Rangkaian Resistor.docx

Rangkaian Resistor Salah satu cara untuk mengetahui resistansi sebuah resistor adalah dengan membaca kode warna resistor, tetapi jika lebih dari satu resistor yang saling berhubungan, maka terlebih dahulu harus diketahui jenis koneksi antar resistor tersebut karena cara menghitung resistor totalnya pun berbeda. Berdasarkan interkoneksinya, rangkaian resistor terbagi tiga jenis yaitu: 1. Rangkaian Seri (Resistor dihubungkan secara seri/ berurutan) 2. Rangkaian Paralel (Resistor dihubungkan secara paralel/ sejajar) 3. Rangkaian Seri-Paralel (gabungan antara seri dan paralel) A) Rangkaian Seri Resistor Pada rangkaian seri, resistor dihubungkan secara berderet (seri) dan untuk menghitung resistansi total dari gambar di atas adalah dengan menjumlahkan semua resistor yang ada yakni R1, R2, dan Rn. Gambar rangkaian tertutup Resistor yang dihubung secara seri :

Dari gambar disamping dapat diturunkan rumus : Hubungan dengan Tegangan pada rangkaian Seri : V1 = I .R1 ; V2 = I. R2 ; V3 = I. R3 atau VTotal = V1 + V2 + V3 ... dan seterusnya.. Jadi dapat dikatakan bahwa Tegangan sumber (Vs) = Penjumlahan tegangan tiap-tiap resistansi Vn = I. Rn

Hubungan dengan Arus listrik pada rangkaian Seri : ITotal = I1 = I2 = I3 Dapat dikatakan bahwa besar arus listrik pada rangkaian seri adalah sama pada tiap resistor yang dihubungkannya. Adapun arus yang mengalir pada rangkaian seri dapat dicari dengan menggunakan rumus : I = V / R total Hubungan dengan Hambatan atau Resistansi pada rangkaian Seri : RTotal = R1 + R2 + R3 ... + Rn dan seterusnya... R1 = Resistor ke-1 R2 = Resistor ke-2 R3 = Resistor ke-2 Rn = Resistor ke-n Pada rangkaian resistor yang dihubungkan seri, maka bersar nilai Resistansi totalnya adalah penjumlahan pada tiap-tiap nilai resistansinya. Contoh Soal: 1. Jika terdapat R1 = 10 Ω, R1 = 20 Ω, dan R3 = 100 Ω kemudian dipasang secara berderet (seri) maka resistansi totalnya adalah: RTotal = R1 + R2 + R3 RTotal = 10 Ω + 20 Ω + 100Ω RTotal = 130 Ω 2. Perhatikan gambar berikut :

Pada gambar disamping, tentukanlah besar R total dan tegangan (V) pada tiap R1, R2 dan R3 Jawab : Tegangan sumber (Vs)= 12V Besar R total pada rangkaian diatas adalah : Rtotal = R1 + R2 + R3 Rtotal = 10Ω + 20Ω + 30Ω Rtotal = 60Ω

Untuk mencari besar tegangan (V) pada tiap masing-masing R1, R2 dan R3, kita harus mengetahui terlebih dahulu besar arus listrik yang mengalir dengan menggunakan rumus : I = V / R total I = 12 / 60 I = 0,2 A Dengan menggunakan rumus maka didapatkan : V1 = I .R1 = 0,2 x 10 = 2V V2 = I. R2 = 0,2 x 20 = 4V V3 = I. R3 =0,2 x 30 = 6V Pembuktian --> sesuai dengan sifat rangkaian seri bahwa Tegangan sumber = penjumlahan tegangan tiap-tiap resistansi Vsumber = V1 + V2 + V3 12V = 2V+ 4V + 6V 12V = 12V (terbukti) B) Rangkaian Resistor Seri Sebagai Pembagi Tegangan(Voltage Divider) Rangkaian pembagi tegangan juga merupakan cara yang termudah untuk memproduksi sebuah tegangan yang rendah dari tegangan yang tinggi dan hal ini merupakan mekanisasi dasar dari sebuah prinsip resistor potensiometer. Sepanjang digunakan untuk menghitung sebuah tegangan yang rendah, rumus pembagi tegangan dapat digunakan untuk menganalisis dari beberapa rangkaian resistif kompleks lainnya yang terdiri kedua rangkaian yang diserikan dan sebuah cabang rangkaian lainnya yang diparalelkan. Rangkaian pembagi tegangan biasanya digunakan untuk membuat suatu tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih besar, titik tegangan referensi pada sensor, untuk memberikan bias pada rangkaian penguat atau untuk memberi bias pada komponen aktif. Rangkaian pembagi tegangan pada dasarnya dapat dibuat dengan 2 buah resistor, contoh rangkaian dasar pembagi tegangan dengan output VO dari tegangan sumber Vsmenggunakan resistor pembagi tegangan R1 dan R2 seperti pada gambar berikut.

