Shutterstock
Rangkaian seri dan paralel
KOMPAS.com - Rangkaian listrik memiliki dua bentuk rangkaian yang paling umum. Rangkaian tersebut adalah rangkaian seri dan paralel. Berikut perbedaan rangkaian seri dan paralel.
Rangkaian seri
Rangkaian seri terdiri dari dua atau lebih beban listrik yang dihubungkan ke sumber listrik melalui suatu rangkaian. Rangkaian ini mendapatkan input dari output komponen yang lainnya.
Hal ini menyebabkan rangkaian seri bisa menghemat listrik karena semuanya menggunakan sumber daya yang sama.
Namun, rangkaian ini juga memiliki kelemahan, yaitu jika salah satu komponen rusak atau dicabut, maka seluruh komponen tidak akan berfungsi. Misalnya, dua bohlam lampu dihubungkan dengan rangkaian seri. Jika salah satu lampu dicabut, maka rangkaian tidak akan menyala.
Ciri rangkaian seri antara lain:
- Arus yang mengalir pada masing-masing elemen sama besar
- Tegangan listrik akan dibagi sama besar.
- Beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri akan menyebabkan naik atau turunnya arus yang mengalir dalam rangkaian. Misalnya, pada rangkaian dengan 3 lampu cahayanya akan lebih terang dibandingkan dengan rangkaian 4 lampu. Perbedaan ini karena turunnya arus akibat penambahan beban listrik.
- Jika salah satu beban listrik putus, maka seluruh aliran akan putus.
Contoh penerapan rangkaian seri ini adalah lampu hias pohon Natal dan komponen di dalam setrika listrik.
Baca juga: 5 Cara Menghemat Listrik, Bisa Bantu Kurangi Pemanasan Global
Rangkaian paralel
Rangkaian paralel ini memiliki lebih dari satu bagian untuk mengalirkan arus. Keunggulan rangkaian ini adalah masing-masing rangkaian bisa dihubungkan dan diputuskan tanpa mempengaruhi yang lain.
Selain itu, arus yang dihasilkan juga lebih besar karena tidak berbagi beban listrik dengan yang lain.
Walaupun memiliki keunggulan dibandingkan rangkaian seri, rangkaian paralel juga memiliki kelemahan.
Rangkaian ini membutuhkan lebih banyak kabel untuk menghubungkan beban listrik sehingga biayanya pun lebih besar.
Ciri rangkaian paralel
- Tegangan pada masing-masing beban listrik sama dengan tegangan sumber listrik.
- Arus masing-masing rangkaian tergantung tahanan rangkaian.
- Jika ada satu rangkaian yang terputus, maka rangkaian lain masih bisa berfungsi dengan baik.
Contoh penerapan rangkaian paralel dalam kehidupan sehari-hari adalah sakelar listrik dan lampu di rumah.
Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link //t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.Baca berikutnya
Rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun/dihubungkan secara berjajar atau bercabang, berfungsi sebagai pembagi arus.
Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang rangkaian paralel, di mana materi ini ditujukan kepada siswa SD kelas 6, SMP kelas 9, dan SMA kelas 12.
Sebelumnya, kita telah menuntaskan pembahasan jenis rangkaian listrik lainnya, yaitu rangkaian seri. Gimana, udah paham kan materinya? Kalian bisa membacanya di sini:
Sebagaimana yang telah dijelaskan, rangkaian listrik adalah susunan alat, elemen, atau komponen yang dihubungkan dengan sumber tegangan.
Alat atau komponen listrik tersebut tersusun dengan tiga cara, yaitu secara seri, paralel, atau campuran.
Lantas, bagaimana bentuk sambungan rangkaian listrik secara paralel? Apa saja fungsinya? Nah, kalian akan mengetahuinya dalam materi ini.
Baiklah, kita mulai saja pembahasannya...
Pengertian Rangkaian Paralel
Apa yang dimaksud dengan rangkaian paralel? Dalam ilmu kelistrikan, rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun/dihubungkan secara berjajar atau bercabang.
Perhatikan gambar rangkaian paralel berikut ini:
Rangkaian paralel terbentuk terbentuk bila semua masukan komponen berasal dari sumber yang sama.
Konfigurasi ini membuat rangkaian paralel memiliki lebih dari satu jalur arus atau membentuk percabangan di antara kutub-kutub sumber arus listrik.
Setiap bagian dari percabangan itu disebut rangkaian percabangan. Arus listrik akan terbagi-bagi begitu memasuki titik percabangan.
Setelah keluar melalui kutub negatif sumber arus listrik dan melalui rangkaian percabangan, arus listrik akan menyatu kembali sebelum menuju kutub positif sumber arus listrik kembali.
Itulah sebabnya mengapa sehingga rangkaian paralel disebut sebagai rangkaian listrik yang berfungsi untuk membagi arus.
