Panduan Lengkap Menganalisis Jaringan Resistor Seri-Paralel
Metode Langkah Demi Langkah untuk Menganalisis Rangkaian Resistor Seri-Paralel
Kuasai seni menemukan setiap penurunan tegangan, arus, dan dissipasi daya dalam jaringan seri-paralel campuran. Prosesnya mengikuti strategi logis dan dapat diulang yang mencerminkan metode buku teks dan praktik dunia nyata.
- Langkah 1: Identifikasi semua kelompok resistor yang secara ketat dalam seri atau secara ketat dalam paralel.
- Langkah 2: Ganti setiap grup yang teridentifikasi dengan satu resistor ekuivalen dan gambar ulang rangkaian. Perbarui tabel kerja Anda untuk menyertakan kolom baru untuk setiap nilai ekuivalen.
- Langkah 3: Ulangi langkah 1–2 hingga seluruh jaringan runtuh menjadi satu resistor ekuivalen.
- Langkah 4: Hitung arus total dengan Hukum Ohm:
I = E / R, di mana E adalah tegangan sumber dan R adalah hambatan ekuivalen akhir.
- Langkah 5: Kerja mundur melalui urutan reduksi, sisipkan tegangan dan arus total yang diketahui pada setiap tahap.
- Langkah 6: Terapkan Hukum Ohm (
V = I R atau I = V / R) untuk menentukan tegangan atau arus yang hilang dalam rangkaian yang disederhanakan.
- Langkah 7: Lanjutkan substitusi mundur hingga setiap elemen dalam rangkaian asli memiliki tegangan dan arus yang dihitung.
- Langkah 8: Hitung daya untuk setiap resistor dengan
P = V I atau P = I² R.
Contoh Ilustratif
Pembelajaran visual seringkali memproses proses reduksi. Lihat diagram di bawah ini untuk contoh konkret.
Menghitung Ekuivalen Paralel
Dalam rangkaian contoh, R1 dan R2 dalam paralel, demikian pula R3 dan R4. Konversi setiap pasang menjadi satu resistor dan gambar ulang:
Notasi paralel (//) menunjukkan penggunaan rumus 1 / (1/R1 + 1/R2). Ekuivalen atas adalah 71,429 Ω, sementara bawah adalah 127,27 Ω.
Perluas tabel kerja untuk menyertakan ekuivalen ini:
Jaringan kini adalah rantai seri sederhana dari dua resistor. Menambahkan mereka menghasilkan hambatan total 198,70 Ω.
Gambar ulang rangkaian sebagai satu resistor dan catat nilainya dalam kolom "Total" pada tabel. Simbol "—" menunjukkan seri, sementara "//" menunjukkan paralel.
Menentukan Arus dan Tegangan
Hitung arus total: I = 24 V / 198,70 Ω ≈ 0,1208 A (120,78 mA).
Tandai arus ini dalam rangkaian ekuivalen:
Balikan reduksi: pada tahap tempat kedua grup paralel dalam seri, arus yang sama mengalir melalui setiap resistor ekuivalen. Salin arus total ke kolom yang sesuai.
Terapkan Hukum Ohm untuk menemukan penurunan tegangan di kedua resistor ekuivalen:
Karena setiap pasang dalam paralel, tegangan di pasang sama dengan tegangan di setiap resistor individu. Pindahkan nilai-nilai ini kembali ke tabel untuk resistor asli.
Terakhir, hitung arus melalui setiap resistor menggunakan I = V / R:
Mengannotir Skematik
Sisipkan tegangan dan arus yang dihitung langsung ke dalam skematik untuk referensi visual yang jelas:
Verifikasi konsistensi: arus melalui R1 dan R2 harus jumlahnya sama dengan total 120,78 mA, dan demikian pula untuk R3 dan R4.
Validasi dengan Simulasi SPICE
Model SPICE memberikan pemeriksaan independen terhadap nilai yang dihitung secara manual. Netlist di bawah ini mencakup sumber tegangan pengindera arus (nol volt) untuk menangkap arus setiap resistor.
series-parallel circuit v1 1 0 vi1 1 2 dc 0 vi2 1 3 dc 0 r1 2 4 100 r2 3 4 250 vi3 4 5 dc 0 vi4 4 6 dc 0 r3 5 0 350 r4 6 0 200 .dc v1 24 24 1 .print dc v(2,4) v(3,4) v(5,0) v(6,0) .print dc i(vi1) i(vi2) i(vi3) i(vi4) .end
Keluaran SPICE mengonfirmasi angka yang dihasilkan secara analitis:
| v1 | v(2,4) | v(3,4) | v(5) | v(6) |
|---|
| 2.40E+01 | 8.63E+00 | 8.63E+00 | 1.54E+01 | 1.54E+01 |
| v1 | i(vi1) | i(vi2) | i(vi3) | i(vi4) |
|---|
| 2.40E+01 | 8.63E-02 | 3.54E-02 | 4.39E-02 | 7.69E-02 |
Semua nilai selaras sempurna dengan hasil analitis.
Poin Utama
- Kurangi jaringan menjadi satu resistor ekuivalen, catat setiap langkah.
- Hitung hambatan total dan arus yang dihasilkan.
- Kerja mundur, tetapkan tegangan dan arus pada setiap tahap.
- Konfirmasi hasil dengan simulasi SPICE untuk kepercayaan tambahan.
Lembar Kerja Terkait
