Konsep paling dasar dari rangkaian listrik adalah rangkaian seri dan paralel. Pengertian rangkaian listrik adalah gabungan dari untai komponen elektronika yang dihubungkan dengan sumber tegangan maupun sumber arus sehingga elektron dapat mengalir.
Dalam tulisan ini dijelaskan mengenai pengertian rangkaian seri dan paralel beserta penurunan rumus menghitung hambatan pengganti, ciri-ciri, cara melakukan pengukuran kuat arus dan tegangan lengkap dengan penerapan dalam kehidupan sehari-hari.
Di antara komponen elektronika terdiri dari komponen pasif dan aktif. Komponen pasif adalah komponen elektronika yang yang tidak memerlukan sumber arus listrik eksternal untuk pengoperasiannya, contoh resistor, kapasitor dan induktor.
Sedangkan komponen aktif adalah komponen elektronika yang memerlukan sumber arus listrik eksternal untuk dapat beroperasi, contohnya dioda, IC dan transistor.
Rangkaian Seri
Rangkaian seri adalah rangkaian listrik yang terdiri dari sumber tegangan dengan hambatan tanpa ada titik percabangan. Contoh rangkaian seri adalah berbentuk seperti gambar berikut
Dari gambar di atas tampak bahwa kuat arus
Kemudian berdasarkan hukum Kirchoff 2 dapat kita tulis
Jika dua hambatan yang disusun seri tersebut diubah menjadi hambatan pengganti
Substitusikan persamaan (3) ke persamaan (2)
Dari persamaan (4) dapat kita ketahui rumus hambatan pengganti untuk rangkaian seri yaitu
Selanjutnya, mari kita substitusikan persamaan (2) dalam bentuk
Dari persamaan (5) dan (6) dapat kita ketahui bahwa tegangan di
Dengan demikian, kita menjadi tahu ciri-ciri rangkaian seri adalah
- Kuat Arus
- Tegangan
- Hambatan
Oleh karena itu, ketika kita mengukur kuat arus rangkaian atau pada hambatan tertentu, maka alat ukur kuat arus ampere meter harus disusun secara seri. Berikut ini cara merangkai ampere meter untuk mengukur kuat arus rangkaian.
Rangkaian Paralel
Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang terdiri dari sumber tegangan dan hambatan yang terdapat titik percabangan. Bentuk rangkaian paralel seperti pada gambar berikut
Berdasarkan gambar di atas, maka berlaku hukum Kirchoff 1
Sedangkan untuk tegangan perhatikan node yang selanjutnya saya akan sebut sebagai titik. Titik
Selanjutnya kita ubah hambatan pada rangkaian paralel menjadi hambatan pengganti
Dari persamaan (9) dapat kita ketahui bahwa hambatan pengganti rangkaian paralel adalah
Selanjutnya mari kita ubah persamaan (9) supaya menjadi
Dari persamaan (10) dan (11), kita tahu bahwa kuat arus di hambatan
Dengan demikian, kita juga dapat mengetahui ciri-ciri rangkaian paralel sebagai berikut
- Kuat Arus
- Tegangan
- Hambatan
Oleh karena itu, untuk mengukur tegangan pada rangkaian listrik atau pada hambatan tertentu, kita harus merangkai alat pengukur tegangan avometer secara paralel. Berikut ini cara merangkai avometer untuk mengukur tegangan rangkaian.
Sedangkan untuk mengukur hambatan pengganti suatu rangkaian, maka harus dipastikan terlebih dahulu bahwa rangkaian tidak diberikan sumber tegangan maupun sumber arus. Alat ukur hambatan Ohm meter harus dirangkai pada setiap ujung kaki resistor yang hendak dibaca dengan alat. Perhatikan gambar berikut
Sebagai pengetahuan, bahwa resistor tidak mengalami polarisasi. Sehingga positif negatif pada alat ukur yang dapat mengukur kuat arus, tegangan dan hambatan dalam satu alat saja tidak akan mempengaruhi hasil pembacaan.
Adapun penerapan rangkaian seri dan paralel dalam kehidupan sehari-hari khususnya pada perumahan lebih memilih menggunakan rangkaian paralel. Hal ini dikarenakan apabila menggunakan rangkaian seri ketika saklar dibuka maka semua alat elektronika akan mati, sebaliknya apabila saklar ditutup maka alat-alat elektronika akan menyala bersamaan.
Sedangkan jika menggunakan rangkaian paralel, setiap alat elektronika bisa memiliki saklar masing-masing. Apabila salah satu saklar ditutup maka tidak akan berpengaruh terhadap alat-alat yang lain. Itu sebabnya saat malam hari lampu kamar bisa dimatikan sementara lampu bagian depan rumah tetap menyala.
Contoh penerapan untuk rangkaian seri terdapat pada lampu sen kendaraan. Silahkan sobat perhatikan, ketika lampu sen kanan dinyalakan, maka lampu sen depan dan belakang sebelah kanan akan menyala secara bersamaan. Itulah salah satu penerapan rangkaian seri dalam kehidupan sehari-hari.
Apa fungsi rangkaian seri dan paralel ?
Berdasarkan ciri-ciri rangkaian seri dan paralel yang telah disebutkan sebelumnya, bisa kita simpulkan beberapa hal terkait dengan fungsi rangkaian.
- Dengan besar hambatan yang sama, Rangkain Seri memiliki nilai hambatan pengganti yang lebih besar daripada Rangkaian Paralel.
- Dengan besar hambatan dan tegangan yang sama, Rangkaian Seri menghasilkan kuat arus yang lebih kecil daripada Rangkaian Paralel.
Artinya rangkaian seri berfungsi untuk memperbesar hambatan, sedangkan rangkaian paralel untuk memperkecil hambatan
Artinya rangkaian seri berfungsi untuk memperkecil kuat arus, sedangkan rangkaian paralel untuk memperbesar kuat arus
Rangkaian manakah yang akan menghasilkan lampu yang paling terang ?
Jika diperhatikan dari karakteristik fungsinya, bisa kita ketahui bahwa dua lampu atau lebih yang dirangkai dengan tegangan tertentu, maka lampu yang disusun secara paralel akan menghasilkan lampu yang lebih terang.
Hal ini terjadi karena terang dan redupnya lampu bergantung pada daya listrik. Sedangkan daya berbanding lurus dengan kuat arus. Artinya semakin besar kuat arus yang melewati lampu (sebagai hambatan), maka lampu akan semakin terang.
Contoh Soal Rangkaian Seri dan Paralel
Perhatikan rangkaian berikut,
Jika dipasang alat ukur hambatan (Ohm meter) di titik A dan B, kemudian diketahui masing-masing resistor memiliki data sebagai berikut
Maka berapakah angka yang terbaca pada alat ukur Ohm meter ?
Penutup
Itulah sedikit penjelasan mengenai rangkaian listrik seri dan paralel. Semoga dengan tulisan ini sobat tidak mengalami kebingungan lagi mengenai asal usul rumus hambatan pengganti rangkaian seri dan paralel.
Mohon maaf apabila dalam tulisan ini terdapat banyak kekurangan, semoga menjadi ilmu yang bermanfaat.
Terimakasih atas kunjungannya.