Dkk01 menganalisis rangkaian listrik

2,430 views

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,430
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
177
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Dkk01 menganalisis rangkaian listrik

  1. 1. Menganalisis rangkaian listrikMendeskripsikan konsep rangkaian listrik
  2. 2. Teknologi dan RekayasaListrik berasal dari kata elektron yang berarti batuambar. Jika sebuah batu ambar digosok dengan kainsutra, maka batu akan dapat menarik benda-bendaringan seperti sobekan kertas. Dari hal tersebut makadikatakan batu ambar tersebut bermuatan listrik
  3. 3. Teknologi dan RekayasaHukum CoulombBesarnya gaya interaksiantara dua buah bendatitik yang bermuatanlistrik adalah berbandinglurus dengan perkalianantara masing-masingmuatan dan berbandingterbalik dengan kuadratjarak antara keduamuatan titik tersebut.Neraca puntir coulomb
  4. 4. Teknologi dan RekayasaUntuk muatan listrik yang berada diruang vakum(hampa udara) :Untuk muatan yang berada dimedium dielektrik :F= k X ( q1.q2/r2)F= k/ke X ( q1.q2/r2)
  5. 5. Teknologi dan RekayasaKeterangan :F : besar gaya interaksi yang dialami oleh masing masingmuatan satuannya Newton (N).q1,q2 : besar masing-masing muatan, satuannya Coulomb (C)ke : konstanta dielektrik dari medium (permitivitas relatif).k : konstanta pembandingharga konstanta diambil : 9. 109Nm/coulomb2e0 : permitivitas ruang vakum (ruang hampa) : 8,9. 10-12C2/Nm2r : jarak antara kedua muatan listrik, satuannya meter ( m )Hubungan k dengan ke adalah :Ke = ε / ε0
  6. 6. Teknologi dan RekayasaHukum FaradaySebuah garis gaya dalam suatu medan listrik adalahsebuah garis gaya yang dilukiskan apabila garissinggung pada setiap titiknya menunjukkan arah medanlistrik pada titik tersebut.
  7. 7. Teknologi dan RekayasaHukum OerstedJika muatan listrik mengalir melalui kawat penghantarkonduktor, maka akan timbul pengaruh magnetikdisekitar kawar berarus tersebut. Pengaruh magnetik inimampu menarik bahan magnetik lainnya. Jika serbukbesi diletakkan disekitar kawat berarus maka serbukbesi tersebut akan berarah secara teratur
  8. 8. Teknologi dan RekayasaPercobaan Oersted
  9. 9. Teknologi dan RekayasaDisekitar medan magnetpermanen atau kawatpenghantar berarusmerupakan daerahmedan magnet. Vektordalam medan magnettersebut dilambangkandengan B atau disebutdengan induksi medanmagnet. Dalam SI, satuaninduksi magnet B adalahTesla.Medan disekitar kawat berarus
  10. 10. Teknologi dan RekayasaHukum OhmJika beda potensial pada ujung kawat dapatdipertahankan konstan, maka akan menimbulkan aliranmuatan listrik atau yang disebut dengan aliran aruslistrik. Definisi arus listrik (I) adalah jumlah muatan (Q)listrik yang mengaklir dalam penghantar tiap satuanwaktu (t). Jadi 1 Ampere sama dengan 1 coulombperdetikI = Q / t
  11. 11. Teknologi dan RekayasaHukum Ohm Menyatakan bahwa tegangan V antara ujung-ujungsebuah tahanan adalah sebanding dengan arus Iyang melaluinya.Hubungan tersebut dituliskan sebagai :V = R.Idimana :V : tegangan, dalam Volt, VI : arus, dalam Ampere, AR : tahanan, dalam Ohm
  12. 12. Teknologi dan Rekayasa
  13. 13. Teknologi dan RekayasaHukum KirchoffHukum Kirchoff 1 adalah Hukum Kirchoff Tentang Arus(KCL).Jumlah aljabar keseluruhan arus yang menuju titikpercabangan adalah nol. Titik percabangan adalahtitik pertemuan tiga atau lebih arus ke- atau dariunsur rangkaian atau sumber tegangan
  14. 14. Teknologi dan RekayasaI1 + I2 + I4 = I3 atau I1 + I2 – I3 + I4 = 0
