Rumus dan Contoh Aturan Pembagian Tegangan

Sebelum mempelajari analisis rangkaian listrik, kita perlu membiasakan diri dengan konsep pembagian tegangan dan pembagian arus dalam rangkaian listrik.

Kali ini kita akan mempelajari aturan pembagian tegangan dan aturan pembagi arus untuk lain waktu.

Pembagi tegangan selalu ada dalam rangkaian seri sedangkan pembagi arus selalu ada dalam rangkaian paralel. Karena rangkaian seri memiliki arus konstan melalui semua elemen rangkaian yang terhubung secara seri, tegangan di setiap elemen ditentukan oleh nilai impedansinya.

Aturan Pembagian Tegangan

Untuk menyederhanakannya, asumsikan kita memiliki rangkaian sederhana yang terdiri dari sumber tegangan dan beberapa resistor. Rangkaian ini dapat diselesaikan dengan mudah menggunakan Hukum Ohm.

Penurunan tegangan pada setiap resistor sebanding dengan nilai ohmik resistor tersebut.

Arus yang mengalir dalam rangkaian sebanding dengan resistansi total semua resistor dalam rangkaian tersebut.

Dengan menggunakan Hukum Ohm, kita dapat menghitung penurunan tegangan pada setiap resistor sebagai berikut:

Tegangan pada resistor sama dengan arus yang mengalir dalam rangkaian dikalikan dengan resistansi.

Aturan pembagian tegangan sangat populer karena rangkaian pembagi tegangan banyak digunakan untuk berbagai aplikasi. Kita dapat membagi level tegangan menjadi persentase tertentu dari tegangan maksimum hanya dengan menggunakan resistor yang tepat.

Aturan pembagian tegangan menyatakan bahwa:

Seluruh tegangan yang disalurkan melalui rangkaian rangkaian sejumlah resistor dibagi secara proporsional di seluruh resistor.

Hal ini menunjukkan bahwa penurunan tegangan terbesar akan ditemukan pada resistor dengan resistansi tertinggi. Sebaliknya, penurunan tegangan terkecil akan ditemukan pada resistor dengan resistansi terendah.

Aturan pembagian tegangan ini berlaku untuk sirkuit AC dan sirkuit DC.

Perlu diingat bahwa kita menggunakan impedansi sebagai ganti resistansi saat menangani sirkuit AC.

Rumus Aturan Pembagi Tegangan

Tujuan kita di sini adalah untuk dapat menghitung tegangan pada resistor tertentu.

Sebelum memahami mengapa tegangan dibagi dalam rangkaian seri, kita perlu memahami hubungan antara tegangan, arus, dan resistansi dalam sambungan seri.

Amati rangkaian sederhana di bawah ini dengan n resistor.

Total resistansi pada rangkaian tersebut adalah

Arus total yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah

Di sinilah kita menggunakan Hukum Ohm untuk menghitung tegangan pada resistor tertentu. Tegangan pada resistor R1 akan menjadi

Tegangan melintasi resistor R2 akan menjadi

Tegangan melintasi Rn akan menjadi

Sekarang, mengganti persamaan arus total dengan tegangan di R1 akan memberikan kita

Mengganti persamaan arus total dengan tegangan pada R2 akan memberikan kita

Mengganti persamaan arus total dengan tegangan di Rn akan memberikan kita

Dimana:

Vn = penurunan tegangan pada resistor ke-n

Rn = resistansi resistor ke-n

Jumlah penurunan tegangan pada resistor seri n sama dengan rasio arus total dibagi dengan resistansi setara resistor.

Kita dapat menyimpulkan bahwa:

Penurunan tegangan pada resistor ke-n adalah hasil perkalian antara tegangan masukan dan resistansi resistor ke-n dibagi dengan resistansi seri ekuivalen.

