Theorema Thevenin

Elektronika memiliki banyak rangkaian yang cukup rumit sehingga menyulitkan untuk melakukan analisa. Dalam teori elektronika, salah satu theorema yang bisa digunakan adalah theorema thevenin untuk melakukan analisa dan penyederhanaan rangkaian yang rumit.

Pengertian Theorema Thevenin

Pembahasan pertama sebelum mengerjakan soal adalah memahami bagaimana teorema ini bekerja.

Teorema ini berfokus pada penyederhanaan nilai tegangan pada suatu rangkaian listrik yang terbebani.

Bunyi dari teorema ini sendiri adalah,

”Setiap rangkaian linear dengan jumlah tegangan dan hambatan yang cukup banyak, tegangan dan hambatan dapat digantikan dengan 1 tegangan tunggal dan 1 hambatan yang terhubung secara seri”.

Untuk menganalisis sebuah rangkaian linear menggunakan teorema ini, Anda bisa mengikuti beberapa langkah di bawah ini.

• Lepaskan hambatan beban pada tegangan yang ingin dihitung
• Hitung atau ukur nilai tegangan pada rangkaian terbukanya. Nilai tegangan ini akan menjadi tegangan Thevenin (V_TH)
• Lepaskan sumber arus listrik dan hubungkan dengan sumber tegangannya
• Hitung atau ukur nilai hambatan pada rangkaian terbuka tersebut. Nilai hambatan pada rangkaian terbuka tersebut menjadi hambatan Thevenin (R_TH)
• Buat rangkaian baru berdasarkan nilai tegangan Thevenin dan hambatan Thevenin yang dihubungkan secara seri. Hubungkan kembali hambatan beban yang dilepaskan ke dalam rangkaian seri baru yang sederhana
• Hitung nilai arus pada rangkaian baru menggunakan rumus di bawah ini.

Arus Beban (I_T) = V_TH / (R_TH + R_L)

Soal dan Pembahasan Theorema Thevenin

Untuk memudahkan pemahaman dalam menganalisis sebuah rangkaian menggunakan teorema ini, Anda bisa memahami melalui pengerjaan contoh soal di bawah ini.

Diberikan sebuah rangkaian seperti di bawah ini. Tentukan nilai arus beban pada rangkaian tersebut.

Untuk mengerjakan soal pada gambar di atas, hal pertama yang perlu dilakukan adalah menghilangkan hambatan beban (R_L) pada gambar. Setelah menghilangkan hambatan beban, Anda bisa menghitung nilai V_TH.

Baca Juga: Seven Segment Display

Untuk mencari nilai tegangan Thevenin, Anda harus mencari nilai arus yang mengalir pada rangkaian.

Arus yang mengalir dari sumber tegangan akan menuju 12 kΩ lalu menuju 4 kΩ dan 8 kΩ. Namun pada hambatan 8 kΩ adalah rangkaian terbuka sehingga tidak ada arus.

Sehingga nilai arus didapatkan menggunakan hukum Ohm.

I = V / R

I = 48 V / (12 kΩ + 4 kΩ)

I = 0,003 A

Didapatkan nilai arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 0,03 A. Sehingga dapat dicari nilai tegangan Thevenin dengan menggunakan hambatan yang sejajar dengan sumber tegangan Thevenin.

V_TH = I x R

V_TH = 0,003 A x 4 kΩ

V_TH = 12 V

Lalu hilangkan sumber tegangan 48 V dan gunakan sumber tegangan Thevenin sebagai sumber tegangan utama.

Anda bisa mencari nilai R_TH dan mencari nilai arus beban pada rangkaian tersebut.

Pada gambar di atas, hubungan antara ketiga resistor adalah 4 kΩ dan 12 kΩ adalah paralel dan 8 kΩ adalah seri. Sehingga didapatkan nilai R_TH sebagai berikut.

R_TH = 8 kΩ + ((4 x 12) kΩ / ((4 + 12 kΩ)

R_TH = 8 kΩ + 3 kΩ

R_TH = 11 kΩ

 

I_L = V_TH / (R_TH + R_L)

I_L = 12 / (11 + 5 kΩ)

I_L = 0,75 mA

 

V_L = I_L x R_L

V_L = 0,75 mA x 11 kΩ

V_L = 3,75 V

Theorema Thevenin sangat mempermudah dalam mengerjakan suatu rangkaian yang rumit sehingga menjadi lebih sederhana.

Untuk mempelajari theorema ini, jangan lupa untuk selalu berlatih dalam mengerjakan soal/kasus, ya. Semoga bisa menambah wawasan anda, Trimakasih.