  15. 15. Teknologi dan RekayasaHukum Kirchoff tentang tegangan (KVL)Jumlah aljabar keseluruhan penurunan tegangan(voltage drops) dalam suatu rangkaian tertutup (loop)yang dibaca satu arah tertentu sama dengan nolHukum Kirchoff 2
  16. 16. Teknologi dan RekayasaYang dimaksud dengan penurunan tegangan dalam hukumtersebut dalam hubunganya dengan satu arah tertentuadalah sebagai berikut :
  17. 17. Teknologi dan RekayasaUntuk unsur tahananApabila tegangan dibaca dari + ke -, dengan arah bacayang sama dengan arah arus I yang mengalir, makaharga V=RI adalah penurunan tegangan. Untukmemahaminya beri tanda positif (+) pada V dan beritanda positif (+) pada RI. Sedangkan apabila pembacaantegangan berlawanan dengan arah arus berilah tanda (-)V atau (-)RI
  18. 18. Teknologi dan RekayasaUntuk sumber teganganBila arah baca dari a ke b, maka adalah suatu penuruntegangan berilah tanda positif pada V. Atau dengan katalain, apabila menuruti arah baca + dari sumber tegangan,tulis V positif. Sebalik jika pembacaan dari kutub – sumbertegangan maka V ditulis dengan tanda negatif.
  19. 19. Teknologi dan RekayasaRangkaian Arus Bolak-balikGaya gerak listrik dapat dihasilkan oleh kumparan yangbergerak diantara medan magnet. Gaya gerak listrik (ggl)yang dihasilkan berupa tegangan yang dapat dilukiskansebagai berikut :Grafik tegangan bolak-balik
  20. 20. Teknologi dan RekayasaTegangan listrik yang berubah dengan waktu sepertigambar diatas sering disebut dengan tegangan bolak-balik(AC = Alternating Current).Jika kumparan tersebut berputar dengan frekuensi sudut ω,maka persamaan tegangan bolak-balik dapat dinyatakandenganfungsi sinusoida sebagai berikut :V(t) = Vm . sin ωt.Dimana :V(t) : tegangan sesaat, dalam satuan voltVm : tegangan maksimum, dalam satuan voltω : frekuensi sudut, dalam satuan rad/detikt : waktu, dalam satuan detik
  21. 21. Teknologi dan RekayasaHubungan antara frekuensi sudut (ω) dengan frekuensi(f)adalah :ω = 2πfdimana :f : frekuensi, dalam satuan Hertz (Hz), denganfrekuensi merupakan se-per satuan periode(T),dalam satuan detik.
  22. 22. Teknologi dan RekayasaSumber tegangan bolak-balik dihasilkan oleh generator AC. Dalamtegangan bolak-balik dikenal beberapa besaran, yang dijabarkansebagai berikut :1. Tegangan sesaat (Vt) adalah tegangan pada suatu waktu (t) detik.2. Tegangan maksimum (Vm) adalah tegangan dengan hargamaksimum dari tegangan nominal.3. Tegangan puncak-puncak (Vpp) merupakan beda teganganmaksimum dengan tegangan minimum, dirumuskan dengan :Vpp = 2. Vm4. Tegangan rata-rata (Vrata-rata) adalah tegangan rata-rata yangsering digunakan, dirumuskan dengan :Vrata-rata = 2Vm /π5. Tegangan efektif (Vef) adalah tegangan root mean square (rms)atau yang berarti tegangan akar kuadrat rata-rata. Nilai teganganefektif dapat dirumuskan dengan :V efektif =Vm / √2
  23. 23. Teknologi dan RekayasaArus sesaat : i(t);Arus maksimum : imArus puncak-puncak : ipp = 2. imArus rata-rata : irata-rataArus efektif : iefektif
  24. 24. Teknologi dan RekayasaRangkaian Resistor (R)Beban resistor yang terhubung dengan sumber tegangan bolak balik,maka tegangan pada ujung-ujung resistor dapat dinyatakan denganrumus:V = Vm . sin ω t.
  25. 25. Teknologi dan RekayasaDengan mengabaikan GGL induksi yang timbul pada resistor, besarnyaarus listrik yang mengalir melalui resistor dapat ditentukan denganhukum ohm persamaan:I = V/RI = Vm sin ωt/RDengan mengganti besaran Vm/R = im (arus maksimum), makapersamaan dapat dituliskan:I = im . sin ωt.