Sama sebagai Rumus Pembagi Tegangan yang ada disamping sebelumnya dan dapat juga ditulis sebagai :

Dimana : V(X) adalah Tegangan ke-X (yang akan dicari) R(X) adalah Resistansi atau Tahanan ke-X (yang akan dicari) RT adalah Resistansi atau Tahanan Total dari rangkaian tersebut VS adalah Tegangan Sumber atau Tegangan Input

Pada rangkaian diatas merupakan rangkaian seri yang terdiri dari dua resistor yaitu R1 dan R2 yang dihubungkan bersama bergandengan dan dihubungkan dengan tegangan input (Vin). Pada satu sisi teganganan input terhubung dengan R1 dan tegangan output (Vout) terhubung pada R2. Untuk mencari nilai tegangan output pada seperti terlihat pada gambar. Jika banyak resistor dihubungkan dengan rangkaian seri kerangkaian lain, kemudian terjadi perbedaan tegangan pada tiap titik masing-masing resistor. Jadi jika kita memiliki 3 atau lebih resistor yang dirangkai seri, kita tetap dapat menggunakan rumus pembagi tegangan seperti gambar diatas untuk mencari tegangan jatuh (Voltage Drop) tiap masing-masing resistor. Seperti rangkaian dibawah ini :

Rangkaian pembagi tegangan diatas memperlihatkan 4 resistor yang terhubung bersama secara seri. Tegangan jatuh pada titik A dan B dapat dihitung menggunakan rumus pembagi tegangan yaitu :

Contoh Pembagian Tegangan pada Rangkaian

Pada rangkaian diatas merupakan resistor yang dihubung dengan seri. Sumber tegangagn akan terbagi-bagi pada tiap titik (A, B, C, dan D). Maka dapat disimpulkan bahwa : Vsumber (VS) = V1 + V2 + V3 + V4 Untuk mencari nilai Arus pada rangkaian diatas, kita dapat menggunakan rumus :

Dimana : RT adalah Resistansi atau Tahanan Total dari rangkaian tersebut VS adalah Tegangan Sumber atau Tegangan Input Ingat, seperti kita ketahui bahwa Arus listrik pada rangkaian seri adalah Sama (tidak terbagibagi pada tiap titiknya)

Aplikasi dari resistor seri rangkaian pembagi tegangan Jika kita lihat, rangkaian resistor yang dihubungkan seri dapat digunakan untuk membuat tegangan yang berbeda. Tipe rangkaian resistor ini sangat berguna untuk memproduksi jaringan pembagi tegangan. Jika kita mengganti salah satu resistor pada rangkaian pembagi tegangan diatas dengan sebuah Sensor seperti Thermistor, Light Dependant Resistor (LDR) atau bahkan sebuah saklar. kita dapat merubah sebuah kuantitas analog yang dapat dirasakan menjadi sebuah sinyal listrik yang cocok yang dapat diukur. Contohnya adalah seperti sebuah rangkaian Thermistor yang memiliki nilai resistansi 10KΩ pada suhu 250C dan 100Ω pada suhu 1000C. Untuk menghitung tegangan output pada kedua temperatur.

