Rangkaian praktik dan hambatan dalam
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| internal resistance/ɪnˈtɜːnl rɪˈzɪstəns/ | resistansi dalam |
| terminal potential difference/ˈtɜːmɪnl pəˈtenʃl ˈdɪfrəns/ | beda potensial terminal |
| lost volts/lɒst vəʊlts/ | volt yang hilang |
| short circuit/ʃɔːt ˈsɜːkɪt/ | sirkuit pendek |
| parallel/ˈpærəlel/ | paralel |
| ammeters/ˈæmiːtəz/ | amperemeter |
| voltmeters/ˈvəʊltmiːtəz/ | voltmeter |
| series/ˈsɪəriːz/ | seri |
Mengapa lampu depan meredup
- Saat menyalakan mobil, lampu depan meredup sesaat.
- Motor starter menarik arus besar, sehingga tegangan baterai sendiri turun.
- Setiap sumber nyata memiliki beberapa resistansi dalam.
g.g.g. dan beda potensial
- GGL $\varepsilon$ — energi yang diberikan setiap coulomb oleh sumber.
- p.d. — energi yang serap coulomb serahkan ke komponen. Keduanya dalam satuan volt.
Sirkuit nyata yang dibangun di atas breadboard, sedang diukur dengan multimeter
Hambatan dalam
V = ε − I·r
Tegangan terminal turun seiring arus: dimulai dari g.g.b ε dan turun sebesar I·r.
G.g.b. adalah energi yang diberikan kepada setiap satuan muatan oleh ____.
Sumber (baterai, sel, generator) menyediakan energi ke muatan; komponen mengambilnya kembali (tegangan terminal).
Resistansi dalam
- Sumber nyata memiliki resistansi dalam $r$, sehingga sebagian energi hilang di dalamnya.
- Perbedaan potensial terminal (terminal p.d.) yang dikirim keluar adalah $V = \varepsilon - Ir$.
- The $Ir$ disebut sebagai lost volts — energi per coulomb yang berubah menjadi panas di dalam sumber.
Sebuah sel dengan g.g.b. $12\ \text{V}$ dan hambatan dalam $0.50\ \Omega$ mengalirkan arus $2.0\ \text{A}$. Berapakah tegangan terminalnya?
$V = \varepsilon - Ir = 12 - 2.0 \times 0.50 = 11\ \text{V}$.
Apa yang terjadi saat arus berubah
- Tidak ada arus ($I = 0$): terminal p.d. sama dengan GGL.
- Arus lebih besar: terminal p.d. turun (kerugian $Ir$ itu bertambah).
- Korsleting ($R_{\text{ext}} \to 0$): $I = \dfrac{\varepsilon}{r}$ — arus besar.
Sel dengan g.g.t. $6.0\ \text{V}$ dan hambatan dalam $0.50\ \Omega$ disambungkan secara hubung singkat. Berapa arus yang mengalir?
Dengan $R_{\text{ext}} \to 0$, $I = \dfrac{\varepsilon}{r} = \dfrac{6.0}{0.50} = 12\ \text{A}$.
Contoh terpecahkan: baterai dan dua lampu
Baterai dengan GGL $6.0\ \text{V}$ dan resistansi dalam $0.80\ \Omega$ menggerakkan arus $1.5\ \text{A}$ melalui dua lampu X dan Y secara paralel. X memiliki resistansi $4.0\ \Omega$.
- Terminal p.d.: $V = \varepsilon - Ir = 6.0 - 1.5 \times 0.80 = 4.8\ \text{V}$.
- Arus di X: lampu paralel berbagi terminal p.d., jadi $I_{\text{X}} = \dfrac{4.8}{4.0} = 1.2\ \text{A}$.
- Arus di Y: Hukum Kirchhoff pertama di simpul: $I_{\text{Y}} = 1.5 - 1.2 = 0.30\ \text{A}$.
- Daya di Y: $P = VI = 4.8 \times 0.30 = 1.4\ \text{W}$.
- Cek: $1.2\ \text{V}$ hilang di dalam baterai, jadi hanya $4.8\ \text{V}$ dari $6.0\ \text{V}$ yang mencapai lampu. Kedua lampu melihat p.d. yang sama karena mereka terhubung paralel.
Baterai dengan g.g.t. $9.0\ \text{V}$ dan hambatan dalam $1.0\ \Omega$ menyediakan daya $2.0\ \text{A}$ kepada dua resistor yang dirangkai paralel. Salah satu resistor tersebut memiliki hambatan $10\ \Omega$ dan mengalirkan sebagian arus. Berapa arus, dalam A, yang mengalir pada resistor lainnya?
