Tugas Pendahuluan Modul 3

1.Jelaskan pengertian hukum ohm, dan hukum kirchoff,

Jawab:

Hukum Ohm

Hukum Ohm menyatakan bahwa besarnya arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan tegangan (<1>V) di antara kedua titik tersebut, dan berbanding terbalik dengan hambatan (R) konduktor tersebut.

Secara matematis, hukum Ohm dirumuskan sebagai:

V=I×R

dengan:

V: adalah tegangan (beda potensial) dalam satuan Volt (V)

I: adalah arus listrik dalam satuan Ampere (A)

R: adalah hambatan listrik dalam satuan Ohm (Ω)

Inti dari Hukum Ohm:

Tegangan menyebabkan arus: Semakin besar tegangan yang diberikan pada suatu penghantar dengan hambatan tetap, semakin besar pula arus yang mengalir.

Hambatan menghalangi arus: Semakin besar hambatan suatu penghantar dengan tegangan tetap, semakin kecil arus yang mengalir.

Hukum Kirchhoff

Hukum Kirchhoff terdiri dari dua hukum yang berkaitan dengan arus dan tegangan dalam rangkaian listrik:

1. Hukum Arus Kirchhoff (Kirchhoff's Current Law - KCL)

Hukum Arus Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah total arus yang masuk ke suatu titik percabangan (node) dalam rangkaian listrik harus sama dengan jumlah total arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Dengan kata lain, tidak ada muatan listrik yang hilang atau bertambah pada suatu titik percabangan. Secara matematis, dirumuskan sebagai:

∑ Imasuk = ∑I keluar

Inti dari Hukum Arus Kirchhoff:

Konservasi muatan: Hukum ini didasarkan pada prinsip kekekalan muatan listrik.

2. Hukum Tegangan Kirchhoff (Kirchhoff's Voltage Law - KVL)

Hukum Tegangan Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah aljabar semua tegangan (beda potensial) di sekitar loop tertutup (rangkaian tertutup) dalam rangkaian listrik harus sama dengan nol. Dengan kata lain, total kenaikan tegangan harus sama dengan total penurunan tegangan dalam sebuah loop. Secara matematis, dirumuskan sebagai:

∑V loop = 0

di mana ∑V loop

adalah jumlah aljabar semua tegangan yang ada dalam loop (tegangan sumber diberi tanda positif dan tegangan jatuh pada komponen seperti resistor diberi tanda negatif, atau sebaliknya, asalkan konsisten).

Inti dari Hukum Tegangan Kirchhoff:

Konservasi energi: Hukum ini didasarkan pada prinsip kekekalan energi. Energi yang diberikan oleh sumber tegangan harus didistribusikan dan digunakan oleh komponen-komponen dalam loop tersebut.

2. Jelaskan pengertian mesh, nodal dan thevenin!

Jawab:

Mesh (Loop):

Konsep: Metode analisis rangkaian yang menggunakan Hukum Tegangan Kirchhoff (KVL) untuk mencari arus loop (mesh currents) dalam rangkaian planar (dapat digambar tanpa kabel bersilangan).

Nodal (Simpul):

Konsep: Metode analisis rangkaian yang menggunakan Hukum Arus Kirchhoff (KCL) untuk mencari tegangan pada setiap simpul (node) dalam rangkaian relatif terhadap simpul referensi (ground).

Teorema Thevenin:

Konsep: Sebuah teorema yang menyederhanakan rangkaian linear yang kompleks (hanya mengandung sumber tegangan, sumber arus, dan resistor) menjadi rangkaian ekivalen yang lebih sederhana. Rangkaian ekivalen Thevenin terdiri dari sebuah sumber tegangan ( $V_{T h}$ ) yang dihubungkan secara seri dengan sebuah resistor ( $R_{T h}$ ) di antara dua terminal yang diamati.

3. Jelaskan apa itu voltage & current devider!

Jawab:

Voltage Divider:

Konsep: Rangkaian sederhana yang terdiri dari dua atau lebih komponen (biasanya resistor) yang terhubung secara seri, digunakan untuk menghasilkan tegangan output yang merupakan sebagian kecil dari tegangan input.
Cara Kerja: Tegangan input didistribusikan (dibagi) di antara komponen-komponen seri berdasarkan nilai impedansinya (untuk resistor, ini adalah resistansinya). Tegangan output diambil dari salah satu titik di antara komponen-komponen tersebut.
Fungsi: Menurunkan atau mendapatkan tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih tinggi.

