paralel

1. Latar Belakang

            Arus listrik searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja (tidak berubah dari positif ke negatif atau sebaliknya). Arus listrik searah dikenal dengan singkatan DC (Direct Current). Sesuai dengan namanya, listrik arus searah ini mengalir ke satu jurusan saja dalam kawat penghantar, yaitu dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-). Penerapan arus listrik searah dapat dilihat di dalam rangkaian seri dan rangkaian paralel. Selain itu, dalam penerapan Hukum Kirchoff pada suatu rangkaian juga terdapat arus listrik searah. Dalam listrik sendiri terdapat beberapa hal yang mempengaruhi listrik itu sendiri, yaitu seperti tahanan, arus, tegangan dan lain lain. Dalam kehidupan sehari hari pun kita juga sering didengarkan dengan yang namanya hambatan, arus dan tegangan, namun kita sering tidak pernah mengerti apakah yang sebenarnya dimaksud dengan hambatan, arus dan tegangan. Hambatan listrik merupakan suatu hambatan pada rangkaian yang nantinya dapat menghambat arus listrik yang mengalir. Semakin besar hambatan yang mengalir pada suatu rangkaian dan pada suatu variable V (tegangan yang tetap), maka arus yang mengalir pada rangkaian pun juga makin kecil.

Dalam rangkaian listrik terdapat banyak sekali konfigurasi rangkaian komponen-komponen elektronika, bukan sekedar rangkaian sederhana yang hanya terdiri dari sumber tegangan dan beban, tetapi lebih dari itu. Dua konfigurasi rangkaian yang paling banyak digunakan dalam rangkaian listrik adalah seri dan paralel. Rangkaian hambatan paralel yaitu rangkaian yang resistornya disusun dengan adanya percabangan sehingga jika salah satu rangkaian hambatan terputus maka rangkaian listriknya tidak akan terputus karena tegangan listrik masih dapat mengalir ke cabang rangkaian yang lainnya. Dalam rangkaian hambatan paralel ini, tetap saja ada cara untuk memutuskan rangkaiannya yaitu dengan memutus semua percabangan dari hambatan sehingga tegangan tidak dapat mengalir lagi melewati rangkaian listrik.

2. Tujuan Praktikum

            Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum adalah :

1.      Mahasiswa dapat menentukan kuat arus listrik dan beda potensial listrik pada masing-masing hambatan yang dususun pararel.

2.      Mahasiswa memahami pemasangan ampermeter dan voltmeter.

3.      Mahasiswa memahami konsep hukum kirchoff.

3. Tinjauan Pustaka

Resistor merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat aliran arus listrik. Resistor dibuat dengan ukuran badan yang mencerminkan kemampuan terhadap daya lesap yang diterimanya jika dialiri listrik yang disebut dengan kemampuan daya listrik. Daya ini akan menaikkan suhu resistor, dan jika melebihi kemampuan daya yang ditentukan, dapat menyebabkan kerusakan yang permanen. Adapun simbol resistor atau tahanan listrik sebagai berikut : Resistor yang banyak digunakan dibuat dari karbon yang dinamakan resistor film karbon. Resistor karbon menggunakan cincin sandi warna yang dicatkan pada resistor untuk menunjukan nilai hambatan.
           

a.      Rangkaian Seri

Rangkaian seri listrik adalah rangkaian listrik, dimana input suatu komponen berasal dari output komponen lainnya. Hal inilah yang menyebabkan rangkaian lisrik dapat menghemat biaya (digunakan sedikit kabel penghubung). Selain memiliki kelebihan rangkain listrik seri juga mempunyai kelemahan, yaitu jika salah satu komponen dicabut atau rusak maka komponen yang lainya tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Misal, jika salah satu lampu dicabut atau rusak maka lampu yang lainya akan ikut padam (Edi, 2011).

Apabila beberapa resistansi dihubungkan secara seri, resistansi total dalam rangkaian adalah Rs = Rı +  + R₃.

Rangkaian seri adalah rangkain yang arusnya mengalir hanya pada satu jalur. Dalam rangkaian seri, arus I akan sama dalam semua bagian rangkaian tersebut. Hukum ohm dapat diterapkan untuk keseluruhan rangkaian seri atau untuk bagian – bagianya rangkainya secara sendiri – sendiri (Gussow, 2004).

