Pembagi Saat Ini

BAGIAN DAN BAHAN

• Kalkulator (atau pensil dan kertas untuk berhitung)
• Baterai 6 volt
• Berbagai macam resistor dengan nilai antara 1 KΩ dan 100 kΩ

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 1, bab 6:“Rangkaian Pembagi dan Hukum Kirchhoff”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Untuk mengilustrasikan cara menggunakan Voltmeter
• Untuk mengilustrasikan cara menggunakan Ammeter
• Untuk mengilustrasikan cara menggunakan Ohmmeter
• Untuk mengilustrasikan cara menggunakan Hukum Ohm
• Untuk mengilustrasikan cara menggunakan Hukum Arus Kirchhoff (KCL)
• Untuk mengilustrasikan cara menggunakan desain pembagi saat ini

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

Biasanya, dianggap tidak tepat untuk mengamankan lebih dari dua kabel di bawah sekrup strip terminal tunggal.

Dalam ilustrasi ini, saya menunjukkan tiga kabel yang bergabung di sekrup atas dari lug paling kanan yang digunakan pada strip ini.

Hal ini dilakukan untuk kemudahan pembuktian konsep (penjumlahan saat ini pada simpul sirkuit), dan tidak mewakili teknik perakitan profesional.

Sifat non-profesional dari metode konstruksi "bentuk bebas" tidak perlu dikomentari lebih lanjut.

INSTRUKSI

Sekali lagi, saya menunjukkan metode berbeda untuk membangun sirkuit yang sama:papan tempat memotong roti, strip terminal, dan "bentuk bebas".

Bereksperimenlah dengan semua format konstruksi ini dan kenali kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Pilih tiga resistor dari berbagai resistor Anda dan ukur resistansi masing-masing dengan ohmmeter.

Catat nilai resistansi ini dengan pena dan kertas, untuk referensi dalam perhitungan sirkuit Anda.

Hubungkan ketiga resistor secara paralel satu sama lain, dan dengan baterai 6 volt, seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi.

Ukur tegangan baterai dengan voltmeter setelah resistor dihubungkan, catat juga angka tegangan ini di atas kertas.

Dianjurkan untuk mengukur tegangan baterai saat memberi daya pada rangkaian resistor karena tegangan ini mungkin sedikit berbeda dari kondisi tanpa beban.

Ukur tegangan pada masing-masing dari tiga resistor. Apa yang Anda perhatikan? Dalam rangkaian seri, arus sama melalui semua komponen pada waktu tertentu.

Dalam rangkaian paralel, tegangan adalah variabel umum antara semua komponen.

Gunakan Hukum Ohm (I=E/R) untuk menghitung arus yang melalui setiap resistor, lalu verifikasi nilai yang dihitung ini dengan mengukur arus dengan ammeter digital.

Tempatkan probe merah ammeter pada titik di mana ujung positif (+) resistor terhubung satu sama lain dan angkat satu kabel resistor pada satu waktu, hubungkan probe hitam meteran ke kabel yang diangkat.

Dengan cara ini, ukur setiap arus resistor, catat baik besaran arus maupun polaritasnya. Dalam ilustrasi ini, saya menunjukkan ammeter yang digunakan untuk mengukur arus melalui R₁ :

Ukur arus untuk masing-masing dari tiga resistor, bandingkan dengan angka arus yang dihitung sebelumnya.

Dengan amperemeter digital terhubung seperti yang ditunjukkan, ketiga indikasi harus positif, bukan negatif.

Sekarang, ukur arus rangkaian total, pertahankan probe merah ammeter pada titik yang sama dari rangkaian, tetapi lepaskan kabel yang mengarah ke sisi positif (+) baterai dan sentuh probe hitam ke sana:

Catat besar dan tanda arus seperti yang ditunjukkan oleh ammeter. Tambahkan angka ini (secara aljabar) ke tiga arus resistor.

