Rangkaian Resistor Seri
Resistor dikatakan terhubung secara seri ketika mereka dirangkai bersama dalam satu baris sehingga arus umum mengalir melalui mereka.
Resistor individu dapat dihubungkan bersama baik dalam koneksi seri, koneksi paralel atau kombinasi seri dan paralel, untuk menghasilkan jaringan resistor yang lebih kompleks yang resistansi setara adalah kombinasi matematika dari masing-masing resistor yang terhubung bersama.
Sebuah resistor bukan hanya komponen elektronik dasar yang dapat digunakan untuk mengubah tegangan menjadi arus atau arus menjadi tegangan, tetapi dengan menyesuaikan nilainya dengan benar, besar yang berbeda dapat ditempatkan pada arus yang dikonversi dan/atau tegangan yang memungkinkannya. untuk digunakan dalam rangkaian dan aplikasi referensi tegangan.
Resistor dalam jaringan seri atau rumit dapat diganti dengan satu resistor ekuivalen tunggal, REQ atau impedansi, ZEQ dan tidak peduli apa kombinasi atau kompleksitas jaringan resistor, semua resistor mematuhi aturan dasar yang sama seperti yang didefinisikan oleh Hukum Ohm dan Hukum Rangkaian Kirchoff.
Kemudian, resistor dalam rangkaian seri memiliki Arus Bersama yang mengalir melalui mereka sebagai arus yang mengalir melalui satu resistor juga harus mengalir melalui yang lain karena hanya dapat mengambil satu jalur.
Maka jumlah arus yang mengalir melalui serangkaian resistor dalam seri akan sama di semua titik dalam jaringan resistor seri. Sebagai contoh:
Dalam contoh berikut, resistor R1, R2 dan R3 semuanya dihubungkan bersama secara seri antara titik A dan B dengan arus yang sama, saya mengalir melalui mereka.
Sebagai resistor dihubungkan bersama dalam seri berlalu saat yang sama melalui masing-masing resistor dalam rantai dan resistansi total, RT dari rangkaian harus sama dengan jumlah dari semua resistor individu ditambahkan bersama-sama. Itu adalah
dan dengan mengambil nilai-nilai individual dari resistor dalam contoh sederhana kami di atas, total resistansi yang setara, maka REQ diberikan sebagai:
Jadi kita melihat bahwa kita dapat mengganti ketiga resistor individual di atas hanya dengan satu resistor “setara” tunggal yang akan memiliki nilai 9kΩ.
Di mana empat, lima atau bahkan lebih resistor semua terhubung bersama dalam rangkaian seri, ekuivalen atau total resistansi dari rangkaian, RT akan tetap menjadi jumlah dari semua resistor individu yang terhubung bersama-sama dan resistor selanjutnya ditambahkan ke seri, lebih besar resistansi setara (tidak peduli berapa nilainya).
Resistansi total ini umumnya dikenal sebagai Resistansi Ekuivalen (setara) dan dapat didefinisikan sebagai; "Nilai resistansi tunggal yang dapat menggantikan sejumlah resistor secara seri tanpa mengubah nilai arus atau tegangan dalam rangkaian". Maka persamaan yang diberikan untuk menghitung resistansi total dari rangkaian saat menghubungkan bersama resistor secara seri diberikan sebagai:
Perhatikan kemudian bahwa resistansi total atau setara, RT memiliki efek yang sama di rangkaian sebagai kombinasi asli dari resistor karena merupakan jumlah aljabar dari resistansi individu.
Jika dua resistansi atau impedansi dalam seri adalah sama dan dari nilai yang sama, maka resistansi total atau setara, RT sama dengan dua kali nilai satu resistor. Itu sama dengan 2R dan untuk tiga resistor sama dalam seri, 3R, dll.
Jika dua resistor atau impedansi seri tidak sama dan nilai-nilai yang berbeda, maka resistansi total atau setara, RT adalah sama dengan jumlah matematika dari dua resistansi. Itu sama dengan R1 + R2. Jika tiga atau lebih resistor yang tidak sama (atau sama) dihubungkan secara seri maka resistansi yang setara adalah: R1 + R2 + R3 +…, dll.
Satu poin penting untuk diingat tentang resistor di jaringan seri untuk memeriksa apakah matematika Anda benar. Resistansi Total ( RT ) dari dua atau lebih resistor yang dihubungkan bersama dalam seri akan selalu LEBIH BESAR dari nilai resistor terbesar dalam deretan. Dalam contoh kami di atas RT = 9kΩ di mana sebagai nilai resistor terbesar hanya 6kΩ.
