Rangkaian Listrik : Pembahasan Rangkaian Paralel & Rangkaian Seri

Artikel ini memuat pembahasan rangkaian listrik seri dan paralel beserta rumus perhitungannya.

–

Pernahkah kamu melihat lampu jalan yang menyala saat malam hari? Lampu tersebut hanya memiliki satu saklar yang menghubungkan lampu satu dengan yang lain. Jadi, ketika saklar dihidupkan, semua lampu yang terhubung akan menyala bersamaan. Tapi, coba bandingkan dengan lampu yang ada di kamarmu. Kebanyakan lampu kamar hanya terhubung dengan satu saklar on off, jadi tidak bisa menyalakan semua lampu dari satu saklar. 

Hm.. mengapa seperti itu, ya? Ternyata, perbedaan pemasangan lampu jalan dan lampu di rumah dipengaruhi oleh rangkaian listrik yang digunakan. Lampu jalan dipasang dengan rangkaian listrik seri, sementara lampu rumah dipasang secara paralel.

Sobat Pijar ada yang sudah tehu belum perbedaan keduanya? Kalau rumus perhitungannya bagaimana? Kalau belum tahu, tak perlu panik atau galau. Pijar Belajar bakal kasih tau kamu jawabannya, kok. Simak terus artikel ini, ya!

Baca juga: Pengertian Ekosistem, Komponen Penyusun, dan Macam-Macamnya

Apa itu Rangkaian Listrik?

Sebelum masuk ke penjelasan rangkaian seri dan paralel, apa sih rangkaian listrik itu? Rangkaian listrik merupakan jalur yang memungkinkan elektron dapat mengalir dari sumber arus listrik. Nah, perpindahan elektron inilah yang kita sebut sebagai listrik.

Coba, deh, Sobat Pijar lihat gambar di atas. Gambar di atas menunjukkan rangkaian listrik seri dan paralel pada lampu. Lampu merupakan beban listrik (resistor) dan sumber listrik berasal dari baterai. Jadi, lampu tidak dapat menyala tanpa listrik dari baterai, ya. Lalu, listrik tersebut dialiri melalui kabel dan dikontrol menggunakan saklar. Saklar berfungsi untuk memutus atau menyambungkan aliran listrik.

Nah, seperti contoh di atas, terlihat bahwa arus listrik hanya akan mengalir pada rangkaian seri dan paralel saja. Tak hanya itu, keduanya juga bisa dikombinasikan, lho, menjadi rangkaian campuran. Penjelasan lebih lanjut dapat kamu baca di artikel ini selanjutnya, ya.

Rangkaian Listrik Seri

Rangkaian seri adalah rangkaian listrik dengan pemasangan komponen berderetan dalam satu jalur aliran listrik. Agar lebih jelas, kamu bisa mencermati gambar rangkaian listrik seri di bawah ini.

Pada gambar di bawah, lampu dipasang berurutan dalam satu jalur listrik. Saat saklar menyambungkan aliran listrik, keduanya akan menyala bersamaan. Sebaliknya, akan mati bersamaan pula saat aliran listrik diputuskan.

Gambar Rangkaian Listrik Seri

Pada rangkaian seri, arus listrik (I) yang mengalir pada setiap hambatan memiliki besar yang sama. Dengan demikian, kuat arus total sama dengan kuat arus pada setiap hambatan (R ). 

Rumus rangkaian listrik seri untuk menghitung arus listrik adalah sebagai berikut:

$I masuk = I1 = I2 = I3 = …. = I keluar$

Sementara itu, tegangan (V) yang mengalir pada rangkaian seri tidak sama. Namun, jika seluruh tegangan yang ada pada rangkaian dijumlahkan, hasilnya akan sama dengan tegangan pada sumber. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut.

$Vtot = V1 + V2 + V…$

Untuk menghitung hambatan total pun sama, tinggal jumlahkan berapa resistor yang digunakan dalam rangkaian listrik dengan rumus berikut ini.

$Rtot = R1 + R2 + R…$

Rangkaian Listrik Paralel

Rangkaian listrik paralel merupakan rangkaian listrik yang hambatannya dipasang secara bertingkat atau bercabang. Untuk memahaminya, kamu bisa mencermati gambar rangkaian listrik paralel berikut ini.

Gambar Rangkaian Listrik Paralel

Nah, terlihatkan bedanya rangkaian seri dan paralel dari gambar tersebut? Rangkaian seri memiliki letak resistor atau lampu yang tersusun secara berjejer atau memanjang ke kanan dan kiri, sedangkan rangkaian paralel memiliki letak resistor atau lampu yang bertingkat atau memanjang ke atas dan bawah.

Oleh karena itu lah, pada rangkaian paralel, arus listrik (I) dari sumber akan terbagi untuk mengaliri resistor yang ada di rangkaian listrik. Misalnya ada tiga resistor, maka arus listrik akan terbagi menjadi tiga. Dengan demikian, kuat arus pada hambatan 1 dengan yang lainnya tidak akan sama, sehingga kuat arus total (I) akan sama dengan jumlah dari seluruh kuat arus di semua hambatan.

Rumus rangkaian listrik paralel untuk menghitung arus listrik adalah sebagai berikut.