Apa yang Anda perhatikan tentang hasil yang mirip dengan percobaan Hukum Tegangan Kirchhoff? Hukum Arus Kirchhoff adalah untuk arus yang "dijumlahkan" pada suatu titik (simpul) dalam suatu rangkaian, sama seperti Hukum Tegangan Kirchhoff untuk tegangan yang ditambahkan dalam loop seri:dalam kedua kasus, jumlah aljabar sama dengan nol.

Hukum ini juga sangat berguna dalam analisis matematis sirkuit. Bersama dengan Hukum Tegangan Kirchhoff, ini memungkinkan kita untuk menghasilkan persamaan yang menjelaskan beberapa variabel dalam suatu rangkaian, yang kemudian dapat diselesaikan menggunakan berbagai teknik matematika.

Sekarang pertimbangkan empat pengukuran arus sebagai semua angka positif:tiga yang pertama mewakili arus yang melalui setiap resistor, dan yang keempat mewakili arus rangkaian total sebagai jumlah positif dari tiga arus "cabang". Setiap resistor (cabang) arus adalah sebagian kecil, atau persentase, dari total arus. Inilah sebabnya mengapa rangkaian resistor paralel sering disebut pembagi arus .

Putuskan sambungan baterai dari rangkaian lainnya, dan ukur hambatan pada resistor paralel.

Anda dapat membaca resistensi total di apa saja terminal masing-masing resistor dan dapatkan indikasi yang sama:nilainya akan lebih kecil dari nilai resistor individu mana pun.

Hal ini sering mengejutkan mahasiswa baru kelistrikan, bahwa Anda membaca angka hambatan (total) yang sama persis saat menghubungkan ohmmeter melintasi salah satu dari satu set resistor yang terhubung paralel.

Namun, masuk akal jika Anda mempertimbangkan titik-titik dalam rangkaian paralel dalam hal kesamaan listrik.

Semua komponen paralel terhubung antara dua set titik listrik yang sama.

Karena meteran tidak dapat membedakan antara titik-titik yang sama satu sama lain melalui sambungan langsung, membaca resistansi pada satu resistor berarti membaca resistansi semuanya.

Hal yang sama berlaku untuk voltase, itulah sebabnya voltase baterai dapat dibaca di salah satu resistor semudah membaca di terminal baterai secara langsung.

Jika Anda membagi tegangan baterai (diukur sebelumnya) dengan angka resistansi total ini, Anda harus mendapatkan angka untuk arus total (I=E/R) yang sangat cocok dengan angka yang diukur.

Rasio arus resistor terhadap arus total sama dengan rasio resistansi total terhadap resistansi individu.

Misalnya, jika resistor 10 kΩ adalah bagian dari rangkaian pembagi arus dengan resistansi total 1 kΩ, resistor tersebut akan menghantarkan 1/10 dari total arus, berapa pun nilai total arus tersebut.

SIMULASI KOMPUTER

Skematis dengan nomor node SPICE:

Amperemeter dalam simulasi SPICE sebenarnya adalah sumber tegangan nol yang dimasukkan ke jalur aliran elektron.

Anda akan melihat sumber tegangan V_ir1 , V_ir2 , dan V_ir3 diatur ke 0 volt di netlist. Ketika elektron memasuki sisi negatif dari salah satu baterai "dummy" ini dan keluar dari sisi positifnya, indikasi arus baterai akan menjadi angka positif.

Dengan kata lain, sumber 0 volt ini harus dianggap sebagai amperemeter dengan probe merah di sisi garis panjang dari simbol baterai dan probe hitam di sisi garis pendek.

Netlist (buat file teks yang berisi teks berikut, kata demi kata):

Pembagi saat ini v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k vital 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) .akhir 

Saat dijalankan, SPICE akan mencetak sebaris teks yang berisi empat angka arus, arus pertama mewakili total sebagai kuantitas negatif, dan tiga lainnya mewakili arus untuk resistor R₁ , R₂ , dan R₃ .

Ketika ditambahkan secara aljabar, satu angka negatif dan tiga angka positif akan membentuk jumlah nol, seperti yang dijelaskan oleh Hukum Arus Kirchhoff.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Pembagi Saat Ini