Rangkaian listrik: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Menambahkan konten dan referensi |
Menambahkan konten dan referensi |
||
Baris 2:
== Sifat ==
Sifat rangkaian listrik dapat diuraikan dalam satu jenis [[dimensi]] secara lengkap. Besaran listrik yang digunakan untuk mengetahui kondisi rangkaian listrik yang beragam adalah [[arus listrik]] dan [[tegangan listrik]] di berbagai titik lokasi pada rangkaian. Pada rangkaian yang nilai arus listrik dan tegangan listriknya tidak berubah terhadap waktu, arus listrik hanya dibatasi oleh [[hambatan listrik]].{{Sfn|Mismail|2011|p=15}}
== Jenis ==
=== Rangkaian listrik sederhana ===
Rangkaian listrik sederhana hanya memerlukan sebuah beban listrik (umumnya lampu) yang dihubungkan dengan sumber tegangan listrik. Sumber ini dapat berupa [[Baterai listrik|baterai listrik.]] Selain baterai, sumber tegangan listrik dapat diperoleh dari [[Akumulator|aki]] atau [[sel surya]]. Pada titik yang berbeda, perbedaan potensial merupakan hasil dari adanya sumber potensial listrik yang terpasang pada suatu rangkaian listrik dan mengalami gaya gerak listrik. Arus listrik akan mengalir dari titik yang memiliki potensial tinggi pada kutub positif menuju ke titik yang memiliki potensial rendah pada kutub negatif.{{Sfn|Siswanto, Susantini, dan Jatmiko|2018|p=6}}▼
[[Rangkaian seri dan paralel|Rangkaian seri]] adalah rangkaian listrik yang tersusun dari komponen hambatan listrik yang saling terhubung dalam posisi [[seri]]. Keberadaan komponen-komponen ini dapat menghambat aliran [[elektron]] yang mengalir dalam rangkaian sehingga dapat dikatakan sebagai hambatan.{{Sfn|Ponto|2018|p=205}} Rangkaian hambatan seri ini digunakan untuk memperbesar [[nilai]] hambatan listrik sekaligus membagi beda [[Potensial listrik|potensial]] yang berasal dari [[sumber]] [[Tegangan listrik|tegangan]]. Rangkaian tersebut dapat diganti dengan sebuah hambatan pengganti seri. Rangkaian hambatan seri mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihannya yaitu dapat menghemat [[biaya]] karena hanya menggunakan sedikit penghantar listrik. kelemahannya yaitu apabila salah satu [[lampu]] tidak berfungsi atau rusak maka komponen yang lain tidak dapat berfungsi.{{Sfn|Ponto|2018|p=184-185}}▼
==== Rangkaian paralel ====
[[Rangkaian paralel]] adalah rangkaian listrik yang tersusun dari beberapa komponen hambatan listrik yang terhubung dengan posisi paralel. bertujuan memutuskan salah satu [[beban]] tanpa mempengaruhi atau beban lain tidak [[putus]]<nowiki/>pada suatu alat listrik yang terpasang secara langsung.{{Sfn|Ponto|2018|p=207}}▼
=== Rangkaian terkopel magnetik ===
Rangkaian listrik yang terkopel magnetik terbentuk sebagai akibat dari pengaliran arus listrik pada suatu penghantar listrik. Di sekitar penghantar listrik terbentuk medan magnet. Timbulnya medan magnet ini merupakan fenomena pada arus searah maupun arus bolak-balik. Besarnya jumlah fluks magnetik yang dihasilkan pada rangkaian listrik merupakan nilai rata-rata dari perkalian antara medan magnet dari suatu penghantar melingkar dengan luas permukaannya. Induksi magnetik dapat terjadi ketika penghantar melingkar ini bertemu dengan penghantar melingkar yang lainnya. Perisitiwa ini menghasilkan [[induktansi]] mutual atau induktansi bersama. Konsep kopel magnetik ni berbeda dengan induktansi maupun [[induktansi diri]].{{Sfn|Hayt, Kemmerly, dan Durbin|2005|p=1}}▼
==== Induktansi mutual ====
