Penjelasan Rangkaian Listrik Sederhana

Rangkaian Listrik Sederhana (Seri, Paralel, dan Campuran)

Memahami sebuah rangkaian listrik sederhana merupakan hal yang penting. Terlebih rangkaian listrik sendiri sangat erat dengan kegiatan kita di rumah sehari-hari. Sehingga bila terjadi kerusakan pada sebuah instalasi listrik tentu anda akan lebih mengerti meski tidak terlalu menguasai.

Rangkaian Listrik

Rangkaian listrik dapat diartikan sebagai sebuah jalur atau lintasan yang dialiri elektron dari sumber voltase atau muatan listrik. Sebuah elektron dapat mengalir dari material penghantar arus listrik yang disebut dengan konduktor. Sehingga kabel yang digunakan pada rangkaian listrik untuk mentransfer arus listrik terbuat dari bahan tembaga.

Tempat sebuah elektron masuk ke dalam rangkaian listrik disebut dengan sumber listrik. Sementara setiap benda yang menggunakan listrik untuk pengoperasiannya dinamakan sebagai beban listrik.

Rangkaian dapat dialiri arus listrik jika :

Adanya sumber tegangan untuk membuat arus listrik

Adanya beban listrik yang di supply sumber tegangan

Merupakan rangkaian tertutup

Contoh gambar :

Gambar di atas merupakan contoh sebuah rangkaian listrik sederhana. Pada gambar di atas, lampu merupakan beban listrik sementara baterai merupakan sumber listrik. Listrik mengalir melalui kabel dan Saklar berguna  menyambung maupun memutuskan aliran listrik.

Rangkaian Tertutup : Rangkaian dengan bola lampu yang menyala dan saklar dalam keadaan tertutup. 

Rangkaian Terbuka : Rangkaian dengan saklar terbuka dan bola lampu tidak akan menyala

Umumnya Rangkaian listrik sendiri dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Namun, ada juga kombinasi dari kedua jenis rangkaian listrik tersebut yang biasa dinamakan rangkaian campuran.

Perbedaan mendasar dari  rangkaian listrik yaitu pada cara merangkainya. Pada rangkaian seri dirangkai secara sejajar, rangkaian listrik paralel dirangkai secara bercabang sedangkan pada rangkaian campuran merupakan kombinasi keduanya.

Rangkaian Listrik Seri

Rangkaian listrik seri merupakan rangkaian yang terbilang sangat sederhana, karena komponen-komponennya dirangkai secara lurus dan dalam satu jalur dan berurutan. Sehingga tidak ada cabang sama sekali pada jalur.

Misalnya pada sebuah rangkaian yang memiliki dua resistor, namun hanya ada satu jalur kabel yang mengalirkan listrik.

Adapun karakteristik dari rangkaian seri antara lain :

1. Cara menyusun rangkaian yang mudah dan sederhana.
   
   
2. Kabel penghubung pada semua komponen tidak memiliki percabangan sepanjang rangkaian.
   
   
3. Arus listrik hanya mengalir pada satu jalur. Artinya bahwa arus listrik yang mengalir pada setiap komponen listrik dalam rangkaian seri  mempunyai nilai  yang sama. Selain itu bila ada satu jalur atau komponen terputus maka rangkaian tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya.
   
   
4. Arus listrik yang mengalir akah dihambat oleh hambatan pertama, setelah melewati hambatan pertama, arus tersebut akan dihambat lagi oleh hambatan kedua, hambatan ketiga dan seterusnya. Sehingga hambatan total pada rangkaian seri merupakan jumlah total dari semua hambatan yang ada pada rangkaian.
   
   
5. Energi listrik yang diberikan sumber tegangan untuk membuat arus listrik didisipasi oleh setiap hambatan yang ada. Artinya bahwa jumlah tegangan pada setiap komponen listrik pada rangkaian seri sama dengan tegangan pada sumber tegangan.
   
   
6. Hambatan total pada rangkaian seri merupakan total dari setiap hambatan yang ada sehingga rangkaian seri biasanya difungsikan untuk memperbesar hambatan pada rangkaian.

Rumus Rangkaian Seri :

I   =  I₁  =  I₂  =  I₃

V  =  V₁   +  V_{2  +} V₃

R  =  R₁  +  R₂   + R₃

Rangkaian Listrik Paralel

Rangkaian paralel merupakan rangkaian listrik yang komponen-komponennya disusun secara sejajar dimana terdapat lebih dari satu lintasan listrik atau bercabang secara paralel. Misalnya pada sebuah rangkaian yang mempunyai dua resistor dimana terdapat satu kabel untuk setiap resistor.

