Listrik resistor dan kapasitor

(1)

SOAL – JAWAB RANGKAIAN LISTRIK

RESISTOR , KAPASITOR , DAN GABUNGAN RESISTOR – KAPASITOR

01. Perhatikan gambar berikut ini :

R1

R2

R3

R7

R4

R5

R8

R9

R10

R11

R6

+



90 [K] 30 [K] 20 [K]

20 [K] 90 [K]

50 [K] 60 [K]

10 [K]

20 [K] 30 [K] 10 [K]

I

I1

I2

I3

(2)

Jika diinginkan keluaran tegangan pada resistor R6, VR6 ,

adalah 5 [volt], Cari : a. R eq total

b. VR3

c. VR11

d. 

e. IR9 dan IR7

Jawab – 01

 Mempersiapkan hal – hal yang akan dipakai menghitung

Gambar – 01 – 01

R10

R11

Req – 1

Req – 1 = R10 + R11

Req – 1 = 90 [K] + 30 [K]

Req – 1 = 120 [K]

T

Z

T

(3)

 

   

 

       

 

 



 

 ₁₂₀ _K ₄₀ _K 30 K

K 40 K

120 R

R

R R R

2 eq 1

eq

2 eq 1 eq 3

eq

Gambar – 01 – 02

R8

R9

Req – 2

Req – 2 = R8 + R9

Req – 2 = 20 [K] + 20 [K]

Req – 2 = 40 [K]

T

Z

T

Z

Gambar – 01 – 03

Req – 2

Req – 1 Req – 3

T

Z

T

Z

(4)

Gambar – 01 – 05

R4

Req – 5

Req – 5 = R4 + R5 + R6

Req – 5 = 50 [K] + 60 [K] + 10 [K]

Req – 5 = 120 [K]

R6

R5

K K

Z

Gambar – 01 – 06

R7

Req – 4

Req – 4 = R7 + Req – 3

Req – 4 = 90 [K] + 30 [K]

Req – 4 = 120 [K]

Req – 3

K

Z

K

(5)

 

   

 

       

 

 



 

 ₁₂₀ _K ₁₂₀ _K 60 K

K 120 K

120 R

R

R R

R

5 eq 4

eq

5 eq 4 eq 6

eq

 Menjawab pertanyaan Req – 5

Req – 4 Req – 6

K K

Z _Z

Gambar – 01 – 07

R1

Req – total

Req – total = R1 + R2 + R3 + Req – 6

Req – total = 20 [K] + 30 [K] + 10 [K] + 60 [K]

Req – total = 120 [K]

R3

R2

Req – 6

K

Z

M _M

(6)

(a) Jadi R eq – total = 120 [K]

Perhatikan gambar – 01 – 07

(7)

Perhatikan kembali gambar – 01 – 07

(c) Perhatikan gambar – 01 – 04

VKZ = 60 [V] , maka

(8)

 

02. Diketahui bahwa kita memiliki sumber tegangan yang nilai tegangannya adalah  = 18 [V]. Tapi kita memiliki alat yang hanya dapat bekerja normal pada tegangan 8 volt.

(9)

b. Disain sebuah rangkaian dengan 2 kapasitor yang dapat menghasilkan tegangan yang diinginkan

Jawab – 02

a. Tinjau gambar di bawah ini :

Kita gunakan rangkaian resistor pembagi tegangan

Misalkan kita akan mengambil tegangan di resistor R2 ,

yaitu VTN . Sehingga VTN = 8 [V] dan VAN = 18

[V] . Maka

  18 V 

R R

R V

8

V R R

R V

2 1

2

AN 2

1 2 TN

    

  

 

    

  

 

R1

Req

Req = R1 + R2

A

N

A

N T

(10)

Jadi kita peroleh hubungan

9 4 R

R R 18

8 R

R R

2 1

2 2

1 2

 

 



Kita pilih R1 = 50 [K], maka

 

   9  R 40K

4 R

K 50

R

2 2

2

Jadi untuk mendapatkan tegangan 8 [V], dari sumber tegangan 18 [V], adalah dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan dengan R1 = 50 [K]

dan R2 = 40 [K].

a. Tinjau gambar di bawah ini :

Kita gunakan rangkaian kapasitor pembagi tegangan

C1

Ceq

A

N

A

N T

(11)

2

Jadi kita peroleh hubungan

(12)

Jadi untuk mendapatkan tegangan 8 [V], dari sumber tegangan 18 [V], adalah dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan dengan C1 = 50 [F] dan

C2 = 60,25 [F].

