TEOREMA THEVENIN & NORTON

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  Tujuan Percobaan

Mempelajari Teorema Thevenin dan Teorema Norton serta penggunaannya pada rangkaian arus searah (DC).

1.2  Dasar Teori

Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat arus listrik dan menghasilkan nilai resistansi tertentu. Kemampuan resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan nilai resistansi resistor tersebut.

Resistor memiliki beragam jenis dan bentuk. Diantaranya resistor yang berbentuk silinder, smd (Surface Mount Devices), dan wirewound. Jenis jenis resistor antara lain komposisi karbon, metal film, wirewound, smd, dan resistor dengan teknologi film tebal.

Resistor yang paling banyak beredar di pasaran umum adalah resistor dengan bahan komposisi karbon, dan metal film. Resistor ini biasanya berbentuk silinder dengan pita pita warna yang melingkar di badan resistor. Pita pita warna ini dikenal sebagai kode resistor. Dengan mengetahui kode resistor kita dapat mengetahui nilai resistansi resistor, toleransi, koefisien temperatur dan reliabilitas resistor tersebut. Tutorial ini akan menjelaskan kode kode resistor yang banyak beredar di pasaran.

Resistor yang menggunakan kode warna ada 3 macam, yaitu:

1. Resistor dengan 4 pita warna dengan 1 pita warna untuk toleransi.

2. Resistor dengan 5 pita warna dengan 1 pita warna untuk toleransi

3. Resistor dengan 5 pita warna dengan 1 pita warna untuk toleransi dan 1 pita warna untuk reliabilitas

Sedangkan ukuran resistor bermacam macam sesuai dengan ukuran daya resistor itu. Dipasaran terdapat beberapa ukuran daya seperti ditunjukkan pada Gambar 1, Gambar 2 dan Gambar 3

 

Gambar 1. Resistor komposisi karbon dengan ukuran daya 1/8, 1/4 dan 1/2 watt

Rough size
Rating power (W)	Thickness (mm)	Length (mm)
1/8	2	3
1/4	2	6
1/2	3	9

Gambar 2. Ukuran resistor komposisi karbon dalam milimeter.

Rough size
Rating power (W)	Thickness (mm)	Length (mm)
1/8	2	3
1/4	2	6
1	3.5	12
2	5	15

Gambar 3. Ukuran resistor metal film dalam milimeter.

KODE WARNA RESISTOR

Kode warna resistor dapat disederhanakan seperti pada Gambar 4.

Gambar 4. Tabel sederhana kode warna resistor.

Cara menggunakan tabel pada Gambar 4 adalah sebagai berikut:

1. Kolom colour menunjukkan warna pita pita pada resistor. Supaya mudah dihafal maka dapat diringkas menjadi hi-co-me-ji-ku-hi-bi-u-a-p-em-per-no, yaitu kempanjangan dari hitam-coklat-merah-jingga(oranye)-kuning-hijau-biru-ungu-abu abu-putih-emas-perak-no warna.
2. Kolom band a, band b, band c, adalah pita resistor yang menunjukkan angka resistansi.
3. Kolom band d adalah pita resistor yang menunjukkan nilai resistansi namun dikalikan dengan nilai pada band a, band b, band c.
4. Kolom band d adalah pita resistor yang menunjukkan nilai toleransi.
5. Kolom band e adalah pita resistor yang menunjukkan nilai reliabilitas.
6. Untuk membedakan resistor dengan 5 pita dengan pita terakhir adalah toleransi dan 5 pita dengan pita terakhir adalah reliabilitas adalah dengan melihat jarak pita terakhir. Jika jaraknya lebar maka pita kelima adalah reliabilitas dan jika jaraknya sama dengan pita pita yang lain maka pita kelima adalah toleransi.
7. Pita pertama suatu resistor adalah yang paling dekat dengan ujung resistor

Contoh:

1. Berapa nilai resistansi resitor disamping?

Jawab

Resistor ini memliki 5 pita warna dengan satu pita terakhir memiliki jarak terpisah.

