MODUL 3 - HUKUM OHM, HUKUM KHIRCOF, VOLTAGE & CURRENT DIVIDER, MESH, NODAL ,THEVENIN

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. 1. Tugas Pendahuluan
2. 2. Laporan Akhir

MODUL 3: HUKUM OHM, HUKUM KHIRCOF, VOLTAGE & CURRENT DIVIDER, MESH, NODAL ,THEVENIN

 

1. Pendahuluan[Kembali]

Analisis rangkaian listrik merupakan bagian fundamental dalam bidang teknik elektro, karena menjadi dasar untuk memahami bagaimana arus dan tegangan bekerja dalam sistem kelistrikan. Dalam praktiknya, berbagai hukum dan metode analisis digunakan untuk mengevaluasi performa rangkaian, menentukan nilai arus dan tegangan pada titik-titik tertentu, serta menyederhanakan bentuk rangkaian agar lebih mudah dipahami.

Salah satu dasar utama adalah Hukum Ohm, yang menyatakan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan. Hukum ini memberikan dasar hubungan antara tegangan (V), arus (I), dan hambatan (R).

Selanjutnya, Hukum Kirchhoff terbagi menjadi dua, yaitu Hukum Arus Kirchhoff (KCL) dan Hukum Tegangan Kirchhoff (KVL). KCL menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar, sedangkan KVL menyatakan bahwa jumlah tegangan pada suatu loop tertutup sama dengan nol. Kedua hukum ini sangat berguna dalam analisis rangkaian bercabang dan tertutup.

Voltage Divider dan Current Divider merupakan aturan praktis untuk menghitung distribusi tegangan dalam rangkaian seri dan distribusi arus dalam rangkaian paralel, masing-masing. Konsep ini sangat berguna untuk perhitungan cepat dalam desain dan analisis sistem elektronik.

Analisis Mesh adalah metode sistematis untuk menghitung arus dalam loop-loop tertutup rangkaian dengan menggunakan KVL, sedangkan Analisis Nodal digunakan untuk menentukan tegangan di titik-titik simpul dalam rangkaian menggunakan KCL. Kedua metode ini sering digunakan untuk menyederhanakan pemecahan sistem persamaan dalam rangkaian kompleks.

Terakhir, Teorema Thevenin memungkinkan sebuah rangkaian kompleks diubah menjadi rangkaian ekivalen sederhana yang terdiri dari satu sumber tegangan dan satu resistor seri. Penyederhanaan ini sangat berguna ketika menganalisis pengaruh beban terhadap sistem.

Dengan memahami dan menerapkan hukum-hukum serta metode di atas, diharapkan mahasiswa mampu menganalisis rangkaian listrik dengan lebih efisien, akurat, dan sistematis.

2. Tujuan[Kembali]

- Untuk membuktikan secara eksperimental hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan dalam suatu rangkaian listrik sesuai dengan Hukum Ohm (V = I × R).

- Untuk memverifikasi Hukum Arus Kirchhoff (KCL) bahwa jumlah arus yang masuk ke sebuah simpul sama dengan jumlah arus yang keluar.

- Untuk membuktikan Hukum Tegangan Kirchhoff (KVL) bahwa jumlah tegangan dalam satu loop tertutup sama dengan nol.

- Untuk memahami prinsip pembagian tegangan dalam rangkaian seri dan menghitung besar tegangan pada masing-masing elemen secara teoritis dan praktis.

- Untuk mempelajari pembagian arus dalam rangkaian paralel dan menentukan arus yang mengalir melalui setiap cabang.

- Untuk menggunakan metode mesh (loop) dalam menentukan besar arus yang mengalir pada tiap loop rangkaian menggunakan prinsip KVL.

- Untuk menerapkan metode nodal dalam menghitung tegangan pada titik-titik simpul suatu rangkaian listrik berdasarkan prinsip KCL.

- Untuk menyederhanakan suatu rangkaian menjadi bentuk ekivalen Thevenin dan menentukan tegangan dan arus pada beban yang terpasang.

                                                     

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

1. Instrument

Multimeter

2. Module

3. Base Station

4. Jumper

  Jumper

B. Bahan

Resistor

4. Dasar Teori[Kembali]

1. Hukum Ohm

Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan padanya dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantar tersebut. Secara matematis, dinyatakan dengan:

$$V = I \times R$$

di mana:

• $V$ = tegangan (volt)

• $I$ = arus (ampere)

• $R$ = hambatan (ohm)

2. Hukum Kirchhoff

Hukum Kirchhoff terbagi menjadi dua bagian:

• Hukum Arus Kirchhoff (Kirchhoff’s Current Law / KCL)
  Menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke sebuah simpul dalam rangkaian listrik sama dengan jumlah arus yang keluar dari simpul tersebut:

  $$\sum I_{\text{masuk}} = \sum I_{\text{keluar}}$$

• Hukum Tegangan Kirchhoff (Kirchhoff’s Voltage Law / KVL)
  Menyatakan bahwa jumlah aljabar semua tegangan dalam suatu loop tertutup sama dengan nol:

  $$\sum V = 0$$

3. Voltage Divider

Voltage divider adalah teknik membagi tegangan dalam rangkaian seri. Jika dua resistor $R_1$ dan $R_2$ disusun seri dan diberi tegangan total $V$, maka tegangan pada $R_1$ adalah:

$$V_1=\frac{R_1}{R_1+R_2}\times V$$

4. Current Divider

Current divider digunakan untuk membagi arus dalam rangkaian paralel. Jika dua resistor $R_1$ dan $R_2$ disusun paralel dan dialiri arus total $I$, maka arus yang melewati $R_1$ adalah:

$$I_1 = \frac{R_2}{R_1 + R_2} \times I$$

5. Analisis Mesh (Mesh Analysis)

Metode mesh digunakan untuk menghitung arus dalam loop-loop tertutup pada rangkaian planar. Menggunakan hukum KVL, persamaan dibuat untuk setiap loop dan diselesaikan menggunakan aljabar linier.

6. Analisis Nodal (Nodal Analysis)

Metode nodal digunakan untuk menentukan tegangan pada setiap simpul (node) dalam suatu rangkaian. Dengan menerapkan KCL di setiap node dan menyusun persamaan, nilai tegangan di masing-masing node dapat dihitung.

7. Teorema Thevenin

Teorema Thevenin menyatakan bahwa setiap rangkaian linear dua terminal dapat digantikan oleh sebuah sumber tegangan ekivalen ($V_{th}$) dan hambatan dalam ($R_{th}$).
Langkah-langkahnya:

• Tentukan $V_{th}$ (tegangan pada terminal terbuka)

• Tentukan $R_{th}$ (dengan menghilangkan sumber independen)

• Hubungkan kembali beban dan hitung arus atau tegangan pada beban