Ciri-ciri khusus rangkaian paralel, antara lain sebagai berikut:
- Memiliki percabangan
- Hambatan total lebih kecil
- Tegangan listrik pada setiap komponen sama besar
- Arus listrik yang mengalir pada setiap komponen besarnya tidak sama
Berikut ini adalah beberapa contoh gambar rangkaian paralel berbagai jenis komponen listrik:
| |
| Rangkaian paralel 3 lampu |
| |
| Rangkaian paralel 3 resistor |
Rangkaian paralel lampu/resistor terbentuk jika dua buah bola lampu/resistor atau lebih dihubungkan secara berjajar.
Sangat mudah kok membuat rangkaian paralel. Berikut ini akan kakak terangkan langkah-langkah pembuatannya. Rangkaian paralel yang akan kita buat terdiri dari 4 buah lampu dan 3 sumber tegangan [baterai].
- Tang pengupas kabel
- 3 buah lampu
- Baterai 12 volt
- Kabel
- Saklar
- Isolasi
- Potong kabel menjadi beberapa bagian sebanyak yang diperlukan, sesuaikan dengan gambar di atas.
- Kupas semua ujung kabel menggunakan tang
- Gabungkan ketiga baterai dengan susunan seperti pada gambar.
- Ambil 4 potongan kabel, sambungkan masing-masing satu ujungnya ke satu per satu kutub positif lampu, kemudian gabungkan semua ujung yang lain menjadi satu.
- Terapkan langkah [3] pada kutub negatif lampu.
- Ambil 1 potongan kabel, sambungkan salah satu ujungnya ke gabungan kabel kutub positif, bungkus dengan isolasi. Kemudian, ujung yang lain disambungkan ke salah satu kutub saklar.
- Ambil 1 potongan kabel, sambungkan salah satu ujungnya ke kutub saklar yang masih kosong, kemudian ujung yang lain disambung ke kutub positif baterai.
- Ambil 1 potongan kabel, sambungkan salah satu ujungnya ke gabungan kabel kutub negatif, bungkus dengan isolasi. Kemudian, ujung yang lain disambungkan ke kutub negatif baterai.
- Bungkus baterai sedemikian rupa dengan isolasi agar kabel yang terhubung tidak terlepas.
- Rangkaian paralel selesai.
Beberapa contoh rangkaian paralel, antara lain sebagai berikut:
Peralatan listrik yang sering dirangkai secara paralel adalah lampu pada instalasi rumah tangga. Keuntungan merangkai lampu secara paralel adalah nyala lampu lebih terang karena hambatan total seluruh lampu menjadi kecil.
Selain itu, keuntungan lainnya adalah jika salah satu lampu rusak/mati, maka lampu yang lain bisa tetap menyala/berfungsi dengan baik.
Lampu lalu lintas yang sering kita lihat di jalan raya dirangkai secara paralel. Tujuannya adalah agar masing-masing lampu bisa menyala secara bergantian, yaitu merah, kuning, dan hijau.
Masing-masing lampu memiliki jalur arus yang berbeda. Kontroller akan mengatur agar arus listrik mengaliri setiap jalur secara bergantian.
Komponen lainnya yang juga sering dirangkai secara paralel adalah resistor. Dalam elektronika, resistor adalah komponen dasar yang berfungsi untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian.
Resistor yang disusun secara paralel maka nilai hambatannya akan semakin kecil. Resistor yang disusun secara paralel berfungsi untuk membagi arus yang mengalir.
Selain resistor, komponen elektronika yang juga seringkali disusun secara paralel adalah kapasitor. Kapasitor merupakan komponen yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dalam waktu tertentu.
Kapasitor yang disusun secara paralel menyebabkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar. Artinya, semakin banyak lagi muatan listrik yang bisa tersimpan.
Rangkaian paralel memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan, antara lain sebagai berikut:
- Hambatan kecil sehingga nyala lampu lebih terang.
- Masing-masing komponen dapat bekerja secara bebas tanpa dipengaruhi komponen lain.
- Rangkaian paralel bila salah satu lampu atau alat listrik dilepas/rusak/padam, maka lampu/alat listrik yang lain tidak ikut mati atau tetap menyala/berfungsi.
- Biaya lebih mahal karena memerlukan banyak kabel
- Kurang efisien dalam menghantarkan arus listrik
- Rangkaian lebih rumit karena terdiri dari banyak percabangan
Rumus-rumus yang berlaku dalam rangkaian paralel adalah rumus hukum Ohm, hukum Kirchoff, dan rumus hambatan pengganti [total].
Rumus hukum Ohm adalah:
V = I . R.....[1]
Sementara itu, hukum Kirchoff adalah hukum yang mengatur tentang percabangan pada rangkaian listrik.
Rumus hambatan pengganti [RP] bisa didapatkan dari penurunan rumus hukum Ohm berdasarkan analisis rangkaian paralel. Perhatikan gambar berikut ini:
Pada rangkaian paralel di atas, tegangan [V] pada setiap hambatan sama besar, walaupun nilai hambatannya [R] berbeda-beda. Secara matematis, dituliskan:
Vab = V1 = V2 = V3 .....[2]
Menurut Hukum I Kirchoff, kuat arus listrik yang melalui R1, R2, dan R3 adalah I1, I2, dan I3. Adapun kuat arus [I] antara titik a dan b adalah IP.
