Aturan Pembagi Tegangan (VDR) – Contoh Soal untuk Sirkuit R, L, dan C

Divisi Tegangan “VDR” untuk Rangkaian Resistif, Induktif, dan Kapasitif

Apa itu Aturan Pembagi Tegangan?

Dalam sebuah rangkaian, ketika sejumlah elemen dihubungkan secara seri, tegangan input terbagi di seluruh elemen. Dan dalam sebuah rangkaian, ketika sejumlah elemen dihubungkan secara paralel, arus akan membelah elemen-elemen tersebut.

Oleh karena itu, dalam rangkaian paralel, aturan pembagi arus digunakan dan dalam rangkaian seri, aturan pembagi tegangan digunakan untuk menganalisis dan menyelesaikan rangkaian.

Bila dua atau lebih impedansi dihubungkan secara seri, tegangan input dibagi menjadi semua impedansi. Untuk menghitung tegangan di setiap elemen, aturan pembagi tegangan digunakan. Aturan pembagi tegangan adalah aturan paling penting dan sederhana dalam analisis rangkaian untuk menghitung tegangan individual dari elemen apa pun.

Aturan pembagi tegangan juga dikenal sebagai aturan pembagi potensial. Dalam beberapa kondisi, kita memerlukan tegangan keluaran tertentu. Tetapi kami tidak memiliki nilai spesifik dari sumbernya. Dalam kondisi ini, kami membuat rangkaian elemen pasif dan menurunkan level tegangan ke nilai tertentu. Dan di sini, aturan pembagi tegangan digunakan untuk menghitung tegangan keluaran spesifik.

Menurut elemen yang digunakan dalam rangkaian, aturan pembagi tegangan dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis; pembagi tegangan resistif, pembagi tegangan induktif, dan pembagi tegangan kapasitif. Sekarang, kita akan membuktikan aturan pembagi tegangan untuk semua jenis rangkaian ini.

Posting Terkait:

• Kalkulator, Contoh &Aplikasi Pembagi Tegangan “VDR”
  
• Persamaan Aturan Pembagi Tegangan &Arus (VDR &CDR)

Aturan Pembagi Tegangan untuk Rangkaian Resistif

Untuk memahami aturan pembagi tegangan resistif, kita ambil rangkaian yang memiliki dua resistor yang dihubungkan secara seri dengan sumber tegangan.

Karena resistor dihubungkan secara seri, arus yang melewati kedua resistor adalah sama. Tetapi tegangan tidak sama untuk kedua resistor. Tegangan input rangkaian terbagi menjadi kedua resistor. Dan nilai tegangan individu tergantung pada resistansi.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, dua resistor R₁ dan R₂ dihubungkan secara seri dengan sumber tegangan V_s . Arus total yang disuplai oleh sumber adalah I ampere. Karena semua elemen dihubungkan secara seri, itu akan membuat satu loop dan arus yang melewati semua elemen adalah sama (I amp).

Tegangan melintasi resistor R₁ adalah V_R1 dan tegangan melintasi resistor R₂ adalah V_R2 . Dan total tegangan yang disuplai membagi antara kedua resistor. Oleh karena itu, tegangan total adalah jumlah dari V_R1 dan V_R2 .

V_S =V _{R 1} + V _{R 2} … (1)

Menurut hukum Ohm,

V_R1 =IR ₁ + IR ₂ … (2)

Oleh karena itu, dari persamaan-(1) dan (2);

V_S =IR ₁ + IR ₂

V_S =Aku(R ₁ + R ₂ )

Sekarang, masukkan nilai arus I ke dalam persamaan-(2);

V_R1 =IR ₁

Demikian pula;

V_R2 =IR ₂

Oleh karena itu, aturan pembagi tegangan untuk rangkaian resistif berlawanan dengan aturan pembagi arus. Di sini, tegangan resistor adalah rasio perkalian dari tegangan total dan resistansi itu terhadap resistansi total.

