•••Syed Hussain Ather
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Dalam diagram rangkaian paralel di atas, penurunan tegangan dapat ditemukan dengan menjumlahkan resistansi masing-masing resistor dan menentukan tegangan apa yang dihasilkan dari arus dalam konfigurasi ini. Contoh rangkaian paralel ini menggambarkan konsep arus dan tegangan di berbagai cabang.
Pada diagram rangkaian paralel,teganganjatuh pada resistor pada rangkaian paralel adalah sama pada semua resistor pada setiap cabang rangkaian paralel. Tegangan, dinyatakan dalam volt, mengukur gaya gerak listrik atau beda potensial yang menjalankan rangkaian.
Bila Anda memiliki sirkuit dengan jumlah yang diketahuiarus, aliran muatan listrik, Anda dapat menghitung penurunan tegangan pada diagram rangkaian paralel dengan:
- Tentukan gabunganperlawanan, atau oposisi terhadap aliran muatan, dari resistor paralel. Jumlahkan mereka sebagai1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2... untuk setiap resistor. Untuk rangkaian paralel di atas, resistansi total dapat ditemukan sebagai:
- 1/Rtotal = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- 1/Rtotal = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω
- 1/Rtotal = 14/30 Ω
- Rtotal = 30/14 Ω = 15/7 Ω
- 1/Rtotal = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- Kalikan arus dengan resistansi total untuk mendapatkan penurunan tegangan, menurutHukum Ohm V = IR. Ini sama dengan penurunan tegangan di seluruh rangkaian paralel dan setiap resistor di rangkaian paralel. Untuk contoh ini, jatuh tegangan diberikanV = 5 A x 15/7 = 75/7 V.
Metode penyelesaian persamaan ini bekerja karena arus yang masuk ke setiap titik dalam rangkaian paralel harus sama dengan arus yang keluar. Hal ini terjadi karenaHukum Kirchhoff saat ini, yang menyatakan "jumlah aljabar arus dalam jaringan konduktor yang bertemu di suatu titik adalah nol." Kalkulator rangkaian paralel akan menggunakan hukum ini di cabang-cabang rangkaian paralel.
Jika kita membandingkan arus yang masuk ke tiga cabang rangkaian paralel, itu harus sama dengan arus total yang meninggalkan cabang. Karena penurunan tegangan tetap konstan di setiap resistor secara paralel, penurunan tegangan ini, Anda dapat jumlahkan resistansi masing-masing resistor untuk mendapatkan resistansi total dan tentukan tegangan dari itu nilai. Contoh rangkaian paralel menunjukkan hal ini.
Penurunan tegangan pada Rangkaian Seri
•••Syed Hussain Ather
Dalam rangkaian seri, di sisi lain, Anda dapat menghitung penurunan tegangan pada setiap resistor dengan mengetahui bahwa, dalam rangkaian seri, arusnya konstan. Itu berarti penurunan tegangan berbeda di setiap resistor dan tergantung pada resistansi menurut Hukum OhmV = IR. Dalam contoh di atas, penurunan tegangan pada setiap resistor adalah:
V_1=R_1I=3\kali 3 = 9\teks{ V}\\ V_2=R_2I=10\kali 3 = 30\teks{ V}\\ V_3=R_3I=5\kali 3 = 15\teks{ V}
Jumlah setiap penurunan tegangan harus sama dengan tegangan baterai pada rangkaian seri. Ini berarti baterai kita memiliki tegangan54 V
Metode penyelesaian persamaan ini bekerja karena penurunan tegangan yang memasuki semua resistor yang disusun secara seri harus dijumlahkan dengan tegangan total rangkaian seri. Hal ini terjadi karenaHukum tegangan Kirchhoff, yang menyatakan "jumlah terarah dari perbedaan potensial (tegangan) di sekitar loop tertutup adalah nol." Artinya, di setiap titik tertentu dalam rangkaian seri tertutup, tegangan turun di setiap resistor harus dijumlahkan dengan tegangan total sirkuit. Karena arus konstan dalam rangkaian seri, penurunan tegangan harus berbeda di antara setiap resistor.
