Gambar Rangkaian Listrik Seri

HermanAnis.com – Teman-teman semua, pada Seri Fisika Dasar kali ini kita akan bahas topik dengan judul Gambar Rangkaian Listrik Seri Resistor. Pembahasan akan fokus pada cara praktis menentukan besar kuat arus listrik (I), tegangan listrik (V), dan hambatan total (R_T) pada rangkaian seri resistor.

Gambar rangkaian listrik seri dapat ditentukan dengan melihat susunan komponen dalam rangkaian yg tidak memiliki titik cabang, baik itu pada resistor ataupun sumber tegangan.

Baca Juga: Hukum Kirchoff

A. Gambar Rangkaian Listrik Seri

Coba perhatikan Gambar Rangkaian Listrik Seri pertama di bawah ini!

Gambar rangkaian listrik seri di atas merupakan rangkaian seri dua resistor yakni R₁ dan R₂ dengan sumber arus tetap (V_s).

Kita misalkan, R₁ = 2 ohm, R₂ = 4 ohm, dan tegangan V_s = 12 Volt. Dengan nilai-nilai itu, kita akan menentukan berapa besar hambatan total rangkaian (R_T), kuat arus listrik (I) yang melalui setiap hambatan, dan tegangan listrik pada setiap resistor (V).

Sebelum kita lanjut, perlu diingat bahwa, dalam penyebutannya arus listrik dan tegangan listrik hendaknya disesuaikan dengan defenisinya, yakni menggunakan frasa “arus listrik yang melalui”, dan “tegangan pada”. Padanannya adalah, “arus yang melalui”, “tegangan pada”.

Sebagai contoh, “arus yang melalui R₁ atau R₂, bukan arus pada R1 atau R2. Tegangan pada R₁ atau tegangan pada R₂.

Penggunaan frasa “arus pada” kurang tepat oleh karena arus listrik merupakan kuantitas dari kecepatan aliran elektron. Arus listrik dihasilkan dari pergerakan elektron yang mengalir melalui penghantar.

Mari kita lanjutkan menjawab pertanyaan di atas!

Hambatan total (R_T)

Berdasarkan gambar 1, terlihat R₁ dan R₂ tersusun secara seri, maka hambatan totalnya:

R_Total = R₁ + R₂ +R₃ + ….

sehingga,

R_Total = R₁ + R₂ = 2 ohm + 4 ohm

R_Total = 6 ohm

Baca Juga: Basic Meter : Alat Ukur Kuat Arus dan Tegangan Listrik DC

1. Besar Kuat Arus Listrik (I)

Kita ketahui bersama bahwa,

Pada resistor yang tersusun secara seri dengan sumber tegangan, besar kuat arus listrik yang melalui setiap resistor sama. Kuat arus yang sama tersebut, biasanya disebut arus total (I), dan dapat di tulis,

I₁ = I₂ = I₃ = … = I_T

Berdasarkan defenisi tersebut, maka kuat arus listrik yang melalui R₁ dan R₂ besarnya sama, sehingga dapat dituliskan menjadi,

I₁ = I₂ = I

Selanjutnya, dengan menggunakan persamaan dari hukum Ohm,

kita akan peroleh besar kuat arus listrik. Karena, V_s = 12 V, dan R_T = 6 ohm maka,

atau,

Dengan demikian maka, kuat arus listrik yang melalui R₁ atau R₂ adalah 2 V/ohm atau 2 Ampere. Arah arus listrik yang mengalir searah dengan arah jarum jam.

2. Tegangan Listrik (V)

Selanjutnya kita analisis berapa besar tegangan pada setiap resistor.

Perhatikan Gambar Rangkaian Listrik Seri di bawah ini!

V₁ merupakan tegangan pada R₁ dan V₂ adalah tegangan pada R₂.

Dari hasil analisis sebelumnya, diperoleh kuat arus listrik yang melalui R1 dan R2 sebesar 2 Volt per ohm. Untuk operasionalnya, kita menggunakan satuan Volt/ohm, bukan ampere.

2 Volt per ohm mempunyai makna, “per satu ohm hambatan, bekerja tegangan sebesar 2 Volt“.

Dari definisi ini kita dapat menetukan tegangan pada sertiap resistor.

• Karna R1 = 2 Ohm maka, tegangan pada R₁ sebesar 4 Volt, atau V₁ = 4 V
• Karena R2 = 4 Ohm maka, tegangan pada R₂ adalah 8 Volt, atau V₂ = 8 V

Coba kita bandingkan dengan menggunakan persamaan hukum ohm (V=IR),

V₁ = I₁ x R₁ = 2 Volt/ohm x 2 ohm = 4 Volt

V₂ = I₂ x R₂ = 2 Volt/ohm x 4 ohm = 8 Volt

Ternyata hasil yang diperoleh sama.

2 Volt per ohm mempunyai makna, “per satu ohm hambatan, bekerja tegangan sebesar 2 Volt“.

Selanjutnya, perhatikan Gambar Rangkaian Listrik Seri berikut!

Jika V₁ dan V₂ dijumlahkan akan diperoleh hasil yang sama dengan tegangan sumber Vs.

V₁ + V₂ = Vs

Sehingga, bisa dikatakan bahwa tegangan sumber (Vs) di bagi ke resistor R₁ dan R₂. Pada rangkaian susunan seri resistor, fungsi resistor bukan sekedar menghambat arus listrik, namun juga berfungsi sebagai pembagi tegangan.

