Konsep Dasar ipa konsep dasar ipa

Konsep Dasar
Pengantar Analisis Rangkaian

Tujuan Pembelajaran
Memahami konsep arus dan tegangan
Memahami konvensi tanda pasif
Memahami perhitungan daya dan energi

Efek Listrik
 Konsep rangkaian listrik

didasari pemahaman
◦ Adanya pembawa muatan listrik: elektron atau
proton
◦ Muatan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan,
hanya dapat dialihkan (Hukum Kekekalan Muatan)
◦ Efek listrik timbul oleh pemisahan dan pergerakan
muatan

Medan, Muatan, dan Arus Listrik
U ntuk V A > V B

VA

VB
Medan
istrik, E muatan t
Bila selang
waktuLpergerakan
Muatan Positif Arus Listrik I  Q/t
bergerak Serah
Q >0
medannya
Secara umum arus i  dq/dt Dq/Dt

Q >0

Muatan
L istrik, QW Q(VA V B)
Energi yang dilepaskan

Muatan Negataif

Daya dilepaskan P  W /t
Q 0 berarti
elemen menyerap daya.



Sebaliknya,
daya negatif P0
V>0

P0

+
I>0



P>0

Alternatif Polaritas ArusTegangan

Bila pada kasus berikut semua arus dan tegangan terukur positif

Daya PVA.IA

Daya PV B.IB

Daya PV C .IC

Daya PV D.ID

Elemen Pasif

Elemen Aktif

Elemen Aktif

Elemen Pasif

Polaritas Arus Tegangan E lemen Pasif
Bila pada kasus elemen pasif berikut semua arus positif


Tegangan
VA >0

Tegangan
V B0) atau negatif (0

Tegangan
V>0

Arus
I>0

Arus
I>0

Konservasi Daya


Prinsip konservasi daya:

Jumlah aljabar daya yang
diserap seluruh elemen
dalam rangkaian setiap saat
adalah nol.
Dengan kata lain jumlah
daya diserap setiap saat
sama dengan jumlah daya
dibangkitkan.



Prinsip konservasi energi
(disebut Teorema Tellegen)



P 0

C ontoh 01.02
Dengan Konservasi Daya

tentukan arus Ix pada
rangkaian di samping ini
 Jawab
Konservasi Daya  P  0
sehingga
7 2 + 2 1+ 5 2 + 13 + 31 8 I x  0
dan diperoleh I x  4 A

Daya dan Energi


Daya sesaat yang diserap
sebuah elemen

+
i(t)
v(t)

p(t )  v(t ) i (t )






Energi yang diserap atau
dibangkitkan pada selang
antara to hingga t adalah
t

i(t)

t

+

W  p(t )dt  v(t ) i (t ) dt

v(t)
to


to



C ontoh 01.03


Tentukan biaya energi bila Rp1000/kW h bila tegangan
dan arus beban seperti pada grafik berikut
Daya
Energi
diperoleh
dengan
mencari area
mengalikan
dibawah
tegangan
kurva daya
dengan
arus


W  8362,5 Watt Jam

Biaya Rp 8362,5

C ontoh 01.04
Bila sebuah devais memiliki arus dan tegangan
 5t

v(t)  10e V
i (t)  4(1 e 5t ) mA

p(t)  v.i  40( e 5t  e 10t ) mW

Tentukan daya dan energi yang diserap devais
tersebut
 10t
 5t
w  p(t).dt  4( e  2e ) mJ




Satuan
Tegangan

Daya

V Volt
Arus
A amp ampere
Waktu
s sekon
det detik

W W att
Volt x amp
Energi
J Joule
Watt x detik


Latihan
Problems
1.3
1.7
1.9
1.13
1.15