Rangkaian Hambatan Listrik

Rangkaian Hambatan Seri

Rangkaian hambatan seri adalah rangkaian yang disusun secara berurutan (segaris). Pada rangkaian hambatan seri yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, besar kuat arus di setiap titik dalam rangkaian tersebut adalah sama. Jadi, semua hambatan yang terpasang pada rangkaian tersebut dialiri arus listrik yang besarnya sama. Bila salah satu hambatan ada yang putus, maka arus listrik pada rangkaian tersebut juga putus/tidak mengalir.

a. Lampu disusun seri.           b. simbol rangkaian.               c.hambatan pengganti.

Pada Gambar di atas, terlihat dua buah lampu (sebagai hambatan) yang disusun seri. Kuat arus yang mengalir melalui kedua lampu tersebut sama besarnya, sedangkan tegangannya berbeda (VAB tidak = VBC). Dengan menggunakan hukum Ohm dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut:

Jika VAB= I × R1, VBC = I × R2, VAC = VAB + VBC; maka:
VAC = VAB + VBC
VAC = I × R1 + I × R2
VAC = I (R1 + R2)
Jika Anda ganti kedua hambatan yang dirangkai seri dengan sebuah hambatan pengganti (Rs) lihat Gambar (c), maka VAC = I × Rs , sehingga didapatkan persamaan sebagai berikut:

VAC = I(R1 + R2)
I × Rs= I(R1 + R2)
Rs= R1 + R2
Jadi, bentuk umum hambatan pengganti yang dirangkai seri adalah sebagai berikut:

Hambatan pengganti pada kedua rangkaian ini selalu lebih besar karena merupakan jumlah dari hambatan-hambatan yang dipasang.

Rangkaian Hambatan Paralel

Hambatan paralel adalah rangkaian yang disusun secara berdampingan/berjajar. Jika hambatan yang dirangkai paralel dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka tegangan pada ujung-ujung tiap hambatan adalah sama. Sesuai dengan Hukum I Kirchoff, jumlah kuat arus yang mengalir pada masing-masing hambatan sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar utama.

a. lampu disusun paralel,       b.simbol rangkaian,         c. hambatan pengganti

Pada Gambar di atas dua buah lampu (sebagai hambatan) dirangkai paralel. Kuat arus yang mengalir pada lampu 1 (I1) dan lampu 2 (I2) besarnya tergantung nilai hambatannya, sedangkan tegangan yang melewati kedua lampu tersebut besarnya sama. Dengan menggunakan hukum I Kirchoff dan hukum Ohm, maka dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut:

Jika Anda ganti kedua hambatan yang dirangkai paralel dengan sebuah hambatan pengganti (Rp), lihat Gambar (c), maka I = V/Rp ,sehingga didapatkan persamaan:

Jadi, bentuk umum hambatan yang dirangkai paralel adalah :

Hambatan pengganti pada rangkaian paralel selalu lebih kecil karena merupakan jumlah dari kebalikan hambatan tiap-tiap komponen.

Contoh soal dan Pembahasan

1. Tiga hambatan R1 = 20 Ω, R2 = 30 Ω dan R3 = 50 Ω dirangkai seri dan dihubungkan pada beda potensial 4,5 volt seperti pada Gambar:

Tentukan (a) hambatan pengganti dan (b) beda potensial ujung-ujung hambatan R2!

Pembahasan:

a.Hambatan pengganti seri memenuhi:
   Rs = R1 + R2 + R3 = 20 + 30 + 50 = 100 Ω

b. Beda potensial ujung-ujung R2 : V2 dapat ditentukan dengan menghitung kuat arus terlebih dahulu:

I2 = E/Rs = 4,5/100 = 0,045 A

maka : V2 = I2. R2

            V2 = 0,045. 30 = 1,35 V

2. Perhatikan gamabr rangkaian berikut:

Tentukan:

a. kuat arus yang melalui hambatan R2 dan R3

b.  kuat arus I,
c. beda potensial Vab!

Pembahasan:

a. I1 = 2A
Pada rangkaian hambatan paralel beda potensialnya sama berarti berlaku hubungan berikut.
V2 = V1
I2 . R2 = I1 . R1
I2 . 60 = 2.120
I2 = 4A

Dengan cara yang sama dapat ditentukan kuat arus
I3.V3 = V1
I3 . R3 = I1 . R1
I3 . 20 = 2 . 120
I3 = 12 A

b. Kuat arus I dapat di tentukan sebagai berikut:
I = I1 + I2 + I3
I = 2 + 4 + 12 = 18 A

c. Beda potensial Vab memenuhi:
Vab = I1 . R1 = 2 . 120 = 240 volt

Sumber: BSE Fisika 1 , Setya Nurachmandani & Sri Handayani