Arus listrik dan tegangan mempunyai hubungan di dalam [[persamaan]] [[fisika]] yang berkaitan dengan induksi magnetik. Arus listrik merupakan pembangkit dari [[fluks magnetik]]. Nilai fluks yang dihasilkan sebandingkan dengan nilai arus listrik yang mengalir. Perbandingan ini menggunakan penghantar listrik yang linier. Sementara tegangan listrik pada rangkaian listrik mengalami perubahan terhadap waktu melalui medan magnet. Nilai tegangan sebanding dengan laju perubahan waktu dari medan magnet.{{Sfn|Hayt, Kemmerly, dan Durbin|2005|p=1-2}} Konsep induktansi mutual dibentuk oleh hubungan arus listrik dan tegangan listrik dari suatu koil ke koil lainnya. Hubungan ini menghasilkan fluks magnetik di semua koil.{{Sfn|Hayt, Kemmerly, dan Durbin|2005|p=2}}▼
== Komponen ==
Baris 41 ⟶ 58:
[[Hukum Ohm]] adalah hukum kelistrikan yang memberikan penjelasan mengenai hubungan antara arus listrik, tegangan listrik dan hambatan listrik. Tokoh yang mengemukakannya adalah [[Georg Ohm]]. Hukum Ohm terbagi menjadi hukum tentang arus listrik dan hukum tentang tegangan listrik. Pernyataan dari hukum tentang arus listrik ialah bahwa nilai arus listrik di dalam suatu rangkaian listrik berbading lurus dengan tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan listrik. Sementara hukum tentang tegangan ialah bahwa nilai tegangan listrik sebanding dengan nilai arus listrik dan hambatan listrik.{{Sfn|Basri dan Irfan|2018|p=14-15}} Pernyataan lain dari hukum Ohm ialah mengenai hambatan listrik. Pernyataannya yaitu bahwa hambatan listrik berbanding lurus dengan tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan arus listrik. Hubungan ketiganya juga menghasilkan tiga jenis rumus tentang daya listrik. Pertama, daya listrik sebagai hasil kali antara tegangan listrik dengan arus listrik. Kedua, daya listrik sebagai hasil kali antara kuadrat arus listrik dengan hambatan listrik, Ketiga, daya listrik sebagai hasil bagi antara kuadrat tegangan listrik dengan hambatan listrik.{{Sfn|Basri dan Irfan|2018|p=15}}
==
[[Teorema]] digunakan pada analisis rangkaian listrik jika suatu rangkaian listrik memiliki dua sumber besaran listrik. Variasinya antara lain dua sumber tegangan listrik, dua sumber arus listrik, ataupun satu sumber tegangan listrik dan satu sumber arus listrik. Teorema yang digunakan oada rangkaian listrik antara lain teorema superposisi, teorema subsitusi, teorema Thevenin dan juga teorema Norton.{{Sfn|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017|p=42}}
===
Teorema superposisi hanya berlaku bagi rangkaian listrik yang bersifat linier. Persamaan yang menyatakan bahwa rangkaian linier adalah ketika nilai [[Konstanta (matematika)|konstanta]] sebanding dengan nilai variabel. Penjumlahan tegangan listrik maupun arus listrik pada rangkaian linier dengan beberapa sumber tegangan listrik maupun sumber arus listrik dapat dilakukan dengan menggunakan aljabar. Persyaratan penggunaan teorema superposisi ialah sumber bebas harus bekerja sendiri dan dapat diganti dengan tahanan dalamnya. Jumlah sumber bebas pada rangkaian linier diartikan sebagai jumlah kondisi dari rangkaian listrik yang akan dianalisis. Tiap kondisi ini akan dijumlahkan di tahap akhir analisis. Rangkaian linier umumnya tetap memiliki sumber tidak bebas bersama dengan sumber bebas. Karena suatu rangkaian listrik umumnya mempunya resistor, induktor dan kapasitor. Pada suatu rangkaian linier yang memiliki sumber tidak bebas, yang dihitung tetaplah sumber yang bebasnya saja.{{Sfn|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017|p=43}}
▲Rangkaian listrik sederhana hanya memerlukan sebuah beban listrik (umumnya lampu) yang dihubungkan dengan sumber tegangan listrik. Sumber ini dapat berupa [[Baterai listrik|baterai listrik.]] Selain baterai, sumber tegangan listrik dapat diperoleh dari [[Akumulator|aki]] atau [[sel surya]]. Pada titik yang berbeda, perbedaan potensial merupakan hasil dari adanya sumber potensial listrik yang terpasang pada suatu rangkaian listrik dan mengalami gaya gerak listrik. Arus listrik akan mengalir dari titik yang memiliki potensial tinggi pada kutub positif menuju ke titik yang memiliki potensial rendah pada kutub negatif.{{Sfn|Siswanto, Susantini, dan Jatmiko|2018|p=6}}
