Daya listrik pada hambatan R1 lebih besar dibandingkan R3 benarkah pernyataan tersebut

Secara umum rangkaian hambatan dikelompokkan menjadi rangkaian hambatan seri, hambatan paralel, maupun gabungan keduanya. Untuk membuat rangkaian hambatan seri maupun paralel minimal diperlukan dua hambatan. Adapun, untuk membuat rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel minimal diperlukan tiga hambatan.

Jenis-jenis rangkaian hambatan tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh karena itu, jenis rangkaian hambatan yang dipilih bergantung pada tujuannya.

1. Hambatan seri

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan disebut hambatan seri. Hambatan yang disusun seri akan membentuk rangkaian listrik tak bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titik besarnya sama. Tujuan rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan membagi beda potensial dari sumber tegangan. Rangkaian hambatan seri dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (RS).

Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I. Tegangan sebesar V dibagikan ke tiga hambatan masing-masing V1, V2, dan V3, sehingga berlaku:

V = V1 + V2 + V3 

Berdasarkan Hukum I Kirchoff pada rangkaian seri (tak bercabang) berlaku:

I = I1 = I2 = I3

Berdasarkan Hukum Ohm, maka beda potensial listrik pada setiap lampu yang hambatannya R1, R2, dan R3 dirumuskan:

V1 = I × R1 atau VAB = I × RAB

V2 = I × R2 atau VBC = I × RBC

V3 = I × R3 atau VCD = I × RCD

Beda potensial antara ujung-ujung AD berlaku:

VAD = VAB + VBC + VCD

I × RS = I × RAB + I × RBC + I × RCD

I × RS = I × R1 + I × R2 + I × R3

Jika kedua ruas dibagi dengan I, diperoleh rumus hambatan pengganti seri (RS):

RS = R1 + R2 + R3

Jadi, besar hambatan pengganti seri merupakan penjumlahan besar hambatan yang dirangkai seri. Apabila ada n buah hambatan masing-masing besarnya R1, R2, R3, ...., Rn dirangkai seri, maka hambatan dirumuskan:

RS = R1 + R2 + R3 + … + Rn

2. Hambatan Paralel

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut hambatan paralel. Hambatan yang disusun paralel akan membentuk rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik. Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti paralel (RP).Rangkaian hambatan paralel berfungsi untuk membagi arus listrik. 

Tiga buah lampu masing masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun paralel dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I. Besar kuat arus I1, I2, dan I3 yang mengalir pada masingmasing lampu yang hambatannya masing-masing R1, R2, dan R3 sesuai Hukum Ohm dirumuskan:

Ujung-ujung hambatan R1, R2, R3 dan baterai masing masing bertemu pada satu titik percabangan. Besar beda potensial (tegangan) seluruhnya sama, sehingga berlaku:

V = V1 = V2 = V3

Besar kuat arus I dihitung dengan rumus:

I = V/ Rp

Kuat arus sebesar I dibagikan ke tiga hambatan masing-masing I1, I2, dan I3. Sesuai Hukum I Kirchoff pada rangkaian paralel berlaku:

Jika kedua ruas dibagi dengan V, diperoleh rumus hambatan pengganti paralel:

Jika ada n buah hambatan masing-masing R1, R2, R3, ... Rn, hambatan pengganti paralel dari n buah hambatan secara umum dirumuskan:

Hai Quipperian, bagaimana kabarnya? Semoga selalu sehat dan tetap semangat, ya!

Pernahkah lampu di rumahmu padam karena rusak? Apakah lampu yang padam tersebut berpengaruh pada lampu-lampu yang lain? Tentu tidak ya. Jika salah satu lampu rusak, lampu lain tidak akan ikut rusak. Hal itu karena rangkaian lampu di rumahmu dipasang secara paralel. 

Berbeda halnya jika lampu di rumahmu dipasang secara seri. Saat ada satu lampu yang padam, pasti lampu yang lain ikutan padam. Memangnya, apa perbedaan rangkaian seri dan paralel? Temukan jawabannya di pembahasan Quipper Blog kali ini. Check this out!