03. Perhatikan gambar berikut ini :

C1

C2

C3

C7

+



60 [F] 30 [F]

(13)

Ingat bahwa perhitungan harus dilakukan setelah keadaan tunak (steady – state) tercapai. Jika diinginkan keluaran tegangan pada resistor C6, VC6 , adalah 5 [volt], Cari :

a. C eq total

b. VC3

c. VC11

d. 

Jawab – 03

 Mempersiapkan hal – hal yang akan dipakai menghitung C4

C5

C8

C9

C10

C11

C6

120 [F] 40 [F] 60 [F]

120 [F]

40 [F]

60 [F]

Gambar – 03 – 01

C10

Ceq – 1

T T

(14)

 

   

 

120 μF 40μF 30μF μF

40 μF 120 C

C C C C

11 10

11 10 1

eq 

 

  

 

   

 

60 μF 60 μF 30 μF μF

60 μF 60 C

C C C C

9 8

9 8 2

eq 

 

  

Gambar – 03 – 02

C8

C9

Ceq – 2

T

Z

T

Z C11

Z Z

Gambar – 03 – 03

Ceq – 2

Ceq – 1 Ceq – 3

T

Z

T

Z

Ceq – 3 = Ceq – 1 + Ceq – 2

Ceq – 3 = 30 [F] + 30 [F]

(15)

 

   

 

60 μF 30μF 20μF μF

30 μF 60 C

C C C C

3 eq 7

3 eq 7 4

eq  _  _ 

  

Gambar – 03 – 05

C4

Ceq – 5

C6

C5

K K

Z

Gambar – 03 – 04

C7

Ceq – 4

Ceq – 3

K

Z

K

(16)

     

μF

20 C

120 6 120

2 3 1 C

1

μF 60

1 μF

40 1 μF

120 1

C 1 C

1 C

1

5 eq 5

eq

5 eq 5

eq 5

eq

 

   

 



 



 

Gambar – 03 – 07

C1

Ceq – total

C3

C2

K

M _M

Z

Gambar – 03 – 06

Ceq – 5

Ceq – 4 Ceq – 6

K K

Z _Z

Ceq – 6 = Ceq – 4 + Ceq – 5

Ceq – 6 = 20 [F] + 20 [F]

(17)

       

μF 10 C

120 12 120

3 6 2 1 C

1

μF 40

1 μF

20 1 μF

60 1 μF

120 1 C

1

C 1 C

1 C

1

total eq total eq

total eq

6 eq 3

2 1

total eq

 

    

 

 

 

 

  

 

 Menjawab pertanyaan

(a) Jadi C eq – total = 10 [F]

(b) Perhatikan gambar – 03 – 05

VC6 = 5 [V] , maka

Ceq – 6

(18)

 

(19)

     

(c) Perhatikan gambar – 03 – 04

VKZ = 15 [V] , maka

(20)

 

 

 

       

 V 4 30 V

V 10 μF 40 μF

120

μF 120

V C C

C V

WZ

TZ 11 10

10 WZ



   

 

 

    

  

 

 V 4 30 V

V_WZ  _C₁₁ 

(21)

TUGAS

R1

R2

R3

R6

R4

R5

R7 R8

R9

+



90 [K] 30 [K] 40 [K]

210 [K]

90 [K] 30 [K]

20 [K] 30 [K] 10 [K]

I

I1

I2

I3

(22)

b. VR3

c. VR5

d. 

e. IR9 dan IR7

02. Perhatikan gambar berikut ini :

Ingat bahwa perhitungan harus dilakukan setelah keadaan tunak (steady – state) tercapai. Jika diinginkan keluaran tegangan pada resistor C6, VC6 , adalah 5 [volt], Cari :

a. C eq total

C1

C2

C3

C6

C4

C5

C7

C8

C10

+



90 [F] 120 [F]

40 [F] 240 [F]

120 [F]

40 [F]

(23)

b. VC3

c. VC8

d. 

03. Diketahui bahwa kita memiliki sumber tegangan yang nilai tegangannya adalah  = 24 [V]. Tapi kita memiliki alat yang hanya dapat bekerja normal pada tegangan 18 volt.

a. Disain sebuah rangkaian dengan 2 resistor yang dapat menghasilkan tegangan yang diinginkan

b. Disain sebuah rangkaian dengan 2 kapasitor yang dapat menghasilkan tegangan yang diinginkan

R1

R2

R3

R4

C1

C2

C3 R5

R6

+

