Contoh Elektronika Dasar Rangkaian Setara Thévenin

Rangkaian Setara Thévenin

Abstrak

Salah satu cara mengerjakan suatu rangkaian elektronika adalah Theorema Rangkaian Ekivalen Thévenin. Theorema rangkaian ini menjadikan sebuah rangkaian rumit menjadi sederhana sehingga hanya terbagi menjadi tegangan Thévenin dan hambatan Thévenin. Dalam beberapa kasus, kedua komponen sederhana ini saling mempengaruhi dan tidak dalam beberapa kasus. Dari hasil praktikum, didapatkan bahwa kedua komponen itu berubah bergantung pada hambatan rangkaian serta tidak dapat diprediksi perubahannya ketika variabel peubahnya lebih dari satu. Jika dalam kasus mencari tegangan di hambatan beban pada rangkaian Thévenin dengan variabel peubah hanya hambatan beban itu saja, maka perubahan tegangan hambatan beban dapat diprediksi secara berkala sejalan dengan perubahan nilai hambatan beban itu sendiri. Secara singkat, dapat disimpulkan bahwa semakin besar hambatan beban dalam suatu rangkaian, maka semakin besar beda potensial (tegangan) antara kedua titik tersebut.

Kata Kunci: Beban, Hambatan, Thévenin, Tegangan

1. Tujuan

1. Membandingkan nilai RTH dan ETH hasil pengukuran dengan teori dari suatu rangkaian kombinasi hambatan.

2. Membandingkan nilai Vout hasil pengukuran dengan teori dari suatu variasi nilai hambatan beban.

2. Teori Dasar

Hukum Ohm yang umum dapat ditulis sebagai berikut.

V=IR (1)

Hukum ini yang menjadi kaidah rangkaian, seperti Kaidah pembagi tegangan yang dapat ditulis sebagai berikut.

V1=R1RV (2)

Selain dua bahasan di atas, ada yang juga disebut teorema rangkaian, yaitu sebuah pernyataan dari sifat sifat dasar rangkaian linier. Teorema Rangkaian Ekivalen Thévenin merupakan salah satu teorema penyederhanaan suatu rangkaian listrik menjadi dua bagian, yaitu seksi sumber dan seksi beban. Sedangkan yang menghubungkan keduanya disebut dengan terminal interkoneksi[1]. Dua bagian itu terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Seksi Sumber [S] dan Seksi Beban[B]

Penyederhanaan rangkaian ini secara formal dinyatakan:

Theorema Thévenin menyatakan bahwa jika rangkaian seksi sumber pada hubungan dua-terminal adalah linier, maka sinyal pada terminal interkoneksi tidak akan berubah jika rangkaian seksi sumber itu diganti dengan rangkaian ekicalen Thévenin.

Gambar 2. merupakan bentuk rangkaian ekivalen Thévenin.

Gambar 2. Rangkaian Ekivalen Thévenin

Dari teorema rangkaian tersebut, didapatkan perubahan persamaan (2) dari kaidah pembagian tegangan, yaitu.

1. Persamaan tanpa hambatan beban

V=RRAVT (3)

Ket: R = hambatan pada       pencarian nilai VTH

RA= hambatan yang dialiri       arus

2. Persamaan dengan hambatan beban

V=RLRL+RTVT (4)

Dari kedua persamaan tersebut dapat digunakan dalam perhitungan beda potensial yang dicari. Sedangkan perhitungan hambatan Thévenin dapat dicari melalui hubungan seri dan paralel hambatan.

3. Data

Dari sebuah rangkaian percobaan 1 serta percobaan 2 berturut-turut Gambar 3. dan Gambar 4.

Gambar 3. Rangkaian Percobaan 1

Gambar 4. Rangkaian Percobaan 2

didapatkan sebuah hasil data percobaan 1 dan 2 berturut-turut.

Tabel 1. Hasil Data Percobaan 1

Kombinasi	Vin (V)	R1 (kΩ)	R2 (kΩ)	R3 (kΩ)	ETH (V)	RTH (kΩ)
1.	9	1	10	4.7	7.42	10.82
2.	9	10	4.7	1	0.81	5.61
3.	9	4.7	1	10	6.12	4.20

Tabel 2. Hasil Data Percobaan 2

No.	Vin (V)	R1 (kΩ)	R2 (kΩ)	R3 (kΩ)	R4 (kΩ)	Vout (V)
1.	9	1	10	4.7	100	6.69
2.	9	1	10	4.7	10	3.56
3.	9	1	10	4.7	1,000	7.34
4.	9	1	10	4.7	10,000	7.41
5.	9	1	10	4.7	20	4.81
6.	9	1	10	4.7	60	6.28
7.	9	1	10	4.7	600	7.28
8.	9	1	10	4.7	200	7.03
9.	9	1	10	4.7	70	6.42
10.	9	1	10	4.7	80	6.53
11.	9	1	10	4.7	90	6.62

4. Pengolahan Data

Dari data percobaan 2 di atas, didapatkan sebuah grafik Gambar 5.

Gambar 5. Grafik Tegangan Keluar Percobaan 2

Sedangkan percobaan 1 tidak dapat dijadikan grafik, hal ini disebabkan kerena banyaknya variabel hambatan yang berubah dan itu berpengaruh secara teoritis. 

5. Analisis

Dari pengolahan data di atas, pada percobaan 1 dan percobaan 2 sesuai antara teori dengan praktikum. Namun untuk menjawab dari tujuan percobaan 1 ini pada poin a, tidak dapat disimpulkan/dibandingkan antara ketiga kombinasi serta tidak dapat pula diambil hubungan antara ETH dan RTH karena tidak ada hubungan keduanya pada rumus. Percobaan 1 hanya dapat dianalisis, bahwa ETH dan RTH bergantung pada hambatan rangkaiannya.

Sedangkan pada percobaan 2, data dapat dianalisis. Hal ini dikarenakan sedikitnya variabel (satu variabel yang berubah), sehingga grafik dapat terbentuk. Dari Gambar 5. besar kemungkinan bahwa semakin besar hambatan beban, maka semakin besar perbedaan potensial yang terjadi.

Selain dari pembuktian Hukum Ohm di mana beda potensial sebanding dengan hambatannya, kita dapat berfikir dengan logis dengan permisalan aliran air sungai yang dihambat. Semakin air itu dihambat dengan batu yang cukup besar, maka semakin terlihat jelas perbedaan ketinggian air sungai itu sebelum dan sesudah dihambat. Dari sana didapat perbedaan ketinggian air sebelum dan sesudah melewati batu tersebut sebagai perbedaan potensial.

6. Simpulan

Dari laporan di atas, didapatkan bahwa:

1. Perubahan hambatan dalam rangkaian dapat mengubah ETH dan RTH,

2. Tidak ada hubungannya antara ETH dengan RTH pada rangkaian sederhana kecuali untuk mencari beda potensial pada RL,

3. Semakin besar hambatan, maka semakin besar beda potensialnya.

7. Pustaka

[1]. Sudirham, S, Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Waktu, ----, ----. Hal 10-11