Rangkaian LIstrik AC dan DC

RANGKAIAN LISTRIK

Rangkaian listrik adalah susunan komponen-komponen elektronika yang dirangkai dengan sumber tegangan menjadi satu kesatuan yang memiliki fungsi dan kegunaan tertentu.

           Rangkain Arus Searah (DC)

Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu, artinya diaman pun kita meninjau arus tersebut pada wakttu berbeda akan mendapatkan nilai yang sama.

Rangkain Arus  AC

Listrik AC (Alternating Current) memiliki tegangan maupun kuat arus yang merupakan fungsi periodik terhadap waktu, sedangkan listrik DC (dalam hal ini adalah DC halus) tidak merupakan fungsi waktu. Besarnya amplitudo/beda potensial listrik DC merupakan bilangan yang konstan sepanjang waktu apabila komponen rangkaian tidak berubah nilai.

Sifat-sifat Listrik AC

Listrik AC (Alternating Current) merupakan listrik yang kuat arus maupun tegangannya merupakan fungsi periodik dari waktu, dalam artian besar arus maupun tegangan dari listrik ini berubah ubah secara periodik. Adapun persamaan kuat arus maupun beda potensial pada listrik AC adalah seperti berikutI = I_max sin (ωt)

V = V_max sin (ωt)

Generator listrik bolak balik (AC) adalah alat yang digunakan untuk memproduksi listrik bolak balik (AC). Generator ini terdiri dari dua bagian, yaitu rotor dan stator. Rotor adalah bagian genertor yang bergerak, seperti kumparan. Sedangkan Stator adalah bagian generator yang diam, seperti magnet permenen, cincin, dan sikat/terminal. Cobalah anda perhatikan, di manakah letak perbedaan generator ini dengan generator listrik DC. Anda dapat melihat proses dihasilkannya listrik bolak-balik (AC)

a.      Hukum Ohm

“Besar kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut, dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantar”.

Secara matematis, hukum Ohm ditulis dengan;

Gambar Hukum Ohm;         

a)                                         I                   b)        

                    R                                       V              R

                     V

                                                                                    I

Gambar a menunjukkan tegangan V=I.R, menjelaskan sebuah penurunan tegangan.

Gambar b Menunjukkan grafik hubungan V terhadap I dari sebuah tahanan R, yang disebut dedngan karakteristik tahanan.

b.            Hukum Kirchoff

Seorang ahli fisika Gustav Kirchoff mengemukakan aturan yang berkaitan dengan cara menghitung kuat arus dan beda potensial dua titik dalam rangkaian listrik.

          1.      Hukum I Kirchoff

“Pada suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus yang masuk titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang meninggalkan titik cabang tersebut.”

                     atau                 

          2.      Hukum II Kirchoff

“Pada rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (GGL) dengan jumlah aljabar dari penurunan tegangan (hasil kali kuat arus dan hambatan) sama dengan nol.”

            

           Dasar-dasar Rangkaian Listrik

          I. Resistor (hambatan)

Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya.

           Resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan symbol Ω (Omega).Menurut Hukum Ohm :Di dalam rangkaian elektronika, resistor dilambangkan dengan huruf "R".Dilihat dari bahannya, ada beberapa jenis resistor yang ada dipasaran antaralain : Resistor Carbon, Wirewound, dan Metalfilm.

Ciri yang umum dari suatu resistor adalah gelang gelang warna yang terterapada bodinya seperti pada gambar di bawah dan masing – masing dari warna, warna tersebut mengandung suatu nilai ukuran sesuai tabel warna yang sudah ditentukan dans atuannya adalah “ohm”. Berikut ini merupakan uraian & tabel warna – warna dari resistor

Nilai resistor tergantung dari hambatan jenis bahan resistor itu sendiri (tergantung dari bahan pembuatnya), panjang dari resistor itu sendiri dan luas penampang dari resistor itu sendiri.