  26. 26. Teknologi dan RekayasaGrafik V dan I untuk rangkaian resistorDari grafik diatas tampak bahwa V dan I mencapai nilaimaksimum, nol dan minimum pada saat yang bersamaan.Pada keadaan demikian, dikatakan bahwa V dan imempunyai fase yang sama (sefase).
  27. 27. Teknologi dan RekayasaRangkaian Induktor (L)Beda tegangan bolak-balik pada ujung-ujung rangkaianinduktor dinyatakan dengan :V = Vm . sin t.
  28. 28. Teknologi dan RekayasaArus listrik dapat dituliskan kembali dengan persamaan :I = Im sin ( ωt – π/2 )Grafik hubungan V dan i rangkaian induktor
  29. 29. Teknologi dan RekayasaRangkaian Capasitor (C)Sebuah kapasitor dengan kapasitansi C dihubungkandengan sumber tegangan bolak-balik V = Vm sin ωt.I = Im cos ωtGrafik V dan i untuk rangkaian capasitor
  30. 30. Teknologi dan RekayasaImpedansi R, L Dan CV = Vm .sin (ωt + Φ),dimana :Vm = tegangan maksimumΦ = beda fasa antarategangan V dan arus I
  31. 31. Teknologi dan RekayasaBesaran impedansi rangkaian RLC, dilambangkan denganZ, dengan persamaan :Z = √R2 + ( XL + XC )dalam sisten SI, satuan untuk Z adalah ohm (Ω) . besarsudut (Φ) dapat ditentukan pula dengan menggunakanpersamaan :tg Φ = ( XL + XC ) / R
  32. 32. Teknologi dan RekayasaResonansi SeriRangkaian seri RLC dalam keadaan demikian terjadiresonansi. Besarnya frekuensi resonansi dapatditentukan dengan :ω = 1/ √LCkarena ω = 2πf, maka besarnya frekuensi resonansidapat diketahui dengan persamaan :F = (1/(2π) ) ( 1/√LC )
  33. 33. Teknologi dan RekayasaBesaran cos Φ ini disebut dengan faktor kerja (powerfaktor), dan untuk rangkaian seri RLC berlaku :cos Φ = R / ZUntuk tahanan murni harga cos Φ = 1, sedangkan untukinduktor murni berlaku cos Φ = 0. seperti halnya rangkaianarus searah, daya yang hilang pada arus bolak-balik dapatjuga dinyatakan dedngan persamaan :Prata-rata = i efektif. R atauPrata-rata = (V efektif/Z).cos Φ
  34. 34. Teknologi dan RekayasaELEKTROMAGNETIKYang dimaksud dengan elektromagnetik adalah magnet yang timbulpada suatu penghantar lurus atau kumparan pada waktu dialiri aruslistrik. Berdasarkan teori elektron mengatakan bahwa elektron di dalamkawat penghantar bergerak dari kutub negatif (–) ke kutub positif (+),tetapi pengertian arus listrik menurut perjanjian (kesepakatan ataukonvensi) yaitu arus listrik mengalir dari kutub positif (+) menuju kekutub negatif (–). Hal ini penting untuk diketahui karena setiapperkataan arus berarti arus menurut perjanjian yang mengalir daripositif ke negatif
  35. 35. Teknologi dan RekayasaPercobaan membuktikan adanya medan elektromagnet
  36. 36. Teknologi dan RekayasaGaris Gaya Magnet dan Fluks MagnetGaris gaya magnet batangGaris gaya magnet tapal kuda
  37. 37. Teknologi dan RekayasaMedan Magnet dari Penghantar LurusDengan menggunakan kompas kecil
  38. 38. Teknologi dan RekayasaDengan menggunakan kaidah tangan kanan
  39. 39. Teknologi dan RekayasaArah arus dalam tanda (+) menjauhi kita dan (-) menuju kita
  40. 40. Teknologi dan RekayasaMedan Magnet dari Elemen ArusArah arus pada penghantar tak lurus : (1) medan elektromagnetsuatu rangkaian, (2)medan elektromagnet pada penghantarmelingkar, (3) medan elektromagnet pada kumparan
  41. 41. Teknologi dan RekayasaMenentukan kutub magnet dari kumparan

×