Pentingnya Listrik bagi Kehidupan

Listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok yang wajib ada di era serba digital seperti sekarang ini. Listrik dari pembangkit-pembangkit besar harus disalurkan ke masyarakat melalui beberapa cara. Mungkin Quipperian belum wajib tahu sih bagaimana proses distribusi listrik dari pembangkit sampai ke gardu-gardu listrik. 

Hal yang setidaknya harus tahu adalah bagaimana bisa listrik menghidupkan seluruh peralatan di rumahmu, misalnya saja lampu. Listrik harus dialirkan melalui kabel-kabel yang keseluruhannya dihubungkan ke sumber tegangan listrik berupa colokan. Kabel-kabel tersebut dirangkai secara seri, paralel, atau campuran. Inilah penjelasan masing-masing rangkaian.

Rangkaian Seri

Rangkaian seri adalah rangkaian listrik yang seluruh komponen atau beban listriknya disusun secara berurutan. Artinya, inputan satu komponen atau beban berasal dari output komponen yang lain. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar lampu yang dirangkai seri berikut.

Gambar di atas menunjukkan bahwa lampu disusun secara berurutan. Artinya, kuat arus yang mengalir pada setiap lampu bernilai sama. Pada dasarnya, setiap lampu memiliki suatu hambatan yang nilainya sudah ditentukan oleh pabrikan. 

Dengan demikian, komponen listrik yang akan Quipperian hitung nantinya adalah nilai hambatan pengganti total dalam rangkaian. Rangkaian seri memiliki sifat-sifat tertentu yang membedakannya dengan rangkaian paralel. Adapun sifat-sifat rangkaian seri adalah sebagai berikut.

1. Besarnya kuat arus yang mengalir pada masing-masing komponen atau beban adalah sama.
2. Rangkaian seri disebut juga rangkaian pembagi tegangan. Hal itu karena sumber tegangan akan dibagi ke dalam banyaknya komponen yang dirangkai secara seri.

Ternyata, rangkaian seri ini memiliki kelebihan dan kekurangan, lho. Apa saja kelebihan dan kekurangannya?

1. Kelebihan rangkaian seri

Adapun kelebihan rangkaian seri adalah sebagai berikut.

• Jumlah kabel penghantar yang dibutuhkan pada rangkaian seri lebih sedikit atau hemat kabel.
• Biaya pemasangan lebih murah.
• Meskipun hambatan pada masing-masing beban tidak sama, beban tetap dilalui besar arus yang sama.

2. Kekurangan rangkaian seri

Adapun kekurangan rangkaian seri adalah sebagai berikut.

• Apabila salah satu beban putus atau padam, maka beban yang lain akan ikut padam.
• Lampu yang dirangkai secara seri tidak bisa menyala sama terang. Hal itu karena tegangan yang ada di setiap lampu berbeda-beda, bergantung besarnya hambatan.

Rangkaian Paralel

Rangkaian paralel adalah rangkaian yang seluruh komponen atau beban listriknya dirangkai secara berderet. Dengan demikian, inputan dari masing-masing beban berasal dari sumber yang sama. Untuk lebih jelasnya, simak gambar lampu yang dirangkai paralel berikut.

Jika diperhatikan, input masing-masing lampu berasal dari sumber tegangan yang sama. Artinya, masing-masing beban akan mendapatkan tegangan yang sama, sehingga arus yang mengalir pada setiap beban akan berbeda-beda. 

Itulah mengapa rangkaian paralel disebut sebagai rangkaian pembagi arus. Lalu, seperti apa sifat rangkaian ini? Apakah sama dengan sifat rangkaian seri? Inilah sifat rangkaian paralel.

1. Masing-masing beban akan mendapatkan tegangan yang sama.
2. Besarnya arus yang mengalir pada beban bergantung pada besar kecilnya hambatan.
3. Hambatan total rangkaian paralel bernilai lebih kecil dari hambatan seri. Akibatnya, arus total yang mengalir akan semakin besar.

Sama seperti rangkaian seri, rangkaian paralel juga memiliki kelebihan dan kekurangan.

1. Kelebihan rangkaian paralel

Adapun kelebihan rangkaian paralel adalah sebagai berikut.

