Belajar kelistrikan, tak akan luput dari berbagai teori yang dapat digunakan untuk mengalirkan listrik dengan lebih baik tanpa masalah. Salah satunya adalah penerapan teorema Thevenin yang sudah dikenal sebagai solusi berbagai masalah arus listrik sebuah rangkaian.
Teorema ini ditemukan oleh insinyur yang berasal dari Prancis bernama M.L Thevenin. Kegunaan teorema Thevenin melibatkan rangkaian listrik setara yang akan menjadi sumber arus listrik sederhana.
Pengertian Teorema Thevenin
Arti dari teorema ini adalah sebuah metode yang dipakai untuk melakukan perubahan rangkaian listrik yang tergolong kompleks menjadi lebih sederhana. Walau teorema Thevenin dan Norton disebut mirip, tapi dalam aplikasinya jauh berbeda dan malah berkebalikan. Jadi, jangan sampai salah ya!
Dimana sumber tegangan dihubungkan dengan cara seri atau setara atau ekuivalen, yang hanya akan terdiri dari resistor yang akan berhubungan langsung dengan sumber listrik atau tegangan.
Manfaatnya sangat banyak, terutama penerapan teorema thevenin dalam kehidupan sehari-hari, contohnya penggunaan stop kontak yang akan digunakan untuk mengalirkan listrik pada berbagai perangkat. Jika rangkaian terlalu rumit maka arus yang sampai pada perangkat bisa saja tidak maksimal.
Tapi, ketika mengaplikasikan teorema ini, satu stop kontak bisa dengan mudah mengalirkan arus tanpa masalah ke sejumlah perangkat. Di berbagai jurnal teorema Thevenin juga disebutkan bahwa teorema ini memang sangat bermanfaat jika dilakukan pada rangkaian yang tepat.
Bunyi Teorema Thevenin
Sebenarnya teorema Thevenin adalah Teorema yang sudah dipakai sejak lama, dengan penjelasan yang gamblang tentang penggunaannya dengan bunyi teoremanya:
“Setiap rangkaian linear yang terdiri dari berbagai tegangan dan resistor, bisa diganti dengan satu tegangan bersifat tunggal dan hanya satu resistor yang akan terhubung secara seri pada sumber tegangan tersebut”
Cara Menguraikan Rangkaian Linier dengan Perhitungan Teorema Thevenin
Untuk menguraikan sebuah rangkaian linear menjadi ekuivalen menggunakan thevenin theorem bisa dilakukan dengan beberapa tahapan yang jelas. Anda bisa menyimak tahapannya, sambil mencoba melakukannya pada sebuah rangkaian kompleks.
- Pertama yang harus dilakukan adalah melepaskan resistor beban yang ada saat ini.
- Lanjutkan dengan melakukan pengukuran jumlah tegangan yang ada, pada rangkaian terbuka tersebut. Dalam teorema ini, tegangan tersebutlah yang dikatakan tegangan Thevenin atau disebut juta VTH.
- Setelah didapat tegangan Thevenin, langkah berikutnya adalah melepaskan dulu sumber arus listrik ke rangkaian tersebut dan melakukan hubung singkat dengan sumber tegangan.
- Jangan lupa untuk melakukan penghitungan tegangan resistansi yang ada pada rangkaian tersebut. Tegangan resistansi ini disebut resistansi Thevenin atau RTH.
- Lakukan penggambaran rangkaian baru untuk menjadikannya lebih sederhana. Dimana tegangan sumber pada rangkaian tersebut adalah VTH dan resistor rangkaian serinya adalah RTH.
Anda bisa cek pada teorema Thevenin pdf yang banyak tersebar di internet, untuk melakukan penggambaran yang benar. - Anda bisa menghubungkan kembali resistor beban yang sudah dilepas sebelumnya. Sehingga menjadi sebuah rangkaian sederhana berbasis metode Thevenin.
- Langkah terakhir yaitu, mencari arus listrik yang bisa melalui resistor beban. Caranya dengan menerapkan rumus pada hukum Ohm. IT={(VTH/(RTH+RL). Dan rangkaian pun sudah bisa digunakan kembali dengan baik.
Contoh Soal Perhitungan Teorema Thevenin
Setelah mengetahui cara menguraikan rangkaian di atas, Anda lanjutkan dengan mencoba memecahkan contoh soal teorema thevenin berikut ini, sehingga pemahaman tentang teorema tersebut jadi semakin maksimal.
Contoh soal:
Pada sumber tegangan 48 V, terdapat empat resistor yang terhubung dengan besaran 14 Ω dan 6 Ω dan satu resistor rangkaian terbuka 10 Ω. Dengan resistor beban sebesar 7Ω. Coba Anda cari berapa tegangan Thevenin, resistansi Thevenin, dan arus beban yang bisa dihasilkan.
Diketahui:
V = 50 V
R1 = 14 Ω
R2 = 6 Ω
R3 = 10 Ω
Ditanya:
VTH, RTH, IT?
Jawaban:
– Lepaskan dulu resistor beban
– Cari Arus terlebih dahulu dengan rumus I=V/R
= 50V/(14 + 6)
= 2,5 mA
Lanjutkan dengan menemukan tegangan utama yang terhubung langsung pada sumber tegangan yaitu:
= 4 x 2,5
= 10 V
Jadi, VTH = 10 V
– Kemudian cari tegangan resistansi atau RTH, dimana resistor pada rangkaian terbuka jadi salah satu komponen pentingnya
= 10 + {(6×14)/(4+12)}
= 10+ 5,25
= 15,25
Jadi, RTH = 15,25 Ω
– Langkah berikutnya adalah menghubungkan kembali rangkaian Thevenin dengan VTH dan RTH yang sudah didapatkan. Gunanya untuk mencari arus beban.
Pertama, cari dulu arus beban IL, dengan rumus:
= VTH/(RTH+RL)
= 10/(15,25+7)
= 10/22.25
= 0,45 mA
Kemudian, baru dapat dicari tegangan beban atau VL dengan rumus:
= IL x RL
= 0,45 mA x 7Ω
= 3,15 V
Semoga informasi seputar teorema Thevenin dapat menambah pemahaman Anda tentang bagaimana menerapkan teorema tersebut dalam sebuah rangkaian. Sehingga sebuah rangkaian listrik yang kompleks jadi lebih sederhana namun memiliki kualitas arus yang tetap maksimal.