Pembagi potensial
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| potential divider/pəˈtenʃl dɪˈvaɪdə/ | pembagi potensial |
| load/ləʊd/ | beban |
| thermistor/ˈθɜːmɪstə/ | termistor |
| threshold/ˈθreʃəʊld/ | ambang batas |
| potentiometer/pəˌtentɪˈɒmɪtə/ | potensiometer |
| null method/nʌl ˈmeθəd/ | metode nol |
| galvanometer/ˌɡælvəˈnɒmɪtə/ | galvanometer |
| balance length/ˈbæləns leŋθ/ | panjang keseimbangan |
Kenop volume
- Kenop volume atau pengatur kecerahan dapat mengatur output dari mati hingga penuh.
- Di dalamnya ada pembagi potensial — resistor yang membagi tegangan.
- Mengubah catetan tetap menjadi tegangan apa pun yang Anda inginkan.
Membagi tegangan
- Dua resistor seri membagi catetan sesuai proporsi hambatannya.
- Diambil dari $R_2$: $V_{\text{out}} = V_{\text{in}}\dfrac{R_2}{R_1 + R_2}$.
Berbagi tegangan dalam seri
Dalam loop seri arus yang sama mengalir di mana saja dan tegangan sel terbagi di atas komponen — pembagian inilah cara kerja pembagi potensial.
Sumber $12\ \text{V}$ dipasang pada $R_1 = 2.0\ \text{k}\Omega$ dan $R_2 = 4.0\ \text{k}\Omega$ secara seri. Berapakah output di $R_2$?
$V_{\text{out}} = V_{\text{in}}\dfrac{R_2}{R_1+R_2} = 12 \times \dfrac{4.0}{2.0+4.0} = 8.0\ \text{V}$.
Dalam pembagi potensial, beda potensial di setiap resistor berbanding lurus dengan hambatannya.
Arus yang sama mengalir di keduanya, sehingga $V = IR$ berarti resistor yang lebih besar mengambil porsi yang lebih besar.
Contoh terpecahkan: pembagi, lalu beban
Catetan $12\ \text{V}$ dihubungkan di atas $R_1 = 3.0\ \text{k}\Omega$ dan $R_2 = 1.0\ \text{k}\Omega$ seri. Temukan output di $R_2$. Kemudian beban $1.0\ \text{k}\Omega$ dihubungkan di atas output tersebut.
- Tanpa beban: $V_{\text{out}} = 12 \times \dfrac{1.0}{3.0 + 1.0} = 3.0\ \text{V}$.
- Dengan beban: ia berada paralel dengan $R_2$, memberikan $\dfrac{1.0 \times 1.0}{1.0 + 1.0} = 0.50\ \text{k}\Omega$ di posisi itu.
- Output bermuatan: $V_{\text{out}} = 12 \times \dfrac{0.50}{3.0 + 0.50} = 1.7\ \text{V}$.
- Pengecekan: menghubungkan beban menurunkan output — pembagi hanya mengirimkan tegangan desainnya ke beban yang hambatannya jauh lebih besar daripada $R_2$.
Sumber $9.0\ \text{V}$ dipasang pada $R_1 = 6.0\ \text{k}\Omega$ dan $R_2 = 3.0\ \text{k}\Omega$ secara seri, output di $R_2$. Beban $3.0\ \text{k}\Omega$ dihubungkan di output. Berapakah tegangan output sekarang, dalam V?
Beban paralel dengan $R_2$ menghasilkan $1.5\ \text{k}\Omega$, sehingga $V_{\text{out}} = 9.0 \times \dfrac{1.5}{6.0 + 1.5} = 1.8\ \text{V}$ — turun dari $3.0\ \text{V}$ tanpa beban.
Sirkuit sensor
- Ganti resistor dengan termistor → output berubah seiring suhu.
- Gantinya dengan LDR → output berubah seiring cahaya.
*Termistor dalam pembagi mengubah perubahan suhu menjadi tegangan output yang berubah
Mengganti salah satu resistor dalam pembagi dengan LDR membuat tegangan output bergantung pada:
Hambatan LDR berubah dengan cahaya, sehingga porsinya terhadap tegangan — yaitu output — mengikuti tingkat kecerahan.
Ke mana arah outputnya?
- Output di atas sebuah resistor adalah porsinya dari catetan, dan porsinya bertambah ketika hambatannya bertambah relatif terhadap yang lain.
- Termistor sebagai $R_1$, output di atas tetap $R_2$: suhu ↑ → hambatan termistor ↓ → porsi $R_2$ ↑ → $V_{\text{out}}$ naik.
