Beda Potensial Listrik dan Pembagi Tegangan Resistor
Perbedaan tegangan antara dua titik dalam suatu rangkaian dikenal sebagai Perbedaan Potensial dan beda potensial inilah yang membuat aliran arus. Tidak seperti arus yang mengalir di sekitar rangkaian listrik tertutup dalam bentuk muatan listrik, beda potensial tidak bergerak atau mengalir.
Unit beda potensial yang dihasilkan antara dua titik disebut Volt dan umumnya didefinisikan sebagai beda potensial yang turun pada resistansi tetap satu ohm dengan arus satu ampere mengalir melaluinya. Dengan kata lain, 1 Volt sama dengan 1 Ampere kali 1 Ohm, atau rumus V = I*R.
Hukum Ohm menyatakan bahwa untuk rangkaian linier, arus yang mengalir melaluinya sebanding dengan beda potensial yang ada di atasnya sehingga semakin besar beda potensial di dua titik, semakin besar arus yang melewatinya.
Misalnya, jika tegangan di satu sisi resistor 10Ω mengukur 8V dan di sisi lain resistor itu mengukur 5V, maka beda potensial di resistor akan menjadi 3V ( 8 - 5 ) menyebabkan arus 0.3A mengalir.
Namun, jika tegangan di satu sisi ditingkatkan dari 8V menjadi 40V, beda potensial pada resistor sekarang adalah 40V - 5V = 35V yang menyebabkan arus 3.5A mengalir. Tegangan pada titik mana pun dalam suatu rangkaian selalu diukur sehubungan dengan titik bersama (umum), umumnya 0V.
Untuk rangkaian listrik, potensi ground biasanya diambil pada nol volt ( 0V ) dan semuanya dirujuk ke titik umum dalam suatu rangkaian. Ini mirip dalam teori untuk mengukur ketinggian. Kami mengukur ketinggian bukit dengan cara yang sama dengan mengatakan bahwa permukaan laut adalah nol kaki dan kemudian membandingkan titik-titik lain dari bukit atau gunung dengan tingkat itu.
Dengan cara yang sangat mirip, kita dapat memanggil titik bersama dalam rangkaian nol volt dan memberinya nama ground, nol volt atau pembumian, lalu semua titik tegangan lain dalam rangkaian dibandingkan atau dirujuk ke titik ground itu. Penggunaan titik temu atau titik referensi dalam gambar skematik listrik memungkinkan rangkaian untuk ditarik lebih sederhana karena dipahami bahwa semua koneksi ke titik ini memiliki potensi yang sama. Sebagai contoh:
Karena satuan ukuran untuk Beda Potensial adalah volt, beda potensial terutama disebut tegangan. Tegangan individu yang terhubung secara seri dapat ditambahkan bersama-sama untuk memberi kita jumlah "total tegangan" dari rangkaian seperti yang terlihat dalam tutorial Rangkaian Resistor Seri. Tegangan di seluruh komponen yang terhubung secara paralel akan selalu memiliki nilai yang sama seperti yang terlihat dalam tutorial Rangkaian Resistor Paralel, misalnya.
Untuk tegangan beda potensial dalam rangkaian seri yang terhubung:
Untuk tegangan beda potensial dalam rangkaian paralel yang terhubung:
Hitung arus yang mengalir melalui resistor 100Ω yang memiliki salah satu terminalnya terhubung ke 50 volt dan terminal lainnya terhubung ke 30 volt.
Tegangan pada terminal A sama dengan 50v dan tegangan pada terminal B sama dengan 30v. Oleh karena itu, tegangan melintasi resistor diberikan sebagai:
Tegangan melintasi resistor adalah 20v, maka arus yang mengalir melalui resistor diberikan sebagai:
Ini menghasilkan apa yang secara umum disebut Jaringan Pembagi Tegangan dan satu yang hanya berlaku untuk resistor yang dihubungkan bersama secara seri, karena seperti yang kita lihat dalam tutorial Rangkaian Resistor Paralel, resistor yang dihubungkan bersama secara paralel menghasilkan apa yang disebut jaringan pembagi arus. Pertimbangkan rangkaian seri di bawah ini.
Rangkaian menunjukkan prinsip rangkaian pembagi tegangan di mana tegangan output turun di setiap resistor dalam rantai seri, dengan resistor R1, R2, R3 dan R4 dirujuk ke beberapa titik referensi umum (biasanya nol volt).