Tegangan terminal $= 9.0 - 2.0 \times 1.0 = 7.0\ \text{V}$; resistor $10\ \Omega$ menampung $\dfrac{7.0}{10} = 0.70\ \text{A}$; yang lain menampung $2.0 - 0.70 = 1.3\ \text{A}$.
Mengukur resistansi dalam
- Ubah resistor eksternal dan plot terminal p.d. $V$ terhadap arus $I$.
- Intercept garis adalah $\varepsilon$ dan gradiennya adalah $-r$.
Pada grafik tegangan terminal terhadap arus, cocokkan setiap fitur.
Dari $V = \varepsilon - Ir$: pada $I = 0$, $V = \varepsilon$ (intersep); kemiringan adalah $-r$.
Contoh terpecahkan: membaca grafik
Grafik $V$–$I$ untuk sebuah sel adalah garis lurus dari $(0,\ 1.5\ \text{V})$ ke $(3.0\ \text{A},\ 0)$. Resistansi eksternal kemudian diperkecil.
- GGL: intercept, $\varepsilon = 1.5\ \text{V}$.
- Resistansi dalam: gradien $= \dfrac{0 - 1.5}{3.0 - 0} = -0.50\ \dfrac{\text{V}}{\text{A}}$, jadi $r = 0.50\ \Omega$.
- Arus korsleting: tempat garis bertemu sumbu $I$, $\dfrac{\varepsilon}{r} = 3.0\ \text{A}$.
- Resistor eksternal lebih kecil: arus meningkat, jadi lost volts $Ir$ meningkat dan terminal p.d. turun — Anda bergerak ke bawah sepanjang garis ke kanan.
- Cek: gradien negatif tetapi resistansi positif; tulis $r = 0.50\ \Omega$, bukan $-0.50\ \Omega$.
Resistansi eksternal yang terhubung ke sel nyata dikurangi. Apa yang terjadi pada tegangan terminal, dan mengapa?
Resistansi eksternal lebih kecil → arus lebih besar → tegangan hilang lebih besar $Ir$ → tegangan terminal lebih kecil $\varepsilon - Ir$. G.g.b. tetap, tetapi tegangan terminal tidak.
GGL bukanlah "tegangan baterai" yang dibaca oleh voltmeter apa pun. Voltmeter di antara terminal membaca terminal p.d., yang sama dengan $\varepsilon$ hanya ketika tidak ada arus mengalir — voltmeter ideal saja di antara sel. Setelah beban terhubung, pembacaan turun sebesar $Ir$. Dan gradien dari garis $V$–$I$ adalah $-r$: nyatakan resistansi sebagai angka positif.
Kapan voltmeter yang dipasang di terminal sel membaca g.g.b.? Pilih semua yang berlaku.
Bacaan adalah $\varepsilon - Ir$. Sama dengan $\varepsilon$ jika $r = 0$ atau jika $I = 0$. Dengan lampu tersambung, arus mengalir dan bacaan turun; pada sirkuit pendek turun menjadi nol.
Amperemeter, voltmeter dan diagram
- Amperemeter ideal memiliki nol resistansi dan dipasang seri.
- Voltmeter ideal memiliki tak terhingga resistansi dan dipasang paralel.
- Ketika diminta untuk menggambar sirkuit, gunakan simbol standar dan tunjukkan resistansi dalam sebagai resistor di sebelah sel.
Simbol sirkuit standar yang perlu Anda kenali dan gambar
Ammeter ideal memiliki:
Ammeter dihubungkan seri dan tidak boleh menambah resistansi, sehingga ammeter ideal memiliki resistansi nol.
Voltmeter ideal memiliki resistansi tak terhingga dan dihubungkan paralel.
Ya — dihubungkan paralel, dengan resistansi tak terhingga sehingga tidak menarik arus dari komponen yang diukurnya.
Anda telah memahaminya
- terminal p.d. $V = \varepsilon - Ir$ (turun saat arus naik); $Ir$ adalah lost volts
- graf $V$–$I$ memberikan $\varepsilon$ (intercept) dan $-r$ (gradien); arus korsleting $= \dfrac{\varepsilon}{r}$
- amperemeter ideal: 0 Ω seri; voltmeter ideal: ∞ Ω paralel — ia membaca $\varepsilon$ hanya tanpa arus