Rumus Dan Contoh Soal Teorema Thevenin


Rumus Dan Contoh Soal Teorema Thevenin – Jika mempelajari tentang kelistrikan, tentunya ada banyak sekali teori yang bisa digunakan untuk mengalirkan listrik tanpa masalah dan sesuai dengan kebutuhan. Salah satunya adalah pengaplikasian teorma thevenin yang merupakan solusi terbaik untuk berbagai masalah arus listrik pada suatu rangkaian.

Teorema ini dipertemukan pertama kali oleh M.L Thevenin yang merupakan seorang insinyur asal Prancis. Kegunaan dari teorema yang satu ini melibatkan rangkaian listrik yang setara menjadi sumber arus listrik yang sederhana.



Baca juga: Rumus Dan Contoh Soal Teorema Norton

Pengertian Teorema Thevenin

Teorema Thevenin merupakan salah satu jenis teori elektronika atau alat analisis yang memiliki kegunaan untuk menyederhanakan sebuah rangkaian rumit menjadi rangkaian sederhana dengan cara membuat sebuah rangkaian pengganti yang berupa sumber tegangan dan dihubungkan dalam bentuk seri dengan suatu resistansi yang ekivale.

Teorema ini akan sangat berguna jika diterapkan dalam analisis rangkaian yang berhubungan dengan daya atau sistem baterai dan rangkaian interkoneksi yang bisa mempengaruhi antar satu rangkaian dengan rangkaian yang lain.

Baca juga: Hukum Lenz Dan Contoh Soal

Bunyi Teorema Thevenin

Teorama Thevenin menyatakan bahwa:

Setiap rangkaian liner yang terdiri dari banyak tegangan dan resistor bisa digantikan olehsatu tegangan tunggal dan sebuah resistor yang terhubung dalam bentuk seri.

Cara Menganalisis Rangkaian Linear Menggunakan Teorema Thevenin

Ada beberapa langkah yang bisa dilakukan untuk menganalisis dan menghitung sebuah rangakaian linear dengan menggunakan Theorema Thevenini. Adapun langkah-langkah tersebut adalah sebagai berikut:

  1. Pertama adalah melepaskan resistor beban
  2. Menghitung atau mengukur tegangan rangkaian terbukanya. Tegangan tersebut biasa dikenal dengan sebutan Tegangan Thevenin atau Thevenin Voltage (VTH).
  3. Langkah berikutnya adalah melepaskan sumber arus listriknya kemudian menghubungkan singkat sumber tegangannya.
  4. Menghitung atau mengukur tegangan resistansi yang ada pada rangkaian terbuka. Resistansi tersebut dinamakan dengan Resistansi Thevenin (RTH).
  5. Kemudian gambarkan lagi sebuah rangkaian baru sesuai dengan pengukuran yang telah dilakukan pada langkah ke 2 yang dimana tegangan rangkaian terbuka (VTH) sebagai tegangan sumber dan untuk Resistansi Thevenin  (RTH) pada pengukuran di langkah 4 sebagai resistor dihubungkan dalam bentuk seri. Lalu hubungkan lagi resistor beban yang ingin dilepaskan pada langkah 1. Rangkaian inilah yang disebut dengan Rangkaian Ekivalen Thevanin (rangkaian rumit) yang sudah disederhankana sesui dengan Teorema Thevenin.
  6. Untuk langkah yang terakhir, tentukan arus listrik yang telah melalui resistor beban tersebut dengan menggunakan hukum Ohm (IT= VTH/(RTH + RL).

Baca juga: Hukum Faraday, Rumus Dan Contoh Soal

Contoh Kasus Perhitungan Teorema Thevenin

Pada pembahasan selanjutnya, kami akan memberikan contoh kasus untuk menganalisis rangkaian linear dengan menggunakan Teorema Thevenin (sesuai dengan langkah-langkah diatas). Pada gambar berikut ini, silahkan tentukan VTH, RTH  dan arus beban dan tegangan yang ada pada resistor beban dengan menggunakan Teorema Thevenin.



