Wahyu Haibara: rangkaian seri dan paralel

RANGKAIAN SERI DAN PARALEL

Wahyu sri sayekti

1. Latar Belakang

Rangkaian Seri dan Paralel merupakan jenis-jenis rangkaian yang dipakai untuk menyambungkan dua ataupun lebih komponen elektrik sehingga menjadi satu kesatuan yang utuh. Bila dilihat dari cara penyusunannya, maka rangkaian seri di susun dengan cara bersambung atau sejajar.

Contohnya dalam kehidupan sehari-hari adalah pada lampu senter yang komponen baterainya disusun berurutan. Berbeda halnya dengan rangkaian paralel, dimana penyusunan komponennya dengan cara berderet. Kalau rangkaian ini contohnya adalah lampu listrik yang biasa kita gunakan dirumah.

Rangkaian seri memiliki dua/lebih beban elektrik yg disambungkan dengan catu-daya melalui sebuah rangkaian. Dengan menggunakan rangkaian jenis ini, kita bisa mengisikan beban listrik yang banyak di satu rangkaian saja. Contoh penerapan rangkaian ini dengan beban yang banyak adalah pada lampu-lampu di pohon natal, dimana bisa terdapat lebih dari dua puluh lampu hanya pada satu rangkaian. Jenis rangkaian ini akan memberikan arus yang lewat sama besarnya di tiap-tiap elemen yg disusun seri.

Untuk lebih jelas mengenai rangkaian seri dan parallel maka disusun lah artikel seri dan parallel sebagai berikut.

2. Landasan Teori

RANGKAIAN SERI DAN PARALEL

1. RANGKAIAN SERI

Rangkaian seri terdiri dari dua atau lebih beban listrik yang dihubungkan ke catu daya lewat satu rangkaian.

Rangkaian seri dapat berisi banyak beban listrik dalam satu rangkaian. Contoh yang baik dari beberapa beban rangkaian dihubung seri adalah lampu pohon Natal. ( kurang lebih 20 lampu dalam rangkaian seri ).

Dua buah elemen berada dalam susunan seri jika mereka hanya memiliki sebuah titik utama yang tidak terhubung menuju elemen pembawa arus pada suatu jaringan.
Karena semua elemen disusun seri, maka jaringan tersebut disebut rangkaian seri. Dalam rangkaian seri, arus yang lewat sama besar pada masing-masing elemen yang tersusun seri.

Sifat-sifat Rangkaian Seri

· Arus yang mengalir pada masing beban adalah sama.

· Tegangan sumber akan dibagi dengan jumlah tahanan seri jika besar tahanan sama. Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dari masing-masing tahanan seri adalah sama dengan tegangan total sumber tegangan.

· Banyak beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri, tahanan total rangkaian menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir dalam rangkaian. Arus yang mengalir tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.

· Jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian tidak terhubung atau putus, aliran arus terhenti.

Prinsip dalam rangkaian seri :

· Hambatan total merupakan hasil penjumlahan tiap-tiap hambatan serinya.

· Kuat arus dalam tiap-tiap hambatannya tetap dan besar kuat arus setiap hambatan sama dengan kuat arus totalnya,

· Beda potensial/tegangan tiap-tiap hambatannya berbeda-beda dan hasil penjumlahan tegangan tiap-tiap hambatannya sama dengan tegangan totalnya.

V total = V1 + V2 +.. Vn

I total = I1 = I2 =…. I n

R total = R1 + R2 + ... Rn

Contoh paling sederhana penerapan rangkaian listrik seri dalam kehidupan sehari-hari (di rumah) :

· Lampu hias pohon Natal model lama (yang baru pakai rangkaian elektronik & lampu LED) merupakan rangkaian seri beberapa lampu (12V di-seri 20 pcs) sehingga dapat menerima tegangan sesuai dengan jala-jala (220V).

· Lampu TL (tube Lamp) atau orang bilang lampu neon, model lama yang masih memakai ballast, di dalam box nya memakai rangkaian seri antara jala-jala dengan ballastnya.

· Di dalam setrika listrik ada rangkaian seri dengan bimetal (temperatur kontrol), demikian juga kulkas.

· Sakelar/switch merupakan penerapan rangkaian seri dengan beban.

2. RANGKAIAN PARALEL

Rangkaian Paralel merupakan salah satu yang memiliki lebih dari satu bagian garis edar untuk mengalirkan arus. Dalam kendaraan bermotor, sebagian besar beban listrik dihubungkan secara parallel. Masing-masing rangkaian dapat dihubung-putuskan tanpa mempengaruhi rangkaian yang lain.

Sifat-sifat Rangkaian Paralel

· Tegangan pada masing-masing beban listrik sama dengan tegangan sumber.

· Masing-masing cabang dalam rangkaian parallel adalah rangkaian individu. Arus masing-masing cabang adalah tergantung besar tahanan cabang.