Pada suhu 250C

Pada suhu 1000C

Dengan mengganti resistor tetap 1KΩ, R2 pada rangkaian sederhana diatas menjadi variable resistor atau potensiometer, maka akan menghasilkan outpu tegangan tertentu yang akan didapatkan pada rentang temperatur yang lebih luas. C) Rangkaian Resistor Paralel Pada rangkaian paralel, semua resitor dihubungkan sejajar (paralel). Nilai resistansi total pada rangkaian paralel tidak akan melebihi resistansi dari resistor terkecil pada rangkaian tersebut.Pada rangkaian paralel, semua resitor dihubungkan sejajar (paralel). Nilai resistansi total pada rangkaian paralel tidak akan melebihi resistansi dari resistor terkecil pada rangkaian tersebut. Adapun persamaan pada resistor yang dirangkai paralel adalah : Contoh pada rangkaian dibawah

Jadi untuk menghitung R total atau R Eqivalen dari rangkaian paralel diatas adalah :

Kita bisa memilih salah satu dari rumus diatas untuk mencari R total dari rangkaian resistor paralel Untuk besar tegangan yang mengallir pada rangkaian resistor paralel adalah V sumber = VR1 = VR2 = VR3 = VRn... Dari persamaan diatas dapat dikatakan bahwa, dalam rangkaian paralel, besar tegangan pada tiap cabangnya adalah sama. Jika terdapat rangkaian seperti dibawah ini, maka ilustrasi persamaannya adalah :

Variasi rangkaian paralel resistor

Pada 5 rangkaian diatas mungkin terlihat berbeda, namun pada dasarnya adalah sama yaitu Rangkaian yang terhubung dengan Paralel. Kita harus teliti dalam menganalisa bentuk rangkaian ketika suatu saat nanti bertemu dengan kombinasi rangkaian seri dan paralel lainnya dan kita harus bisa membedakan antara rangkaian yang terhubung dengan seri atau paralel.

E) Rangkaian Resistor Seri-Paralel Rangkaian resistor seri-paralel adalah gabungan dari rangkaian seri dan rangkaian paralel. Oleh karena itu untuk menghitung resistor pada rangkaian seri-paralel harus dipahami dulu bagaimana resistor-resistor tersebut dihubung. Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah penghitungan mana yang akan didahulukan. Pada gambar di bawah yang didahulukan adalah menghitung bagian paralel yakni R1 dan Rn (R1//Rn) sedang pada gambar di bawahnya yang didahulukan adalah menghitung bagian seri yakni R1 dan R2 (R1+R2).

Contoh 1: Jika R1 = 200 Ω, R2 = 50 Ω, dan Rn =50 Ω, maka cara menghitung resistor totalnya adalah sebagai berukut: RTotal = R1 + (R2//Rn) baca: Resistansi total sama dengan R1 diserikan dengan R2 yang dipalalel dengan Rn. Artinya penghitungan paralel antara R2 dan Rn didahulukan. RP = R1//Rn (tanda ''//'' artinya paralel, jadi gunakan rumus perhitungan resistor paralel) 1/RP = 1/R1 + 1/Rn 1/RP = 1/50 + 1/50 1/RP = 2/50 RP = 50/2 = 25 Ω Setelah hasil sementara RP diketahui, selanjutnya jumlahkan (diserikan) dengan R1. RTotal = R1 + (R2//Rn) RTotal = R1 + RP RTotal = 200 + 25 RTotal = 225 Ω

F) Rangkaian Resistor Paralel Pembagi Arus (Current Divider)

Rangkaian pembagi arus walaupun jarang kita jumpai pada aplikasi elektronika tetapi penting untuk diketahui. Rangkaian pembagi arus ini penting untuk dipahami terutama untuk pemasangan alat ukur arus (Ampere Meter) secara paralel dan pembagian arus pada beban yang lebih dari 1. Konsep dasar pembagi arus adalah menggunakan 2 buah resistor yang salah satu kakinya dihubung menjadi satu ke sumber arus dan kedua kaki yang lain dihubungkan ke beban yang berbeda. Dasar pembagian arus secara teori dapat dilihat pada contoh rangkaian berikut. Rangkaian diatas adalah contoh sederhana untuk memahami pembagian arus listrik. Dari rangaian diatas terlihat bahwa arus total (I) dibagi oleh rangkaian R1 dan R2 menjadi I1 dan I2 dan dapat dituliskan dengan persamaan matematis sebagai berikut.

