Panduan Praktis Pembagi Arus: Membangun, Mengukur, dan Mensimulasikan dengan Baterai 6 V

Bahasan dan Bahan

• Kalkulator atau pensil & kertas untuk perhitungan
• Baterai 6 volt (rechargeable atau segas)
• Resistor yang berkisar dari 1 kΩ hingga 100 kΩ

Referensi Silang

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 6: “Divider Circuits and Kirchhoff’s Laws.”

Tujuan Pembelajaran

• Menggunakan voltmeter, ammeter, dan ohmmeter dengan akurat.
• Menerapkan Hukum Ohm (I = E/R) dan Hukum Arus Kirchhoff (KCL).
• Mendesain jaringan pembagi arus.

Diagram Skematik

Ilustrasi

Catat: Baut puncak di kanan ujung paling kanan digunakan untuk menyambung tiga kabel untuk tujuan demonstrasi saja; itu tidak mencerminkan praktik terbaik dalam rangkaian profesional.

Instruksi

Bereksperimen dengan tiga metode konstruksi—breadboard, terminal strip, dan bebas bentuk—untuk memahami kelebihan dan kekurangan masing-masing.

1. Pilih tiga resistor dari rangkaian Anda. Ukur masing-masing dengan ohmmeter, dan catat nilai.
2. Sambungkan resistor secara paralel antara terminal positif dan negatif baterai 6 V, seperti yang ditunjukkan.
3. Ukur tegangan baterai dengan voltmeter setelah resistor terhubung. Catat nilai ini; mungkin sedikit berbeda dari tegangan tanpa beban.
4. Ukur tegangan di setiap resistor. Dalam rangkaian paralel, tegangan di seluruh komponen sama.
5. Gunakan Hukum Ohm untuk menghitung arus melalui setiap resistor: I = V/R. Verifikasi nilai ini dengan mengukur arus dengan ammeter digital.
   • Tempatkan probe merah pada gabungan ujung positif semua resistor.
   • Angkat kabel satu resistor dan sambungkan probe hitam ke kabel itu untuk membaca arusnya.
6. Ukur arus rangkaian total dengan menyambungkan probe hitam ammeter ke kabel positif baterai sambil mempertahankan probe merah di gabungan yang sama. Bacaan harus positif.
7. Tambahkan tiga arus cabang secara aljabar ke arus total. Menurut Hukum Arus Kirchhoff, jumlahnya harus nol.
8. Putuskan baterai dan ukur resistansi di seluruh jaringan paralel dengan ohmmeter. Bacaan akan lebih rendah dari nilai resistor apa pun, dan akan sama terlepas dari terminal resistor mana yang Anda gunakan.
9. Bagi tegangan baterai yang diukur dengan resistansi total untuk menghitung arus total; seharusnya cocok dengan arus total yang diukur.
10. Perhatikan bahwa setiap arus cabang adalah pecahan dari arus total, proporsional dengan rasio resistansi total terhadap resistansi individual.

Simulasi Komputer

Skematik dengan nomor node SPICE:

Dalam SPICE, ammeter direpresentasikan oleh sumber tegangan nol. Netlist berikut dapat disimpan sebagai file teks dan dijalankan dalam simulator SPICE apa pun:

Current divider v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k vitotal 2 1 dc 0 vir1 2 3 dc 0 vir2 2 4 dc 0 vir3 2 5 dc 0 .dc v1 6 6 1 .print dc i(vitotal) i(vir1) i(vir2) i(vir3) .end

Menjalankan simulasi mengeluarkan empat arus: total (negatif) dan tiga arus cabang (positif). Jumlah aljabarnya nol, mengonfirmasi Hukum Arus Kirchhoff.

Lembar Kerja Terkait

• Current Divider Circuits Worksheet