MEOTDE ANALISIS RANGKAIAN

Rangkaian listrik merupakan salah satu materi yang dipelajari oleh mahasiswa fisika. Salah satu materi penting pada rangkaian listrik yaitu metode analisis rangkaian. Metode analisis rangkaian merupakan salah satu alat bantu untuk menyelesaikan suatu permasalahan yang muncul dalam menganalisis suatu rangkaian bilamana konsep dasar seperti Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff tidak dapat menyelesaikan permasalahan dalam rangkaian tersebut. Ada tiga metode yang dapat digunakan yaitu analisis node, analisis mesh, dan analisis arus cabang.

Analisis node adalah suatu teknik analisa dengan mengacu pada simpul. Simpul atau titik dari suatu komponen. Analisis mesh adalah suatu analisa yang dapat dipakai hanya pada rangkaian-rangkaian yang terletak dalam satu bidang. Sedangkan analisa arus cabang adalah salah satu analisa rangkaian bila rangkaian terdiri dari dua atau lebih sumber (Kemmerly, 2015).

Namun kita belum mengetahui perbedaan perhitungan ketiga analisis tersebut agar kita dapat menerapkan dalam kehidupan sehari-hari. Berdasarkan hal ini, maka dilakukanlah praktikum tentang analisis rangkaian.

Arus cabang didapatkan dengan menjumlahkan phasor arus mesh pada cabang. Sebagai contoh, arus yang mengalir pada impedansi Z. pada Gambar 4.1 adalah (I1-I2). Metode analisis arus mesh disebut teorema Maxwell (Iswandi, 2008).

Node atau titik simpul adalah titik pertemuan dari dua atau lebih elemen rangkaian. Junction atau titik simpul utama atau titik percabangan adalah titik pertemuan dari tiga atau lebih elemen rangkaian. 

Jumlah node = 5 yaitu : a, b, c, d, e = f = g= h.

Jumlah junction = 3 yaitu : b, c, e = f =g = h.

Analisis node berprinsip pada Hukum Kirchoff 1/KCL dimana jumlah arus yang masuk dan keluar dari titik percabangan akan samadengan nol, dimana tegangan merupakan parameter yang tidak diketahui atau analisis node lebih mudah jika pencatuannya semua adalah sumber arus. Analisis ini dapat diterapkan pada sumber searah (DC) maupun sumber bolak-balik (AC) (Ramdhani, 2015).

Arus cabang adalah arus yang benar-benar ada (dapat diukur) yang mengalir pada suatu cabang. Artinya arus cabang adalah arus yang sebenarnya mengalir pada pecabangan tersebut adapun ciri-ciri arus cabang yaitu:

1. mempunyai satu elemen rangkaian.
2. bagian rangkaian dengan dua terminal dengan arus yang sama.
3. jumlah persamaan = jumlah arus cabang yang ada.

(Zahra, 2007).

1. Metode Praktikum
2. Alat dan Bahan

Alat dan bahan pada praktikum ini dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Alat dan Bahan Percobaan Analisis Rangkaian

No	Alat dan Bahan	Fungsi
1	Kabel Jumper	Sebagai penghubung antara rangkaian dengan power supply
2	Project Board	Sebagai tempat merangkai komponen elektronika
3	Power Supply	Sebagai sumber tegangan
4	Resistor	Sebagai penghambat arus listrik
5	Satu unit komputer	Untuk mengoperasikan software EWB
6	Software EWB	Untuk merancang rangkaian-rangkaian elektronika

Prosedur Kerja

Prosedur kerja pada percobaan analisis rangkaian yaitu.

1. Analisis Arus Cabang

Prosedur kerja pada analisis arus cabang adalah sebagai berikut.

• Melakukan dua macam perhitungan untuk analisis arus cabang, yakni manual dan simulasi EWB.
• Menggambar dengan EWB rangkaian yang akan dianalisa.
• Langkah-langkah analisis arus cabang dengan manual adalah sebagai berikut.

1. Menandai arus dalam rangkaian.
2. Menentukan polaritas pada tiap resistor.
3. Menerapkan hukum KVL (Kirchoff II) pada tiap rangkaian tertutup.
4. Menerapkan hukum KCL (Kirchoff I).
5. Menyelesaikan dengan persamaan linear.
6. Analisis Mesh

Prosedur kerja pada analisis Mesh adalah sebagai berikut.

• Melakukan dua macam perhitungan untuk analisis Mesh, yakni manual dan simulasi EWB.
• Menggambar dengan EWB rangkaian yang akan dianalisa.
• Langkah-langkah analisis arus cabang dengan manual adalah sebagai berikut.

1. Menandai arus dalam rangkaian.
2. Menentukan polaritas pada tiap resistor.
3. Menerapkan hukum KVL (Kirchoff II) pada tiap rangkaian tertutup.
4. Menyelesaikan dengan persamaan linear.

 

1. Analisis Node

Prosedur kerja pada analisis node sebagai berikut.

• Melakukan dua macam perhitungan untuk analisa analisis node yakni manual dan simulasi EWB.
• Menggambar dengan EWB rangkaian yang akan dianalisa.
• Ada dua macam untuk menganalisa node dengan manual.

1. Cara pertama

• Menentukan jumlah node/titik.
• Memilih salah satu sebagai titik referensi dan lainnya menandai dengan V1, V2, dst.
• Menerapkan KCL pada tiap node (kecuali titik referensi). Mengasumsi arus yang tidak KCL. Pada tiap node jangan diganggu oleh arus lain yang tidak diketahui.
• Menyelesaikan persamaan.

1. Cara kedua

• Memilih salah satu titik sebagai titik referensi sisanya sebagai V.
• Menjumlahkan persamaan = N-1.
• Menghitung hambatan pada node V sama dengan nilai arusnya.
• Menyelesaikan persamaan.

1. Hasil dan Pembahasan
2. Hasil Pengamatan
3. Data Pengamatan

Data pengamatan pada praktikum ini adalah.

• Analisis Arus Cabang

Data pengamatan pada analisis arus cabang dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Data Pengamatan Analisis Arus Cabang

Nilai Resistor	Hasil pengukuran arus
	Manual	EWB
R1 = 10 Ω	100 mA	100 mA
R1 = 10 Ω	100 mA	100 mA
R1 = 10 Ω	200 mA	200  mA

• Analisis Mesh

Hasil pengamatan analisis mesh dapat dilihat pada Tabel 4.3 berikut.

Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Analisis Mesh

Nilai Resistor	Hasil pengukuran arus
	Manual	EWB
R1 = 10 Ω	0,00000777A	7,777 µA
R1 = 220 Ω	-0,000353503 A	353,5 µA
R1 = 35 kΩ	0,000361273 A	361,3 µA

 

• Analisis Node

Hasil pengamatan analisis node dapat dilihat pada Tabel 4.4 berikut.

Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Analisis Node

Nilai Resistor	Hasil pengukuran arus
	Manual	EWB
R1 = 330 Ω	-0,005882353 mA	5,879 mA
R1 = 10 Ω	1,00590909 A	1,006 A