Hukum Ohm Elektronika [PDF]

Citation preview

HUKUM OHM Bunyi hukum ohm adalah Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R) Secara Matematis, Hukum Ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah ini : V=IxR I=V/R R=V/I Dengan : V = Tegangan (V) I = Kuat Arus (A) R = Hambatan (Ω)



Contoh soal dan pembahasan 1. Suatu hambatan 12 Ω dihubungkan dengan baterai. Setelah diukur dengan amperemeter, ternyata kuat arus yang mengalir adalah 1/2 ampere. Berapakah nilai tegangan pada baterai tersebut? jawab : Dik : R = 12 Ω I = 0,5 A Dit : V...? jawab : V = I . R V = 0,5 A . 12 V = 6 Volt jawab : R = V / I R=3V/½A R=6Ω



HUKUM KIRCHOFF Dengan menggunakan hukum Ohm kita dapat menemukan besarnya arus yang mengalir pada suatu rangkaian gabungan seri-paralel. Meskipun demikian, kadangkadang kita menjumpai rangkaian yang sulit untuk dianalisis. Sebagai suatu contoh, kita tidak dapat menemukan aliran arus pada setiap bagian rangkaian sederhana dengan kombinasi hambatan seri dan paralel. Menghadapi rangkaian yang sulit seperti ini, kita menggunakan hukum-hukum yang ditemukan oleh G. R. Kirchhoff (1824-1887) pada pertengahan abad 19. Terdapat dua hukum Kirchooff, dan hukum-hukum ini adalah aplikasi sederhana yang baik sekali dari hukum-hukum kekekalan muatan dan energi. Hukum pertama Kirchhoff atau hukum persambungan (junction rule) didasarkan atas hukum



kekekalan



muatan,



dan



kita



telah



menggunakannya



pada



kaidah



untukhambatanhambatan paralel.



1) Hukum I Kirchoff



Hukum I Khircoff berbunyi: Pada suatu titik cabang, jumlah kuat arus yang masuk sama dengan jumlah kuat arus yang keluar.



Misalkan pada titik cabang P



Maka sesuai dengan Hk I Khircoff adalah:



I1 + I2 = I3 + I4



2) Hukum II Khircoff Hukum II Kirchhoff atau kaedah loop (loop rule) didasarkan atas kekekalan energi. Hukum II Khircoff berbunyi: Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik dengan penurunan tegangan (IR) adalah sama dengan nol. Secara matematis:



Perjanjian tenda untuk ggl ε dan kuat arus I dalam persamaan di atas adalah sbb. (1) pilih loop untuk masing-masing lintasan tertutup dg arah tertentu, namun jika memungkinkan usahakan searah arah arus. (2) Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah loop dan negatif jika berlawanan arah dengan arah loop. (3) Bila ketika mengikuti loop sesuai dengan arah loop, kutub positif dijumpai lebih dulu dari kutub negatifnya, maka ggl bertanda positif, dan negatif jika sebaliknya. Beda potensial (tegangan jepit) antara dua titik pada suatu cabang, misalnya antara titik a dan b, dihitung dengan persamaan:



Contoh Soal Dan Pembahasan 1. Suatu rangkaian listrik ditunjukkan seperti gambar berikut ini.



Dengan menggunakan hukum II Kirchoff, besar kuat arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian tersebut adalah... Diketahui: ε1 = 6 V ε2 = 12 V R1 = 2 Ω R2 = 6 Ω R3 = 4 Ω Ditanya: I ? Jawab:



TEOREMA MESH Teorema Mesh digunakan untuk menganalisa rangkaian listrik yang tidak bisa diselesaikan dengan analisa seri-pararel. Selain analisa ini ada juga analisa-analisa lain yang di bahas. Mesh dalam bahasa Indonesia berarti lubang atau sesuatu yang melingkar. Analisis ini memanfaatkan Kirchoff’s Voltage Law (KVL). Yang mana berbunyi “Jumlah tegangan pada suatu rangkaian tertutup adalah nol”. Untuk menggunakan analisa Mesh, tulis persamaan KVL untuk setiap putaran tertutup (closed loop) dalam suatu rangkaian. Dalam penyelesaian sirkuit dengan metode mesh current, hal yang pertama dilakukakan adalah menentukan loop dimana arus akan mengalir. Kemudian menyelesaikan setiap loop satu per satu. Untuk menyelesaikan setiap loop, digunakan hukum kirchoff tegangan. Selanjutnya akan didapatkan persamaan yang tidak diketahui arusnya. Dan dari beberapa loop, kita dapat melakukan substitusi dan eliminasi dari persamaan yang ada, untuk mengetahui nilai yang belum diketahui.



Terdapat rangkaian listrik dengan adalah a-b-c-d-a sedangkan pada polaritas dari sumber tegangan penyelesaian rangkaian



2 buah loop, loop 1 dan loop 2. Aliran arus pada loop 1 loop 2 adalah a-f-e-d-a (asumsi aliran arus mengikuti masing-masing loop). Berikut adalah langkah dalam listrik dengan metode mesh current.



Langkah 1, Perhatikan dimana resistor yang dilewati lebih dari satu arus, yaitu R2. Bila kedua arah arus searah, maka dapat dijumlahkan, sedangkan apabila berlawanan maka saling mengurangi. Dari gambar diatas, pada R2, arus saling searah, sehingga perhitungannya akan saling menambahkan. Langkah 2, Loop 1 (a-b-c-d-a)



Loop 2 (a-d-e-f-a)



Perhitungan



dengan



hukum



kirchoff



tegangan



Langkah 3, Dengan metode substitusi / eliminasi, kita dapat mengetahui varibel yang belum diketahui.



Contoh Soal Dan Pembahasan



1. Tentukan arus I1 dan I2, apabila Va = 20 Volt, Vb = 10 Volt, R1 = 5 Ohm, R2 = 10 dan R3 = 5 Ohm. Jawab : Substitusi nilai pada soal ke persamaan diatas, sehingga menjadi Loop1



Loop2



Eliminasi kedua persamaan dengan X2 pada loop 1 dan X3 pada loop2.



Menjadi



Substitusikan I2 pada persamaan di loop 1, menjadi