Teori rangkaian DC

Apa itu DC?

Di sekolah dasar, kami belajar bahwa segala sesuatu dibuat oleh atom. Ini adalah produk dari tiga partikel: Elektron, Proton dan Neutron. Seperti namanya Neutron tidak memiliki muatan apa pun sedangkan Proton positif dan Elektron negatif.

Dalam atom, elektron proton dan neutron tetap bersama dalam formasi yang stabil, tetapi jika dengan proses eksternal elektron dipisahkan dari atom mereka akan selalu ingin menetap di posisi sebelumnya sehingga akan menciptakan tarikan ke arah proton. Jika kita menggunakan elektron bebas ini dan mendorongnya ke dalam konduktor yang membentuk sirkuit, tarikan potensial menghasilkan beda potensial.

Jika aliran elektron tidak mengubah jalurnya dan berada dalam aliran searah atau gerakan di dalam suatu rangkaian, itu disebut DC atau Arus Searah. Tegangan DC adalah sumber tegangan konstan.

Dalam kasus Arus Searah, polaritas tidak akan pernah berbalik atau berubah sehubungan dengan waktu, sedangkan aliran arus dapat bervariasi seiring waktu.

Kenyataannya, tidak ada kondisi yang sempurna. Dalam kasus rangkaian di mana elektron bebas mengalir, itu juga benar. Elektron bebas tersebut tidak mengalir secara independen, karena bahan konduktornya tidak sempurna untuk membiarkan elektron mengalir dengan bebas. Itu menentang aliran elektron dengan aturan batasan tertentu. Untuk masalah ini, setiap rangkaian elektronik / listrik terdiri dari tiga besaran individu dasar yang disebut sebagai VI R.

• Tegangan (V)
• Saat ini (I)
• Dan Resistensi (R)

Ketiga hal ini merupakan besaran fundamental dasar yang muncul hampir di semua kasus ketika kita melihat atau mendeskripsikan sesuatu atau membuat sesuatu yang berhubungan dengan Elektrikal atau Elektronika. Keduanya terkait dengan baik tetapi telah menunjukkan tiga hal terpisah dalam Dasar-dasar Elektronika atau Listrik.

Apa saat ini?

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, elektron yang dipisahkan bebas mengalir di dalam sirkuit; aliran elektron ini (muatan) disebut sebagai Arus. Ketika sumber tegangan diterapkan di sirkuit, partikel muatan negatif terus mengalir dengan kecepatan yang seragam. Arus ini diukur dalam Ampere sesuai satuan SI dan dilambangkan sebagai I atau i. Sesuai unit ini, 1 Ampere adalah jumlah listrik yang dibawa dalam 1 detik. Satuan dasar muatan adalah coulomb.

1A adalah 1 coulomb muatan yang dibawa dalam sirkuit atau konduktor dalam 1 detik. Jadi Rumusnya

1A = 1 C / S

Dimana, C dilambangkan sebagai coulomb dan S adalah detik.

Dalam skenario praktis, elektron mengalir dari sumber negatif ke sumber positif dari catu daya, tetapi untuk pemahaman terkait rangkaian yang lebih baik, aliran arus konvensional mengasumsikan bahwa arus mengalir dari terminal positif ke terminal negatif.

Dalam beberapa diagram rangkaian, kita akan sering melihat bahwa beberapa panah dengan I atau i menunjukkan aliran arus, yang merupakan aliran arus konvensional. Kami akan melihat penggunaan arus pada papan sakelar Dinding sebagai "Nilai maksimum 10 Ampere " atau di pengisi daya telepon "arus pengisian daya maksimum adalah 1 Ampere " dll.

Arus juga digunakan sebagai awalan dengan sub multipel sebagai Kilo amp (10 ³ V), mili-amp (10 ^-3 A), mikro-amp (10 ^-6 A), nano-amp (10 ^-9 A) dll.