Contoh penerapan rangkaian pembagi tegangan

Contoh penerapannya, misalkan ada tegangan sumber Vs = 12 V, dan ada dua resistor yang tersusun seri dengan hambatan yang sama. Karena besar hambatan sama, maka setiap hambatan akan menerima tegangan dari tegangan sumber yang besarnya sama, yakni 6 V, atau setengah dari tegangan sumbernya.

Olehnya itu, jika terdapat n resistor yang tersusun seri dengan besar hambatan yang sama, maka besar tegangan pada masing-masing resistornya adalah tegangan sumber dibagi jumlah resistor yang tersusun seri atau V_s/n.

Contoh lain, Dua resistor di rangkai dengan tegangan sumber 10 Volt. Jika tegangan pada salah satu resistor telah di ketahui sebsar 4 V, maka tegangan pada resistor yang lainnya harus 6 V. Hal ini karena kedua resistor membagi tegangan sumber yang 10 V. Jika tegangan yang satunya 2 V, maka tegangan yang lain pasti 8 V, dan begitu seterusnya.

Teman-teman tidak perlu lagi mencari secara analisis menggunakan persamaan, cukup memahami konsep pembagi tegangan ini. Untuk lebih memahami konsep rangkaian pembagi tegangan ini teman-teman bisa baca pada artikel Rangkaian Seri-Pararel.

Dengan contoh di atas, mari kita bahas bagaimana jika ada 3 resistor yang di susun seri.

B. Gambar Rangkaian Listrik Seri yang Kedua

Perhatikan Gambar Rangkaian Listrik Seri kedua di bawah ini!

Bersarkan gambar 2 di atas, kita akan menentukan besar hambatan total, kuat arus listrik, dan tegangan pada setiap resistor.

Baca Juga: Contoh Soal Hukum Kirchoff 2

Mari kita mulai,

Hambatan total (R_T)

Dengan cara yang sama seperti contoh di atas akan kita peroleh,

R_T = R₁ +R₂ +R₃ = (2 + 4 + 6) ohm
R_T = 12 ohm

1. Kuat Arus Listrik (I)

Kuat arus listrik yang melewati setiap resistor sama besarnya,

I₁ = I₂ = I₃ = I

karena V_s = 24 V dan R_T = 12 ohm, maka,

2. Tegangan Listrik (V)

Karena arus yang melalui rangkaian adalah 2 Volt per ohm, ini berarti pada hambatan satu ohm bekerja tegangan sebesar 2 Volt, sehingga

sehingga akan di peroleh,

Karena Vs = 24 V maka,

V₁ + V₂ + V₃ = V_s

Dari Gambar Rangkaian Listrik Seri ini, kita bisa menentukan tegangan antara dua titik misalnya,

• Tegangan antara titik a dan c, V_ac = V_ab + V_bc = (4 + 8) Volt = 12 Volt.
• Tegangan antara titik b dan d, V_bd = V_bc + V_cd = (8 + 12) Volt =20 Volt.
• Untuk tegagangan antara titik a dan d, V_ad = V_ab + V_bc + V_cd= (4 + 8 + 12)Volt = 24 Volt. Ini sama dengan besar tegangan sumber V_s. Ini karena, V_ad paralel dengan V_s, pembahasannya nanti pada rangkaian paralel resistor.

Sampai di sini dulu, nanti di lanjutkan lagi……untuk contoh yang lain!!!

Kemudian, sebagai pelengkap dan pengingat, berikut beberapa simbol-simbol rangkaian yang di gunakan!

Baca Selengkapnya: Contoh Soal Hukum Kirchoff 1

C. Gambar Simbol Komponen Rangkaian Listrik

Dalam rangkaian akan bahas,

• Simbol sumber tegangan

• Simbol hambatan atau resitor
  

• Simbol bohlamp

• Alat ukur listrik (Ammeter & Voltmeter)

• Simbol Saklar

C. Kesimpulan

Dari hasil bahasan pada topik Gambar Rangkaian Listrik Seri, kita bisa simpulkan bagaimana cara menentukan hambatan total, kuat arus listrik dan tegangan listrik pada rangkaian seri resistor. Simpulannya adalah:

1. Untuk mencari hambatan total R_T rangkaian seri, cukup dengan menjumlahkan semua resistornya yang tersusun seri. Di mana, R_T = R₁ + R₂ +R₃ + … +R_n
2. Untuk menentukan kuat arus listrik yang melalui setiap resistor pada rangkaian seri, cukup menggunakan persamaan hukum Ohm, I = V_s/R_T. Kuat arus listrik yang melalui setiap resistor sama besarnya.
3. Kemudian, untuk menentukan tegangan pada setiap hambatan yang tersusun seri, cukup menggunakan nilai kuat arus listrik yang telah di peroleh sebelumnya. Dengan catatan, kuat arus ini harus dalam satuan V/ohm. Contoh, arus 2 A dapat di tulis 2 V/ohm. Kuat arus listrik 2 V/ohm memiliki makna, per satu ohm bekerja tegangan sebesar 2 V. Pernyataan ini dapat di kembangkan untuk menentukan tegangan pada setiap resistor dengan melihat besar hambatannya.

Baca Juga:
Contoh Soal Medan Listrik

Terima kasih telah membaca artikel ini,
Demikian, mudah-mudahan bermanfaat.