Paralel vs. Sirkuit Seri
Dalam rangkaian paralel, semua komponen rangkaian dihubungkan antara titik-titik yang sama pada rangkaian. Ini memberi mereka struktur percabangan di mana arus membagi dirinya di antara setiap cabang tetapi penurunan tegangan di setiap cabang tetap sama. Jumlah masing-masing resistor memberikan resistansi total berdasarkan kebalikan dari setiap resistansi (1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 ...untuk setiap resistor).
Dalam rangkaian seri, sebaliknya, hanya ada satu jalur untuk arus mengalir. Ini berarti arus tetap konstan sepanjang dan, sebaliknya, penurunan tegangan berbeda di antara masing-masing resistor. Jumlah masing-masing resistor memberikan resistansi total ketika dijumlahkan secara linier (Rtotal = R1 + R2 ...untuk setiap resistor).
Rangkaian Seri-Paralel
Anda dapat menggunakan kedua hukum Kirchhoff untuk setiap titik atau loop di sirkuit apa pun dan menerapkannya untuk menentukan tegangan dan arus. Hukum Kirchhoff memberi Anda metode untuk menentukan arus dan tegangan dalam situasi di mana sifat rangkaian sebagai seri dan paralel mungkin tidak begitu mudah.
Umumnya, untuk rangkaian yang memiliki komponen seri dan paralel, Anda dapat memperlakukan masing-masing bagian rangkaian sebagai seri atau paralel dan menggabungkannya sesuai dengan itu.
Rangkaian seri-paralel yang rumit ini dapat diselesaikan dengan lebih dari satu cara. Memperlakukan bagian dari mereka sebagai paralel atau seri adalah salah satu metode. Menggunakan hukum Kirchhoff untuk menentukan solusi umum yang menggunakan sistem persamaan adalah metode lain. Kalkulator rangkaian seri-paralel akan memperhitungkan sifat rangkaian yang berbeda.
•••Syed Hussain Ather
Dalam contoh di atas, titik keluar arus A harus sama dengan titik keluar arus A. Ini berarti Anda dapat menulis:
(1). I_1=I_2+I_3\text{ atau }I_1-I_2-I_3=0
Jika Anda memperlakukan loop atas seperti rangkaian seri tertutup dan memperlakukan penurunan tegangan pada setiap resistor menggunakan Hukum Ohm dengan resistansi yang sesuai, Anda dapat menulis:
(2). V_1-R_1I_1-R_2I_2=0
dan, melakukan hal yang sama untuk loop bawah, Anda dapat memperlakukan setiap penurunan tegangan ke arah arus tergantung pada arus dan resistansi untuk menulis:
(3). V_1+V_2+R_3I_3-R_2I_2=0
Ini memberi Anda tiga persamaan yang dapat diselesaikan dengan beberapa cara. Anda dapat menulis ulang setiap persamaan (1) - (3) sedemikian rupa sehingga tegangan berada di satu sisi dan arus serta hambatan di sisi lain. Dengan cara ini, Anda dapat memperlakukan ketiga persamaan sebagai bergantung pada tiga variabel I1, saya2 dan saya3, dengan koefisien kombinasi R1, R2 dan R3.
\begin{selaras}&(1). I_1-I_2-I_3=0\\ &(2). R_1I_1+R_2I_2+0\kali I_3=V_1\\ &(3). 0\times I_1+R_2I_2-R_3I_3=V_1+V_2\end{selaras}
Ketiga persamaan ini menunjukkan bagaimana tegangan pada setiap titik dalam rangkaian bergantung pada arus dan hambatan dalam beberapa cara. Jika Anda ingat hukum Kirchhoff, Anda dapat membuat solusi umum ini untuk masalah rangkaian dan menggunakan notasi matriks untuk menyelesaikannya. Dengan cara ini, Anda dapat memasukkan nilai untuk dua kuantitas (antara tegangan, arus, resistansi) untuk menyelesaikan yang ketiga.
