Gagasan utama
Analisis rangkaian mencari arus dan tegangan pada setiap bagian rangkaian. Hukum Ohm menghubungkannya pada sebuah resistor, dan dua aturan tentang sambungan seri dan paralel menyelesaikan sisanya.
- Hukum Ohm adalah V = IR. Daya adalah P = IV = I²R = V² ÷ R, dalam watt.
- Pada rangkaian seri arus yang sama mengalir melalui semua elemen dan tegangan dijumlahkan. Hambatan dijumlahkan: R = R₁ + R₂.
- Pada rangkaian paralel setiap cabang bertegangan sama dan arus dijumlahkan. Konduktansi dijumlahkan, sehingga 1 ÷ R = 1 ÷ R₁ + 1 ÷ R₂ dan totalnya selalu lebih kecil daripada cabang terkecil.
- Resistor dan kapasitor mengisi dengan tetapan waktu τ = RC; setelah satu τ, kapasitor yang diisi mencapai 63 % tegangan akhirnya.
Persamaan penting
V = IRP = IV = I²R = V² ÷ RR_series = R₁ + R₂ + …1 ÷ R_parallel = 1 ÷ R₁ + 1 ÷ R₂ + …τ = RCV_out = V_in × R₂ ÷ (R₁ + R₂)
Contoh soal
Baterai 12 V mengalirkan arus ke resistor 6 Ω dan 12 Ω yang paralel, diseri dengan 2 Ω. Pasangan paralel adalah 1 ÷ (1/6 + 1/12) = 4 Ω, sehingga totalnya 6 Ω dan I = 12 ÷ 6 = 2,0 A. Bagian paralel bertegangan 2,0 × 4 = 8 V, sehingga arus cabang 8 ÷ 6 = 1,33 A dan 8 ÷ 12 = 0,67 A, yang berjumlah 2,0 A. Dayanya 12 × 2,0 = 24 W.
Kesalahan umum
- Menjumlahkan resistor paralel seolah-olah seri.
- Lupa bahwa arus sama di seluruh loop seri dan tegangan sama pada cabang paralel.
- Mencampur daya, dalam watt, dengan energi, dalam joule atau kilowatt-jam.
Latihan
Uji dirimu dengan soal latihan tentang topik ini: Rangkaian listrik