Pengkabelan Sirkuit

Sejauh ini, kami telah menganalisis baterai tunggal, sirkuit resistor tunggal tanpa memperhatikan kabel penghubung antar komponen, selama rangkaian lengkap terbentuk. Apakah panjang kawat atau "bentuk" sirkuit penting bagi perhitungan kita? Mari kita lihat beberapa diagram sirkuit dan temukan:

Ketika kita menggambar kabel yang menghubungkan titik-titik dalam rangkaian listrik, kita biasanya menganggap kabel tersebut memiliki hambatan yang dapat diabaikan. Dengan demikian, mereka tidak memberikan efek yang berarti pada resistansi keseluruhan rangkaian, dan satu-satunya resistansi yang harus kita hadapi adalah resistansi dalam komponen. Dalam rangkaian di atas, satu-satunya hambatan berasal dari resistor 5 , jadi hanya itu yang akan kita pertimbangkan dalam perhitungan kita.

Dalam kehidupan nyata, kabel logam sebenarnya bisa memiliki resistansi (dan begitu juga sumber daya!), tetapi resistansi tersebut umumnya jauh lebih kecil daripada resistansi yang ada di komponen rangkaian lain sehingga dapat diabaikan dengan aman. Pengecualian untuk aturan ini ada pada perkabelan sistem tenaga, di mana resistansi konduktor dalam jumlah yang sangat kecil pun dapat menyebabkan penurunan tegangan yang signifikan dengan tingkat arus normal (tinggi).

Titik Persamaan Listrik dalam Sirkuit

Jika resistansi kawat penghubung sangat kecil atau tidak ada sama sekali, kita dapat menganggap titik-titik yang terhubung dalam suatu rangkaian sebagai umum secara elektrik . Artinya, titik 1 dan 2 pada rangkaian di atas dapat digabungkan secara fisik berdekatan atau berjauhan, dan tidak masalah untuk pengukuran tegangan atau resistansi apa pun yang terkait dengan titik tersebut.

Hal yang sama berlaku untuk poin 3 dan 4. Seolah-olah ujung resistor dipasang langsung di terminal baterai, sejauh menyangkut perhitungan Hukum Ohm dan pengukuran tegangan.

Ini berguna untuk diketahui, karena itu berarti Anda dapat menggambar ulang diagram rangkaian atau memasang kembali rangkaian, memperpendek atau memperpanjang kabel sesuai keinginan tanpa memengaruhi fungsi rangkaian. Yang penting adalah komponen-komponen tersebut saling menempel dalam urutan yang sama.

Ini juga berarti bahwa pengukuran tegangan antara set titik-titik "secara elektrik sama" akan sama. Artinya, tegangan antara titik 1 dan 4 (langsung melintasi baterai) akan sama dengan tegangan antara titik 2 dan 3 (langsung melintasi resistor). Perhatikan baik-baik rangkaian berikut, dan coba tentukan titik mana yang sama satu sama lain:

Di sini, kami hanya memiliki 2 komponen tidak termasuk kabel:baterai dan resistor. Meskipun kabel penghubung mengambil jalur yang berbelit-belit dalam membentuk rangkaian lengkap, ada beberapa titik yang sama secara elektrik di jalur arus. Poin 1, 2, dan 3 semuanya sama satu sama lain, karena terhubung langsung dengan kabel. Hal yang sama berlaku untuk poin 4, 5, dan 6.

Tegangan antara titik 1 dan 6 adalah 10 volt, datang langsung dari baterai. Namun, karena titik 5 dan 4 sama dengan 6, dan titik 2 dan 3 sama dengan 1, 10 volt yang sama juga ada di antara pasangan titik lainnya ini:

Antara titik 1 dan 4 =10 volt Antara titik 2 dan 4 =10 volt Antara titik 3 dan 4 =10 volt (langsung melintasi resistor) Antara titik 1 dan 5 =10 volt Antara titik 2 dan 5 =10 volt Antara titik 3 dan 5 =10 volt Antara titik 1 dan 6 =10 volt (langsung di seberang baterai) Antara titik 2 dan 6 =10 volt Antara titik 3 dan 6 =10 volt 

Karena titik-titik yang sama secara elektrik dihubungkan bersama oleh kabel (resistansi nol), tidak ada penurunan tegangan yang signifikan di antara mereka terlepas dari jumlah arus yang dilakukan dari satu ke yang berikutnya melalui kabel penghubung itu. Jadi, jika kita ingin membaca tegangan antara titik-titik yang sama, kita harus menunjukkan (secara praktis) nol:

Antara titik 1 dan 2 =0 volt Titik 1, 2, dan 3 adalah Antara titik 2 dan 3 =0 volt bersama secara elektrik Antara titik 1 dan 3 =0 volt Antara titik 4 dan 5 =0 volt Titik 4, 5, dan 6 adalah Antara titik 5 dan 6 =0 volt bersama secara elektrik Antara titik 4 dan 6 =0 volt 

Menghitung Penurunan Tegangan dengan Hukum Ohm

Ini masuk akal secara matematis juga. Dengan baterai 10 volt dan resistor 5 , arus rangkaian akan menjadi 2 amp. Dengan resistansi kawat menjadi nol, penurunan tegangan pada setiap bentangan kabel yang kontinu dapat ditentukan melalui Hukum Ohm sebagai berikut:

Harus jelas bahwa penurunan tegangan yang dihitung pada setiap panjang kawat yang tidak terputus dalam rangkaian di mana kawat dianggap memiliki hambatan nol akan selalu nol, tidak peduli berapa besar arusnya, karena nol dikalikan dengan apa pun sama dengan nol.

