Teorema Rangkaian Listrik Arus Searah (DC)

Analisa rangkaian listrik searah atau listrik DC dapat dilakukan menggunakan beberapa rumus hukum kelistrikan. Rumus yang biasanya digunakan yaitu rumus hukum ohm dan rumus hukum kirchoff.

Daftar isi

A. Hukum Ohm
B. Hukum Kirchoff
- 1. Hukum Kirchoff 1
- 2. Hukum Kirchoff 2

A. Hukum Ohm

Sebagai teknisi listrik ( electrical engineering ) kalian wajib mempelajari tentang hukum Ohm. Hukum Ohm merupakan hukum dasar yang menyatakan hubungan antara arus listrik (I), tegangan (V) dan Hambatan (R).

Hukum Ohm pertama kali diperkenalkan oleh seorang fisikawan Jerman yang bernama Georg Simon Ohm pada tahun 1825. Georg Simon Ohm mempublikasikan Hukum Ohm tersebut pada Paper yang berjudul “The Galvanic Circuit Investigated Mathematically” pada tahun 1827.

Bunyi hukum Ohm adalah sebagai berikut :

“Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding tersbalik dengan hambatannya (R)”.

Jika dituliskan menjadi rumus seperti berikut :
$$ \mathrm {R = \frac{V}{I}}$$
dimana :
R = Resistance / Hambatan (R)
V = Voltage / Tegangan (Volt)
I = Current / Arus (Ampere)

1. Pengertian Arus (I) , Tegangan (V), dan Hambatan (R)

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu rangkaian tiap satuan waktu.

Tegangan adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik yang dinyatakan dalam satuan volt.

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen dengan arus listrik yang melewatinya.

Supaya lebih jelas mengenai hukum ohm, perhatikan rangkaian berikut ini :

Apabila DC Generator atau Power Supply bernilai 10 Volt, Resistansi pada potensiometer adalah 10 Ω. Berapakah nilai arus listrik (I)?
Pembahasan :
$ \mathrm {I = \frac{V}{R}}$
$ \mathrm {I = \frac{10 Volt}{10 Ω}}$
$ \mathrm {I = 1A}$

Baca Juga : Kumpulan Soal dan Pembahasan Hukum Ohm

2. Analogi Hukum Ohm

Ukuran pipa = Hambatan (R)
Tekanan Air = Tegangan (V)
Laju air = Arus Listrik ( I )

3. Aplikasi Hukum Ohm

Dalam aplikasinya, hukum ohm dalam rangkaian elektronka dapat dipakai untuk memperkecil arus listrik, memperkecil tegangan, dan juga dapat memperoleh nilai hambatan yang diinginkan.

B. Hukum Kirchoff

Hukum Kirchoff ada 2 yaitu hukum kirchoff 1 ( hukum kirchoff arus / kirchoff current law ) dan hukum kirchoff 2 ( hukum kirchoff tegangan / kirchoff voltage law ).

1. Hukum Kirchoff 1

Bunyi hukum kirchoff 1 yaitu :

“ Jumlah arus listrik yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari titik percabangan tersebut. ”

$$ \mathrm {\sum I_{masuk} = \sum I_{keluar}}$$
Berdasarkan gambar diatas, maka :
$ \mathrm {I_1 + I_2 + I_3 = I_4 + I_5}$

Contoh Soal :
Perhatikan Gambar berikut

Tentukan kuat arus I_4, jika diketahui arus I_1 = 4A, I_2 = 6A, I_3 = 3A, dan I_5 = 5A

Pembahasan :
$ \mathrm {\sum I_{masuk} = \sum I_{keluar}}$
$ \mathrm {I_1 + I_2 = I_3 + I_4 + I_5}$
$ \mathrm {4A + 6A = 3A + I_4 + 5A}$
$ \mathrm {10 A = 8A + I_4}$
$ \mathrm {I_4 = 2A}$

Latihan :
Tentukan rumus untuk menghitung arus berdasarkan hukum kirchoff arus

Pembahasan :
$ \mathrm {-I_1 + I_2 + I_3 = 0}$

2. Hukum Kirchoff 2

Bunyi hukum kirchoff 2 yaitu :

“ Jumlah aljabar perubahan tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol”

Berdasarkan gambar diatas, maka :
$$ \mathrm {\sum Ɛ + \sum IR = 0}$$
Contoh Soal :

Pembahasan :
$ \mathrm { I_1 = I_2 - I_3 }$..................(1)
$ \mathrm { -4 + (1 + 0,5 + 0,5).I_1 + 6.I_2 = 0}$
$ \mathrm { -4 + 2.I_1 + 6.I_2 = 0}$..................(2)
$ \mathrm { -2 + (0,5 + 2,5). I_3 + 6.I_2 = 0 }$
$ \mathrm { 3. I_3 + 6.I_2 = 2 }$..................(3)

Substitusi (2) ke (1)
$ \mathrm { -4 + 2.(I_2 - I_3) + 6.I_2 = 0 }$
$ \mathrm { -4 + 2.I_2 + 2.I_3 + 6.I_2 = 0 }$
$ \mathrm { 8.I_2 + 2.I_3 = 4 }$
$ \mathrm { 4.I_2 + I_3 = 2 }$..................(4)

Substitusi (3) ke (4)
$ \mathrm { 6.I_2 + 3.I_3 = 2 | x1 }$
$ \mathrm { 4.I_2 + I_3 = 2 | x3 }$
______________________ +
$ \mathrm { 18.I_2 = 8 }$
$ \mathrm { I_2 = 0,44 A}$..................(5)

Substitusi (3) ke (4)
$ \mathrm { 6.I_2 + 3.I_3 = 2 | x2 }$
$ \mathrm { 4.I_2 + I_3 = 2 | x3 }$
______________________ -
$ \mathrm { -9.I_3 = 2 }$
$ \mathrm { I_3 = 0,22 A}$..................(6)

Substitusi (5) dan (6) ke (1)
$ \mathrm { I_1 = I_2 - I_3 }$
$ \mathrm { I_1 = 0,44 - (-0,22) }$
$ \mathrm { I_1 = 0,66 A }$

Demikian, materi tentang "Teorema Rangkaian Listrik Arus Searah (DC)" yang dapat admin www.sekolahotomasi.com berikan. Semoga dapat menambah pengetahuan sobat semuanya.