Apa itu Tegangan?

Tegangan adalah beda potensial antara dua titik rangkaian. Ini tidak memberi tahu energi potensial yang disimpan sebagai muatan listrik di titik suplai listrik. Kami dapat menunjukkan atau mengukur perbedaan tegangan antara dua titik di node sirkuit, persimpangan dll.

Perbedaan antara dua titik disebut beda potensial atau penurunan tegangan.

Penurunan Tegangan atau beda potensial ini diukur dalam Volt dengan simbol V atau v. Lebih banyak Tegangan menunjukkan kapasitas lebih dan lebih menahan muatan.

Seperti dijelaskan sebelumnya sumber Tegangan Konstan disebut sebagai tegangan DC. Jika Tegangan berubah secara berkala dengan waktu, itu adalah Tegangan AC atau Arus Bolak-balik.

Satu Volt adalah menurut definisi, konsumsi energi sebesar satu joule per muatan listrik sebesar satu coulomb. Hubungannya seperti yang dijelaskan

V = Energi Potensial / Muatan Atau 1V = 1 J / C

Dimana, J dilambangkan sebagai Joule dan C adalah coulomb.

Penurunan tegangan satu Volt terjadi ketika arus 1 amp mengalir melalui resistansi 1 ohm.

1V = 1A / 1R

Dimana A adalah Ampere dan R adalah resistansi dalam ohm.

Tegangan juga digunakan sebagai awalan dengan sub-multipel sebagai Kilovolt (10 ³ V), milivolt (10 ^-3 V), mikro-volt (10 ^-6 V), nano-volt (10 ^-9 V) dll. Tegangan juga dilambangkan sebagai tegangan negatif serta tegangan positif.

Tegangan AC biasa ditemukan di outlet rumah. Di India adalah AC 220V, di Amerika Serikat adalah AC 110V dll. Kita bisa mendapatkan tegangan DC dengan mengubah AC ini ke DC atau dari Baterai, Panel Surya, Berbagai unit catu daya serta pengisi daya telepon. Kami juga dapat mengubah DC ke AC menggunakan Inverter.

Sangat penting untuk diingat bahwa Tegangan dapat ada tanpa arus karena ini adalah perbedaan tegangan antara dua titik atau perbedaan potensial tetapi arus tidak dapat mengalir tanpa perbedaan tegangan antara dua titik.

Apa itu Resistensi?

Seperti di dunia ini, tidak ada yang ideal, setiap material memiliki spesifikasi tertentu untuk menahan aliran elektron saat melewatinya. Kapasitas resistansi suatu material adalah resistansinya yang diukur dalam Ohm (Ω) atau Omega. Sama seperti Arus dan tegangan, resistansi juga memiliki awalan untuk sub-multipel seperti Kilo-ohm (10 ³ Ω), mili-ohm (10 ^-3 Ω), mega-ohm (10 ⁶ Ω) dll. Resistensi tidak dapat diukur dalam negatif; itu hanya nilai positif.

Resistansi memberitahukan apakah material yang mengalirkan arus adalah konduktor yang baik berarti resistansi rendah atau konduktor buruk berarti resistansi tinggi. 1 Ω adalah resistansi yang sangat rendah dibandingkan dengan 1M Ω.

Jadi, ada bahan yang memiliki hambatan sangat rendah dan merupakan penghantar listrik yang baik. Seperti Tembaga, Emas, Perak, Aluminium dll. Di sisi lain ada beberapa bahan yang memiliki ketahanan yang sangat tinggi sehingga menjadi penghantar listrik yang buruk seperti Kaca, Kayu, Plastik, dan karena hambatan yang tinggi dan kemampuan menghantarkan listrik yang buruk, mereka terutama digunakan untuk tujuan isolasi sebagai isolator.

