OBJEKTIF AM Unit - ahm80.files. litar elektrik yang dibina terdiri daripada litar gabungan siri selari. Kedua-dua formula bagi litar sesiri dan selari akan digunakan untuk tujuan

  • View
    234

  • Download
    5

Embed Size (px)

Text of OBJEKTIF AM Unit - ahm80.files. litar elektrik yang dibina terdiri daripada litar gabungan siri...

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    1

    Unit

    ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    OBJEKTIF AM

    Memahami konsep-konsep asas Litar Sesiri , Litar Selari, Litar Gabungan dan Hukum Kirchoff.

    OBJEKTIF KHUSUS

    Di akhir unit ini anda dapat :

    Menerangkan rumus dalam litar siri.

    Menerangkan rumus dalam litar selari.

    Memahami hukum pembahagian voltan .

    Menerangkan hukum pembahagian arus.

    Menjelaskan penggunaan Hukum Kirchoff .

    Menyelesaikan masalah yang melibatkan Hukum Kirchoff.

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    2

    2.0 LITAR SESIRI Ia dinamakan litar siri kerana cara sambungan perintang di dalam litar tersebut. Sambungan sesiri adalah sambungan terhadap perintang yang disambungkan sederet dari hujung ke hujung seperti yang di tunjukkan dalam Rajah 2.1.

    Ij

    Vj

    Rajah 2.1 Sambungan Litar Sesiri

    Kita boleh menerbitkan beberapa formula- formula matematik daripada Rajah 2.1 yang melibatkan rintangan jumlah, arus litar dan voltan jumlah.

    2.0.1 Rintangan Jumlah, jR

    Jumlah rintangan adalah hasil tambah semua rintangan yang ada di dalam litar seperti persamaan (2.1).

    (2.1)

    2.0.2 Arus Jumlah, jI

    Arus yang melalui setiap perintang adalah sama dengan arus jumlah atau arus litar dan ditunjukkan dalam persamaan (2.2).

    (2.2)

    INPUT

    nJ RRRRR .....321

    nj IIIII ......221

    R1 R3

    Rn

    R2

    + V1 - + V2 - + V3 -

    +Vn

    -

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    3

    2.0.3 Voltan Jumlah, jV

    Voltan jumlah adalah hasil tambah semua kejatuhan voltan (voltan susut) pada setiap rintangan seperti persamaan (2.3) di bawah.

    (2.3)

    Manakala, kejatuhan voltan pada setiap rintangan dikira menggunakan Hukum Ohm seperti yang telah dibincangkan di dalam Unit 1 sebelum ini. Persamaan (2.4) di bawah menunjukkan kaedah untuk mengira kejatuhan voltan pada setiap rintangan.

    njn

    j

    j

    j

    RIV

    RIV

    RIV

    RIV

    33

    22

    11

    2.0.4 Hukum Pembahagi Voltan Kita juga boleh menggunakan Hukum Pembahagi Voltan bagi menentukan nilai

    voltan yang melintangi setiap rintangan di dalam litar sesiri seperti yang ditunjukkan oleh persamaan (2.5) dan (2.6).

    i). Bagi litar yang mempunyai 3 perintang :

    jVRRR

    RV )(

    321

    11

    jVRRR

    RV )(

    321

    22 (2.5)

    jVRRR

    RV )(

    321

    33

    ii). Bagi litar yang mempunyai 2 perintang :

    jVRR

    RV )(

    21

    11

    jVRR

    RV )(

    21

    22

    nj VVVVV ......321

    (2.4)

    (2.6)

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    4

    Contoh 2 .1 :

    Berdasarkan gambar rajah Rajah C2.1 di sebelah tentukan ; R1 = 15

    i). Rintangan jumlah, Rj

    ii). Arus litar, Ij V = 120 V R2 =10

    iii). Voltan susut bagi setiap perintang.

    Penyelesaian : Rajah C2.1

    i). Rintangan jumlah, RjRj = R1 + R2 = (15 + 10) = 25

    ii). Arus litar, Ij

    Ij = jR

    V =

    25

    120 = 4.8 A

    iii). Voltan susut bagi setiap perintang

    VR1 = IjR1 = (4.8)(15) = 72 V VR2 = IjR2 = (4.8)(10) = 48 V ,

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    5

    2.1 LITAR SELARI

    Sambungan selari adalah sambungan terhadap perintang yang disambung bertentangan di antara satu sama lain seperti Rajah 2.2 di bawah.

