. Sedangkan ketika terminal A dan B dihubungkan maka pada potensiometer akan menunjukkan nilai resistansi maksimum. Nilai resistansi  ini akan selalu tetap dan merupakan nilai resistansi total dari potensiometer.