Hukum Ohm, Kirchoff, Voltage & Current Divider, Mesh, Nodal, Thevenin
Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui sebuah konduktor (seperti kawat) antara dua titik pada suhu konstan, berbanding lurus dengan tegangan di antara dua titik tersebut, dan berbanding terbalik dengan resistansi konduktor tersebut. Dalam rumus matematisnya, hukum Ohm dapat dituliskan sebagai V = I * R, di mana V adalah tegangan (volt), I adalah arus (ampere), dan R adalah resistansi (ohm).
Hukum Kirchhoff terdiri dari dua hukum, yaitu Hukum Arus Kirchhoff (Kirchhoff's Current Law - KCL) dan Hukum Tegangan Kirchhoff (Kirchhoff's Voltage Law - KVL). KCL menyatakan bahwa total arus yang masuk ke suatu simpul dalam sebuah rangkaian harus sama dengan total arus yang keluar dari simpul tersebut. Sedangkan KVL menyatakan bahwa total penjumlahan tegangan dalam suatu loop (rute tertutup) dalam rangkaian listrik harus sama dengan total penurunan tegangan dalam loop tersebut.
Voltage divider dan current divider adalah teknik untuk membagi tegangan atau arus dalam rangkaian listrik. Voltage divider menggunakan rangkaian resistansi untuk membagi tegangan input menjadi tegangan yang lebih rendah pada titik tertentu. Sedangkan current divider menggunakan rangkaian resistansi untuk membagi arus input menjadi arus yang lebih rendah pada suatu titik tertentu.
Mesh analysis adalah metode analisis rangkaian listrik yang menggunakan hukum Kirchhoff dan analisis aliran arus dalam setiap loop tertutup dalam rangkaian untuk menentukan arus yang mengalir melalui setiap elemen rangkaian.
Nodal analysis adalah metode analisis rangkaian listrik yang menggunakan hukum Kirchhoff dan analisis tegangan pada setiap simpul dalam rangkaian untuk menentukan tegangan pada setiap elemen rangkaian.
Teorema Thevenin menyatakan bahwa rangkaian listrik yang kompleks dapat disederhanakan menjadi sebuah sumber tegangan tunggal dan resistor ekivalen, yang dikenal sebagai rangkaian Thevenin. Rangkaian Thevenin ini dapat digunakan untuk menganalisis dan memahami karakteristik rangkaian yang lebih kompleks secara lebih mudah.
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
1. Resistor
Resistor
2.Potensiometer
Potensiometer
A. Resistor
Resistor adalah salah satu komponen dasar dalam rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur arus listrik dan menurunkan tegangan dalam suatu sirkuit. Resistor memiliki nilai resistansi yang menentukan seberapa besar hambatan yang ditawarkannya terhadap aliran arus. Secara fisik, resistor sering kali terdiri dari kawat atau lapisan karbon yang dililit pada inti keramik atau fiberglass. Nilai resistansi resistor diukur dalam satuan ohm (Ω), dan bisa bervariasi dari nilai rendah hingga nilai yang sangat tinggi, tergantung pada aplikasi dan kebutuhan sirkuit elektronika.
resistor
tabel warna resistor
Resistor berfungsi untuk menghambat arus dalam rangkaian listrik. Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor.
Contoh pada gambar di atas nilai resistansi resistor adalah 134 Ohm
B. Potensiometer
Potensiometer adalah salah satu komponen dasar dalam elektronika yang berfungsi mengatur arus listrik dan menurunkan tegangan dalam suatu sirkuit. Resistor memiliki nilai resistansi yang menentukan seberapa besar hambatan yang ditawarkannya terhadap aliran arus. Secara fisik, resistor sering kali terdiri dari kawat atau lapisan karbon yang dililit pada inti keramik atau fiberglass. Nilai resistansi resistor diukur dalam satuan ohm (Ω), dan bisa bervariasi dari nilai rendah hingga nilai yang sangat tinggi, tergantung pada aplikasi dan kebutuhan sirkuit elektronika.
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.
C. Hukum Ohm
Hukum Ohm adalah salah satu prinsip dasar dalam elektronika yang menyatakan hubungan antara tegangan, arus, dan resistansi dalam sebuah rangkaian listrik. Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui sebuah konduktor (seperti kawat) antara dua titik pada suhu konstan, berbanding lurus dengan tegangan di antara dua titik tersebut, dan berbanding terbalik dengan resistansi konduktor tersebut. Dalam rumus matematisnya, hukum Ohm dapat dituliskan sebagai V = I * R, di mana V adalah tegangan (volt), I adalah arus (ampere), dan R adalah resistansi (ohm). Ini berarti bahwa semakin besar resistansi suatu konduktor, semakin kecil arus yang mengalirinya untuk suatu tegangan tertentu, dan sebaliknya, semakin kecil resistansi, semakin besar arus yang mengalirinya untuk tegangan yang sama.