Pita pertama kuning: (hi-co-me-ji-ku) => 4

Pita kedua abu abu: (hi-co-me-ji-ku-hi-bi-u-a) => 8

Pita ketiga ungu: (hi-co-me-ji-ku-hi-bi-u) => 7

Pita keempat merah: (hi-co-me) => x 100

Pita kelima emas: (hi-co-me-ji-ku-hi-bi-u-a-p-em) => toleransi + 5 %

(*) jadi nilai resistansinnya sebesar 48700 ohm atau 48K7 dengan toleransi + 5 %

Dua teknik analisis rangkaian kuat Teorema Thevenin, dan Teorema Norton. Kedua teori mengkonversi sirkuit kompleks ke sederhana seri atau rangkaian paralel setara untuk analisis lebih mudah. Analisis melibatkan menghapus bagian dari sirkuit di dua terminal untuk membantu perhitungan, kemudian menggabungkan rangkaian dengan Thevenin atau Norton rangkaian ekivalen. Ada banyak buku tentang subjek ini, sehingga ini hanya sekilas.

Thevenin

Diagram kiri atas merupakan rangkaian untuk analisis di terminal A dan B. sirkuit kanan atas adalah setara Thevenin sirkuit, sumber tegangan VTh dengan tahanan seri, RTH. Diagram kiri bawah adalah sirkuit yang sama mengemudi beban. Muatan TIDAK termasuk dalam rangkaian ekuivalen Thevenin dan harus dipisahkan, ini adalah mengapa ditandai terminal A dan B.

Nilai VTh dan RTH
Untuk mengetahui ketahanan setara Thevenin dari rangkaian tersebut R memuat pertama dihapus dan setiap sirkuit tegangan hubung singkat. resistensi tersebut kemudian dihitung. Tegangan Thevenin ditemukan oleh pertama menghapus beban sirkuit dan kemudian bekerja keluar tegangan titik A dan B dalam rangkaian.

Contoh
Sebuah demonstrasi teknik Thevenin untuk menemukan I1 dalam diagram di bawah ini:

Sirkuit di sebelah kanan titik A dan B dikonversi menjadi sumber Thevenin dan perlawanan. Dengan baterai 30V dan tangan kiri resistor 10ohm diabaikan, tegangan Thevenin menjadi:

VTh = 40 * 10/30 = 400/30

R = 10 | | 20 = 200/30 (paralel 10 ohm ohm dengan sumber tegangan 20 s / c)

I1 kemudian menjadi 30 - VTh / (10 + r)

I1 = 30 - 400/30 / 10 + 200/30 = 900/30 - 400/30 / (300/30 + 200/30)

= 500/30 / 500/30 = 1 amp

Di atas adalah contoh numerik berantakan, tapi ini juga dapat diselesaikan dengan menggunakan Kirchhoff atau program simulator. Hasil awal kadang-kadang terbaik disimpan sebagai pecahan untuk membuat divisi ini lebih mudah.

Norton

Teorema Norton mengubah sebuah sirkuit biasa menjadi sebuah rangkaian paralel setara yang merupakan sumber arus secara paralel dengan resistor. Teknik ini mirip dengan teorema Thevenin dan dua poin di sirkuit harus didefinisikan, ini adalah di mana analisis tersebut akan berlangsung.

Rn. Seperti dengan Thevenin, rangkaian ekuivalen adalah generator berjalan Pada dan norton setara resistensi, Rn. Ini harus bekerja keluar untuk menggunakan teorema Norton. Analisis poin menggunakan Norton hubung singkat, sedangkan dengan menggunakan Metode Thevenin mereka sirkuit terbuka.

Nilai VTh dan RTH
Nilai VTh ditemukan dengan mengukur baik (jika Anda tidak tahu apa yang ada di sirkuit) atau menggunakan analisis rangkaian. Untuk menemukan RTH (dengan beban dihapus) perlengkapan hubung singkat tegangan, sumber arus terbuka dan menghitung resistensi setara.