Pos Terkait:

• Teorema Thevenin. Panduan Langkah demi Langkah dengan Contoh Terpecahkan
• Teorema Norton. Panduan Langkah demi Langkah dengan Contoh Terpecahkan

Contoh Penyelesaian Rangkaian Resistif menggunakan VDR

Contoh-1

Temukan tegangan pada setiap resistor menggunakan aturan pembagi tegangan.

Di sini, tiga resistor (R₁ , R₂ , dan R₃ ) dihubungkan secara seri dengan tegangan sumber 100V. Tegangan melintasi resistor R₁ , R₂ , dan R₃ adalah V_R1 , V_R2 , dan V_R3 masing-masing.

Tegangan melintasi resistor R₁;

V_{R 3} =500 / 30

V_{R 3} =16,67 V

Tegangan melintasi resistor R₂;

V_{R 3} =100 / 30

V_{R 3} =33,33 V

Tegangan melintasi resistor R₃;

V_{R 3} =1500 / 30

V_{R 3} =50 V

Tegangan total V_T;

V_T =V _{R 1} + V _{R 2} + V _{R 3}

V_T =16,67 + 33,33 + 50

V _T =100 V

V_T =V_S

Dengan demikian, terbukti bahwa tegangan total=sama dengan tegangan yang diberikan.

Aturan Pembagi Tegangan untuk Sirkuit Induktif

Bila rangkaian yang memiliki lebih dari dua induktor dihubungkan secara seri, arus yang melewati induktor adalah sama. Tetapi sumber tegangan dibagi menjadi semua induktor. Dalam kondisi ini, tegangan melintasi induktor individu dapat ditemukan dengan aturan pembagi tegangan induktor.

Pertimbangkan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, dua induktor (L₁ dan L₂ ) dihubungkan secara seri. Dan arus total saya melewati induktor. Tegangan melintasi induktor L₁ adalah V_L1 dan tegangan melintasi induktor L₂ adalah V_L2 . Dan tegangan suplai adalah V_S . Sekarang, kita perlu mencari tegangan V_L1 dan V_L2 menggunakan aturan pembagi tegangan induktor.

Seperti yang kita ketahui persamaan tegangan untuk induktor;

Di mana L_eq adalah induktansi total rangkaian. Di sini, dua induktor dihubungkan secara seri. Oleh karena itu, induktansi ekivalen adalah jumlah dari kedua induktansi.

L_eq =L ₁ + L ₂

Dari, persamaan-(3);

Sekarang, tegangan melintasi induktor L₁ adalah;

Demikian pula, tegangan melintasi induktor L₂ adalah;

Jadi, kita dapat mengatakan bahwa aturan pembagi tegangan untuk sebuah induktor sama dengan resistor.

Contoh Penyelesaian Rangkaian Induktif menggunakan VDR

Contoh-2

Temukan tegangan di setiap induktor untuk rangkaian yang diberikan menggunakan aturan pembagi tegangan.

Di sini, dua induktor dihubungkan secara seri dengan sumber 100V, 60Hz. Tegangan melintasi induktor L₁ adalah V_L1 dan tegangan melintasi induktor L₂ adalah V_L2 .

Untuk menemukan tegangan melintasi induktor, kita perlu mencari impedansi reaktif dari setiap induktor.

Impedansi reaktif melintasi induktor L₁ adalah;

X_{L 1} =2 f L₁

X_{L 1} =2 × 3,1415 × 60 x 10 × 10 ^-3

X_{L 1} =3,769

Impedansi reaktif melintasi induktor L₂ adalah;

X_{L 2} =2 f L₂

X_{L 2} =2 × 3,1415 × 60 x 14 × 10 ^-3

X_{L 2} =5.277

Menurut aturan pembagi tegangan,

Tegangan melintasi induktor L₁ adalah;

V _{L 1} =41,66 V

Tegangan melintasi induktor L₂ adalah;

V_{L 2} =58,35 V

Tegangan total V_T adalah;

V_T =V _{L 1} + V _L2

V_T =41,66 + 58,35

V _T =100 V

V_T =V_S

Jadi, tegangan total sama dengan tegangan yang diberikan.