Dengan menggunakan Hukum Ohm, tegangan pada masing-masing resistor dapat dihitung sebagai:
memberikan tegangan total VAB dari (1V + 2V + 6V) = 9V yang sama dengan nilai tegangan supply. Kemudian jumlah dari perbedaan potensial di resistor sama dengan total perbedaan potensial di seluruh kombinasi dan dalam contoh kita ini adalah 9V.
Persamaan yang diberikan untuk menghitung tegangan total dalam rangkaian seri yang merupakan jumlah dari semua tegangan individu yang ditambahkan bersama diberikan sebagai:
Kemudian jaringan resistor seri juga dapat dianggap sebagai "pembagi tegangan" dan rangkaian resistor seri yang memiliki komponen resistif N akan memiliki tegangan N-berbeda di atasnya sambil mempertahankan arus yang sama.
Dengan menggunakan Hukum Ohm, baik tegangan, arus atau resistansi dari rangkaian seri yang terhubung dapat dengan mudah ditemukan dan resistor dari rangkaian seri dapat dipertukarkan tanpa mempengaruhi resistansi total, arus, atau daya ke masing-masing resistor.
Semua data dapat ditemukan dengan menggunakan Hukum Ohm, dan untuk membuat perhitungan sedikit lebih mudah, kami dapat menyajikan data ini dalam bentuk tabel.
Rangkaian pembagi potensial di atas menunjukkan empat resistansi dihubungkan bersama adalah seri. Penurunan tegangan melintasi titik A dan B dapat dihitung menggunakan rumus pembagi potensial sebagai berikut:
Kita juga dapat menerapkan ide yang sama untuk sekelompok resistor dalam rantai seri. Sebagai contoh jika kita ingin menemukan penurunan tegangan di kedua R2 dan R3 bersama-sama kita akan mengganti nilainya di pembilang atas rumus dan dalam hal ini jawaban yang dihasilkan akan memberi kita 5 volt (2V + 3V).
Seperti yang Anda lihat dari atas, tegangan output Vout tanpa beban resistor terhubung memberi kita tegangan output yang diperlukan dari 6V tapi tegangan output yang sama pada Vout saat beban terhubung turun hanya 4V, (Resistor terhubung Paralel).
Pada 100°C
Jadi dengan mengubah tetap 1KΩ resistor, R2 dalam rangkaian sederhana kami di atas untuk variabel resistor atau potensiometer, tegangan output set point tertentu dapat diperoleh pada rentang temperatur yang lebih luas.
Resistor individu dapat dihubungkan bersama baik dalam koneksi seri, koneksi paralel atau kombinasi seri dan paralel, untuk menghasilkan jaringan resistor yang lebih kompleks yang resistansi setara adalah kombinasi matematika dari masing-masing resistor yang terhubung bersama.
Sebuah resistor bukan hanya komponen elektronik dasar yang dapat digunakan untuk mengubah tegangan menjadi arus atau arus menjadi tegangan, tetapi dengan menyesuaikan nilainya dengan benar, besar yang berbeda dapat ditempatkan pada arus yang dikonversi dan/atau tegangan yang memungkinkannya. untuk digunakan dalam rangkaian dan aplikasi referensi tegangan.
Resistor dalam jaringan seri atau rumit dapat diganti dengan satu resistor ekuivalen tunggal, REQ atau impedansi, ZEQ dan tidak peduli apa kombinasi atau kompleksitas jaringan resistor, semua resistor mematuhi aturan dasar yang sama seperti yang didefinisikan oleh Hukum Ohm dan Hukum Rangkaian Kirchoff.
Resistor Dalam Seri
Resistor dikatakan terhubung dalam "Seri", ketika mereka dirangkai bersama dalam satu baris. Karena semua arus yang mengalir melalui resistor pertama tidak memiliki cara lain untuk pergi, ia juga harus melewati resistor kedua dan ketiga dan seterusnya.Kemudian, resistor dalam rangkaian seri memiliki Arus Bersama yang mengalir melalui mereka sebagai arus yang mengalir melalui satu resistor juga harus mengalir melalui yang lain karena hanya dapat mengambil satu jalur.