Langkah 1.

Lepaskan terlebih dahulu resisto beban 5kΩ.

Langkah 2.

Menghitung atau mengukur tegangan pada rangkaian terbukanya.Tegangan ini dinamakan sebagai Tegangan Thevenin atau Thevenin Voltage (VTH).

Jika resistor beban (langkah 1) sudah terbuka, maka bentuk rangkaiannya akan berubah seperti pada gambar berikut ini. Beberapa arus listrik yang akan mengalir menuju resistor 12kΩ dan 4kΩ adalah 3mA. Seperti hukum Ohm bahwa I= V/R = 48V/(12kΩ+4kΩ) = 0,003A atau 3mA). Untuk resistor 8kΩ  tidak perlu dihitung, ini karena resistor 8kΩ  merupakan rangkaian terbuka sehingga arus tidak akan bisa mengalir ke resistor tersebut.

Dengan perhitungan 3mA x 4kΩ, maka tegangan yang ada pada resistor 4kΩ  adalah 12V. Sehingga untuk tegangan yang ada pada terminal AB menjadi 12V. Jadi, VTH = 12V.



Langkah 3.

Langkah ke 3 adalah dengan melepaskan sumber arus listriknya yang kemudian menghubungsingkatkan sumber tegangannya seperti pada gambar berikut ini.

Baca juga: Pengertian, Rumus Dan Bunyi Hukum Coulomb

Langkah 4.

Menghitung atau mengukur tegangan resistansi yang ada pada rangkaian terbuka tersebut. Resistansi ini dinamakan sebagai Resistansi Thevenin atau Thevenin Resistance (RTH).

Sumber tegangan 48V sekarang ini sudah dihilangkan dengan cara melepaskan sumber arus listriknya dan menghubungkansumber tegangannya seperti pada langkah yang ketiga. Sehingga untuk sumber tegangannya adalah ekivalen dengan 0 (V=0). Maka hubungan resistor 8kΩ  merupakan seri dengan paralel resistor 4kΩ dan 12kΩ. . Sedangkan perhitungan yang bisa digunakan untuk mencari RTH adalah sebagai berikut:



RTH = 8kΩ + ((4kΩ x12kΩ)/(4kΩ+12kΩ)
RTH = 8kΩ + 3kΩ
RTH = 11kΩ

Langkah 5.

Resistor RTH dengan sumber tegangan VTH dihubungkan dalam bentuk seri dan hubungkan juga resistor beban 5kΩ  seperti pada gambar berikut ini. Ini merupakan hasil dari perhitungan Teorema Thevenin atau yang biasa disebut sebagai Rangkaian Ekivalen Thevenin.

Langkah 6.

Langkah terakhir adalah mengaplikasiknnya ke teori Hukum Ohm. Silahkan hitung total arus beban dan tegangan beban seperti pada gambar 6.

Mencari Arus Beban (IL) :

IL = VTH/(RTH + RL)
IL = 12V / (11kΩ + 5kΩ)
IL = 12/16kΩ
IL = 0,75Ma

Dan

Mencari Tegangan Beban (VL) :

VL = IL x RL
VL = 0,75mA x 5kΩ
VL = 3,75V

Dari rangkaian aslinya bisa sampai ke Rangkaian Ekivalen Thevenin, bisa dilihat bahwa ada perbedaan yang sangat besar. Rangkaian Ekivalen Thevenin terbilang lebih mudah dan sederhana.

Baca juga: Pengertian Dan Fungsi Piezoelectric Buzzer

Teori Thevenin

Teori Thevenin menyebutkan bahwa suatu rangkaian yang memiliki beberapa sumber tegangan dan hambatan bisa diganti dengan sumber tegangan dalam bentuk seri dengan hambatan (resistor). Dapat dikatakan bahwa sebuah rangkaian elektronika yang rumit bisa disederhanakan menjadi suatu rangkaian hamabatan linier yang memiliki 1 sumber arus dan 1 resistor.



Leave a Comment