Teorema Norton Disederhanakan: Tutorial Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Teorema Norton dalam Analisis Rangkaian DC

Teorema Norton adalah teknik lain yang berguna untuk menganalisis rangkaian listrik seperti menggunakan Teorema Thevenin, yang mengurangi rangkaian linier, aktif dan jaringan kompleks menjadi rangkaian ekuivalen yang sederhana. Perbedaan utama antara Teorema Thevenin dan Teorema Norton adalah bahwa Teorema Thevenin menyediakan sumber tegangan ekuivalen dan resistensi seri ekuivalen, sementara Teorema Norton menyediakan sumber arus ekuivalen dan resistensi paralel ekuivalen.

Teorema Norton menyatakan bahwa:

Dengan kata lain yang sederhana, Setiap rangkaian linier ekuivalen dengan sumber arus nyata dan independen pada terminal tertentu.

Tulisan Terkait: Teorema Thevenin. Prosedur Langkah demi Langkah yang Mudah dengan Contoh (Tampilan Gambar)

Langkah untuk Menganalisis Rangkaian Listrik menggunakan Teorema Norton

1. Sekat resistor beban.
2. Hitung / ukur Arus Rangkaian Pendek. Ini adalah Arus Norton (I_N).
3. Buka Sumber Arus, Sekat Sumber Tegangan dan Buka Resistor Beban.
4. Hitung /ukur Resistansi Rangkaian Terbuka. Ini adalah Resistensi Norton (R_N).
5. Sekarang, Gambar ulang rangkaian dengan arus rangkaian pendek yang diukur (I_N) dalam Langkah (2) sebagai Sumber Arus dan resistansi rangkaian terbuka yang diukur (R_N) dalam langkah (4) sebagai resistansi paralel dan hubungkan resistor beban yang telah kita hapus dalam Langkah (3). Ini adalah Rangkaian Norton Ekuivalen dari Jaringan Listrik Linier atau Rangkaian kompleks yang harus disederhanakan dan dianalisis. Anda telah selesai.
6. Sekarang temukan Arus Beban yang mengalir melalui dan Tegangan Beben di seluruh Resistor Beban dengan menggunakan Aturan Pembagi Arus. I_L = I_N / (R_N / (R_N+ R_L)) ((Untuk penjelasan yang jelas … periksa contoh yang diselesaikan yang diberikan di bawah).

Contoh yang Diselesaikan oleh Teorema Norton:

Contoh:

Temukan R_N, I_N, arus yang mengalir melalui dan Tegangan Beben di seluruh resistor beban pada fig (1) dengan menggunakan Teorema Norton.

Solusi:-

LANGKAH 1.

Sekatkan resistor beban 1.5Ω seperti pada (Fig 2).

LANGKAH 2.

Hitung / ukur Arus Rangkaian Pendek. Ini adalah Arus Norton (I_N).

Kami telah menyekatkan terminal AB untuk menentukan arus Norton, I_N. 6Ω dan 3Ω kemudian secara paralel dan kombinasi paralel ini dari 6Ω dan 3Ω kemudian secara seri dengan 2Ω.

Jadi total resistensi rangkaian ke Sumber adalah:-

2Ω + (6Ω || 3Ω) ….. (|| = secara paralel dengan).

R_T = 2Ω + [(3Ω x 6Ω) / (3Ω + 6Ω)] → I_T = 2Ω + 2Ω = 4Ω.

R_T = 4Ω

I_T = V ÷ R_T

I_T = 12V ÷ 4Ω

I_T = 3A..

Sekarang kita harus menemukan I_SC = I_N … Terapkan CDR… (Aturan Pembagi Arus)…

I_SC = I_N = 3A x [(6Ω ÷ (3Ω + 6Ω)] = 2A.

I_SC = I_N = 2A.

LANGKAH 3.

Buka Sumber Arus, Sekat Sumber Tegangan dan Buka Resistor Beban. Fig (4)

LANGKAH 4.

Hitung /ukur Resistansi Rangkaian Terbuka. Ini adalah Resistensi Norton (R_N)

Kami telah Mengurangi sumber DC 12V ke nol adalah ekuivalen dengan menggantinya dengan sekat dalam langkah (3), seperti pada gambar (4) Kita dapat melihat bahwa resistor 3Ω secara seri dengan kombinasi paralel dari resistor 6Ω dan resistor 2Ω. i.e.:

3Ω + (6Ω || 2Ω) ….. (|| = secara paralel dengan)

R_N = 3Ω + [(6Ω x 2Ω) ÷ (6Ω + 2Ω)]

R_N = 3Ω + 1.5Ω

R_N = 4.5Ω

LANGKAH 5.

Hubungkan R_N secara Paralel dengan Sumber Arus I_N dan hubungkan kembali resistor beban. Ini ditunjukkan pada fig (6) yaitu Rangkaian Ekuivalen Norton dengan resistor beban.

LANGKAH 6.

Sekarang terapkan langkah terakhir yaitu hitung arus beban melalui dan Tegangan Beben di seluruh resistor beban dengan Hukum Ohm seperti pada fig 7.

Arus Beban melalui Resistor Beban…

I_L = I_N x [R_N ÷ (R_N+ R_L)]

= 2A x (4.5Ω ÷ 4.5Ω + 1.5Ω) → = 1.5A

I_L = 1. 5A

Dan

Tegangan Beben di seluruh Resistor Beban…

V_L = I_L x R_L

V_L = 1.5A x 1.5Ω

V_L= 2.25V

Sekarang bandingkan rangkaian sederhana ini dengan rangkaian asli yang diberikan pada gambar 1. Dapatkah Anda melihat betapa lebih mudahnya untuk mengukur/menghitung arus beban dan tegangan beban untuk berbagai resistor beban melalui Teorema Norton bahkan dalam rangkaian yang jauh lebih kompleks? Hanya dan hanya ya.

Hal yang Perlu Diketahui: Keduanya Teorema Norton & Thevenin dapat diterapkan pada rangkaian AC dan DC yang berisi komponen berbeda seperti resistor, induktor dan kapasitor dll. Ingatlah bahwa Arus Norton “I_N” dalam rangkaian AC dinyatakan dalam bilangan kompleks (bentuk polar) sedangkan Resistensi Norton “R_N” dinyatakan dalam bentuk segi empat.

Tulisan Terkait:

• Teorema Transfer Daya Maksimum untuk Rangkaian AC & DC
• Hukum Arus & Tegangan Kirchhoff (KCL & KVL) | Contoh yang Diselesaikan
• Teorema Kompensasi – Bukti, Penjelasan dan Contoh yang Diselesaikan
• Teorema Substitusi – Panduan Langkah demi Langkah dengan Contoh yang Diselesaikan
• Teorema Millman – Menganalisis Rangkaian AC & DC – Contoh
• Teorema Superposisi – Analisis Rangkaian dengan Contoh yang Diselesaikan
• Teorema Tellegen – Contoh yang Diselesaikan & Simulasi MATLAB
• Analisis Rangkaian SUPERNODE | Langkah demi Langkah dengan Contoh yang Diselesaikan
• Analisis Rangkaian SUPERMESH | Langkah demi Langkah dengan Contoh yang Diselesaikan
• Aturan Pembagi Tegangan (VDR) – Contoh yang Diselesaikan untuk Rangkaian R, L dan C
• Aturan Pembagi Arus (CDR) – Contoh yang Diselesaikan untuk Rangkaian AC dan DC
• Konversi Star ke Delta & Delta ke Star. Transformasi Y-Δ