    Ij I1 I2 I3 + + +

    Vj R1 V1 R2 V2 R3 V3 - - -

    Rajah 2.2 : Litar Selari

    Formula- formula matematik yang boleh diterbitkan daripada litar di atas adalah seperti persamaan persamaan di bawah ;

    2.1.1 Voltan Jumlah, Vj

    Voltan yang melintangi setiap cabang adalah sama dengan voltan bekalan yang diberikan seperti persamaan (2.7);

    (2.7)

    2.1.2 Arus Jumlah, Ij

    Jumlah arus setiap cabang adalah sama dengan arus bekalan litar seperti

    persamaan (2.8);

    2.1.3 Rintangan jumlah, Rj

    Rintangan jumlah di dalam litar selari boleh dikira dengan menggunakan kaedah berikut seperti persamaan (2.9);

    a) Bagi litar yang mempunyai 3 perintang

    321

    1111

    RRRR j atau

    313221

    321

    RRRRRR

    RRRR j

    nj VVVVV ......221

    nJ IIIII .....321 (2.8)

    (2.9)

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    6

    2.1.4 Hukum Pembahagi Arus

    Kita juga boleh menggunakan Hukum Pembahagi Arus bagi menentukan nilai arus bagi setiap cabang seperti persamaan (2.10).

    i). Bagi litar yang mempunyai 2 perintang seperti Rajah 2.3.

    Ij I1 I2 + +

    Vj R1 V1 R2 V2- -

    Rajah 2.3

    jIRR

    RI )(

    21

    21

    dan

    jIRR

    RI )(

    21

    12

    (2.10)

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    7

    Contoh 2.2:

    Ij I1 I2

    R1 = 2 R2 = 4

    V = 240V

    Rajah C2.2

    Berdasarkan gambar rajah litar C2.2 di atas kirakan; i). Jumlah rintangan, Rj ii). Jumlah arus, Ij iii). Arus I1 dan I2

    Penyelesaian :

    i). Jumlah rintangan, Rj

    Rj = 21

    21

    RR

    RR

    = 42)4)(2(

    = 1.333

    ii). Jumlah arus, Ij

    jj R

    VI = 333.1

    240= 180 A

    iii). Arus I1 dan I2 ,

    AR

    VI 120

    2

    240

    1

    1

    AR

    VI 60

    4

    240

    2

    2

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    8

    2.2 LITAR GABUNGAN

    Kebanyakan litar elektrik yang dibina terdiri daripada litar gabungan siri selari. Kedua-dua formula bagi litar sesiri dan selari akan digunakan untuk tujuan pengiraan bagi menentukan nilai arus, voltan dan rintangan jumlah litar. Rajah 2.4 di bawah menunjukkan contoh sambungan litar gabungan.

    R2 I2

    R1 R3 I3

    I

    VRajah 2.4 : Litar Gabungan

    Contoh 2.3 :

    Berdasarkan Rajah 3 di atas, jika R1 = 10, R2 = 20 , R3 = 15 dan bekalan kuasa yang dibekalkan ialah V = 120 V. Kirakan, a). Rintangan Jumlah, Rj b). Arus jumlah, I c). Arus I2 dan I3

    Penyelesaian :

    a). Rintangan jumlah, Rj

    32

    3223 RR

    RRR

    = 1520

    )15)(20(8.57

    Rj = R23 + R1 = 8.57 + 10 = 18.57

    b). Arus Jumlah , I

    I = jR

    V=

    57.18

    120= 6.46 A

    c). Arus , I2 = 46.6)1520

    15()(

    32

    3

    I

    RR

    R= 2.79 A

    I3 = I I2 = (6.46 2.79) = 3.67 A

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    9

    2.3 HUKUM KIRCHOFF

    Untuk menyelesaikan masalah litar elektrik yang lebih rumit. Contohnya, bagi litar yang mempunyai bekalan kuasa lebih dari satu. Terdiri daripada dua (2) hukum, iaitu;

    a) Hukum Kirchoff Arusb) Hukum Kirchoff Voltan

    2.3.1 Hukum Kirchoff Arus

    Hukum Kirchoff Arus juga dikenali sebagai Hukum Kirchoff Pertama. Ia menyatakan bahawa jumlah arus yang menuju pada satu titik adalah sama dengan jumlah arus yang meninggalkan titik tersebut, atau pada sebarang titik persimpangan di dalam litar, jumlah algebra arus yang memasuki titik tersebut adalah sama dengan jumlah arus yang keluar.Ia boleh dihubungkan dalam persamaan matematik seperti persamaan (2.11) ,

    321 III (2.11)

    i1 i2

    i3

    Rajah 2.5

    2.3.2 Hukum Kirchoff Voltan

    Ia juga dikenali sebagai Hukum Kirchoff Kedua. Hukum Kirchoff Voltan menyatakann bahawa di dalam satu litar tertutup, hasil tambah nilai kenaikan voltan dan kejatuhan voltan adalah sifar atau dalam sebarang litar elektrik yang lengkap, jumlah algebra bagi kenaikan voltan mestilah sama dengan jumlah kejatuhan voltan.Secara matematik ia boleh diungkapakan dalam bentuk persamaan (2.12),

    321 VVVVj (2.12)

    + V1 -

    + Vj V2

    - + V3 -

    Rajah 2.6

  • ANALISIS LITAR ELEKTRIK

    10

    Contoh 2.4: A

    R1 = 1 R2 = 6 R3 = 2

    5V 10V