Pada rangkaian listrik dengan teorema substitusi berlaku bahwa suatu komponen atau elemen pasif dapat digantikan dengan dengan sumber tegangan dengan nilai yang sama pada saat komponen tersebut dialiri [[listrik]]. Pada komponen pasif berupa resistor, nilai tegangan listrik sumber yang menjadi penggantinya sama dengan nilai arus listrik sumber dikalikan dengan nilai resistor tersebut. Ini dapat berlaku jika nilai hambatan dalam pada komponen sama dengan nol.{{Sfn|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017|p=44}}
▲[[Rangkaian seri dan paralel|Rangkaian seri]] adalah rangkaian listrik yang tersusun dari komponen hambatan listrik yang saling terhubung dalam posisi [[seri]]. Keberadaan komponen-komponen ini dapat menghambat aliran [[elektron]] yang mengalir dalam rangkaian sehingga dapat dikatakan sebagai hambatan.{{Sfn|Ponto|2018|p=205}} Rangkaian hambatan seri ini digunakan untuk memperbesar [[nilai]] hambatan listrik sekaligus membagi beda [[Potensial listrik|potensial]] yang berasal dari [[sumber]] [[Tegangan listrik|tegangan]]. Rangkaian tersebut dapat diganti dengan sebuah hambatan pengganti seri. Rangkaian hambatan seri mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihannya yaitu dapat menghemat [[biaya]] karena hanya menggunakan sedikit penghantar listrik. kelemahannya yaitu apabila salah satu [[lampu]] tidak berfungsi atau rusak maka komponen yang lain tidak dapat berfungsi.{{Sfn|Ponto|2018|p=184-185}}
[[Teorema Thevenin]] menyatakan bahwa penyederhanaan rangkaian listrik dapat dilakukan dengan menyisakan komponen berupa satu buah sumber arus yang dihubungkan secara seri dengan sebuah tahanan ekivalennya pada pengamatan di dua terminal.{{Sfn|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017|p=44}} Penyederhaanan teorema Thevenin diawali dengan menentukan dua titik terminal yang parameternya akan diketahui. Setelah itu, komponen listrik yang ada pada kedua titik dilepaskan untuk kemudian rangkaian listrik dihubung-singkatkan. Lalu, tegangan listrik di kedua titik diukur. Pada rangkaian listrik dengan sumber listrik yang bebas, nilai hambatan listrik diukur terlebih dahulu dalam kondisi tidak berarus listrik. Kondisi ini dicapai dengan mengganti hambatan dalam. Jika sumber bebas berupa tegangan listrik, maka diganti hingga terbentuk rangkaian hubungsingkat. Jika sumber bebasnya berupa arus listrik, maka diganti dengan rangkaian terbuka. Sementara itu, pada rangkaian listrik tanpa sumber terbuka, kedua titik terminal dibuka dan diukur tegangannya. Nilai tahanan pengganti ditetapkan berdasarkan nilai arus hubung singkat di kedua titik. Setelah itu, rangkaian pengganti Thevenin digambarkan dan semua komponen yang dilepas dipasang kembali.{{Sfn|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017|p=46}}
▲[[Rangkaian paralel]] adalah rangkaian listrik yang tersusun dari beberapa komponen hambatan listrik yang terhubung dengan posisi paralel. bertujuan memutuskan salah satu [[beban]] tanpa mempengaruhi atau beban lain tidak [[putus]]<nowiki/>pada suatu alat listrik yang terpasang secara langsung.{{Sfn|Ponto|2018|p=207}}
===