Jadi untuk sejumlah resistor yang dihubungkan bersama dalam seri, membagi tegangan supply VS dengan resistansi total, RT akan memberikan arus yang melalui cabang seri sebagai: I = VS/RT, (Hukum Ohm). Kemudian tegangan individu turun di setiap resistor dapat dengan mudah dihitung sebagai: V = I*R di mana R merupakan nilai resistansi.
Tegangan pada setiap titik, P1, P2, P3 dll meningkat sesuai dengan jumlah tegangan pada setiap titik hingga tegangan supply, Vs dan kami juga dapat menghitung penurunan tegangan individu pada titik mana pun tanpa terlebih dahulu menghitung arus rangkaian dengan menggunakan rumus berikut.
Dimana, V(x) adalah tegangan dapat ditemukan, R(x) adalah resistansi menghasilkan tegangan, RT adalah resistansi seri total dan VS adalah tegangan supply.
1. Tegangan pembagi potensial di berbagai titik dihitung sebagai:
2. Drop tegangan individual pada masing-masing resistor dihitung sebagai:
Kemudian dengan menggunakan persamaan ini kita dapat mengatakan bahwa tegangan yang turun (drop) pada resistor apa pun dalam rangkaian seri sebanding dengan besarnya resistor dan tegangan total yang jatuh di semua resistor harus sama dengan sumber tegangan seperti yang didefinisikan oleh Hukum Kirchoff-2 Tegangan. Jadi dengan menggunakan Persamaan Pembagi Tegangan, untuk sejumlah resistor seri, penurunan tegangan pada resistor individual dapat ditemukan.
Sejauh ini kita telah melihat bahwa tegangan diterapkan ke resistor atau rangkaian dan arus mengalir melalui dan di sekitar rangkaian. Tetapi ada variabel ketiga yang juga bisa kita terapkan pada resistor dan jaringan resistor. Daya adalah hasil dari tegangan dan arus dan unit dasar pengukuran daya adalah watt.
Unit beda potensial yang dihasilkan antara dua titik disebut Volt dan umumnya didefinisikan sebagai beda potensial yang turun pada resistansi tetap satu ohm dengan arus satu ampere mengalir melaluinya. Dengan kata lain, 1 Volt sama dengan 1 Ampere kali 1 Ohm, atau rumus V = I*R.
Hukum Ohm menyatakan bahwa untuk rangkaian linier, arus yang mengalir melaluinya sebanding dengan beda potensial yang ada di atasnya sehingga semakin besar beda potensial di dua titik, semakin besar arus yang melewatinya.
Misalnya, jika tegangan di satu sisi resistor 10Ω mengukur 8V dan di sisi lain resistor itu mengukur 5V, maka beda potensial di resistor akan menjadi 3V ( 8 - 5 ) menyebabkan arus 0.3A mengalir.
Namun, jika tegangan di satu sisi ditingkatkan dari 8V menjadi 40V, beda potensial pada resistor sekarang adalah 40V - 5V = 35V yang menyebabkan arus 3.5A mengalir. Tegangan pada titik mana pun dalam suatu rangkaian selalu diukur sehubungan dengan titik bersama (umum), umumnya 0V.
Untuk rangkaian listrik, potensi ground biasanya diambil pada nol volt ( 0V ) dan semuanya dirujuk ke titik umum dalam suatu rangkaian. Ini mirip dalam teori untuk mengukur ketinggian. Kami mengukur ketinggian bukit dengan cara yang sama dengan mengatakan bahwa permukaan laut adalah nol kaki dan kemudian membandingkan titik-titik lain dari bukit atau gunung dengan tingkat itu.
Dengan cara yang sangat mirip, kita dapat memanggil titik bersama dalam rangkaian nol volt dan memberinya nama ground, nol volt atau pembumian, lalu semua titik tegangan lain dalam rangkaian dibandingkan atau dirujuk ke titik ground itu. Penggunaan titik temu atau titik referensi dalam gambar skematik listrik memungkinkan rangkaian untuk ditarik lebih sederhana karena dipahami bahwa semua koneksi ke titik ini memiliki potensi yang sama. Sebagai contoh:
Rangkaian Beda Potensial
Karena satuan ukuran untuk Beda Potensial adalah volt, beda potensial terutama disebut tegangan. Tegangan individu yang terhubung secara seri dapat ditambahkan bersama-sama untuk memberi kita jumlah "total tegangan" dari rangkaian seperti yang terlihat dalam tutorial Rangkaian Resistor Seri. Tegangan di seluruh komponen yang terhubung secara paralel akan selalu memiliki nilai yang sama seperti yang terlihat dalam tutorial Rangkaian Resistor Paralel, misalnya.