Maka jumlah arus yang mengalir melalui serangkaian resistor dalam seri akan sama di semua titik dalam jaringan resistor seri. Sebagai contoh:
IR1 = IR2 = IR3 = IAB =1mA
Dalam contoh berikut, resistor R1, R2 dan R3 semuanya dihubungkan bersama secara seri antara titik A dan B dengan arus yang sama, saya mengalir melalui mereka.
Rangkaian Resistor dalam Seri
Sebagai resistor dihubungkan bersama dalam seri berlalu saat yang sama melalui masing-masing resistor dalam rantai dan resistansi total, RT dari rangkaian harus sama dengan jumlah dari semua resistor individu ditambahkan bersama-sama. Itu adalah
RT = R1 + R2 + R3
REQ = R1 + R2 + R3 = 1kΩ + 2kΩ + 6kΩ = 9kΩ
Di mana empat, lima atau bahkan lebih resistor semua terhubung bersama dalam rangkaian seri, ekuivalen atau total resistansi dari rangkaian, RT akan tetap menjadi jumlah dari semua resistor individu yang terhubung bersama-sama dan resistor selanjutnya ditambahkan ke seri, lebih besar resistansi setara (tidak peduli berapa nilainya).
Resistansi total ini umumnya dikenal sebagai Resistansi Ekuivalen (setara) dan dapat didefinisikan sebagai; "Nilai resistansi tunggal yang dapat menggantikan sejumlah resistor secara seri tanpa mengubah nilai arus atau tegangan dalam rangkaian". Maka persamaan yang diberikan untuk menghitung resistansi total dari rangkaian saat menghubungkan bersama resistor secara seri diberikan sebagai:
Persamaan Resistor Seri
RTotal = R1 + R2 + R3 +….. Rn dst.
Satu poin penting untuk diingat tentang resistor di jaringan seri untuk memeriksa apakah matematika Anda benar. Resistansi Total ( RT ) dari dua atau lebih resistor yang dihubungkan bersama dalam seri akan selalu LEBIH BESAR dari nilai resistor terbesar dalam deretan. Dalam contoh kami di atas RT = 9kΩ di mana sebagai nilai resistor terbesar hanya 6kΩ.
Tegangan Resistor Seri
Tegangan di setiap resistor yang terhubung dalam seri mengikuti aturan yang berbeda dengan yang ada pada arus seri. Kita tahu dari rangkaian di atas bahwa total tegangan supply melintasi resistor sama dengan jumlah perbedaan potensial pada R1, R2 dan R3, VAB = VR1 + VR2 + VR3 = 9V.Dengan menggunakan Hukum Ohm, tegangan pada masing-masing resistor dapat dihitung sebagai:
Tegangan melintasi R1 = IR1 = 1mA x 1kΩ = 1V
Tegangan melintasi R2 = IR2 = 1mA x 2kΩ = 2V
Tegangan melintasi R3 = IR3 = 1mA x 6kΩ = 6V
Persamaan yang diberikan untuk menghitung tegangan total dalam rangkaian seri yang merupakan jumlah dari semua tegangan individu yang ditambahkan bersama diberikan sebagai:
VTotal = VR1 + VR2 + VR3 +….. VN
Kemudian jaringan resistor seri juga dapat dianggap sebagai "pembagi tegangan" dan rangkaian resistor seri yang memiliki komponen resistif N akan memiliki tegangan N-berbeda di atasnya sambil mempertahankan arus yang sama.
Dengan menggunakan Hukum Ohm, baik tegangan, arus atau resistansi dari rangkaian seri yang terhubung dapat dengan mudah ditemukan dan resistor dari rangkaian seri dapat dipertukarkan tanpa mempengaruhi resistansi total, arus, atau daya ke masing-masing resistor.
Contoh: Resistor dalam Seri No.1
Dengan menggunakan Hukum Ohm, hitung resistansi seri yang setara, arus seri, penurunan tegangan, dan daya untuk setiap resistor di resistor berikut di rangkaian seri.
Resistansi
|
Arus
|
Tegangan
|
Daya
|
R!1 = 10Ω
|
I1 = 200mA
|
V1 = 2V
|
P1 = 0.4W
|
R2 = 20Ω
|
I2 = 200mA
|
V2 = 4V
|
P2 = 0.8W
|
R3 = 30Ω
|
I3 = 200mA
|
V3 = 6V
|
P3 = 1.2W
|
RT = 60Ω
|
IT = 200mA
|
VS = 12V
|
PT = 2.4W
|
Kemudian untuk rangkaian di atas, RT = 60Ω, IT = 200mA, VS = 12V dan PT = 2.4W
Rangkaian Pembagi Tegangan
Kita dapat melihat dari contoh di atas, bahwa meskipun tegangan supply diberikan sebagai 12 volt, tegangan yang berbeda, atau penurunan tegangan, muncul di setiap resistor dalam jaringan seri. Dengan menghubungkan resistor secara seri seperti diatas pada satu supply DC memiliki satu keuntungan besar, yaitu tegangan yang berbeda muncul di setiap resistor yang menghasilkan rangkaian yang sangat berguna yang disebut Jaringan Pembagi Tegangan.
