Rangkaian Listrik Sederhana

A. Rangkaian Listrik

Rangkaian listrik adalah susunan komponen listrik yang saling terhubung dan berfungsi bersama-sama untuk menciptakan aliran listrik yang bermanfaat. Rangkaian listrik dapat berupa rangkaian sederhana, seperti rangkaian seri dan paralel, atau rangkaian yang lebih kompleks, seperti rangkaian transistor atau rangkaian IC (Integrated Circuit).

1. Rangkaian Seri

Sumber Gambar : Google.com

Rangkaian seri adalah rangkaian listrik yang komponen-komponennya tersusun secara berurutan atau berderet, sehingga arus listrik hanya dapat mengalir melalui satu jalur yang sama.

• Sifat Rangkaian Seri :

1.      Pada rangkaian seri, tegangan total (Vs) yang diberikan sama dengan jumlah tegangan pada setiap komponen atau resistor (Vstotal=V1 + V2 + V3 + …).

2.      Sedangkan arus listrik yang mengalir di setiap komponen atau resistor (I) sama (Istotal = I1=I2=I3=…).

3.      Dalam rangkaian seri, resistansi total (RT) dapat dihitung menggunakan rumus berikut: (Rs = R1 + R2 + R3 + …)

Rs = Hambatan Total Rangkaian Seri (Ω atau Ohm)

R1 = Hambatan Pertama (Ω atau Ohm)

R2 = Hambatan Kedua (Ω atau Ohm)

R3 = Hambatan Ketiga (Ω atau Ohm)

Sehingga, jika kita menambahkan resistor ke dalam rangkaian seri, maka resistansi totalnya akan meningkat, dan arus listriknya akan menurun.

2. Rangkaian Paralel

Sumber Gambar : Google.com

Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang komponen-komponennya tersusun secara paralel atau sejajar, sehingga arus listrik dapat mengalir melalui beberapa jalur yang berbeda.

• Sifat Rangkaian Paralel :

1.      Pada rangkaian paralel, tegangan total (Vp) yang diberikan sama pada setiap komponen atau resistor (Vptotal = V1 = V2 = V3 = …).

2.      Sedangkan arus listrik yang mengalir di setiap komponen atau resistor (I1, I2, I3, …) berbeda-beda. Untuk menghitung kuat arusnya tinggal menjumlahkan (Iptotal = I1+I2+I3+…)

3.      Dalam rangkaian paralel, resistansi total (RT) dapat dihitung menggunakan rumus berikut: 1/Rptotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Rp = Hambatan Total Rangkaian Paralel (Ω atau Ohm)

R1 = Hambatan Pertama (Ω atau Ohm)

R2 = Hambatan Kedua (Ω atau Ohm)

R3 = Hambatan Ketiga (Ω atau Ohm)

Sehingga, jika kita menambahkan resistor ke dalam rangkaian paralel, maka resistansi totalnya akan menurun, dan arus listriknya akan meningkat.

3. Rangkaian Campuran

Sumber Gambar : Google.com

Rangkaian campuran adalah rangkaian listrik yang terdiri dari kombinasi rangkaian seri dan paralel. Dalam rangkaian campuran, komponen-komponennya tersusun dalam bentuk rangkaian seri dan paralel secara bergantian.

Dalam rangkaian campuran, kita dapat menggunakan rumus-rumus yang telah dijelaskan sebelumnya untuk menghitung resistansi total dan arus listrik yang mengalir pada setiap komponen atau resistor.

Kesimpulan

Rangkaian listrik dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu rangkaian seri dan paralel. Berikut adalah penjelasan mengenai perbedaan rangkaian seri dan paralel:

1.      Rangkaian seri Rangkaian seri adalah rangkaian listrik dimana komponen-komponen atau beban listrik dihubungkan secara berderetan atau sejajar. Artinya, arus yang mengalir pada satu komponen atau beban listrik harus melewati komponen atau beban listrik lainnya terlebih dahulu sebelum mencapai sumber tegangan. Dalam rangkaian seri, arus yang mengalir pada setiap komponen atau beban listrik memiliki nilai yang sama, sedangkan tegangan pada setiap komponen atau beban listrik dapat berbeda-beda. Tegangan total pada rangkaian seri adalah jumlah dari tegangan pada masing-masing komponen atau beban listrik.

