Maka [
] [ ].
[ ]
[ ] [
]
B. Istilah-istilah pada Rangkaian Listrik
Salah satu konsep dasar dalam analisis rangkaian listrik adalah konsep muatan. Dalam ilmu fisika, muatan terdiri dari dua macam, yaitu muatan
positif proton dan muatan negatif elektron. Muatan yang tidak berubah terhadap waktu dipresentasikan oleh Q, sedangkan muatan yang berubah
terhadap waktu dipresentasikan dengan q. Namun arus sendiri didefinisikan sebagai berikut:
Definisi 2.15. Arus Sears Zemansky, 1963: 502
Arus dinotasikan dengan I adalah jumlah pemindahan rata-rata dari muatan positif yang melewati suatu penampang penghantar atau dapat dikatakan
bahwa arus adalah jumlah muatan positif yang melewati penghantar per satuan waktu.
■ Secara matematis arus dirumuskan dengan:
2.9 Dimana dq adalah muatan listrik yang bergerak dalam satuan Couloumb dan
dt adalah waktu yang dibutuhkan muatan tersebut untuk bergerak dalam
satuan detik. Satuan dari arus adalah Ampere A.
a b
Gambar 2.1. Salah satu cara mempresentasikan arus
Gambar 2.1 menunjukkan dua buah arus yang besarnya sama yaitu 2 A, namun arahnya berlawanan, sehingga tandanya pun berlawanan.
Arus listrik mengalir pada rangkaian tertutup. Adanya arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian listrik disebabkan oleh adanya perbedaan
potensial di antara dua buah titik dalam rangkaian tersebut. Arah aliran berasal dari titik yang mempunyai beda potensial tinggi ke beda potensial rendah.
Beda potensial juga disebut dengan tegangan. Definisi beda potensial atau tegangan disajikan sebagai berikut:
Definisi 2.16. Tegangan Hayt Kemmerly, 1990: 12
Tegangan yang melewati suatu elemen listrik didefinisikan sebagai kerja yang diperlukan untuk menggerakkan muatan positif sebesar 1 Couloumb dari satu
titik ujung ke titik ujung yang lain dari elemen tersebut. ■
Satuan dari tegangan adalah Volt V.
Misakan terdapat suatu sumber tegangan yang digambarkan sebagai berikut:
Gambar 2.2. Sumber tegangan
Misalkan diketahui besarnya tegangan pada gambar tersebut adalah 5 Volt. Sehingga dapat dinyatakan bahwa tegangan atau beda potensial antara
titik A dengan titik B sebesar 5V. Dapat juga dikatakan titik A mempunyai tegangan 5 V lebih tinggi daripada titik B. Dengan demikian
atau dapat juga dinyatakan
Seperti yang sudah disebutkan, arus listrik dapat mengalir pada rangkaian tertutup. Rangkaian tertutup merupakan rangkaian listrik yang tidak
mempunyai ujung dan pangkal. Rangkaian listrik disusun oleh beberapa alat listrik. Dalam pembahasan ini digunakan istilah elemen rangkaian pada alat
listrik. Berikut definisi dari elemen rangkaian listrik:
Definisi 2.17. Elemen Rangkaian Hayt dkk, 2005:17
Sebuah elemen rangkaian adalah model matematika dari sebuah alat listrik yang mempunyai dua terminal titik ujung, yang dapat dinyatakan oleh
hubungan antara tegangan dan arusnya seta tidak dapat dibagi lagi menjadi alat lain yang mempunyai dua titik ujung.
■
Dengan kata lain, sebuah elemen rangkaian hanya mewakili satu alat listrik. Elemen listrik terbagi atas elemen aktif dan elemen pasif. Elemen aktif
adalah elemen yang mampu menghasilkan energi dan menyalurkannya ke jaringan. Menurut Chi Kong Tse 2002: 4, elemen aktif dibagi menjadi dua
yaitu sumber tegangan dan sumber arus.
1. Sumber Tegangan Sumber tegangan dibagi menjadi dua, yaitu sumber tegangan bebas
dan sumber tegangan tak bebas. Sumber tegangan bebas merupakan sumber tegangan yang menghasilkan tegangan secara konstan, tidak
dipengaruhi kuat arus yang dihasilkan. Sedangkan sumber tegangan tak bebas menghasilkan tegangan yang dipengaruhi oleh kuat arus yang
dihasilkan. Berikut adalah simbol tegangan bebas dan tak bebas:
a b
Gambar 2.3 Sumber tegangan bebas a dan sumber tegangan tak bebas b 2. Sumber Arus
Sumber arus juga dibagi menjadi dua, yaitu sumber arus bebas dan sumber arus tak bebas. Pada sumber arus bebas, arus yang dihasilkan tidak
tergantung pada tegangan. Sedangkan pada sumber arus tak bebas, arus yang dihasilkan dipengaruhi oleh tegangan pada komponen lain. Berikut
adalah simbol arus bebas dan sumber arus tak bebas:
a b
Gambar 2.4. Sumber arus bebas a dan sumber arus tak bebas b
Elemen pasif merupakan elemen-elemen yang menyerap atau menyimpan energi dari sumber. Contoh dari elemen pasif adalah resistor,
kapasitor, dan induktor. Berikut ini adalah simbol dari resistor, kapasitor, dan induktor tersebut:
a b
c Gambar 2.5. Resistor a, kapasitor b, dan induktor c
Susunan dari elemen-elemen rangkaian menghasilkan jaringan maupun rangkaian. Jaringan dan rangkaian didefinisikan sebagai berikut:
Definisi 2.18. Jaringan dan Rangkaian Listrik Hayt dkk, 2005: 20
Jaringan adalah sambungan antara dua atau lebih elemen rangkaian. Sedangkan rangkaian listrik adalah jaringan mengandung sedikitnya satu buah
lintasan tertutup. ■
Elemen rangkaian dapat disusun menjadi rangkaian seri, paralel, dan campuran seri paralel. Jika elemen listrik disusun menjadi suatu rangkaian
listrik yang hanya memiliki satu jalan bagi arus maka rangkaian yang dihasilkan adalah rangkaian seri. Sedangkan jika terdapat beberapa jalan bagi
arus, maka rangkaian yang terbentuk adalah rangkaian paralel. Contoh rangkaian seri dan paralel dari sumber tegangan dan resistor
disajikan pada contoh 2.28 berikut:
Contoh 2.28
Gambar 2.6. Rangkaian seri Pada gambar 2.6 disajikan sebuah rangkaian seri dengan tiga buah
resistor R
1
, R
2
, dan R
3
disusun secara berdampingan. Arus yang mengalir dari sumber tegangan hanya memiliki satu jalur dan besarnya arus yang melalui
masing-masing resistor sama. Contoh rangkaian paralel ditujukkan pada gambar berikut:
Gambar 2.7. Rangkaian paralel
Pada gambar 2.7 terdapat rangkaian yang terdiri dari sebuah sumber tegangan dan tiga buah resistor. Rangkaian ini memungkinkan adanya tiga
buah jalan arus, yakni jalan arus yang melalui R
1
, R
2
, dan R
3
. Dengan demikian, arus yang mengalir dari sumber tegangan tersebut terbagi menjadi
tiga.
C. Simpul, Lintasan, Loop, Cabang, Jaring, dan Rangkaian Planar pada