· Sebagaian besar tahanan dirangkai dalam rangkaian parallel, tahanan total rangkaian mengecil, oleh karena itu arus total lebih besar. (Tahanan total dari rangkaian parallel adalah lebih kecil dari tahanan yang terkecil dalam rangkaian.)

· Jika terjadi salah satu cabang tahanan parallel terputus, arus akan terputus hanya pada rangkaian tahanan tersebut. Rangkaian cabang yang lain tetap bekerja tanpa terganggu oleh rangkaian cabang yang terputus tersebut.

Prinsip dalam rangkaian paralel :

· Seper hambatan paralel merupakan hasil penjumlahan seper tiap-tiap hambatan paralelnya.

· Kuat arus dalam percabangannya berbeda-beda dan perbandingan kuat arus tiap-tiap percabangan berbanding terbalik dengan perbandingan hambatan tiap-tiap percabangannya serta hasil penjumlahan kuat arus tiap-tiap percabangannya sama dengan kuat arus totalnya.

· Beda potensial/tegangan tiap-tiap percabangannya tetap dan besar tegangan setiap percabangan sama dengan tegangan totalnya.

V total = V1 = V2 = V3 = .. Vn

I total = I1 + I2 +.. In

1/R total = 1/R1 + 1/R2 + … 1/R n

Contoh paling sederhana penerapan rangkaian listrik paralel dalam kehidupan sehari-hari:

1) Distribusi Listrik PLN kerumah-rumah adalah paralel.

2) Stop contact merupakan rangkaian paralel dengan jala-jala.

Perbedaan Rangkaian seri dan paralel

· Rangkaian seri besar arus listriknya sama besar, tapi besar tegangannya berbeda-beda tergantung besar hambatan pada rangkaian tersebut.

· Rangkaian paralel, besar tegangan adalah sama untuk masing hambatan yg terpasang, tapi arusnya berbeda tergantung besar hambatan yg terpasang.

· Rangkaian seri, total hambatan tinggal dijumlah aja semua, kalo rangkaian paralel, jumlah hambatan adalah 1/Rt = (1/R1)+(1/R2)+ ...

· Jumlah total hambatan pada rangkaian seri, lebih besar dari rangkaian parallel.

· total daya yg diserap rangkaian seri biasanya ebih besar dibanding rangkaian parallel.

3.Prinsip kerja dan cara pengukuran

Prinsip Kerja

· Multimeter atau Avometer

Yang dimaksud Multimeter atau Avometer adalah Alat ukur Listrik yang memungkinkan kita untuk mengukur besarnya Besaran listrik yang ada pada suatu rangkaian baik itu Tegangan, Arus, maupun Nilai Hambatan/Tahanan. AVOmeter adalah singkatan dari Ampere Volt Ohm Meter, jadi hanya terdapat 3 komponen yang bisa diukur dengan AVOmeter sedangkan Multimeter , dikatakan multi sebab memiliki banyak besaran yang bisa di ukur, misalnya Ampere, Volt, Ohm, Frekuensi, Konektivitas Rangkaian (putus ato tidak), Nilai Kapasitif, dan lain sebagainya. Terdapat 2 (dua) jenis Multimeter yaitu Analog dan Digital, yang Digital sangat mudah pembacaannya disebabkan karena Multimeter digital telah menggunakan angka digital sehingga begitu melakukan pengukuran Listrik, Nilai yang diinginkan dapat langsung terbaca asalkan sesuai atau Benar cara pemasangan alat ukurnya.

· Amperemeter

Amperemeter adalah alat ukur arus listrik. Amperemeter sering dicirikan dengan simbol A pada setiap rangkaian listrik. Satuan arus listrik dalam satuan SI adalah ampere atau diberi simbol A. Amperemeter harus dipasang seri dalam suatu rangkaian, arus listrik yang melewati hambatan R adalah sama dengan arus listrik yang melewati amperemeter tersebut. Amperemeter juga mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya ampere-meter tersebut menyebabkan arus listrik dalam rangkaian sedikit berkurang. Idealnya, suatu amperemeter harus memiliki hambatan yang sangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian juga sangat kecil.

Dalam suatu rangkaian, amperemeter dipasang secara seri. Maksudnya, terminal positif amperemeter dihubungkan ke kutub negatif sumber arus. Adapun terminal negatif amperemeter dihubungkan ke kutub positif sumber arus.

· Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur tegangan listrik. Voltmeter sering dicirikan dengan simbol V pada setiap rangkaian listrik. Voltmeter harus dipasang paralel dengan ujung-ujung hambatan yang akan diukur beda potensialnya. Satuan beda potensial listrik dalam satuan SI adalah volt atau diberi simbol V. Voltmeter sendiri mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya voltmeter tersebut menyebabkan arus listrik yang melewati hambatan R sedikit berkurang. Idealnya, suatu voltmeter harus memiliki hambatan yang sangat besar agar berkurangnya arus listrik yang melewati hambatan R juga sangat kecil.

