Apakah penjumlahan tegangan pada masing-masing lampu sama dengan tegangan sumber (baterai)?

Arus DC sering kali digunakan pada rangkaian listrik yang mengarah ke elektronik seperti komputer, sound system, gadget, dan lain sebagainya. Intinya peralatan elektronik yang memenfaatkan arus lemah untuk menyuplai dayanya.

Rangkaian Listrik Arus DC dan Hukum Kirchoff ini merupakan penjelasan dari sub bab Bahan Ajar Kuliah Fisika Dasar 2. Materi kuliah dalam bentuk PPT tentang Arus Listrik DC : Seri Paralel dan Hukum Kirchoff ini dapat Anda lihat DISINI.

JENIS-JENIS ARUS LISTRIK

Secara umum, arus listrik dibagi menjadi 2 yaitu Arus DC dan Arus AC.

1. Arus DC (Direct Current)

Arus DC adalah arus listrik yang memiliki arah konstan (searah) dalam perambatannya. Arus yang sering disebut juga dengan arus lemah ini memiliki bentuk setengah gelombang saja, gelombang atas maupun bawah.

2. Arus AC (Alternating Current)

Arus AC adalah arus listrik yang memiliki arah periodik (bolak-baik) dalam perambatannya. Arus AC disebut juga arus kuat. Jeni sarus ini memiliki bentuk gelombang penuh yang berjalan secara periodik.

Perbedaan Arus Listrik DC dan AC

RANGKAIAN LISTRIK

Kebutuhan tegangan listrik pada tiap-tiap terminal baterai dipengaruhi oleh besarnya arus yang mengalr pada kabel dan hambatan (resistensi) pada kabel tersebut. Perlu Anda ketahui bahwa hambatan yang ada di rangkaian listrik tidak hanya pada beban saja namun juga ada dalam baterai itu sendiri.

Rangkaian Listrik
(Tahanan Internal)

Hambatan yang ada di dalam baterai itu disebut ‘INTERNAL RESISTOR’. Internal resistor yang sering kali disimbolkan dengan huruf r kecil ini melekat pada baterai.

Jadi, ketika Anda menghitung beban listrik perhitungkanlha juga hambatan internal ini. Pada umumnya banyak yang melupakan karena Internal Resistor ini tidak tampak (berada di dalam baterai).

Pengaruh penurunan tegangan akibat Internal Resistor ini dapat Anda lihat pada gambar berikut:

Voltage Drop

JENIS-JENIS RANGKAIAN LISTRIK

1. Rangkaian Seri

Beberapa anggapan yang dapat diterapkan pada rangkaian listrik seri adalah:

Kuat arus yang mengalir di setiap komponen listrik adalah sama besarnya

Setiap komponen listrik yang berada di rangkaian tersebut membutuhkan tegangan listrik yang berbeda-beda menurut besar tahanannya

Cara menghitung Hambatan Ekivalen (resultan) pada rangkaian seri adalah dengan cara di jumlahkan

2. Rangkaian Paralel

Sedangkan untuk rangkaian listrik parallel, beberapa anggapan yang dapat Anda pergunakan dalam menyelesaikan persoalan adalah:

Baca Juga |   Matriks Komposit : Definisi, Jenis dan Fungsinya

Setiap komponen listrik yang berada di rangkaian parallel membutuhkan kuat arus yang berlainan menurut hambatan masing-masing

Tegangan untuk menyuplai masing-masing komponen listrik adalah sama

Cara menghitung Hambatan Ekivalensi rangkaian listrik parallel adalah dengan menjumlahkan seperhambatan semua resistor

Rumus Rangkaian Seri dan Paralel

RANGKAIAN SERI

Dengan menggunakan Hukum Ohm mengenai arus listrik, Anda dapat menentukan kebutuhan tegangan listrik pada suatu rangkaian. Tidak hanya pada rangkaian seri, namun juga berlaku pada rangkaian parallel.

Voltage Drop adalah penurunan tegangan akibat adanya beban penggunaan komponen listrik. Besarnya penurunan voltage drop ini sangat dipengaruhi oleh besarnya hambatan listrik.

Voltage Drop Rangkaian Listrik Seri

Cara menghitung Hambatan Ekivalen (Req), silahkan ikuti ilustrasi di bawah ini:

Ekivalensi Resistansi pada Rangkaian Seri

Sedangkan untuk mencari Beda Potensial (Vn) seperti ini:

Cara Menghitung Beda Potensial pada Rangkaian Seri

 RANGKAIAN PARALEL

Sama halnya pada rangkaian seri, perhitungan kuat arus dan hambatan listrik yang berkaitan dengan voltage dapat Anda gunakan Hukum Ohm.