Karena titik-titik yang sama dalam suatu rangkaian akan menunjukkan pengukuran tegangan dan resistansi relatif yang sama, kabel yang menghubungkan titik-titik yang sama sering diberi label dengan sebutan yang sama. Ini bukan untuk mengatakan bahwa terminal titik koneksi diberi label yang sama, hanya kabel penghubung. Ambil rangkaian ini sebagai contoh:

Titik 1, 2, dan 3 semuanya sama satu sama lain, sehingga kabel penghubung titik 1 ke 2 diberi label yang sama (kawat 2) dengan kabel penghubung titik 2 ke 3 (kawat 2). Dalam rangkaian nyata, kabel yang membentang dari titik 1 ke 2 mungkin tidak memiliki warna atau ukuran yang sama dengan kabel penghubung titik 2 ke 3, tetapi mereka harus memiliki label yang sama persis. Hal yang sama berlaku untuk kabel yang menghubungkan titik 6, 5, dan 4.

Tegangan Turun Harus Sama Dengan Nol di Poin Umum

Mengetahui bahwa titik-titik umum secara elektrik memiliki penurunan tegangan nol di antara mereka adalah prinsip pemecahan masalah yang berharga. Jika saya mengukur tegangan antara titik dalam rangkaian yang seharusnya sama satu sama lain, saya harus membaca nol.

Namun, jika saya membaca tegangan substansial antara dua titik itu, maka saya tahu dengan pasti bahwa mereka tidak dapat dihubungkan secara langsung. Jika poin tersebut seharusnya menjadi listrik umum tetapi mereka mendaftar sebaliknya, maka saya tahu bahwa ada "kegagalan terbuka" antara titik-titik tersebut.

Tegangan Nol Secara Teknis Berarti Tegangan Diabaikan

Satu catatan terakhir:untuk sebagian besar tujuan praktis, konduktor kawat dapat diasumsikan memiliki resistansi nol dari ujung ke ujung. Namun pada kenyataannya, akan selalu ada sejumlah kecil hambatan yang ditemui di sepanjang kawat, kecuali jika itu adalah kawat superkonduktor. Mengetahui hal ini, kita perlu mengingat bahwa prinsip-prinsip yang dipelajari di sini tentang titik-titik umum listrik semuanya valid untuk sebagian besar, tetapi tidak untuk mutlak gelar.

Artinya, aturan bahwa titik-titik persekutuan listrik dijamin memiliki tegangan nol di antara mereka lebih akurat dinyatakan sebagai berikut:titik-titik persekutuan listrik akan memiliki sangat sedikit tegangan turun di antara mereka. Jejak resistansi kecil yang hampir tak terhindarkan yang ditemukan di setiap bagian kabel penghubung terikat untuk menciptakan tegangan kecil di sepanjang kabel tersebut saat arus dialirkan.

Selama Anda memahami bahwa aturan ini didasarkan pada ideal kondisi, Anda tidak akan bingung saat menemukan beberapa kondisi yang tampaknya merupakan pengecualian terhadap aturan.

TINJAUAN:

• Menghubungkan kabel dalam suatu rangkaian dianggap memiliki resistansi nol kecuali dinyatakan lain.
• Kabel dalam suatu sirkuit dapat diperpendek atau diperpanjang tanpa memengaruhi fungsi sirkuit—yang penting adalah komponen-komponen tersebut dipasang satu sama lain dalam urutan yang sama.
• Titik-titik yang dihubungkan secara langsung bersama-sama dalam rangkaian dengan hambatan nol (kawat) dianggap umum secara elektrik .
• Titik yang sama secara elektrik, dengan hambatan nol di antaranya, akan memiliki tegangan nol yang turun di antara keduanya, terlepas dari besarnya arus (idealnya).
• Bacaan voltase atau resistansi yang dirujuk di antara kumpulan titik-titik listrik yang sama akan sama.
• Aturan ini berlaku untuk ideal kondisi, di mana kabel penghubung diasumsikan memiliki resistansi nol mutlak. Dalam kehidupan nyata hal ini mungkin tidak terjadi, tetapi resistansi kawat harus cukup rendah sehingga prinsip umum yang dinyatakan di sini tetap berlaku.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Sederhana
• Lembar Kerja Sirkuit Dasar
• Lembar Kerja Rangkaian Pembagi Tegangan