Juga, jenis bahan khusus yang banyak digunakan dalam elektronik karena kemampuannya yang khusus untuk menghantarkan listrik antara konduktor yang buruk dan yang baik, Semikonduktornya, namanya sifatnya, semi-konduktor. Transistor, dioda, Sirkuit terpadu dibuat menggunakan semikonduktor. Germanium dan silikon adalah bahan semikonduktor yang banyak digunakan di segmen ini.

Sebagaimana dibahas sebelumnya, resistensi tidak boleh negatif. Tetapi resistansi memiliki dua segmen tertentu, satu di segmen linier dan yang lainnya di segmen non-liner. Kita dapat menerapkan perhitungan matematis terkait batas tertentu untuk menghitung kapasitas resistansi dari resistansi linier ini, di sisi lain resistansi tersegmentasi non-linier tidak memiliki definisi atau hubungan yang tepat antara tegangan dan aliran arus antara resistor ini.

Hukum Ohm dan Hubungan VI:

Georg Simon Ohm alias Georg Ohm adalah seorang fisikawan Jerman yang menemukan hubungan proporsional antara Penurunan Tegangan, Resistansi dan Arus. Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Ohm.

Dalam penemuannya, dinyatakan bahwa arus yang melewati suatu konduktor berbanding lurus dengan tegangan yang melewatinya. Jika kita mengubah temuan ini menjadi formasi matematika, kita akan melihatnya

Arus (Ampere) = Tegangan / Tahanan I (Ampere) = V / R

Jika kita mengetahui salah satu dari dua nilai dari ketiga entitas tersebut, kita dapat menemukan yang ketiga.

Dari rumus di atas, kita akan menemukan tiga entitas, dan rumusnya adalah: -

Tegangan	V = I x R	Output akan menjadi Tegangan dalam Volt (V)
Arus	I = V / R	Output akan menjadi Arus dalam Ampere (A)
Perlawanan	R = V / I	Output akan menjadi Resistensi dalam Ohm (Ω)

Mari kita lihat perbedaan ketiganya menggunakan rangkaian di mana beban adalah resistansi dan Am-meter digunakan untuk mengukur Arus dan Volt-meter digunakan untuk mengukur tegangan.

Pada gambar di atas, Ammeter dihubungkan secara seri dan memberikan arus ke beban resistif, di sisi lain pengukur volt dihubungkan melintasi sumber untuk mengukur tegangan.

Penting untuk diingat bahwa amperemeter harus memiliki resistansi 0 karena seharusnya memberikan resistansi 0 pada arus yang mengalir melaluinya, dan agar ini terjadi, amperemeter 0 ohm yang ideal dihubungkan secara seri, tetapi karena tegangan adalah perbedaan potensial dari dua node, voltmeter dihubungkan secara paralel.

Jika kita mengubah arus sumber tegangan atau tegangan sumber tegangan atau resistansi beban melintasi sumber secara linier dan kemudian mengukur unitnya, kami akan menghasilkan hasil di bawah ini:

Pada grafik ini Jika R = 1 maka arus dan Tegangan akan meningkat secara proporsional. V = I x 1 atau V = I. jadi jika resistansinya tetap maka tegangan akan meningkat dengan arus atau sebaliknya.

Apa itu Power?

Daya dibuat atau dikonsumsi, dalam sirkuit elektronik atau listrik peringkat daya digunakan untuk memberikan informasi tentang berapa banyak daya yang dikonsumsi sirkuit untuk menghasilkan keluaran yang tepat.

Sesuai aturan alam, Energi tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat ditransfer, seperti energi listrik diubah menjadi Energi Mekanik saat Listrik diterapkan melintasi Motor, atau Energi listrik diubah menjadi panas saat diterapkan pada Pemanas. Jadi Pemanas membutuhkan Energi, yaitu daya, untuk menyediakan pembuangan panas yang tepat, daya tersebut adalah daya pengenal pemanas pada keluaran maksimum.

Daya dilambangkan dengan simbol W dan diukur dalam WATT.

