Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
158
U =140V
R =10k
b
U
b
I
q
R =20k
1
R =
40k
2
I
I
b
Gambar 4.11 Pembagi tegangan berbeban
Pengayaan lanjutan
Menarik perhatian, bahwa melalui pembebanan tegangan keluaran berkurang sangat besar.
Penyebabnya, bahwa melalui tahanan beban maka tahanan total rangkaian mengecil, dengan begitu penyerapan arusnya meningkat
dan tegangan jatuh pada tahanan R
1
lebih besar oleh karenanya tegangan U
b
menjadi lebih kecil. Untuk memperkecil perbedaan tegangan pada pembagi tegangan
dari tanpa beban ke berbeban, tahanan beban terpasang harus lebih besar dari tahanan total pembagi tegangan. Tetapi dalam hal ini
harus diperhatikan, bahwa tahanan pembagi tegangan jangan sampai menjadi terlalu kecil, disini jika tidak, maka akan mengalir
arus I
q
yang besar dan terjadi kerugian yang besar. Pemakaian: oleh karenanya pembagi tegangan berbeban hanya
dipasang, jika dia tidak ada kegunaannya, untuk menetapkan suatu pembangkit tegangannya sendiri atau hal tersebut tidak mungkin
atau, jika arus yang melalui beban dapat dipertahankan kecil.
7. Hukum Kirchoff 2
Tugas 7
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
159
Penting untuk dipelajari
Di dalam pelajar fisika kalian telah mempelajari tentang gaya gaya nonkonservatif. Dimana usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif
tidak tergantung pada lintasan yang ditempuhnya, tetapi hanya tergantung pada kedudukan awal dan kedudukan akhirnya.
Diskusikan berikan deskripsi gaya-gaya apakah yang termasuk gaya konservatif ?
Perhatikan suatu rangkaian listrik yang kuat arusnya tetap seperti
pada gambar berikut :
Dalam rangkaian listrik ini, medan listrik E = Fq adalah medan konservatif.
Dalam medan konservatif ini, usaha yang diperlukan untuk membawa suatu muatan uji positif dari satu titik ke titik lainnya tidak
bergantung pada lintasan yang dilaluinya. Jika muatan positif kita bawa
berkeliling dari titik a melalui bdf , dan kembali lagi ke titik a, maka muatan
uji tersebut tidak berpindah, dan usaha yang dilakukan sama dengan nol. Usaha pada medan elektrostatik dirumuskan oleh W = q V, sehingga W
= q V = 0 ; V = 0
Fakta inilah yang disimpulkan oleh Kirchoff yang dikenal
sebagai hukum Kirchoff tentang tegangan
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
160
Tahukah kalian apa itu hukum kirchoff 2 ? coba kalian diskusikan definisi Kirchoff 2
Gaya gerak listrik Ɛ dalam sumber tegangan menyebabkan arus listrik mengalir sepanjang loop, dan arus listrik yang mendapat
hambatan menyebabkan penurunan tegangan. Dapat ditulis dalam bentuk persamaan : ƩƐ +ƩIR = 0
Hasil penjumlahan dari jumlah ggl dalam seumber tegangan dengan
jumlah penurunan tegangan sepanjang rangkaian tertutup loop sama dengan
nol .
Perjanjian tanda
Misalkan kita mengikuti arah loop abcd gambar iii . Pada saat
mengikuti arah loop dari b ke c, kutub negatif sumber tegangan
E2 bertanda negatif. Sedangkan ketika mengikuti mengikuti arah
lup dari d ke a, kutub positif sumber tegangan E1 dijumpai
Untuk menggunakan
persamaan diatas kalian perlu memperhatikan
perjanjian tanda
untuk ggl
sumber tegangandan
kuat arus
I, sebagai berikut :
1
Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah
loop yang kita tentukan, dan negatif jika berlawanan
dengan arah loop yang kita tentukan.Misalnya jika kita
tetapkan arah loop adalah searah jarum jam lihat
gambar, maka kuat arus I berarah dari A ke B searah
dengan
arah loop,
sehingga I bertanda positif gambar i.
Jika kita tetapkan arah loop adalah berlawanan arah
dengan jarum jam, maka kuat arus I dari A ke B
berlawanan arah dengan arah loop,
sehingga I
bertanda negatif gambar ii.
2
Bila saat mengikuti arah loop, kutub positif sumber
tegangan dijumpai lebih dahulu
daripada kutub
negatifnya, maka ggl Ɛ
bertanda positif,
dan negatif bila sebaliknya.
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
161
lebih dahulu daripada kutub negatifnya, sehingga E1 bertanda positif.
Review :
b 5 Ω c 12 V d
3 V
a e
I
Pada suatu persamaan antara tegangan sumber dengan tegangan jatuh diketahui,
bahwa hal tersebut sama besarnya, artinya yaitu tegangan sumber terbagi kedalam rangkaian arus secara
keseluruhan. Dari situ dapat disimpulkan hukum Kirchhoff kedua hukum jala-jala:
Disetiap rangkaian arus tertutup, jumlah tegangan sumber besarnya sama dengan jumlah semua tegangan jatuh.
U
S1
+ U
S2
= I . R
1
+ I . R
2
+ I . R
3
Dalam praktiknya suatu rangkaian arus biasanya hanya terdiri atas sebuah tegangan sumber dan satu atau beberapa beban.
Rangkaian sederhana dengan satu loop. Kalian tentukan kuat
arus
I pada
rangkaian disamping.
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
162
I R
1
U
S
R
2
Gambar 4.12 Rangkaian arus dengan sebuah sumber tegangan
Disini berlaku:
U
S
= I . R
1
+ I . R
2
Kita hubungkan lampu seperti yang tersebut diatas pada suatu kotak kontak, dengan demikian maka tegangan klem U kotak kontak dalam hal
ini berfungsi sebagai tegangan sumber U
S
.
Gambar 4.13 Rangkaian arus dengan suatu tegangan klem
I
R
1
U
R
2
Maka berlaku: U = I . R
1
+ I . R
2
; disederhanakan menjadi: U = I R
1
+ R
2
Hukum Kirchhoff kedua hukum jala-jala dapat digunakan untuk bermacam-macam. Dia memungkinkan untuk menentukan suatu
tegangan sumber yang belum diketahui, arus atau suatu tahanan.
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
163
8. Jembatan Wheatstone