Untuk menghitung Hambatan Ekivalensi, Anda dapat mengikuti Langkah-langkah berikut ini:

Cara Menghitung Hambatan Ekivalen Rangkaian Paralel

Sedangkan untuk menentukan kebutuhan arus, gunakanlah petunjuk ini:

Cara Menghitung Arus pada Rangkaian Paralel

RANGKAIAN LISTRIK KOMBINASI

Secara umum rangkaian komponen-komponen listrik pada kenyataannya adalah kombinasi dari ragkaian seri dan parallel. Dalam penyelesainnya, tetap berpatokan pada kedua jenis rangkaian tersebut yaitu seri dan parallel.

Caranya, selesaikan satu-persatu menurut jenis rangkaian. Sebagai misalnya pada rangkaian listrik di bawah:

Cara Menentukan Hambatan Ekivalen pada Rangkaian Seri – Paralel

Cara menyelesaikan persoalan rangkaian kombinasi tersebut yaitu dengan menyelesaikan secara bertahap, yaitu:

1. Menyelesaikan R6 dan R3 yang terhubung secara parallel
2. Menyelesaikan komponen yang terhubung secara seri dan dilanjutkan dengan rangkaian paralel
3. Menyusun semua komponen menjadi sebuah rangkaian listrik seri.

HUKUM KIRCHOFF

Terdapat 2 macam Hukum Kirchoff, yaitu Kirchoff’s Currrent Low (KCL) dan Kirchoff’s Voltage Low (KVL).

Hukum Kirchoff tentang arus listrik ini dapat diasumsikan sebuah aliran air yang berada dalam percabangan pipa.

Debit air yang melewati pipa yang masuk ke percabangan adalah sama dengan debit air yang keluar dari percabangan. Jika pipa dengan banyak cabang maka debit alirannya akan semakin kecil.

Demikian halnya dengan kuat arus dan tegangan listrik pada sebuah rangkaian juga mengalami hal yang sama dengan kasus air yang berada dalam pipa percabangan.

Baca Juga |   Peralatan Penanganan Bahan di Industri

1. Kirchoff’s Currrent Low (KCL)

Penjumlahan Arus Listrik di Persimpangan adalah NOL

Artinya, jumlah arus listrik yang masuk percabangan adalah sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari percabangan.

Hukum Kirchoff 1 – Arus

2. Kirchoff’s Voltage Low (KVL)

Penjumlahan Voltage Drop di Close Loop adalah NOL

Artinya, jumlah tegangan pada semua komponen yang berada di rangkaian listrik adalah sama dengan beda potensial baterai yang digunakan.

Hukum Kirchoff 2 – Tegangan

Dalam menyelesaikan persoalan ini, Anda bisa mengasumsikan seperti ini:

• +ve = Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah di dalam LOOP
• -ve = Arus mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi di SOURCE.

Dengan dibuatnya posting ini semoga Anda bisa lebih memahami rangkaian listrik arus DC dan Hukum Kirchoff yang menjadi bagian dari materi kuliah Fisika Dasar.*

REFERENSI

1. Sears and Zemansky, 2012, University Physics – With Modern Physics (13 th Edition), Pearson, USA.
2. Serway and Jewett, 2008, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics (Ninth Edition), USA, ISBN-13: 978-1-133-95405-7.
3. Abdullah M, Fisika Dasar II, Institut Teknologi Bandung.
4. Purwanto H, Hukum Coulomb – Medan Listrik – Hukum Gauss.
5. Theraja B.L and Theraja A.K, 2005, A Text Book of Electrical Technology I (Basic Electrical Engineering in S.I System of Units), S. Chand & Company LTD, Ram Nagar, New Delhi 110 056.
6. Hughes Edward, 2008, Electrical and Electronic Technology (Tenth Edition).
7. Hima Bindu V, Madhuri V.V.S and Chandrashekar D, Basic Electrical Engineering, Gokaraju Rangaraju Institute of Engineering And Technology.
8. Charles K. A and Matthew N.O.S, 2009, Fundamentals of Electric Circuiuts (Fifth Edition), McGraw-Hill, USA, ISBN. 978-0-07-338057-5.