2.      Rangkaian paralel Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik dimana komponen-komponen atau beban listrik dihubungkan secara parallel atau sejajar. Artinya, setiap komponen atau beban listrik dihubungkan langsung ke sumber tegangan, sehingga arus yang mengalir pada masing-masing komponen atau beban listrik dapat berbeda-beda. Dalam rangkaian paralel, tegangan yang diterapkan pada setiap komponen atau beban listrik memiliki nilai yang sama, sedangkan arus pada setiap komponen atau beban listrik dapat berbeda-beda. Arus total pada rangkaian paralel adalah jumlah dari arus pada masing-masing komponen atau beban listrik.

3.      Berikut adalah beberapa perbedaan antara rangkaian seri dan paralel:

• Rangkaian seri hanya memiliki satu jalur untuk arus mengalir, sedangkan rangkaian paralel memiliki beberapa jalur untuk arus mengalir.
• Pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada setiap komponen atau beban listrik memiliki nilai yang sama, sedangkan pada rangkaian paralel arus yang mengalir pada setiap komponen atau beban listrik dapat berbeda-beda.
• Pada rangkaian seri, tegangan total pada rangkaian adalah jumlah dari tegangan pada masing-masing komponen atau beban listrik, sedangkan pada rangkaian paralel, tegangan yang diterapkan pada setiap komponen atau beban listrik memiliki nilai yang sama.
• Pada rangkaian seri, resistansi total pada rangkaian adalah jumlah dari resistansi pada masing-masing komponen atau beban listrik, sedangkan pada rangkaian paralel, resistansi total pada rangkaian dapat dihitung menggunakan rumus 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn, dimana R1, R2, ..., Rn adalah resistansi pada masing-masing komponen atau beban listrik.

Contoh Soal :

Berikut adalah beberapa contoh soal yang dapat digunakan untuk menghitung tegangan pada rangkaian seri dan paralel:

Contoh Soal 1:

Sebuah rangkaian seri terdiri dari tiga resistor dengan nilai masing-masing adalah 10 Ω, 20 Ω, dan 30 Ω. Jika arus yang mengalir pada rangkaian adalah 2 A, hitunglah tegangan total yang diterapkan pada rangkaian!

Jawaban:

Tegangan total pada rangkaian seri dapat dihitung menggunakan rumus Vt = V1 + V2 + V3, dimana V1, V2, dan V3 adalah tegangan pada masing-masing resistor. Kita juga dapat menggunakan rumus V = I x R untuk menghitung tegangan pada masing-masing resistor. Oleh karena itu, kita dapat melakukan perhitungan sebagai berikut:

Tegangan pada resistor 1 (V1) = I x R1 = 2 A x 10 Ω = 20 V

Tegangan pada resistor 2 (V2) = I x R2 = 2 A x 20 Ω = 40 V

Tegangan pada resistor 3 (V3) = I x R3 = 2 A x 30 Ω = 60 V

Tegangan total (Vt) = V1 + V2 + V3 = 20 V + 40 V + 60 V = 120 V

Jadi, tegangan total yang diterapkan pada rangkaian seri adalah 120 V.

Contoh Soal 2:

Sebuah rangkaian paralel terdiri dari empat resistor dengan nilai masing-masing adalah 5 Ω, 10 Ω, 15 Ω, dan 20 Ω. Jika tegangan yang diterapkan pada rangkaian adalah 50 V, hitunglah arus yang mengalir pada masing-masing resistor!