Hukum Ohm dirumuskan oleh fisikawan Jerman Georg Simon Ohm pada tahun 1827 “Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar atau hambatan besarnya sebanding dengan beda potensial atau tegangan antara ujung-ujung penghantar tersebut. Pernyataan itu bisa dituliskan sebagai berikut yaitu I ∞ V.”
D. Hukum Kirchoff
Hukum Kirchhoff adalah seperangkat aturan dasar dalam analisis rangkaian listrik yang ditemukan oleh fisikawan Jerman Gustav Kirchhoff. Terdiri dari dua hukum utama:
1. Hukum Arus Kirchhoff (Kirchhoff's Current Law - KCL): KCL menyatakan bahwa total arus yang masuk ke sebuah simpul atau node dalam suatu rangkaian harus sama dengan total arus yang keluar dari simpul tersebut. Dengan kata lain, jumlah arus yang masuk ke simpul sama dengan jumlah arus yang keluar dari simpul tersebut. Ini adalah prinsip hukum kekekalan muatan dalam rangkaian listrik.
2. Hukum Tegangan Kirchhoff (Kirchhoff's Voltage Law - KVL): KVL menyatakan bahwa total penjumlahan tegangan dalam suatu loop tertutup (rute yang melingkar) dalam rangkaian listrik harus sama dengan total penurunan tegangan dalam loop tersebut. Dengan kata lain, jumlah tegangan yang bertambah dalam suatu loop harus sama dengan jumlah tegangan yang berkurang dalam loop tersebut. Ini menggambarkan prinsip kekekalan energi dalam rangkaian listrik.
E. Voltage & Current Divider
Voltage Divider dan Current Divider adalah dua teknik dalam rangkaian listrik untuk membagi tegangan atau arus.
1. Voltage Divider : Voltage divider menggunakan rangkaian resistansi untuk membagi tegangan input menjadi tegangan yang lebih rendah pada titik tertentu dalam rangkaian. Prinsipnya adalah bahwa tegangan output pada titik tertentu dalam rangkaian dapat dihitung dengan menggunakan aturan pembagian tegangan (atau hukum pembagi tegangan), yang menyatakan bahwa tegangan pada suatu titik dalam rangkaian adalah hasil dari tegangan input dikalikan dengan rasio resistansi dari resistor di titik tersebut dengan total resistansi dalam rangkaian. Voltage Divider dapat dinyatakan dengan rumus,
Vout=Vin×(R1+R2R2)
2. Current Divider : Current divider menggunakan rangkaian resistansi untuk membagi arus input menjadi arus yang lebih rendah pada suatu titik tertentu dalam rangkaian. Prinsipnya mirip dengan voltage divider, namun dalam hal ini menggunakan aturan pembagian arus (atau hukum pembagi arus), yang menyatakan bahwa arus pada suatu titik dalam rangkaian adalah hasil dari arus input dikalikan dengan rasio resistansi dari resistor di titik tersebut dengan total resistansi dalam rangkaian.
Iout=Iin×(R1+R2R2)
F. Mesh
Gambar 4.3. Rangkaian Arus Mesh
Metode arus Mesh merupakan prosedur langsung untuk menentukan arus pada setiap resistor dengan menggunakan persamaan simultan. Langkah pertamanya adalah membuat loop tertutup (disebut juga mesh) pada rangkaian. Loop tersebut tidak harus memiliki sumber tegangan, tetapi setiap sumber tegangan yang ada harus dimasukkan ke dalam loop. Loop haruslah meliputi seluruh resistor dan sumber tegangan. Dengan arus Mesh, dapat ditulis persamaan Kirchoff’s Voltage Law untuk setiap loop.
G. Nodal
Analisis node adalah metode untuk menganalisis rangkaian listrik dengan menggunakan hukum arus Kirchhoff (KCL), yaitu jumlah arus yang masuk dan keluar dari suatu titik percabangan sama dengan nol. Analisis node membutuhkan penentuan simpul referensi (ground), yang merupakan titik acuan untuk mengukur tegangan node di rangkaian. Tegangan node adalah perbedaan potensial antara suatu simpul dengan simpul referensi.
Analisis node menghasilkan persamaan tegangan node independen sebanyak n-1, di mana n adalah jumlah simpul termasuk simpul referensi. Persamaan-persamaan ini dapat diselesaikan dengan metode eliminasi, substitusi, atau matriks untuk mendapatkan nilai tegangan node di setiap simpul.
H. Thevenin
Teorema Thevenin merupakan salah satu metode penyelesaian rangkaian listrik kompleks menjadi rangkaian sederhana yang terdiri atas tegangan thevenin dan hambatan thevenin yang terhubung secara seri. Beberapa aturan dalam menetapkan Vth dan Rth, yaitu:
1. Vth adalah tegangan yang terlihat melintasi terminal beban. Dimana pada rangkaian asli, beban resistansinya dilepas (open circuit). Jika dilakukan pengukuran, maka diletakkan multimeter pada titik open circuit tersebut.
2. Rth adalah resistansi yang terlihat dari terminal pada saat beban dilepas (open circuit) dan sumber tegangan yang dihubung singkat (short circuit).
5. Prosedur Percobaan[Kembali]
Kom