Untuk tegangan beda potensial dalam rangkaian seri yang terhubung:
VT = V1 + V2 + V3 ... dst
VT = V1 = V2 = V3 ... dst
Contoh: Beda Potensial dan Pembagi Tegangan No.1
Dengan menggunakan Hukum Ohm, arus yang mengalir melalui resistor dapat dihitung sebagai berikut:Hitung arus yang mengalir melalui resistor 100Ω yang memiliki salah satu terminalnya terhubung ke 50 volt dan terminal lainnya terhubung ke 30 volt.
Tegangan pada terminal A sama dengan 50v dan tegangan pada terminal B sama dengan 30v. Oleh karena itu, tegangan melintasi resistor diberikan sebagai:
VA = 50v, VB = 30v, oleh karena itu, VA - VB = 50 - 30 = 20v
I = VAB ÷ R = 20V ÷ 100Ω = 200mA
Jaringan Pembagi Tegangan
Kita tahu dari tutorial sebelumnya bahwa dengan menghubungkan bersama resistor secara seri melintasi beda potensial kita dapat menghasilkan rangkaian pembagi tegangan yang akan memberikan rasio tegangan pada masing-masing resistor sehubungan dengan tegangan supply di seluruh kombinasi total.Ini menghasilkan apa yang secara umum disebut Jaringan Pembagi Tegangan dan satu yang hanya berlaku untuk resistor yang dihubungkan bersama secara seri, karena seperti yang kita lihat dalam tutorial Rangkaian Resistor Paralel, resistor yang dihubungkan bersama secara paralel menghasilkan apa yang disebut jaringan pembagi arus. Pertimbangkan rangkaian seri di bawah ini.
Rangkaian Pembagi Tegangan
Rangkaian menunjukkan prinsip rangkaian pembagi tegangan di mana tegangan output turun di setiap resistor dalam rantai seri, dengan resistor R1, R2, R3 dan R4 dirujuk ke beberapa titik referensi umum (biasanya nol volt).
Jadi untuk sejumlah resistor yang dihubungkan bersama dalam seri, membagi tegangan supply VS dengan resistansi total, RT akan memberikan arus yang melalui cabang seri sebagai: I = VS/RT, (Hukum Ohm). Kemudian tegangan individu turun di setiap resistor dapat dengan mudah dihitung sebagai: V = I*R di mana R merupakan nilai resistansi.
Tegangan pada setiap titik, P1, P2, P3 dll meningkat sesuai dengan jumlah tegangan pada setiap titik hingga tegangan supply, Vs dan kami juga dapat menghitung penurunan tegangan individu pada titik mana pun tanpa terlebih dahulu menghitung arus rangkaian dengan menggunakan rumus berikut.
Rumus Pembagi Tegangan
Contoh: Beda Potensial dan Pembagi Tegangan No.2
Dalam rangkaian di atas, empat resistor nilai-nilai, R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 30Ω dan R4 = 40Ω terhubung di 100 volt supply DC. Dengan menggunakan rumus di atas, hitung penurunan tegangan pada titik P1, P2, P3, dan P4 dan juga tegangan individu turun di setiap resistor dalam rantai seri.1. Tegangan pembagi potensial di berbagai titik dihitung sebagai:
VR1 = I x R1 = 1 x 10 = 10 Volt
VR2 = I x R2 = 1 x 20 = 20 Volt
VR3 = I x R3 = 1 x 30 = 30 Volt
VR4 = I x R4 = 1 x 40 = 40 Volt
Sejauh ini kita telah melihat bahwa tegangan diterapkan ke resistor atau rangkaian dan arus mengalir melalui dan di sekitar rangkaian. Tetapi ada variabel ketiga yang juga bisa kita terapkan pada resistor dan jaringan resistor. Daya adalah hasil dari tegangan dan arus dan unit dasar pengukuran daya adalah watt.
Dalam tutorial berikutnya tentang Resistor, kita akan memeriksa daya yang dihamburkan (dikonsumsi) oleh resistansi dalam bentuk panas dan bahwa daya total yang dihamburkan oleh rangkaian resistif, apakah itu seri, paralel, atau kombinasi keduanya, kita cukup tambahkan daya yang dihamburkan oleh setiap resistor. (Menghitung Nilai Resistor)