Rangkaian paralel juga merupakan rangkaian yang paling sering digunakan pada instalasi listrik di rumah-rumah. Meski terbilang sedikit rumit dari rangkaian seri, rangkaian ini memiliki lebih banyak keunggulan.

Adapun karakteristik rangkaian paralel antara lain :

1. Cara membuat rangkaian yang lebih rumit.
   
   
2. Semua komponen terpasang secara bersusun dan kabel penghubung rangkaian memiliki percabangan.
   
   
3. Karena setiap komponen yang terhubung pada dua titik yang sama dalam suatu rangkaian, sehingga tegangan pada tiap hambatan memiliki nilai yang sama.
   
   
4. Jumlah arus listrik pada rangkaian terbagi pada cabang-cabang paralel. Artinya bahwa jumlah arus pada rangkaian sama dengan jumlah total arus yang mengalir dari setiap cabang. Dan nilai arus pada setiap cabang memiliki besar yang berbeda.
   
   
5. Nilai arus yang mengalir pada setiap cabang berbanding terbalik dengan besarnya hambatan pada cabang.
   
   
6. Pada rangkaian paralel, hambatan totalnya lebih kecil dibanding dengan hambatan pada tiap-tiap komponen penyusunnya.

Rumus Rangkaian Paralel

Sesuai dengan bunyi Hukum Kirchoff 1 , bahwa  besar arus listrik yang masuk pada rangkaian paralel sama dengan besar arus yang keluar. Sehingga bisa dirumuskan seperti berikut :

I  =  I₁  +  I₂  + I₃

Dan dari bunyi Hukum Ohm, bahwa total hambatan resistor pada rangkaian paralel sama dengan jumlah dari kebalikan hambatan setiap komponen. Sehingga bisa dirumuskan.

Seperti berikut :

Rangkaian Listrik Campuran

Rangkaian listrik campuran merupakan kombinasi dari rangkaian seri dan rangkaian paralel. Biasanya untuk karakteristik maupun hukum yang berlaku pada rangkaian campuran juga mengikuti kedua rangkaian.

Rumus rangkaian Campuran

Hukum Kirchoff 1

Untuk memahami sebuah rangkaian listrik (Seri, Paralel dan Campuran) lebih jelas dan lengkap, ada baiknya mempelajari arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut.

Seorang Ahli Fisika dari Jerman bernama Gustav Robert Kirchhoff mengemukakan Hukum Kirchhoff pada tahun 1845. Hukum Kirchhoff ini memiliki fungsi dalam menganalisis arus dan tegangan dalam sebuah rangkaian listrik.

Pada Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang sangat berkaitan dengan arah arus pada titik percabangan.

Bunyi Hukum Kirchoff

“Pada sebuah rangkaian listrik bercabang, besar kuat arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik itu.”

Rumus :

Perbedaan Rangkaian Listrik Seri dan Paralel

Kelebihan Dan Kekurangan Rangkaian Listrik Seri

Kelebihan : 

• Rangkaian seri menggunakan komponen sedikit dibanding dengan rangkaian paralel.
• Mampu mendeteksi adanya kerusakan dengan lebih cepat.
• Nilai kuat  arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah sama dan lebih hemat listrik.

Kekurangan :

• Memiliki energi potensial yang tidak sama, sehingga bila diaplikasikan pada rangkaian bohlam menyebabkan nyalanya juga tidak sama.
• Bohlam yang dirangkai paling jauh dari sumber tegangan akan menyala paling redup.
• Karena memiliki satu sumber tegangan, maka apabila salah satu komponen mati maka seluruh komponen juga akan mati.

Kelebihan Dan Kekurangan Rangkaian Listrik Paralel

Kelebihan :

• Jika salah satu hambatan  mengalami mati tidak akan mempengaruhi hambatan yang lain.
• Memiliki energi potensial yang sama besar pada setiap titik rangkaian.
• Pada pengaplikasian bohlam dalam rangkaian, maka nyala masing-masing bohlam tidak berbeda, antara terdekat maupun yang terjauh dari sumber tegangan.

Kekurangan :

• Lebih boros dalam penggunaan listrik dan pemakaian komponen penyusun.

Memiliki nilai kuat arus yang berbeda di antara satu titik dengan titik yang lain.