Current Divider:

Konsep: Rangkaian yang terdiri dari dua atau lebih komponen (biasanya resistor) yang terhubung secara paralel, digunakan untuk membagi arus input menjadi beberapa arus yang lebih kecil yang mengalir melalui setiap komponen paralel.
Cara Kerja: Arus input akan terbagi di antara cabang-cabang paralel berbanding terbalik dengan nilai impedansinya (untuk resistor, ini adalah resistansinya). Cabang dengan resistansi lebih kecil akan dilewati arus yang lebih besar, dan sebaliknya.
Fungsi: Mendistribusikan arus ke beberapa beban atau cabang dalam rangkaian.

Dengan menggunakan teorema mesh, berapa nilai tegangan pada RL?

Jawab:

Menentukan loop dan persamaan:

Tentukan tiga loop:

Loop 1: $I_{1}$ (kiri, melalui R1, R2, dan R7)
Loop 2: $I_{2}$ (tengah, melalui R3, R4, dan R7, R8)
Loop 3: $I_{3}$ (kanan, melalui R5, R6, R8, dan RL)

Tuliskan persamaan KVL untuk tiap loop:

Loop 1:

atau

$12 - (1 k Ω) (I_{1}) - (1 k Ω) (I_{1}) - (1 k Ω) (I_{1} - I_{2}) = 0$ $12 - 3 k Ω \times I_{1} + 1 k Ω \times I_{2} = 0$ $3 I_{1} - I_{2} = 12 ...(1)$

Loop 2:

$(R 3 \times I_{2}) + (R 4 \times I_{2}) + (R 7 \times (I_{2} - I_{1})) + (R 8 \times (I_{2} - I_{3})) = 0$ $(1 k Ω) (I_{2}) + (1 k Ω) (I_{2}) + (1 k Ω) (I_{2} - I_{1}) + (1 k Ω) (I_{2} - I_{3}) = 0$ $4 I_{2} - I_{1} - I_{3} = 0 ...(2)$

Loop 3:

$(R 5 \times I_{3}) + (R 6 \times I_{3}) + (R 8 \times (I_{3} - I_{2})) + (R L \times I_{3}) = 0$ $(1 k Ω) (I_{3}) + (1 k Ω) (I_{3}) + (1 k Ω) (I_{3} - I_{2}) + (1 k Ω) (I_{3}) = 0$ $4 I_{3} - I_{2} = 0 ...(3)$

Menyelesaikan sistem persamaan:

Dari persamaan (3):

$I_{2} = 4 I_{3}$

Substitusi ke persamaan (2):

$4 (4 I_{3}) - I_{1} - I_{3} = 0$ $16 I_{3} - I_{1} - I_{3} = 0$ $- I_{1} + 15 I_{3} = 0$ $I_{1} = 15 I_{3}$

Substitusi ke persamaan (1):

$3 (15 I_{3}) - (4 I_{3}) = 12$ $45 I_{3} - 4 I_{3} = 12$ $41 I_{3} = 12$ $I_{3} = \frac{12}{41} A \approx 0.2927 A$

Maka:

$I_{2} = 4 \times 0.2927 = 1.1707 A$ $I_{1} = 15 \times 0.2927 = 4.3903 A$

Menentukan tegangan pada RL:

Karena RL dilalui oleh arus $I_{3}$ , maka tegangan pada RL:

$V_{R L} = I_{3} \times R L$ $V_{R L} = 0.2927 \times 1000$ $V_{R L} = 292.7 Volt$

5.Jelaskan kelebihan menganalisa rangkaian dengan menggunakan teorema Thevenin Norton

dibanding teorema yang lain!

Jawab:

Thevenin/Norton Unggul Karena:

Sederhana untuk Beban Berubah: Rangkaian kompleks jadi sederhana (satu sumber & satu impedansi) dari sudut pandang beban. Mudah analisis saat beban diganti-ganti.
Fokus pada Dua Terminal: Memudahkan analisis interaksi dengan komponen atau sub-rangkaian yang terhubung pada dua titik tertentu.
Efisien untuk Analisis Berulang: Tak perlu hitung ulang seluruh rangkaian kompleks tiap kali beban berubah.
Abstraksi yang Kuat: Merangkum perilaku rangkaian kompleks jadi parameter sederhana (tegangan/arus ekivalen & impedansi output).

Download tugas pendahuluan Modul 3 [Klik Disini]

Cari Blog Ini

UMAR ABDUL AZIZ

EC-A