Cara pengukuran

Dalam rangkaian seri dan parallel berlaku hukum ohm yang berbunyi

“Besar kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antar ujung-ujung penghantar, asalkan suhu penghantar tetap.”

dirumuskan sebagai berikut:

V = I R

dengan

V = beda potensial antara ujung - ujung penghantar dalam volt

I = arus listrik yang mengalir dalam ampere

R = hambatan penghantar dalam ohm

· Pengukuran resistor

Cara mengukur resistansi sebuah resistor atau gabungan resistor adalah dengan menempelkan probe positif dan negatif multimeter di setiap ujung sebuah resistor atau gabungan resistor yang tersusun seri, paralel, atau seri paralel. Sebelum pegukuran, pastikan selector berada pada posisi Ohm Meter. Untuk pengukuran resistansi, jarum positif dan negative multimeter dapat dipasang bolak-balik.
PerhitunganResistor
Untuk mengetahui resistansi sebuah resistor tentu sangat mudah, cukup dengan melihat kode warna atau notasi yang tertulis pada fisik resistor. Apabila resistor tersebut sudah dikombinasikan dengan resistor lain dalam sebuah rangakaian seri, paralel, atau seri-paralel harus menggunakan beberapa rumus sebagai dasar perhitungan.

o Rangkaian Resistor Seri

R Total = R1 + R2 + ... Rn

o Rangkaian Resistor Paralel

1/ R Total = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn

Contoh Perhitungan Resistor

1. Rangkaian Resistor Seri

Pemecahan
Gunakan rumus Resistor seri
R Total = R1 + R2 + R3
R Total = 15 + 5 + 30
R Total = 50 Ohm

2. Rangkaian Resistor Paralel

Pemecahan
Gunakan rumus Resistor paralel
1/R Total = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
1/R Total = 1/15 + 1/15 + 1/30
1/R Total = 2/30 + 2/30 + 1/30
1/R Total = 5/30
R Total = 30/5
R Total = 6 Ohm

· Pengukuran kuat arus

Untuk mengukur kuat arus listrik, dapat menggunakan amperemeter, atau multimeter. rangkaian multimeter atau amperemeter disusun dengan menggunakan rangkaian seri. Cara mengukur kuat arus listrik pada multimeter analog adalah dengan menempatkan selector berada pada posisi ampere meter, kemudian mengetahui batas ukur yang telah ditentukan sebelumnya dan penggunaan skala maksimal yang tertera pada multimeter tersebut. Persamaan untuk menghitung kuat arus adalah :

Pengukuran tegangan listrik

Untuk mengukur tegangan listrik, dapat menggunakan volt meter atau pun multimeter. Rangkaian alat disusun secara parallel, seperti yang telah ditunjukan pada gambar diatas. Gambar di atas memperlihatkan cara pemasangan voltmeter pada rangkaian sederhana. Voltmeter dihubungkan secara paralel dengan lampu pada p dan q. Arus mengalir melalui lampu juga voltmeter. Karena dipasang secara paralel, maka arus akan terbagi pada lampu juga voltmeter. Karena tegangan pada rangkaian paralel itu sama maka tegangan yang ada pada ujung lampu dapat dihitung. Persamaan untuk menghitung tegangan adalah :

4.Kesimpulan

Dari rangkaian seri dan parallel dapat disimpulkan sebagai berikut:

a. Rangkaian Seri.

Rangkaian seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri). Sifat khas rangkaian seri adalah kuat arus di sepanjang rangkaian sama.
Keuntungan rangkaian seri adalah hemat kabel, dan rangkaiannya sederhana sehingga membuatnya pun mudah.
Kerugiannya pada saat satu lampu mati, yang lain juga mati. Begitu juga pada nyala lampunya, tidak terang (redup).

b. Rangkaian Paralel

Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Sifat khas dari rangkaian paralel adalah beda potensial pada masing-masing cabang adalah sama
Keuntungan rangkaian paralel adalah saat satu lampu mati, yang lain tetap menyala, nyala lampu terang, hemat energy.
Kerugian rangkaian paralel adalah rangkaiannya yang rumit, sehingga relatif sulit menyusunnya, dan membutuhkan banyak kabel.
Rangkaian seri berlaku sebagai pembagi tegangan, sedangkan rangkaian paralel berlaku sebagai pembagi arus.

Dalam pengukuran resistor, rangkaian multimeter dapat disusun secara seri dengan rumus :

R Total = R1 + R2 + ... Rn

Dan secara parallel :

1/ R Total = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn

Dalam pengukuran kuat arus listrik rangkaian disusun seri :