- LDR sebagai $R_1$, cahaya berkurang: hambatan LDR ↑ → porsi $R_2$ ↓ → $V_{\text{out}}$ turun. Tukar kedua komponen tersebut untuk membalikkan perilaku.
Di setiap pembagi, output diambil di atas resistor tetap. Cocokkan perubahan dengan apa yang terjadi pada output.
Ketika hambatan sensor turun (termistor lebih panas, LDR lebih terang), resistor tetap mengambil porsi lebih besar dari sumber dan output di atasnya naik.
Pengalihan pada ambang batas
- Umpankan output yang berubah ke transistor atau komparator.
- Dapat menghidupkan atau mematikan beban saat suhu atau cahaya melewati ambang batas tertentu (mis. lampu jalan saat senja).
Pembagi sensor dapat menyalakan beban saat besaran terukur melewati batas ____.
Masukkan output ke komparator/transistor; ia akan mengubah status beban ketika tegangan melewati ambang batas (misalnya lampu saat senja).
Potensiometer (metode nol)
- Kawat seragam mengambil $V_x = V_{\text{full}}\dfrac{x}{L_0}$ sepanjang panjangnya — karena untuk kawat seragam $R \propto L$, dan dengan arus yang sama di mana saja $V = IR \propto L$.
- Untuk membandingkan GGL, geser hingga galvanometer menunjukkan nol — pada keseimbangan tidak ada arus mengalir melalui sel uji, sehingga hambatan dalamnya tidak penting: $\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2} = \dfrac{l_1}{l_2}$.
Gesekkan kontak hingga galvanometer menunjukkan nol — pada keseimbangan bagian yang diambil berbanding lurus dengan GGL
Pada titik seimbang potensiometer, arus melalui sel yang diukur adalah:
Pada keseimbangan, beda potensial kawat persis melawan g.g.b. sel, sehingga tidak ada arus mengalir melaluinya (nol).
Pada keseimbangan, hambatan dalam sel yang diukur tidak mempengaruhi hasil.
Dengan nol arus melalui sel, tidak ada drop $Ir$ — jadi hambatan dalam tidak berpengaruh. Itulah kekuatan metode nol.
Contoh terpecahkan: panjang keseimbangan
Sel penggerak memberikan $2.0\ \text{V}$ di atas kawat seragam sepanjang $100\ \text{cm}$. Sel uji menyeimbang pada panjang keseimbangan $64\ \text{cm}$.
- GGL sel uji: $\varepsilon = 2.0 \times \dfrac{64}{100} = 1.28\ \text{V}$.
- Jika sel uji memiliki hambatan dalam: tidak ada perubahan — pada keseimbangan tidak ada arus mengalir melaluinya, sehingga tidak ada tegangan hilang.
- Jika sel penggerak memiliki hambatan dalam: beda potensial (p.d.) pada kawat adalah kurang dari $2.0\ \text{V}$, sehingga panjang yang lebih dibutuhkan untuk $1.28\ \text{V}$ yang sama: titik keseimbangan bergeser lebih jauh di sepanjang kawat.
- Periksa: panjang keseimbangan tidak pernah melebihi kawat, jadi sel uji dengan GGL di atas p.d. pada kawat tidak dapat diseimbangkan sama sekali.
Sel penggerak memberikan $1.5\ \text{V}$ pada kawat potensiometer seragam $100\ \text{cm}$. Sel uji menyeimbangkan pada $80\ \text{cm}$. Berapakah g.g.b. nya, dalam V?
Beda potensial sepanjang kawat berbanding lurus dengan panjang: $\varepsilon = 1.5 \times \dfrac{80}{100} = 1.2\ \text{V}$.
Output pembagi tegangan hanya $V_{\text{in}}\dfrac{R_2}{R_1 + R_2}$ tanpa beban tersambung — beban dalam paralel dengan $R_2$ menurunkannya. Pada potensiometer, "tidak ada arus saat seimbang" adalah apa yang menjadikannya metode nol: hambatan dalam sel uji hilang, tetapi sel penggerak tidak. Dan "panjang keseimbangan berbanding lurus dengan GGL" hanya benar karena kawat seragam.
Anda telah memahaminya
- pembagi tegangan membagi tegangan berdasarkan hambatan: $V_{\text{out}} = V_{\text{in}}\dfrac{R_2}{R_1 + R_2}$; beban pada output menurunkannya
- termistor atau LDR membuat output merespons panas atau cahaya — output pada resistor tetap naik ketika hambatan sensor turun
- metode nol: seimbang untuk arus nol, sehingga hambatan dalam sel uji tidak berpengaruh; $\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2} = \dfrac{l_1}{l_2}$