Pada rangkaian berlaku:
IP = I1 + I2 + I3.....[3]
Oleh karena I1 = Vab/R1, I2 = Vab/R2, I3 = Vab/R3, dan IP = Vab/RP, maka:
Vab/RP = Vab/R1 + Vab/R2 + Vab/R3....[4]
1/RP = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3....[5, Rumus Hambatan Pengganti Rangkaian Paralel]
Dari rumus [5] dapat disimpulkan bahwa hambatan pengganti susunan paralel [RP] selalu lebih kecil daripada hambatan paling kecil yang terpasang pada rangkaian.
Khusus untuk dua hambatan R1 dan R2 yang disusun secara paralel, hambatan paralel penggantinya bisa dinyatakan dengan rumus:
RP = R1R2/R1 + R2.....[6]
Hambatan yang disusun secara paralel berfungsi sebagai pembagi arus dengan nilai perbandingan kuat arus pada rangkaian di setiap cabang adalah:
R1 : R2 : R3 = 1/I1 : 1/I2 : 1/I3.....[7]
Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang rangkaian paralel yang sering ditanyakan oleh para siswa:
1. Mengapa rangkaian paralel disebut rangkaian bercabang?
Jawab:Karena terdapat percabangan jalur [kabel] arus listrik untuk mengaliri setiap komponen yang disusun secara berjajar.
2. Apa yang terjadi jika salah satu cabang atau komponen listrik dalam rangkaian listrik paralel rusak?
Jawab:Cabang atau komponen lain tetap berfungsi karena masing-masing komponen bekerja secara bebas atau tidak bergantung dengan komponen lainnya.
Jawab:
Arus listrik yang mengalir pada rangkaian paralel akan terbagi dan besarnya dipengaruhi oleh komponen yang terpasang di setiap cabang.
Jawab:
Energi listrik pada rangkaian paralel lebih hemat dan efektif karena hambatan total seluruh rangkaian lebih kecil.
Jawab:
Contohnya lampu pada instalasi rumah tangga dan lampu lalu lintas.
A. Seri
B. Paralel
C. Campuran
D. Ganda
Jawab:
B. Paralel
Jawab:
Pada rangkaian paralel, tegangan listrik yang mengalir di setiap komponen besarnya sama [sama besar dengan tegangan sumber].
Jawab:
Sama besar
Jawab:
Agar lampu bisa di atur untuk menyala secara bergantian, yaitu merah, kuning, dan hijau karena masing-masing lampu memiliki jalur arus yang berbeda.
10. Dua buah resistor masing-masing besarnya 6 Ohm dan 12 Ohm disusun paralel dan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt. Hitunglah:
Jawab:
Diketahui:
- R1 = 6 Ohm
- R2 = 12 Ohm
- V = 12 Volt
Ditanyakan:
a. RP
b. IP
c. V1 dan V2
d. I1 dan I2
Penyelesaian:
a. RP
RP = R1R2/R1 + R2
= 6 . 12/6 + 12
= 4 Ohm
Jadi, hambatan total penggantinya [RP] adalah 4 Ohm.
b. IP
IP = V/RP
= 12/4
= 3 A
Jadi, kuat arus yang keluar dari sumber tegangan adalah 3 A
c. V1 dan V2
Karena kedua resistor dirangkai secara paralel, maka tegangan pada masing-masing resistor [V1 dan V2] sama besar dengan tegangan sumber, yaitu 12 Volt.
d. I1 dan I2
I1 = V/R1
= 12/6
= 2 A
I2 = V/R2
= 12/12
= 1 A
Jadi, kuat arus pada masing-masing resistor [I1 dan I2] adalah 2 A dan 1 A.
Jawab:
Diketahui:
- R1 = 15 Ohm
- R2 = 10 Ohm
- R3 = 6 Ohm
- R4 = 5 Ohm
Ditanyakan:
- Perbandingan kuat arus [I] tiap hambatan [I1 : I2 : I3 : I4]
Penyelesaian:
I1 : I2 : I3 : I4 = V/R1 : V/R2 : V/R3 : V/R3
= V/15 : V/10 : V/6 : V/5
= 1/15 : 1/10 : 1/6 : 1/5
= 2/30 : 3/30 : 5/30 : 6/30
I1 : I2 : I3 : I4 = 2 : 3 : 5 : 6
Jadi, perbandingan kuat arus tiap hambatan adalah 2 : 3 : 5 : 6.
Kesimpulan
Rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun/dihubungkan secara berjajar atau bercabang, berfungsi sebagai pembagi arus.
Gimana adik-adik, udah paham kan materi rangkaian paralel di atas? Jangan lupa lagi yah.
Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.
Referensi:
- Pauliza, Osa. 2008. Fisika Kelompok Teknologi dan Kesehatan untuk SMK Kelas XII. Bandung: Grafindo Media Pratama.
Rangkaian Paralel: Pengertian, Ciri, Gambar, Rumus Soal 2020-09-20T09:56:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Afdan Fisika