Contoh
Teorema Norton ditunjukkan untuk menemukan I1 saat ini dalam diagram di bawah ini:

Titik A dan B adalah di mana konversi berlangsung Norton, resistor 50 ohm benar dihapus, A dan B adalah hubung singkat, lihat di bawah ini:

 

 Pertama, arus total dihitung; 100 / (50 + 100 | | 50) = 1,2 amp. Using the current division rule, Menggunakan aturan pembagian saat ini,
Dalam adalah bekerja keluar: 1.2 * 100 / (50 100) = 0,8 amp

Rn 50 + 100 | | 50 = 83,3333 ohm

Rangkaian ekuivalen Norton sekarang dapat diselesaikan dengan tangan kanan 50 ohm resistor termasuk:

Arus sekarang saya dapat ditemukan dengan menggunakan aturan pembagian saat ini:

I = 0,8 * (83,3333 / (50 + 83,3333) = 0,5 amp

Hal ini dapat diverifikasi menggunakan metode Thevenin atau program simulasi.

1.3  Alat-alat yang digunakan

-       Kit praktikum teorema thevenin dan teorema Norton

-       Sumber tegangan searah

-       Multimeter (2 buah)

-       Kabel penghubung

1.4  Prosedur Percobaan

a.    Teorema Thevenin

Cara 1: dalam percobaan ini, teorema thevenin hendak kita manfaatkan untuk mencari arus yang mengalir di beban R (berbagai nilai beban R₁, R₂, R₃ dan R₄) secara tak langsung. Beban R dipasang dicabang C-D kemudian mengukur nilai V_T, R_T dan I_R. Hasilnya dibandingkan dengan pengukuran langsung dengan mengukur arus yang mengalir melalui beban R menggunakan mA-meter.

Prosedur percobaan:

1.    Mengukur arus. Pasanglah sumber tengangan searah 15 volt pada A-B. pada cabang C-D pasanglah mA-meter seri dengan beban R₁. Bacalah arus melalui R₁.

2.    Mengukur V_T. Bukalah beban dan mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan open circuit C-D dengan voltmeter atau alat pengukur tegangan lain yang mempunyai impedansi input tinggi. Tegangan ini sama dengan V_T. Jaga agar tegangan sumber A-B tetap=15 volt.

3.    Mengukur R_T. Mengukur besar resistansi yang dirasakn pada terminal C-D diperoleh dengan membuka hubungan sumber tegangan dari A-B kemudian hubung-singkatkan A-B. ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohm-meter. Ukurlah resistansi R₁ dimana R₁=R_T.

4.    Hitunglah arus yang melalui R₁

5.    Membandingkan hasil. Bandingkan hasil perhitungan (4) dengan hasil perhitungan (1).

6.    Ulangi langkah (1)-(5) untuk beberapa beban R lainnya R₂, R₃ dan R₄

7.    Tuliskan hasil pengamatan ditabel dalam lembaran kerja.

Cara 2:

1.    Mengatur tegangan sumber = V_T. Aturlah tegangan sumber V sama dengan harga V_T yang telah diukur pada percobaan terdahulu.

2.    Memasang R_T seri dengan V_T sebagai R_T, pergunakan rangkaian N dengan A-B yang dihubung-singkatkan dan pasangkan mengikuti gambar diatas.

3.    Mengukur arus. Ukurlah arus yang mengalir pada R₁.

4.    Ulangilah percobaan tersebut untuk R lainnya R₂, R₃ dan R₄ (=hubung-singkatkan)

5.    Tulislah hasil percobaan di table yang tersedia dalam lembaran kerja.

b.    Teorema Norton

1.    Mengukur I_N. pasanglah sumber  tegangan searah15 volt pada A-B. ukurlah arus hubung singkat pada C-D (pasanglah mA-meter langsung pada C-D)

2.    Memasang R_N. Nilai R_N=R_T diperoleh dari percobaan terdahulu. Dalam hal ini rangkaian N akan ita pergunakan sebagai pengganti R_N.

3.    Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar I_N seperti yang diukur dari (1) diatas. Kemudian susunlah rangkaian seperti gambar dibawah ini.

4.    Mengukur arus. Menggunakan mA-meter ukur yang mengalir di R₁, R₂, R₃ dan R₄

5.    Tulislah hasil pengamatan saudara di table pada lembaran kerja.