• Seluruh lampu yang dirangkai paralel akan menyala sama terang.
• Jika salah satu lampu padam, lampu yang lain tidak akan terpengaruh.

2. Kelemahan rangkaian paralel

Adapun kelemahan rangkaian paralel adalah sebagai berikut.

• Kabel yang dibutuhkan lebih banyak, sehingga biaya yang dibutuhkan lebih besar daripada instalasi rangkaian seri.
• Besarnya arus yang mengalir di setiap beban tidak sama, bergantung besarnya hambatan pada beban.

Nah, itu dia pembahasan sekilas tentang rangkaian seri dan paralel. Lantas, bagaimana cara menghitung hambatan total pengganti dan kuat arus total yang mengalir pada suatu rangkaian seri atau paralel? Tak usah khawatir, berikut ini pemaparannya.

Persamaan-Persamaan yang Berlaku pada Rangkaian Seri dan Paralel

Contoh rangkaian seri bisa kamu lihat pada gambar berikut.

Persamaan yang berlaku pada gambar di atas adalah:

Contoh rangkaian paralel bisa kamu lihat pada gambar berikut.

Persamaan yang berlaku pada gambar di atas adalah:

Agar pemahamanmu semakin bertambah, simak contoh soal berikut ini.

Contoh soal 1

Tiga buah hambatan identik dirangkai secara paralel. Jika nilai hambatan totalnya 0,75 Ohm, tentukan besarnya masing-masing hambatan!

Pembahasan:

Diketahui:

Rtotal = 0,75 Ohm

Ditanya: R1, R2, dan R3 = …?

Pembahasan:

Kata identik berarti jenis dan material penyusun hambatan adalah sama, sehingga besarnya tiga hambatan juga sama. Untuk mencari besarnya hambatan masing-masing, gunakan persamaan berikut.

Jadi, besarnya masing-masing hambatan adalah 2,25 Ohm.

Contoh soal 2

Perhatikan rangkaian berikut.

Diketahui besarnya R1 = 2 Ohm, R2 = 3 Ohm, dan R3 = 5 Ohm. Jika tegangan totalnya 24 Volt, tentukan besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian!

Pembahasan:

Diketahui:

R1 = 2 Ohm

R2 = 3 Ohm

R3 = 5 Ohm

Vtotal = 24 Volt

Ditanya: I =…?

Pembahasan:

Pertama, Quipperian harus mencari besarnya hambatan total dalam rangkaian tersebut. Oleh karena ketiga hambatan disusun seri, gunakan persamaan berikut.

Selanjutnya, gunakan hukum Ohm untuk mencari besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian.

Jadi, besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian adalah 2,4 A.

Contoh soal 3

Perhatikan rangkaian berikut.

Diketahui besarnya R1 = 4 Ohm, R2 = 12 Ohm, dan R3 = 6 Ohm. Jika tegangan totalnya 12 Volt, tentukan besarnya arus yang mengalir pada R2!

Pembahasan:

Diketahui:

R1 = 4 Ohm

R2 = 12 Ohm

R3 = 6 Ohm

Ditanya: I2 =…?

Pembahasan:

Pertama, Quipperian harus mencari hambatan total dalam rangkaian.

Selanjutnya, tentukan besarnya I2 berdasarkan persamaan hukum Ohm.

Jadi, besarnya hambatan yang mengalir pada R2  adalah 1 A.

Ternyata, belajar rangkaian seri dan paralel itu mudah ya? Setidaknya, Quipperian paham mengapa saat  satu lampu di rumahmu padam, lampu lain tidak ikutan padam. Belajar Fisika itu sangat bermanfaat lho bagi kehidupan sehari-hari. 

Oleh karena itu, jangan pernah bosan untuk terus belajar dan mengasah kemampuan. Untuk memudahkan kamu dalam belajar, Quipper Video hadir dengan berbagai fitur menarik dan lengkap dengan latihan soalnya. So, tunggu apa lagi. Ayo segera gabung bersama Quipper Video. Salam Quipper!

[spoiler title=SUMBER]

Penulis: Eka Viandari