Secara matematis : 

dimana :              ρ = hambatan jenis

                                 = panjang dari resistor

                              A = luas penampang

Satuan dari resistor : Ohm (Ω)

Fungsi resistor dapat diumpamakan dengan sekeping papan yang dipergunakan untuk menahan aliran air yang deras di selokan/parit kecil. Makin besar nilai tahanan,makin kecil arus dan tegangan listrik yang melaluinya. Adapun fungsi lain resistor dalam rangkaian elektronika, yaitu

a.                 Menahan arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika

b.                  Menurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika

c.                 Membagi tegangan, dll.

Dilihat dari fungsinya, resistor dapat dibagi menjadi :

1.     Resistor Tetap (Fixed Resistor)

Yaitu resistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan).Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Berfungsi sebagai pembagitegangan, mengatur atau membatasi arus pada suatu rangkaian serta memperbesar dan memperkecil tegangan.Ukuran fisikfixed resistor bermacam – macam, tergantung pada dayaresistor yang dimilikinya. Misalnya fixed resistor dengan daya 5watt pasti mempunyai bentukfisik yang jauh lebih besar dibandingkan dengan fixed resistor yang mempunyai daya ¼watt.

2.      Resistor Tidak Tetap (variable resistor)

            Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkanyang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi-fixed resistor adalah tegangan referensiyang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilaiVariable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara, Pengubahan nilai dengan cara memutar biasa nya terbatas sampai 300 derajat putaran memutar.

   Kapasitor

            Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam bentuk muatan. sebuah kapasitor pada dasarnya terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar satu sama lain dan diantara kedua logam tersebut terdapat bahan isolator yang sering disebut dielektrik. Kapasitor mempunyai satuan yaitu Farad (F), yang menemukan adalah Michael Faraday(1791-1867). Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV

Q =  muatan elektron C (Coulomb)

C = nilai kapasitans dalam F (Farad)

V = tinggi tegangan dalam V (Volt)

            Pada dasarnya kapasitor dibagi menjadi 2 bagian yaitu kapasitor Polar dan Non Polar,

a.                   Kapasitor Polar adalah kapasitor yang kedua kutubnya mempunyai polaritas positif dan negatif, biasanya kapasitor Polar bahan dielektriknya terbuat dari elketrolit dan biasanya kapasitor ini mempnyai nilai kapasitansi yang besar dibandingkan dengan kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik kertas atau mika atau keramik.

b.                   Kapasitor Non Polar adalah kapasitor yang yang pada kutubnya tidak mempunyai polaritas artinya pada kutup kutupnya dapat dipakai secara berbalik. biasanya kapasitor ini mempunyai nilai kapasitansi yang kecil dan bahan dielektriknya terbuat dari keramik, mika dll.

Satuan-satuan yang sering dipakai untuk kapasitor adalah :

* 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad).

* 1 µFarad = 1.000 nF (nano Farad).

* 1 nFarad = 1.000 pF (piko Farad).

Sifat dasar sebuah kapasitor adalah dapat menyimpan muatan listrik, dan kapasitor juga mempunyai sifat tidak dapat dilalui arus DC (direct Current) dan dapat dilalui arus AC (alternating current) dan juga dapat berfungsi sebagai impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang diberikan).

Kapasitor berdasarkan nilai kapasitansinya dibagi menjadi 2 bagian, yaitu:
* kapasitor tetap

* kapasitor variable adalah kapasitor yang dapat diubah nilainya.

III. Induktor

Induktor adalah sebuah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan olehinduktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadikumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus bolak-balik.

Induktor berfungsi sebagai;

1.               Penyimpanan arus listrik dalam bentuk medan magnet

2.               Menahan arus bolak balik / ac

3.               Meneruskan / meloloskan arus searah

4.               Sebagai penapis

5.               Sebagai penalaan

Rangkaian Seri

Rangkaian Seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri). Baterai dalam senter umumnya disusun dalam rangkaian seri.

     

     

     

Jumlah hambatan total rangkaian seri sama dengan jumlah hambatan tiap- tiap komponen (resistor).

Rangkaian Paralel

Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain tersusun paralel.