Hal ini menjawab pertanyaan mengapa tegangan dibagi dalam rangkaian seri. Hal ini karena arus dalam rangkaian seri bersifat konstan melalui setiap resistor sedangkan tegangan pada setiap resistor bergantung pada resistansinya.

Rumus Aturan Pembagi Tegangan pada Rangkaian Seri

Mari kita lakukan satu perhitungan lagi dan mencoba memahaminya sepenuhnya.

Perhatikan rangkaian sederhana di bawah ini yang terdiri dari sumber tegangan dan tiga resistor yang dihubungkan secara seri.

Sekarang kita mencari penurunan tegangan VR1, VR2, dan VR3 untuk masing-masing resistor R1, R2, dan R3.

Karena arus yang melalui setiap resistor sama, penurunan tegangan seharusnya hanya dipengaruhi oleh nilai resistansi.

Bagaimana cara menemukan tegangan individual dalam rangkaian seri? Cukup dengan menggunakan Hukum Ohm untuk setiap resistor akan menyelesaikan pertanyaan ini. Penurunan tegangan adalah

Tegangan total pada simpul X – Y harus sama dengan jumlah penurunan tegangan pada setiap resistor. Hasilnya, kita dapat menulis:

Mengganti setiap penurunan tegangan dengan persamaan sebelumnya akan memberikan kita

Distribusi tegangan di setiap resistor dapat dihitung di bawah ini

Bagaimana tegangan terbagi secara seri?

Distribusi tegangan diperkirakan menggunakan tiga resistor yang dihubungkan secara seri, metode ini dapat digunakan dengan sejumlah resistor yang dihubungkan secara seri dalam rangkaian DC atau impedansi dalam rangkaian AC.

Perlu diingat bahwa kita perlu menghitung keseluruhan resistansi menjadi resistansi ekuivalen meskipun kita hanya ingin menghitung penurunan tegangan tunggal.

Rangkaian Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan adalah rangkaian untuk menghasilkan level tegangan yang diinginkan dari sumber tegangan tetapi arusnya tetap sama. Konfigurasi umum rangkaian pembagi tegangan ditunjukkan di bawah ini.

Rangkaian pembagi tegangan hanya bertujuan untuk membagi sumber tegangan ke dalam beberapa level tegangan yang berbeda terhadap ground.

Karena tegangan juga dikenal sebagai beda potensial, pembagi tegangan juga dikenal sebagai pembagi potensial.

Sumber tegangan VS diterapkan ke seluruh resistor seri dan kita dapat menggunakan Hukum Tegangan Kirchhoff dan Hukum Ohm untuk menghitung penurunan tegangan pada resistor yang diinginkan.

Penurunan tegangan pada R1 adalah

Penurunan tegangan pada R2 adalah

Untuk menyederhanakan persamaan, persamaan pembagi tegangan adalah

Di mana Vn adalah penurunan tegangan melintasi resistor ke-n, VS adalah sumber tegangan, Rn adalah resistansi resistor ke-n, dan Req adalah resistansi seri ekuivalen.

Contoh Rumus Aturan Pembagian Tegangan

Sekarang mari kita selesaikan beberapa contoh

1. Hitung penurunan tegangan pada rangkaian di bawah ini yang terdiri dari 2 resistor yang dihubungkan secara seri

Resistansi total atau resistansi setara adalah

Arus totalnya adalah

Penurunan tegangan pada R1 adalah

Penurunan tegangan pada R2 adalah

2. Rangkaian listrik di bawah ini terdiri dari 3 resistor dengan resistansi yang sama. Hitunglah penurunan tegangan pada setiap resistor

Resistensi setara adalah

Arus totalnya adalah

Penurunan tegangan pada setiap resistor adalah

3. Berikut adalah rangkaian pembagi tegangan umum hanya dengan dua resistor. Kita akan mendapatkan tegangan yang diinginkan pada terminal VOUT.

Langsung ke pokok bahasan kita, VOUT akan menjadi

Pertanyaan yang Sering Diajukan