 Jawaban:

Arus pada masing-masing resistor dalam rangkaian paralel dapat dihitung menggunakan rumus I = V / R, dimana V adalah tegangan yang diterapkan pada rangkaian dan R adalah nilai resistansi masing-masing resistor. Oleh karena itu, kita dapat melakukan perhitungan sebagai berikut:

Arus pada resistor 1 (I1) = V / R1 = 50 V / 5 Ω = 10 A

Arus pada resistor 2 (I2) = V / R2 = 50 V / 10 Ω = 5 A

Arus pada resistor 3 (I3) = V / R3 = 50 V / 15 Ω = 3.33 A

Arus pada resistor 4 (I4) = V / R4 = 50 V / 20 Ω = 2.5 A

Jadi, arus yang mengalir pada masing-masing resistor adalah 10 A, 5 A, 3.33 A, dan 2.5 A pada resistor 1, 2, 3, dan 4, secara berturut-turut.

Contoh Soal 3

Sebuah rangkaian listrik seri terdiri dari 6 resistor dengan nilai resistansi masing-masing sebagai berikut: R1 = 20 Ω, R2 = 15 Ω, R3 = 10 Ω, R4 = 25 Ω, R5 = 30 Ω, R6 = 40 Ω. Sumber tegangan yang diberikan pada rangkaian adalah sebesar 24 V. Hitunglah:

a) Total hambatan rangkaian

b) Besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian

c) Tegangan masing-masing resistor pada rangkaian

d) Daya listrik yang dihasilkan pada setiap resistor pada rangkaian

Diketahui:

R1 = 20 Ω

R2 = 15 Ω

R3 = 10 Ω

R4 = 25 Ω

R5 = 30 Ω

R6 = 40 Ω

V = 24 V

Dicari:

a) Rtot

b) I

c) V1, V2, V3, V4, V5, V6

d) P1, P2, P3, P4, P5, P6

Jawaban:

a) Total hambatan rangkaian dapat dihitung dengan menjumlahkan nilai resistansi masing-masing resistor pada rangkaian, yaitu:

Rtot = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6

     = 20 Ω + 15 Ω + 10 Ω + 25 Ω + 30 Ω + 40 Ω

     = 140 Ω

Jadi, total hambatan pada rangkaian seri tersebut adalah 140 Ω.

b) Arus listrik pada rangkaian seri adalah sama pada setiap resistor. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan hukum Ohm untuk menghitung besarnya arus:

V = I * Rtot è I = V / Rtot

 

I = V / Rtot

  = 24 V / 140 Ω

  = 0,171 A

  = 171 mA

Jadi, besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah 171 mA.

c). Tegangan masing-masing resistor pada rangkaian dapat dihitung dengan menggunakan hukum Ohm:

V1 = I * R1 = 0,171 A * 20 Ω = 3,42 V

V2 = I * R2 = 0,171 A * 15 Ω = 2,565 V

V3 = I * R3 = 0,171 A * 10 Ω = 1,71 V

V4 = I * R4 = 0,171 A * 25 Ω = 4,275 V

V5 = I * R5 = 0,171 A * 30 Ω = 5,13 V

V6 = I * R6 = 0,171 A * 40 Ω = 6,84 V

Jadi, tegangan masing-masing resistor pada rangkaian adalah: V1 = 3,42 V,  V2 = 2,565 V,  V3 = 1,71 V,  V4 = 4,275 V,  V5 = 5,13 V, dan V6 = 6,84 V.

d). Daya listrik yang dihasilkan pada setiap resistor pada rangkaian dapat dihitung menggunakan rumus:

P = V * I => P= I² * R

Maka, daya pada masing-masing resistor adalah sebagai berikut:

P1 = V1 * I = 3,42 V * 0,171 A = 0,585 W

P2 = V2 * I = 2,565 V * 0,171 A = 0,439 W

P3 = V3 * I = 1,71 V * 0,171 A = 0,293 W

P4 = V4 * I = 4,275 V * 0,171 A = 0,732 W

P5 = V5 * I = 5,13 V * 0,171 A = 0,877 W

P6 = V6 * I = 6,84 V * 0,171 A = 1,17 W

Jadi, daya listrik yang dihasilkan pada setiap resistor pada rangkaian tersebut adalah:

P1 = 0,585 W, P2 = 0,439 W, P3 = 0,293 W, P4 = 0,732 W, P5 = 0,877 W, dan P6 = 1,17 W.

Soal Rangkaian Listrik Sederhana