Sumber tegangan – jenis, contoh, rumus

Apa itu sumber tegangan?

Sumber tegangan adalah salah satu jenis generator gaya gerak listrik (ggl), yang memasok daya ke pembawa muatan dari rangkaian listrik ke tegangan atau tegangan tetap dan diatur oleh sumber yang sama, terlepas dari impedansi rangkaian.

Jenis lain dari sumber gaya gerak listrik (ggl) adalah sumber arus , yang mengirimkan energi ke rangkaian sedemikian rupa sehingga, terlepas dari resistansi rangkaian, arus listrik tetap stabil.

Sumber tegangan komputer, yang memasok tegangan arus searah yang stabil sebesar 5 volt dan 12 volt untuk memberi daya pada rangkaian dan perangkat yang berbeda yang sama

Sumber tegangan nyata selalu terbatas pada rentang operasi, yaitu beroperasi antara rentang tegangan minimum dan maksimum dan antara rentang arus minimum dan maksimum.

Gaya dari sumber pada dasarnya adalah produk dari tegangan maksimum dan arus maksimum yang dapat pasokan. Oleh karena itu, sumber tegangan yang beroperasi pada tegangan maksimum yang sama dapat lebih atau kurang kuat, tergantung pada arus maksimum yang mereka suplai ke rangkaian yang mereka berikan.

Jenis sumber tegangan

Sumber tegangan dapat terdiri dari dua jenis:

  • Arus searah
  • Arus bolak-balik.

Baterai dan baterai

Di antara sumber tegangan arus searah adalah sel volta atau baterai.

Dalam sel dan baterai, energi dihasilkan dari reaksi kimia yang menghasilkan pertukaran muatan listrik antara reaktan.

Generator dan alternator

Alternator dan generator adalah salah satu sumber tegangan bolak-balik.

Sumber energi mereka berasal dari mekanik, misalnya:

  • Gaya yang diterapkan pada engkol atau katrol yang terhubung ke generator diubah menjadi arus bolak-balik.
  • Di bendungan pembangkit listrik tenaga air, energi potensial dari air yang jatuh menggerakkan turbin.
  • Pada roda dayung yang digerakkan oleh arus sungai, energi kinetik roda tersebut ditransfer ke generator.

Rangkaian penyearah dan inverter

Baterai bukan satu-satunya sumber tegangan arus searah, karena sumber daya DC dapat diperoleh dari penyearahan arus bolak-balik dari jaringan listrik rumah tangga atau industri. Ini adalah kasus dengan sumber tegangan internal di komputer desktop dan transformator atau regulator eksternal di komputer laptop.

Dimungkinkan juga untuk memiliki sumber tegangan bolak-balik dari baterai melalui apa yang disebut rangkaian inverter di mana arus searah dari baterai diubah menjadi arus bolak-balik melalui rangkaian osilator.

Hambatan dalam

Tegangan atau sumber tegangan yang diidealkan adalah sumber yang resistansinya terhadap aliran arus adalah nol, namun sumber tegangan nyata memiliki resistansi internal yang sangat kecil tetapi tidak nol.

Karena itu, dalam sumber tegangan nyata, tegangan pada terminalnya sedikit bergantung pada arus total yang mengalir melaluinya, yang menghasilkan penurunan atau penurunan tegangan nominal atau tegangan rangkaian terbuka sumber sebagai konsekuensi langsung dari hukum..

Saat baterai memburuk, resistansi internalnya meningkat. Untuk alasan ini, baterai yang aus mempertahankan tegangan nominal yang sama dengan yang baru, selama itu diukur rangkaian terbuka.

Tetapi pada saat menempatkan beban, peredaran arus menghasilkan penurunan tegangan yang signifikan pada baterai yang rusak, sedangkan baterai dalam kondisi baik, penurunan tegangan ini sangat kecil dibandingkan dengan tegangan nominalnya.

Gaya gerak listrik

Ini adalah tegangan yang diukur melintasi terminal dari sumber tegangan rangkaian terbuka. Ini diukur dalam volt dan mewakili energi yang digunakan oleh sumber untuk memindahkan satu coulomb muatan dari terminal negatif ke terminal positif, yaitu, arus berlawanan, di dalam sumber.

Di sisi lain, melalui rangkaian eksternal arus biasanya mengalir dari positif ke negatif. Jelas bahwa untuk memindahkan muatan melawan arus, diperlukan sumber energi eksternal.

Dalam kasus baterai, energi yang dilepaskan dalam reaksi kimia memberikan muatan energi kinetik yang diperlukan untuk bergerak melawan beda potensial terminal.

Tetapi pada generator listrik, energi pembawa muatan disebabkan oleh gaya magnet yang diberikan ketika konduktor generator bergerak sehubungan dengan medan magnet luar, menghasilkan apa yang dikenal sebagai arus induksi .

Untuk memindahkan konduktor belitan generator, dengan adanya medan magnet, diperlukan gaya mekanik eksternal, yang merupakan sumber energi gerak listrik.

Baik dalam kasus baterai dan generator, pembawa muatan yang bergerak melawan arus mengalami tabrakan yang menyebabkan mereka kehilangan energi, dan ini adalah sumber resistansi internal di semua sumber tegangan.

Latihan diselesaikan

Representasi skematis dari sumber tegangan (persegi panjang abu-abu). Resistansi internal dan resistansi eksternal ke sumber ggl nilai juga diperlihatkan. Sumber: F. Zapata.

Pada sumber tegangan pada gambar di atas, pengukuran tegangan antara titik A dan B dengan sakelar S terbuka menghasilkan pengukuran 13,5 volt. Jika beban eksternal resistansi R = 100 ohm ditempatkan, arus mengalir melalui rangkaian dan perbedaan potensial antara terminal sumber menjadi 12 volt.

Diminta untuk menentukan:

a) Gaya gerak listrik (ggl) dari sumber

b) Arus total yang mengalir melalui rangkaian

c) Resistansi internal sumber tegangan.

Penyelesaian a

Nilai ggl adalah beda potensial antara terminal sumber ketika diukur dalam rangkaian terbuka, oleh karena itu untuk sumber latihan ini gglnya memiliki nilai = 13,5 V.

Penyelesaian b

Diketahui bahwa ketika resistansi eksternal R = 100Ω ditempatkan, tegangan antara terminal A dan B turun menjadi Vab = 12,0 V, oleh karena itu menurut hukum Ohm:

V ab = I⋅R

dari mana mengikuti itu

I = V ab / R = 12.0V / 100Ω = 0.12A

Dengan kata lain, arus total yang mengalir melalui sumber adalah 0,12A.

Penyelesaian c

Penurunan tegangan sumber ketika beban eksternal ditempatkan adalah:

13.5V – 12.0V = 1.5V

Penurunan tegangan ini disebabkan oleh resistansi internal sumber, oleh karena itu:

– Vab = I⋅R i

Artinya:

1.5V = 0.12A R i

Dari sini dapat disimpulkan bahwa, melalui jarak bebas sederhana, resistansi internal memiliki nilai:

R i = 1.5V / 0.12A = 12.5Ω.

Fisika modern – apa yang dipelajari juga cabangnya
Tegangan normal: terdiri dari apa, bagaimana cara menghitungnya, contoh
Permitivitas listrik – apa itu, rumus, percobaan
Kalor sensibel: konsep, rumus, dan latihan yang diselesaikan