Aturan Pembagi Tegangan untuk Kapasitif Sirkuit

Dalam kapasitor, aturan pembagi tegangan berbeda dengan induktor dan resistor. Untuk menghitung aturan pembagi tegangan untuk kapasitor, mari kita pertimbangkan rangkaian yang memiliki dua atau lebih kapasitor yang dihubungkan secara seri.

Di sini, dua kapasitor dihubungkan secara seri dengan sumber tegangan V_S . Tegangan sumber terbagi menjadi dua tegangan; satu tegangan melintasi kapasitor C₁ dan tegangan kedua melintasi kapasitor C₂ .

Tegangan melintasi kapasitor C₁ adalah V_C1 dan tegangan melintasi kapasitor C₂ adalah V_C2 . Seperti yang ditunjukkan pada diagram rangkaian di atas, kedua kapasitor dihubungkan secara seri. Oleh karena itu, kapasitansi ekivalennya adalah;

Total biaya yang dikirimkan oleh sumber adalah Q;

Q =C _sama V_S

Tegangan melintasi kapasitor C₁ adalah;

V_C1 =T ₁ / C ₁

Tegangan melintasi kapasitor C₂ adalah;

V_C2 =T ₁ / C ₂

Jadi, dari perhitungan, kita dapat mengatakan bahwa tegangan individu melintasi kapasitor adalah rasio perkalian tegangan sumber total dan kapasitansi berlawanan dengan kapasitansi total.

Contoh Penyelesaian Rangkaian Kapasitif menggunakan VDR

Contoh-3

Temukan tegangan di setiap kapasitor untuk jaringan tertentu menggunakan aturan pembagi tegangan.

Di sini, dua kapasitor dihubungkan secara seri dengan sumber 100 V, 60 Hz. Tegangan melintasi kapasitor C₁ adalah V_C1 dan tegangan melintasi kapasitor C₂ adalah V_C2 .

Untuk menghitung tegangan pada setiap kapasitor, kita perlu mencari impedansi kapasitif.

Impedansi kapasitif di seluruh C₁ adalah;

Impedansi kapasitif di seluruh C₂ adalah;

X _{C 2} =1 / (2 f C₂ )

X _{C 2} =1 / (2 × 60 × 20 ×10 ^-6 )

X _{C 2} =10 ^-6 / 7539.822

X _{C 2} =132,63

Menurut aturan pembagi tegangan, tegangan melintasi kapasitor C₁ adalah;

V _C1 =33,33 V

tegangan melintasi kapasitor C₂ adalah;

V _{C 2} =66,67 V

Tegangan total pada kapasitor V_T adalah;

V_T =V _{C 1} + V _C2

V_T =33,33 + 66,67

V _T =100 V

V_T =V_S

Tutorial Analisis Rangkaian Listrik Terkait:

• Analisis Rangkaian SUPERNODE – Langkah demi Langkah dengan Contoh Selesai
• Analisis Rangkaian SUPERMESH – Langkah demi Langkah dengan Contoh Selesai
• Kalkulator “VDR” Aturan Pembagi Tegangan – Contoh &Aplikasi
• Kalkulator “CDR” Aturan Pembagi Saat Ini – Contoh &Aplikasi
• Hukum Arus &Tegangan Kirchhoff (KCL &KVL) | Contoh Penyelesaian
• Kalkulator Aturan Cramer – Sistem Persamaan 2 dan 3 untuk Rangkaian Listrik
• Jembatan Wheatstone – Sirkuit, Kerja, Derivasi, dan Aplikasi
• Kalkulator Teknik Elektro dan Elektronik
• 5000+ Rumus &Persamaan Teknik Elektro dan Elektronik

MPPT Solar Charge Controller – Bekerja, Ukuran dan Seleksi Aturan Pembagi Arus (CDR) – Contoh Soal untuk Sirkuit AC dan DC