Rangkaian sederhana ini membagi tegangan supply secara proporsional di setiap resistor dalam rantai seri dengan jumlah penurunan tegangan yang ditentukan oleh nilai resistor dan seperti yang kita ketahui sekarang, arus melalui rangkaian resistor seri adalah umum untuk semua resistor. Jadi resistansi yang lebih besar akan memiliki drop tegangan yang lebih besar di atasnya, sedangkan resistansi yang lebih kecil akan memiliki drop tegangan yang lebih kecil di atasnya.
Rangkaian resistif seri yang ditunjukkan di atas membentuk jaringan pembagi tegangan sederhana yaitu tiga tegangan 2V, 4V dan 6V dihasilkan dari supply 12V tunggal. Hukum Kirchoff 2 -Tegangan menyatakan bahwa "tegangan supply dalam rangkaian tertutup sama dengan jumlah semua penurunan tegangan (I*R) di sekitar rangkaian" dan ini dapat digunakan untuk efek yang baik.
Aturan Pembagi Tegangan, memungkinkan kita untuk menggunakan efek resistansi proporsionalitas untuk menghitung beda potensial pada setiap resistansi terlepas dari arus yang mengalir melalui rangkaian seri. "rangkaian pembagi tegangan" tipikal ditunjukkan di bawah ini.
Jaringan Pembagi Tegangan
Rangkaian yang ditampilkan hanya terdiri dari dua resistor, R1 dan R2 yang dihubungkan bersama secara seri pada tegangan supply Vin. Satu sisi tegangan catu daya terhubung ke resistor, R1, dan output tegangan, Vout diambil dari resistor R2. Nilai tegangan output ini diberikan oleh rumus yang sesuai.
Jika lebih banyak resistor dihubungkan secara seri ke rangkaian, maka tegangan yang berbeda akan muncul di masing-masing resistor secara bergantian berkaitan dengan nilai resistansi masing-masing R (Hukum Ohm I*R ) yang memberikan titik tegangan yang berbeda tetapi lebih kecil dari satu supply tunggal.
Jadi jika kita memiliki tiga atau lebih resistansi dalam rantai seri, kita masih bisa menggunakan rumus pembagi potensial yang sudah kita kenal untuk menemukan penurunan tegangan di masing-masing. Pertimbangkan rangkaian di bawah ini.
Dalam contoh yang sangat sederhana ini tegangan bekerja dengan sangat rapi sebagai drop tegangan resistor sebanding dengan resistansi total, dan sebagai resistansi total, ( RT ) dalam contoh ini adalah sama dengan 100Ω atau 100%, resistor R1 adalah 10% dari RT, sehingga 10% dari sumber tegangan VS akan muncul di atasnya, 20% dari VS di seluruh resistor R2, 30% di seluruh resistor R3, dan 40% dari tegangan supply VS di resistor R4. Penerapan hukum Kirchoff 2 - tegangan (KVL) di sekitar jalur loop tertutup menegaskan hal ini.
Sekarang mari kita anggap kita ingin menggunakan dua rangkaian pembagi potensial resistor di atas untuk menghasilkan tegangan yang lebih kecil dari tegangan supply yang lebih besar untuk memberi daya pada rangkaian elektronik eksternal. Misalkan kita memiliki supply 12V DC dan rangkaian kita yang memiliki impedansi 50Ω hanya membutuhkan supply 6V, setengah dari tegangan.
Menghubungkan dua resistor bernilai sama, masing-masing katakanlah 50Ω, bersama-sama sebagai jaringan pembagi potensial di 12V akan melakukan ini dengan sangat baik sampai kita menghubungkan rangkaian beban ke jaringan. Hal ini karena efek pembebanan dari resistor RL terhubung secara paralel di R2 mengubah rasio kedua resistansi seri mengubah tegangan drop mereka dan ini ditunjukkan di bawah ini.
