Ekivalensi sumber Dan Konversi

Ekivalensi sumber Dan Konversi

    Sumber-sumber yang dipakai dalam praktek hanya dapat mengaproksimasi sumber-sumber ideal yang telah diperkenalkan dalam penjelasan pada Artikel sebelumnya sumber-sumber bebas ( independent-sources ). Dalam gambar 1-12 pada artikel tersebut, yakni rangkaian yang digambarkan kembali sebagai bagian dari Gambar 2-8 di bawah ini adalah representasi yang memudahkan dari sumber fisis yang dipakai dalam praktek.

Gambar 2-8. Sumber-sumber yang dipakai dalam praktek dengan beban:  ( a ) sumber tegangan, ( b ) sumber arus .

Masing-masing rangkaian dibentuk dari sebuah sumber ideal dan sebuah resistansi. Resistansi seri  R_O dalam sumber tegangan dari Gambar 2-8 ( a ) berperang untuk membatasi arus yang dapat diantarkan ke beban. Resistansi tersebut juga menunjukkan bahwa sejumlah tenaga dalam sumber fisis didisipasikan secara internal. Untuk sumber arus yang diperlihatkan dalam Gambar 2-8 ( b ), maka peranan konduktans sejajar G_O adalah analogi dengan peranan R_O dalam sumber tegangan. Arus beban peran I_L dan tegangan terminal V_T adalah kuantitas-kuantitas listrik yang dapat diukur secara langsung. Hubungan di antara kuantitas-kuantitas tersebut adalah berguna dalam menjelaskan sifat rangkaian sebuah sumber yang dipakai dalam praktek.

Persamaan KVL untuk simpal dalam sumber tegangan adalah :

( 2-10 )

 dan dengan  memecahkannya untuk  I_L  maka akan memberikan :

( 2-11 )

 Pernyataan dalam Rumus ( 2-11 ) adalah hubungan volt-ampere atau ciri terminal sumber tersebut. Seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 29 ( a ) dibawah ini.

Gambar 2-9. Ciri volt-ampere dari ( a ) sumber tegangan dan ( b ) sumber arus.

 Maka pernyataan tersebut adalah sebuah garis lurus yang lerengnya  - 1 / R_O . Arus maksimum yang dapat diantarkan ke beban adalah   V_O  / R_O   dan terjadi untuk   V_T   yang sama dengan nol, yang merupakan sebuah situasi yang bersesuaian dengan sebuah beban yang resistansinya nol. Karena resistansi nol menunjukkan sebuah hubungan pendek di antara terminal  a  dan terminal  b , maka V_O  / R_O  dinyatakan sebagai arus rangkaian pendek I_SC  . Untuk kondisi rangkaian terbuka ( resistansi beban yang tak terhingga ), maka I_L adalah nol dan  V_T  menyamai V_O  , yakni tegangan rangkaian terbuka  V_OC  .

    Dalam sumber arus yang dinyatakan dalam Gambar 2-8 ( b ), maka persamaan KCL di  a adalah :

( 2-12 )

Penyusunan kembali suku-suku dalam Persamaan rumus ( 2-12 ) memberikan :

( 2-13 )

 Ciri volt-ampere yang diberikan oleh Persamaan ( 2-13 ) adalah garis lurus yang mempunyai lereng   - G_O  dan mempunyai perpotongan  I_O  yang digambarkan dalam Gambar  2-9 ( b ). Perhatikan bahwa asdw  adalah arus rangkaian pendek dan tegangan rangkaian terbuka adalah  I_O / G_O   . Perbandingan Persamaan ( 2-13 ) dan Gambar 2-9 ( b ) dengan Persamaan ( 2-11 ) dan Gambar 2-9 ( a ) menunjukkan bahwa perbandingan tersebut adalah identik satu sama lain, Jika :

( 2-14 )

 dan Jika, :

( 2-15 )

Pentingnya Persamaan ( 2-14 ) dan Persamaan ( 2-15 ) adalah bahwa rangakaian dalam Gambar 2-8 adalah ekivalen dan yang manapun di antaranya dapat digunakan untuk menyatakan sumber praktis yang sama. Mahasiswa diingatkan supaya mengenal bahwa ekivalen tidak berarti identik. Ekivalensi menunjukkan kenyataan bahwa representasi sumber tegangan dan representasi sumber arus keduanya memperlihatkan ciri terminal yang sama dan masing-masing menghasilkan efek yang sama dalam beban tersebut. Pengukuran-pengukuran listrik di terminal  ab  tidak dapat digunakan untuk membedakan kedua representasi  tersebut. Akan tetapi, kedua representasi tersebut tidaklah ekivalen, seperti yang terlihat dari kondisi rangkaian terbuka. Tak ada arus  R_O  dalam sumber tegangan; sedangkan dari Persamaan ( 2-12 ) ,   I_O  harus terdapat dalam G_O  bila ab  tetap tidak tersambung. Secara internal, kedua representasi adalah berbeda ; secara eksternal, efek yang sama dihasilkan sehingga ekivalensi dicapai.

   Seringkali, untuk memudahkan pemecahan soal-soal rangkaian. maka sumber tegangan dinyatakan sebagai sumber arus, atau sumber arus tersebut dinyatakan sebagai sumber tegangan. Untuk mengubah sebuah sumber tegangan yang seri dengan sebuah resistansi menjadi sebuah sumber arus yang sejajar dengan sebuah konduktans atau sebaliknya, maka digunakan Rumus Persamaan ( 2-5 ) dan Persamaan ( 2-6 ) pada pembahasan Hukum-hukum Kirchhoff dan Pengukuran Arus, Tegangan, dan Resistansi .