Daya adalah nilai yang dikalikan dari tegangan dan arus. Begitu, P = V x I

Dimana, P adalah daya dalam watt, V adalah Tegangan dan I adalah Ampere atau aliran arus.

Ini juga memiliki sub awalan seperti Kilo-Watt (10 ³ W), mili-Watt (10 ^-3 W), mega-Watt (10 ⁶ W) dll.

Karena Hukum Ohm V = I x R dan Hukum Pangkatnya adalah P = V x I, maka kita dapat memasukkan nilai V dalam hukum pangkat menggunakan rumus V = I x R. Kemudian hukum kekuatan akan menjadi

P = I * R * I Atau P = I ² R

Dengan menyusun hal yang sama kita dapat menemukan paling sedikit satu hal ketika yang lain tidak tersedia, rumus-rumusnya disusun ulang dalam matriks di bawah ini:

Jadi setiap segmen terdiri dari tiga rumus. Dalam beberapa kasus jika resistansi menjadi 0 maka arus akan menjadi tak terhingga, ini disebut kondisi hubung singkat. Jika Tegangan menjadi 0 maka arus tidak ada dan watt menjadi 0, jika arus menjadi 0 maka rangkaian dalam kondisi rangkaian terbuka dimana tegangan ada tetapi tidak arus maka lagi watt menjadi 0, Jika watt 0 maka tidak ada daya yang akan dikonsumsi atau diproduksi oleh sirkuit.

Konsep Aliran Elektron

Arus mengalir dengan atraksi muatan. Pada kenyataannya, karena Elektron adalah partikel negatif dan mengalir dari terminal negatif ke terminal positif sumber daya. Jadi pada rangkaian sebenarnya, Arus elektron mengalir dari terminal negatif ke terminal positif, Namun pada arus konvensional aliran seperti yang telah kita jelaskan sebelumnya kita asumsikan bahwa arus mengalir dari terminal positif ke terminal negatif. Pada gambar selanjutnya kita akan memahami aliran arus dengan sangat mudah.

Apapun arahnya, itu tidak berpengaruh pada aliran arus di dalam sirkuit, Lebih mudah untuk memahami aliran arus konvensional dari positif ke negatif. Satu arah Arus arus adalah DC atau Arus Searah dan yang arahnya bergantian disebut Arus Bolak-balik atau AC.

Contoh Praktis

Mari kita lihat dua contoh untuk memahami hal-hal dengan lebih baik.

1. Di sirkuit ini, sumber DC 12V dihubungkan melintasi beban 2Ω, hitung konsumsi daya rangkaian?

Pada rangkaian ini resistansi total adalah tahanan beban sehingga R = 2 dan suplai tegangan input 12V DC sehingga V = 12V. Aliran arus di sirkuit akan

I = V / R I = 12/2 = 6 Ampere

Karena Watt (W) = Tegangan (V) x Ampere (A) total watt akan menjadi 12 x 6 = 72Watt.

Kita juga bisa menghitung nilainya tanpa Ampere.

Watt (W) = Daya = Tegangan ² / Resistance Daya = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 watt

Apapun rumus yang digunakan, hasilnya akan sama.

2. Pada rangkaian ini total konsumsi daya yang melintasi beban adalah 30 Watt, jika kita menghubungkan suplai DC 15V, berapa arus yang dibutuhkan?

Di sirkuit ini resistansi total tidak diketahui. Tegangan suplai input adalah 15V DC sehingga V = 15V DC dan daya yang mengalir melalui rangkaian adalah 30W, Jadi P = 30W. Aliran arus di sirkuit akan

I = P / VI = 30/15 2 Ampere

Jadi, Untuk menyalakan sirkuit pada 30W, kita membutuhkan sumber daya DC 15V yang mampu menghasilkan arus DC 2 Ampere atau lebih karena rangkaian membutuhkan arus 2Amp.