$I total = I1 + I2 + I3 + ….$

Sementara itu, tegangan yang ada pada hambatan 1 dan hambatan 2 akan bernilai sama besar. Kita dapat menuliskan rumusnya menjadi:

$Vtot = V1 = V2 = V…$

Selanjutnya, cara menghitung hambatan listrik dapat dilakukan dengan rumus berikut ini. 

$\frac{1}{Rtot} = \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2}$

Apa Perbedaan Rangkaian Listrik Seri dan Paralel?

Setelah tahu pengertian dan rumusnya, yuk, kita bedah perbedaan rangkaian seri dan paralel. Kedua jenis rangkaian ini ternyata sangat berbeda, lho, secara penggunaan. Pada rangkaian seri, karena hambatannya disusun bersebelahan, maka jika satu hambatan mati, maka hambatan lainnya juga akan ikut mati. Kamu pun hanya membutuhkan satu saklar untuk rangakaian seri. Hal ini bisa kamu amati pada lampu hiasan atau sering juga disebut dengan lampu tumblr.

Di sisi lain, rangkaian paralel bisa kita temukan di rumah. Lampu yang ada di rumah dipasang menggunakan rangkaian paralel. Hal ini dilakukan untuk memisahkan saklar masing-masing lampu. Bayangkan kalau dipasang pakai rangkaian seri, pasti boros dan nggak efisien kan?

Beberapa keuntungan rangkaian seri antara lain:

1. Butuh sedikit kabel sehingga lebih hemat biaya.
2. Hemat daya.

Sebaliknya, kekurangan jika rangkaian listrik dipasang secara seri:

1. Satu lampu mati, semua akan mati
2. Nyala redupnya lampu akan berbeda-beda. Semakin dekat lampu dengan sumber listrik, nyala lampu akan semakin terang.

Sementara itu, rangkaian listrik paralel memiliki kelebihan:

1. Semua lampu terangnya sama.
2. Jika satu lampu mati, tidak akan mempengaruhi lampu lainnya. Lampu lain akan tetap menyala.

Kekurangan rangkaian paralel:

1. Butuh kabel lebih panjang sehingga biaya akan lebih mahal.
2. Baterai akan lebih boros.

Contoh Soal Rangkaian Listrik

Gimana? Sudah mulai terbayang bukan seperti apa cara kerja rangakain listri seri dan paralel itu. Nah, supaya Sobat Pijar semakin paham dengan materi rangkaian listrik ini, coba simak contoh soalnya di bawah ini, ya.

Contoh Soal Rangkaian Listrik 1

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

Diketahui:

Diketahui R total = 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.

$\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$

$\frac{1}{0,75} = \frac{1}{R} + \frac{1}{R} + \frac{1}{R}$

$\frac{1}{0,75} = \frac{3}{R}$

$R = 2,25 \space Ohm$

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

Contoh Soal Rangkaian Listrik 2

Perhatikan gambar berikut ini.

Diketahui I1=I2=2 Ampere, I3=I4=1,5 Ampere, R1=2 Ω, R2=8 Ω, R3=6 Ω, dan R4=4 Ω. Berapa besar Voltase pada rangkaian tersebut?

a) 140 V

b) 7,29 V

c) 6,72 V

d) 2,86 V

Pembahasan

Pertama, kita cari arusnya dengan Hukum Kirchoff 1:

$I_{masuk} = I_{keluar}$

$I_{masuk} = I_1 = I_2 = I_3 = I_4$

$I_{masuk} = 2A + 2A +1,5A + 1,5A$

$I_{masuk} = 7A$

Kemudian, kita cari total hambatan yang tersusun paralel dengan cara berikut ini.

$\frac{1}{R_{paralel}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \frac{1}{R_4}$

$\frac{1}{R_{paralel}} = \frac{1}{2℧} + \frac{1}{6℧} + \frac{1}{4℧} + \frac{25}{24℧}$

$R_{paralel} = \frac{24℧}{25}$

$R_{paralel} = 0,96℧$

Jika sudah, kita cari Voltase dengan menggunakan hukuk Ohm:

$V = I \times R$

$V = 7 A \times 0,96 \space Ohm$

$V = 6,72 \space V$

Jadi, jawaban soal dua adalah C. 6,72 V.

Wah, mudah dipahami, ya, ternyata materi rangkaian listrik ini. Supaya kamu semakin paham, coba asah kemampuan dengan mengerjakan latihan soal lainnya, yuk! Klik banner di bawah ini untuk mulai mengakses ribuan latihan soal Fisika dan mata pelajaran lainnya bareng Pijar Belajar.

Baca juga: Persebaran Flora dan Fauna di Indonesia Beserta Karakteristiknya

_______________________________________

Nah, itu dia teman-teman ulasan tentang rangkaian listrik seri dan paralel beserta rumusnya. Sekarang, sudah paham, kan? Semoga penjelasan di atas bisa membantu kamu, ya. Semangat belajar!

Kalau kamu ingin belajar banyak materi fisika dan materi-materi lainnya, Pijar Belajar selalu siap untuk jadi teman belajar kamu, lho. Mulai dari 10 ribu saja, kamu sudah bisa mengakses berbagai materi pembahasan, latihan soal, dan video pembahasan, lho, di Pijar Belajar.

Ssstt.. Bukan cuma materi SMA saja, Pijar Belajar juga punya materi untuk SD dan SMP. Wah, keren banget, ya! Yuk, coba gunakan Pijar Belajar sekarang juga!