Karakteristik Rangkaian Listrik

Tujuan Pembelajaran
  • Siswa mampu mengukur kuat arus listrik dan beda potensial pada rangkaian tertutup dengan benar
  • Siswa mampu menyelidiki hubungan antara kuat arus dan beda potensial listrik dengan baik
  • Siswa mampu menerapkan hukum ohm pada rangkaian seri dan dan paralel dengan baik
  • Siswa mampu menentukan perbedaan hambatan beberapa jenis bahan konduktor dan isolator dengan benar

Rangkaian Hambatan Listrik

Pada suatu rangkaian listrik, hambatan listrik juga dapat dipasang secara seri dan paralel seperti pada lampu dan baterai. Untuk memudahkan dalam mencari nilai hambatan pengganti, maka harus diketahui dahulu apakah rangkaian tersebut seri atau paralel, kemudian dihitung menggunakan rumus berikut.

1) Rangkaian Seri

Perhatikan rangkaian pada Gambar 8 berikut.

Rangkaian hambatan seri Gambar 10. Rangkaian hambatan seri

Arus listrik yang mengalir pada tiap hambatan dalam rangkaian seri adalah sama, sehingga dapat dituangkan dalam persamaan berikut.

$V_{AD} = V_{AB} + V_{BC} + V_{CD}$
$V_{AD} = I . R_{1} + I . R_{2} + I . R_{3}$
$I. R_{S} = I (R_{1} + R_{2} + R_{3})$

$R_{S} = R_{1} + R_{2} + R_{3}$

2) Rangkaian Paralel

Perhatikan rangkaian pada Gambar 9 berikut.

Rangkaian hambatan paralel Gambar 11. Rangkaian hambatan paralel

Gambar 11 menunjukkan resistor atau hambatan yang disusun secara paralel. Jika tiga resistor disusun secara paralel dan ujung-ujung ketiga cabang bertemu, hambatan total dapat dihitung dengan persamaan berikut.

$\frac{1}{R_{P}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}}$

Kuat arus listrik yang masuk sama dengan kuat arus listrik yang keluar sehingga hubungannya adalah sebagai berikut.

$I_{1} + I_{2} + I_{3} = I_{total}$

Adapun beda potensial di antara ujung-ujung voltmeter sama dengan beda potensial di antara ujung-ujung komponen rangkaian.

$V_{1} = V_{2} = V_{3}$

Mari Pahami

  1. Diketahui empat buah resistor dengan besar hambatan masing-masing adalah $ 3 \Omega$, $ 3 \Omega$, $ 5 \Omega$, $ 6 \Omega$. Hitunglah hambatan pengganti resistor tersebut dalam suatu rangkaian, jika:
    a. Resistor disusun secara seri.
    b. Resistor disusun secara paralel.

    Penyelesaian:
    Diketahui :
    $R_{1} = 3 \Omega$
    $R_{2} = 3 \Omega$
    $R_{3} = 5 \Omega$
    $R_{4} = 6 \Omega$
    Ditanya
    a. Resistor disusun secara seri.
    b. Resistor disusun secara paralel.
    Jawab:
    a. $R_{s} = R_{1} + R_{2} + R_{3} + R_{4}$
    $R_{s} = 3 + 3 + 5 + 6$
    $R_{s} = 17 \Omega$
    b . $ \frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \frac{1}{R_{4}} $
    $ \frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{3} + \frac{1}{3} + \frac{1}{5} + \frac{1}{6} $
    $ \frac{1}{R_{p}} = \frac{10 + 10 + 6 +5}{30} $
    $ \frac{1}{R_{p}} = \frac{31}{30} $
    $ R_{p}= \frac{31}{30} \Omega $
    Jadi, besarnya $R_{s}=17 \Omega$, sedangkan besarnya $R_{p} = \frac{31}{30} \Omega$.

  2. Hitunglah hambatan pengganti untuk resistor-resistor pada rangkaian berikut.

    gambar

    Penyelesaian:
    Diketahui :

    $R_{1} = $ $\Omega$
    $R_{2} = $ $\Omega$
    $R_{3} = $ $\Omega$
    $R_{4} = $ $\Omega$

    Ditanyakan: Hambatan pengganti resistor (RAC)
    Jawab:
    Hambatan total resistor $R_{AC} = R_{AB} + R_{BC}$
    Terlebih dahulu hitung $R_{BC}$
    $ \frac{1}{R_{BC}} = \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \frac{1}{R_{4}} $

    $ \frac{1}{R_{BC}} = $ $1$ $ + $ $1$ $ + $ $1$
    $ \frac{1}{R_{BC}} = $ $+$ $+$
    $ \frac{1}{R_{BC}} = $
    $R_{BC} = $ $\Omega$

    Dengan demikian, besar $R_{AC}$ dapat dihitung dengan persamaan berikut.
    $R_{AC} = R_{AB} + R_{BC}$

    $R_{AC} = $ $+$
    $R_{AC} = $ $\Omega$

Mari Berlatih
Sebelumnya