Contoh: Resistor dalam Seri No.2
Hitung turun tegangan di X dan Y
a) Tanpa RL terhubung
b) Dengan RL terhubung
Kemudian kita dapat melihat bahwa jaringan pembagi tegangan yang dimuat mengubah tegangan output-nya sebagai akibat dari efek pembebanan ini, karena tegangan output Vout ditentukan oleh rasio R1 sampai R2. Namun, sebagai resistansi beban, R L meningkat menuju tak terhingga ( ∞ ) memuat ini efek mengurangi dan rasio tegangan Vout/Vs menjadi tidak terpengaruh oleh penambahan beban pada output. Maka semakin tinggi impedansi beban semakin sedikit efek pembebanan pada output.
Efek mengurangi level sinyal atau tegangan dikenal sebagai Atenuasi (pelemahan) sehingga harus berhati-hati saat menggunakan jaringan pembagi tegangan. Efek pemuatan ini dapat dikompensasi dengan menggunakan potensiometer alih-alih resistor nilai tetap dan disesuaikan. Metode ini juga mengkompensasi pembagi potensial untuk toleransi yang bervariasi dalam konstruksi resistor.
Sebuah variabel resistor, potensiometer atau pot seperti yang lebih umum disebut, adalah contoh yang baik dari pembagi tegangan multi-resistor dalam satu paket karena dapat dianggap sebagai ribuan mini-resistor secara seri. Di sini tegangan tetap diterapkan di dua koneksi tetap luar dan tegangan output variabel diambil dari terminal penghapus. Pot multi-putaran memungkinkan kontrol tegangan output yang lebih akurat.
Rangkaian Pembagi Tegangan adalah cara paling sederhana menghasilkan tegangan yang lebih rendah dari tegangan yang lebih tinggi, dan mekanisme operasi dasar dari potensiometer.
Selain digunakan untuk menghitung tegangan supply yang lebih rendah, rumus pembagi tegangan juga dapat digunakan dalam analisis rangkaian resistif yang lebih kompleks yang mengandung cabang seri dan paralel. Rumus pembagi tegangan atau potensial dapat digunakan untuk menentukan penurunan tegangan di sekitar jaringan DC tertutup atau sebagai bagian dari berbagai hukum analisis rangkaian seperti teorema Kirchhoff atau teorema Thevenin.
Aplikasi Resistor Seri
Kita telah melihat bahwa Resistor dalam Seri dapat digunakan untuk menghasilkan tegangan yang berbeda di seluruh mereka sendiri dan jenis jaringan resistor ini sangat berguna untuk menghasilkan jaringan pembagi tegangan. Jika kita mengganti salah satu resistor dalam rangkaian pembagi tegangan di atas dengan Sensor seperti Termistor, Resistor bergantung cahaya (LDR) atau bahkan Sakelar, kita dapat mengubah kuantitas analog yang dirasa menjadi sinyal listrik yang cocok yang mampu menjadi diukur.
Sebagai contoh, rangkaian Termistor berikut memiliki resistansi 10KΩ pada 25°C dan resistansi 100Ω pada 100°C. Hitung tegangan output ( Vout ) untuk kedua suhu.
Rangkaian Termistor
Pada 25°C
Ringkasan Resistor dalam Seri
Jadi untuk meringkas. Ketika dua atau lebih resistor dihubungkan bersama ujung ke ujung dalam satu cabang tunggal, resistor dikatakan dihubungkan bersama secara seri. Resistor dalam Seri membawa arus yang sama, tetapi penurunan tegangan pada mereka tidak sama dengan nilai resistansi masing-masing akan menciptakan penurunan tegangan yang berbeda di setiap resistor sebagaimana ditentukan oleh Hukum Ohm ( V = I*R ). Kemudian rangkaian seri adalah pembagi tegangan.
Dalam sebuah jaringan resistor seri resistor individu menambahkan bersama-sama untuk memberikan resistansi setara, ( RT ) dari kombinasi seri. Resistor dalam rangkaian seri dapat dipertukarkan tanpa memengaruhi resistansi total, arus, atau daya untuk setiap resistor atau rangkaian.
Dalam tutorial berikutnya tentang Resistor, kita akan melihat menghubungkan resistor bersama secara paralel dan menunjukkan bahwa resistansi total adalah jumlah resiprokal dari semua resistor yang ditambahkan bersama-sama dan bahwa tegangan umum untuk Rangkaian Resistor Paralel.