[[Teorema Norton]] menyatakan bahwa penyederhanaan rangkaian listrik dapat dilakukan dengan menyisakan komponen berupa satu buah sumber arus yang dihubungkan secara paralel dengan sebuah tahanan ekivalennya pada pengamatan di dua terminal.{{Sfn|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017|p=46}} Penyederhanaan rangkaian listrik dengan teorema Norton diawali dengan menentukan dua titik terminal yang akan dinyatakan nilainya. Setiap komponen listrik yang ada pada kedua titik dilepaskan, lalu dihubung-singkatkan. Kedua titik tersebut kemudian diukur nilai arus listriknya. Pada sumber listrik yang bebas, hambatan listrik pada kedua titik diukur terlebih dahulu sebelum rangkaian listrik dihubungkan dengan sumber listrik. Cara yang digunakan ialah mengganti nilai tahanan dalam. Jika sumber bebas berupa tegangan listrik, maka diganti hingga terbentuk rangkaian hubungsingkat. Jika sumber bebasnya berupa arus listrik, maka diganti dengan rangkaian terbuka. Sementara itu, pada rangkaian listrik tanpa sumber terbuka, kedua titik terminal dibuka dan diukur tegangannya. Kemudian, rangkaian pengganti digambar kembali. Setelahnya, komponen yang telah dilepas dipasang kembali sehingga nilainya dapat dihitung.{{Sfn|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017|p=47-48}}
▲Rangkaian listrik yang terkopel magnetik terbentuk sebagai akibat dari pengaliran arus listrik pada suatu penghantar listrik. Di sekitar penghantar listrik terbentuk medan magnet. Timbulnya medan magnet ini merupakan fenomena pada arus searah maupun arus bolak-balik. Besarnya jumlah fluks magnetik yang dihasilkan pada rangkaian listrik merupakan nilai rata-rata dari perkalian antara medan magnet dari suatu penghantar melingkar dengan luas permukaannya. Induksi magnetik dapat terjadi ketika penghantar melingkar ini bertemu dengan penghantar melingkar yang lainnya. Perisitiwa ini menghasilkan [[induktansi]] mutual atau induktansi bersama. Konsep kopel magnetik ni berbeda dengan induktansi maupun [[induktansi diri]].{{Sfn|Hayt, Kemmerly, dan Durbin|2005|p=1}}
▲==== Induktansi mutual ====
▲Arus listrik dan tegangan mempunyai hubungan di dalam [[persamaan]] [[fisika]] yang berkaitan dengan induksi magnetik. Arus listrik merupakan pembangkit dari [[fluks magnetik]]. Nilai fluks yang dihasilkan sebandingkan dengan nilai arus listrik yang mengalir. Perbandingan ini menggunakan penghantar listrik yang linier. Sementara tegangan listrik pada rangkaian listrik mengalami perubahan terhadap waktu melalui medan magnet. Nilai tegangan sebanding dengan laju perubahan waktu dari medan magnet.{{Sfn|Hayt, Kemmerly, dan Durbin|2005|p=1-2}} Konsep induktansi mutual dibentuk oleh hubungan arus listrik dan tegangan listrik dari suatu koil ke koil lainnya. Hubungan ini menghasilkan fluks magnetik di semua koil.{{Sfn|Hayt, Kemmerly, dan Durbin|2005|p=2}}
== Pengukuran ==
Baris 93 ⟶ 108:
* {{cite book|last=Ponto|first=Hantje|date=|year=2018|url=http://repository.unima.ac.id:8080/jspui/bitstream/123456789/621/1/FT%20PONTO%20KI%201%20BUKU%20REFERENSI%20Dasar%20Teknik%20Listrik.pdf|title=Dasar Teknik Listrik|location=Sleman|publisher=Deepublish|isbn=978-623-7022-93-0|pages=|ref={{sfnref|Ponto|2018}}|url-status=live}}
*{{Cite book|last=Safitri, N., Suryati dan Rachmawati|date=2017|url=https://www.researchgate.net/profile/Nelly-Safitri/publication/341909176_ANALISA_RANGKAIAN_LISTRIK_Teori_Dasar_Penyelesaian_Soal_dan_Soal-Soal_Latihan/links/5ed8eeda4585152945314b4f/ANALISA-RANGKAIAN-LISTRIK-Teori-Dasar-Penyelesaian-Soal-dan-Soal-Soal-Latihan.pdf|title=Analisis Rangkaian Listrik: Teori Dasar, Penyelesaian Soal dan Soal-Soal Latihan|location=Lhokseumawe|publisher=Penerbit Politeknik Negeri Lhokseumawe|isbn=978-602-17282-5-3|ref={{sfnref|Safitri, Suryati dan Rachmawati|2017}}|url-status=live}}
* {{cite book|last=Setiyo|first=Muji|date=|year=2017|url=https://www.researchgate.net/profile/Muji_Setiyo3/publication/322021226_Listrik_dan_Elektronika_Dasar_Otomotif_Basic_Automotive_Electricity_and_Electronics/links/5ebfb618458515626cacaa46/Listrik-dan-Elektronika-Dasar-Otomotif-Basic-Automotive-Electricity-and-Electronics.pdf|title=Listrik dan Elektronika Dasar Otomotif|location=Magelang|publisher=UNIMMA Press|isbn=978-602-51079-0-0|pages=|ref={{sfnref|Setiyo|2017}}|url-status=live}}
| |||