Networks With a DC and AC Source






1. Teori dan Pengertian

A. Arus AC
Adalah arus listrik yang secara periodik berubah arah dan nilainya secara terus menerus terhadap waktu

B. Arus DC
Adalah arus listrik yang mengalir secara konsisten ke satu arah

  

 


C. Dioda
Dioda adalah komponen elektronika aktif, berbahan semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah(forward bias) dan menahan arus dari arah sebaliknya(reverse bias)

 

 


 

D. Teorema Superposisi
Teorema superposisi adalah teorema yang menyatakan bahwa tegangan pada(atau arus yang melalui) sebuah elemen dalam rangkaian linear adalah penjumlahan dari tegangan pada(atau arus yang melalui) sebuah elemen untuk tiap sumber tegangan(atau arus) yang aktif sendiri








2. Percobaan Rangkaian dan Penjelasannya


A. Alat dan Bahan
a. Perangkat Lunak Proteus, adalah perangkat lunak yang digunakan untuk otomatisasi desain elektronik. Perangkat lunak ini digunakan terutama oleh insinyur dan teknisi desain elektronik untuk membuat skema dan cetakan elektronik untuk pembuatan PCB







b. Sumber AC, adalah hal yang dapat menyuplai atau memproduksi arus listrik AC, seperti generator dan turbin. Dalam Proteus, dilambangkan dengan:

 




c. Sumber DC, semua hal yang bisa menyuplai atau memproduksi arus DC, seperti baterai dan panel surya

 



d. Dioda, berfungsi untuk menahan arus dari satu arah, dan mengalirkan arus dari arah sebaliknya.








e. Resistor, sebagai penghambat arus listrik dan pembagi tegangan. Dalam Proteus, dilambangkan dengan:

 




f. Ground, adalah sistem pentanahan yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus dari sambaran petir ke bumi

 




g. Volmeter dan Amperemeter, sebagai pengukur tegangan dan arus listrik, terdapat jenis untuk mengukur listrik DC dan listrik AC

 






B. Rangkaian
a. Rangkaian 1

 




b. Rangkaian 2

 




c. Rangkaian 3

 




d. Rangkaian 4

 





C. Prosedur

a. Siapkan semua alat dan bahan di dalam perangkat lunak aplikasi Proteus, yang tersedia di masing - masing sektornya

b. Rangkailah komponen - komponen tadi dengan cara menyambungkannya dengan "wire"

c. Jika sudah benar semua, klik tombol "play", dan jika sudah selesai atau ingin mengubah rangkaian, maka klik tombol "stop"

 


D. Cara Kerja

 

Rangkaian terdiri dari dua sumber yang berbeda jenis. Maka digunakanlah teorema Superposisi untuk menganalisisnya. Dimulai dari "mematikan" sumber AC menjadi rangkaian hubung singkat, maka hasil analisis adalah:

 




Kemudian, "dimatikanlah" sumber DC, dan sumber AC dihidupkan kembali. Dioda digantikan oleh resistansi AC.



Untuk mencari nilainya, digunakan persamaan:




Masing - masing nilai besaran sudah diketahui di perhitungan sebelumnya. Sehingga:

 

 

 



Lalu, baru dilakukan kalkulasi untuk mencari nilai - nilai besaran lain dalam rangkaian yang bersumber daya AC. Perhatikan bahwa hasil kalkulasi dibawah ini mempunyai kata "peak"/"puncak", dikarenakan tegangan masuk(2V) yang digunakan adalah tegangan puncak.



 

Setelah itu, hasil dari perhitungan 2 jenis rangkaian tadi, yaitu vR andvD dikombinasikan atau dijumlahkan, lalu menghasilkan bentuk gelombang seperti berikut:


 




Perhatikan bahwa dioda mempunyai dampak penting pada tegangan keluaran yang dihasilkan vR tetapi sangat berdampak kecil pada ayunan AC.

E. Video Simulasi

 



3. Contoh


A. Sebuah tegangan AC dengan nilai puncak 20 V dihubungkan secara seri dengan dioda dan resistansi beban 500 Ω. Jika hambatan maju dioda adalah 10 Ω, tentukan arus puncak yang melalui dioda?


Solusi:


Tegangan input puncak = 20 V

Tahanan maju, rf = 10 Ω

Resistansi beban, RL= 500 Ω

Tegangan, V0 = 0,7 V

Dioda akan mengalirkan arus selama setengah siklus positif AC tegangan masukan saja.



 


 


Arus puncak akan melalui dioda pada saat tegangan input mencapai puncak positif yaitu Vin = VF = 20 V.


B. Temukan arus yang melalui dioda di sirkuit yang ditunjukkan pada gambar.

 

 



Solusi:

Gunakan teorema Thevenin untuk menemukan arus pada dioda

 





C. Tentukan arus melalui setiap dioda dalam rangkaian yang ditunjukkan pada gambar menggunakan model yang disederhanakan. Asumsikan dioda serupa.

 



Solusi:


Kedua dioda D1 dan D2 dibias maju. Dengan menggunakan model dioda yang disederhanakan,maka rangkaian akan menjadi seperti:

 




Dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhoff ke loop ABCDA, maka:





4. Permasalahan

A. Dioda ideal dan resistor 5 Ω dihubungkan secara seri dengan catu daya 15 V seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Hitung arus yang mengalir melalui dioda.

 


 

Solusi:
Dioda bias maju dan ini adalah yang ideal. Oleh karena itu, ia bertindak seperti sakelar tertutup tanpa tegangan penghalang. Oleh karena itu, arus yang mengalir melalui dioda dapat dihitung menggunakan hukum Ohm.

V = IR
I = V/R = 15/5 = 3 A

B. Anggap dioda ideal. Tentukan nilai arus yang mengalir melalui AB.




Solusi:


Dengan memakai hukum ohm, maka:






C. Temukan arus melalui dioda Zener ketika resistansi beban 1 KΩ. Gunakan perkiraan dioda.

 



Solusi:


Voltage across AB is VZ = 9V
Voltage drop across R = 15 - 9 = 6V
Therefore current through the resistor R,
I = 6 / 1×103 =6 mA
Voltage across the load resistor = VAB = 9V
Current through load resistor
IL = VAB/RL = 9 / 2×103 = 4.5 mA
The current through the Zener diode,
IZ = I −IL =6 mA− 4.5mA =1.5 mA

. 


5. Soalan Pilihan Ganda



A. Penurunan tegangan maju pada dioda silikon adalah sekitar

a) 2.5 V

b) 3 V

c) 10 V

d) 0.7 V

Jawaban : (d)


B. Jika tingkat doping dalam dioda meningkat, lebar lapisan deplesi menjadi

a) Tetap sama
b) Berkurang
c) Meningkat
d) Tidak satupun di atas

Jawaban : (c)



C. Apa yang terjadi pada dioda ketika tegangan positif diterapkan pada anoda

a) Dioda diberi bias maju
b) Dioda mulai konduksi
c) Daerah penipisan menjadi lebih kecil
d) Semua yang diatas

Jawaban : (a)



6. Unduh Berkas


Unduh video simulasi
Unduh file rangkaian Proteus

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)