Menguasai Aturan Pembagi Tegangan (VDR): Contoh Langkah-demi-Langkah untuk Rangkaian Resistor, Induktor, dan Kapasitor

Pembagian Tegangan "VDR" untuk Rangkaian Resistif, Induktif, dan Kapasitif

Apa itu Aturan Pembagi Tegangan?

Dalam rangkaian, ketika sejumlah elemen terhubung secara seri, tegangan input terbagi di seluruh elemen. Dan dalam rangkaian, ketika sejumlah elemen terhubung secara paralel, arus terbagi di seluruh elemen.

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

Ketika dua atau lebih impedansi terhubung secara seri, tegangan input dibagi di 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 setiap elemen.

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

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

Post Terkait:

• Kalkulator Pembagi Tegangan "VDR", Contoh & Aplikasi
  
• 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 terhubung secara seri dengan sumber tegangan.

Karena resistor terhubung secara seri, arus yang melewati kedua resistor sama. Tetapi tegangan tidak sama untuk kedua resistor. Tegangan input rangkaian terbagi di kedua resistor. Dan nilai tegangan individual tergantung pada resistansi.

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

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

V_S = V_R1 + V_R2 … (1)

Menurut hukum Ohm,

V_R1 = IR₁ + IR₂ … (2)

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

V_S = IR₁ + IR₂

V_S = I(R₁ + R₂)

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

V_R1 = IR₁

Demikian pula;

V_R2 = IR₂

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

Post Terkait:

• Teorema Thevenin. Panduan Langkah-demi-Langkah dengan Contoh yang Diselesaikan
• Teorema Norton. Panduan Langkah-demi-Langkah dengan Contoh yang Diselesaikan

Contoh Diselesaikan Rangkaian Resistif menggunakan VDR

Contoh-1

Temukan tegangan di setiap resistor menggunakan aturan pembagi tegangan.

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

Tegangan di resistor R₁;

V_R3 = 500 / 30

V_R3 = 16.67 V

Tegangan di resistor R₂;

V_R3 = 100 / 30

V_R3 = 33.33 V

Tegangan di resistor R₃;

V_R3 = 1500 / 30

V_R3 = 50 V

Tegangan total V_T;

V_T =V_R1 + V_R2 + V_R3

V_T = 16.67 + 33.33 + 50

V_T = 100 V

V_T = V_S

Oleh karena itu, terbukti bahwa tegangan total = sama dengan tegangan yang disuplai.

Aturan Pembagi Tegangan untuk Rangkaian Induktif

Ketika rangkaian yang memiliki lebih dari dua induktor terhubung secara seri, arus yang melewati induktor sama. Tetapi tegangan sumber terbagi di semua induktor. Dalam kondisi ini, tegangan di induktor individual dapat ditemukan dengan aturan pembagi tegangan induktor.

Pertimbangkan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, dua induktor (L₁ dan L₂) terhubung secara seri. Dan arus total I melewati induktor. Tegangan di induktor L₁ adalah V_L1 dan tegangan di induktor L₂ adalah V_L2. Dan tegangan suplai adalah V_S. Sekarang, kita perlu menemukan 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 terhubung secara seri. Oleh karena itu, induktansi ekuivalen adalah jumlah dari kedua induktansi.

L_eq = L₁ + L₂

Dari persamaan-(3);

Sekarang, tegangan di induktor L₁ adalah;

Demikian pula, tegangan di induktor L₂ adalah;

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

Contoh Diselesaikan Rangkaian Induktif menggunakan VDR

Contoh-2

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

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

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

Impedansi reaktif di induktor L₁ adalah;

X_L1 = 2 π f L₁

X_L1 = 2 × 3.1415 × 60 x 10 × 10^-3

X_L1 = 3.769 Ω

Impedansi reaktif di induktor L₂ adalah;

X_L2 = 2 π f L₂

X_L2 = 2 × 3.1415 × 60 x 14 × 10^-3

X_L2 = 5.277 Ω

Menurut aturan pembagi tegangan,

Tegangan di induktor L₁ adalah;

V_L1 = 41.66 V

Tegangan di induktor L₂ adalah;

V_L2 = 58.35 V

Tegangan total V_T adalah;

V_T =V_L1 + V_L2

V_T = 41.66 + 58.35

V_T = 100 V

V_T = V_S

Jadi, tegangan total sama dengan tegangan yang disuplai.

Aturan Pembagi Tegangan untuk Kapasitif Rangkaian

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

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

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

Muatan total yang diserahkan oleh sumber adalah Q;

Q = C_eq V_S

Tegangan di kapasitor C₁ adalah;

V_C1 = Q₁ / C₁

Tegangan di kapasitor C₂ adalah;

V_C2 = Q₁ / C₂

Jadi, dari perhitungan, kita dapat mengatakan bahwa tegangan individual di kapasitor adalah rasio perkalian tegangan sumber total dan kapasitansi berlawanan terhadap kapasitansi total.

Contoh Diselesaikan Rangkaian Kapasitif menggunakan VDR

Contoh-3

Temukan tegangan di setiap kapasitor untuk jaringan yang diberikan menggunakan aturan pembagi tegangan.

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

Untuk menghitung tegangan di setiap kapasitor, kita perlu menemukan impedansi kapasitif.

Impedansi kapasitif di C₁ adalah;

Impedansi kapasitif di C₂ adalah;

X_C2 = 1 / (2 π f C₂)

X_C2 = 1 / (2 π × 60 × 20 ×10^-6)

X_C2 = 10^-6 / 7539.822

X_C2 = 132.63 Ω

Menurut aturan pembagi tegangan, tegangan di kapasitor C₁ adalah;

V_C1 = 33.33 V

tegangan di kapasitor C₂ adalah;

V_C2 = 66.67 V

Tegangan total di kapasitor V_T adalah;

V_T =V_C1 + V_C2

V_T = 33.33 + 66.67

V_T = 100 V

V_T = V_S

Tutorial Analisis Rangkaian Listrik Terkait:

• SUPERNODE Circuit Analysis – Step by Step with Solved Example
• SUPERMESH Circuit Analysis – Step by Step with Solved Example
• Voltage Divider Rule “VDR” Calculator – Examples & Applications
• Current Divider Rule “CDR” Calculator – Examples & Applications
• Kirchhoff’s Current & Voltage Law (KCL & KVL) | Solved Example
• Cramer’s Rule Calculator – 2 and 3 Equations System for Electric Circuits
• Wheatstone Bridge – Circuit, Working, Derivation and Applications
• Electrical and Electronics Engineering Calculators
• 5000+ Electrical and Electronic Engineering Formulas & Equations