Rangkaian diatas adalah contoh sederhana untuk memahami pembagian arus listrik. Dari rangaian diatas terlihat bahwa arus total (I) dibagi oleh rangkaian R1 dan R2 menjadi I1 dan I2 dan dapat dituliskan dengan persamaan matematis sebagai berikut.

Dari persamaan diatas menunjukan bahwa arus terbagi menjadi 2 masing-masing I1 dan I2 yang nilai dari I1 dan I2tersebut masing-masing sebanding dengan besarnya harga resistor R1 dan R2 yang dilewati arus tersebut. Arus yang mengalir pada R1 dan R2 sebanding dengan nilai konduktansi (G) dari resistor, dimana konduktansi (G) adalah :

Sehingga besarnya I1 dan I2 dapat dituliskan sebagai berikut :

Resistor Pada Rangkaian Sumber Tegangan AC Dari beberapa jenis rangkaian yang sudah disampaikan diatas, terdapat pula jenis tipe sumber tegangan yang kita kenal sebagai sumber tegangan AC (Alternating Current) atau arus bolak balik, yang mana polaritas tegangan bergantian dari positif ke negatif dan kembali lagi dari waktu ke waktu. Bentuk osilasi dari sulpay tegangan AC mengalir dalam bentuk gelombang sinusoidal. Oleh karena itu tegangan sinusoidal dapat didefinisikan sebagai V(t) =Vmax sin ωt. Ketika menggunakan resistor murni pada rangkaian AC yang memiliki nilai-nilai induktan atau kapasitansi yang dapat diabaikan, maka prinsipnya adalah sama dengan Hukum Ohm untuk aturan perhitungan tegangan, arus dan daya (power) pada rangkaian (bahkan untuk Hukum Kirchoff) seperti pada rangkaian DC. Hal yang membedakan pada rangkaian AC adalah adanya rms (root mean square) atau kuantitas "peak to peak" . Ketika rangkaian bekerja pada sumber AC, tegangan dan arus listrik biasanya hanya menggunakan nilai "rms" untuk menghindari kebingungan antara dengan menggunakan sumber tegangan DC. Dan juga simbol skematik dari sumber tegangan AC dan DC yang digunakan mendefinisikan masing-masing. Berikut ini simbol yang merepresentasikan perbedaan antara Rangkaian Resistor dengan sumber tegangan AC dan DC

Resistor adalah komponen pasif, dimana komponen inii tidak memproduksi atau menyerap energi listrik, tetapi mengkonversi atau merubah energi menjadi panas. Pada rangkaian DC

dengan rasio tegangan liniear ke arus listrik pada sebuah resistor disebut dengan Resistansi. Namun dalam rangkaian AC, rasio tegangan ke arus lisrtik tergantung pada frekuensi dan perbedaan fase atau sudut fase (φ) dari sumber tegangan tersebut. Jadi ketika menggunakan resistor pada rangkaian AC, terdapat istiah Impedansi dengan simbol Z yang biasanya digunakan dan kita dapat mengatakan nilai Resistansi DC = Impedansi AC, R=Z Hal yang penting yang harus di ketahui adalah ketika menggunakan resistor pada rangkaian AC, arah dari arus mengalir pada kedua kutub yang saling bergantian (bolak baik) tidak terpengaruh pada perilaku resistor yang akan naik dan jatuh sebagai tegangan naik dan tegangan jatuh. Arus listrik dan tegangan listrik yang mencapai maksimum dapat jatuh diantara nol dan mencapai minimum pada waktu yang sama. Naik dan turun secara bersamaan secara simultan dan ini dikatakan sebagai beda "Phaseatau fasa" seperti gambar dibawah :