Sifat-sifat rangkaian seri adalah sebagai berikut:

1.      Nilai hambatan pengganti lebih besar dari nilai hambatan masing-masing. Karena R_p = R1 + R2 + R3 + …..Rn

2.      Kuat arus yang mengalir dalam setiap hambatan sama besar

3.      Dapat dijadikan pembagi tegangan, karena V_p = V_R1 + V_R2 + V_R3 + …..V_Rn,

4.      Beda potensial pada setiap hambatan dapat dihitung, dengan menggunaakan hukum Ohm, karena V_Ri = i.R_i, 

b.      Rangkain Paralel

Jika resistor – resistor itu paralel, maka arus yang melalui resistor tidak sama. Tetapi selisih potensial diantara terminal – terminal setiap resistor harus sama dan sebanding dengan V. Umumnya arus yang melalui resistor berbeda karena muatan terakumulasi atau terkuras ke luar dari titik a, maka arus total  harus sama dengan jumlah ketiga arus dalam resistor. Resistor – resistor paralel ditambahkan secara terbalik karena arus dalam setiap resistor sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan (Young, 2003). Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang di susun secara bederet (paralel). Lampu yang dipasang dirumah umumnya merupakan rangkaian paralel. (Rushell, 2011).

sifat-sifat rangkaian paralel, adalah sebagai berikut:

1.                  Nilai hambatan pengganti menjadi lebih kecil dari nilai hambatan masing-masing,

2.                  Kuat arus listrik yang mengalir dalam setiap hambatan berbeda (kecuali nilai setiap hambatan sama, arus pun sama), sebab; i_total = i1 + i2 + i3 + … + in

3.                  Dapat dijadikan pembagi arus, karena mematuhi hukum Kirchoff I

4.                  Beda potensial antara ujung-ujung setiap hambatan sama, karena V_ab = V_R1 = V_R2 = V_R3 = … = V_Rn,

c.    Mengukur kuat arus listrik dan beda potensial listrik

Arah arus listrik dalam suatu rangkaian listrik yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah. Kuat arus listrik dapat diukur dengan alat amperemeter, yang dapat dirakit dari alat basic meter yang dipasang dengan Shunt. Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus listrik. Untuk mengukur kuat arus listrik, diukur dengan amperemeter, yang disusun secara seri atau berurutan dengan komponen yang akan diukur kuat arusnya. Mengapa harus dipasang seri? Penyusunan amperemeter untuk mengukur kuat arus yang lewat pada lampu dalam sebuah rangkaian ditunjukkan oleh Gambar berikut.

Mengukur kuat arus

Sedangkan Beda potensial listrik dapat diukur dengan alat voltmeter, yang dapat dirakit dari alat basic meter yang dipasang dengan Multiflier. 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. Komponen dasar suatu voltmeter adalah galvanometer.

Mengukur beda potensial

d.   Hukum Ohm

Hukum OHM dikemukakan oleh Georage Simon Ohm dari Jerman pada tahun 1825. Kemudian Hukum Ohm dikemukakan 1827 melalui sebuah paper yang berjudul “ The Galvanic Circuit Investigated Mathematically.”

Hukum OHM diambil dari nama ilmuwan fisika Georage Simon Ohm. Dia merupakan ilmuwan yang menentukan hubungan antara beda potensial dengan arus listrik. Dia pun menemukan bahwa perbandingan antara beda potensial di suatu beban listrik dengan arus listrik yang mengalir pada beban listrik tersebut menghasilkan angka yang konstan. Konstanta ini kemudian dinamakan dengan hambatan listrik (R). Untuk menghargai jasanya maka satuan hambatan dinamakan dengan OHM (Ω).

Terdengar banyak bunyi Ohm yang terdapat dibuku. Tetapi secara garis besar hamper sama. Hukum Ohm berbunyi : “Kuatnya arus listrik yang mengalir pada sauatu beban listrik sebanding lurus dengan tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan.”

Jadi Hukum Ohm dapat dirumuskan menjadi :

Keterangan :

V  = Tegangan (Volt)

I   = Kuat arus (Watt)

R  = Hambatan / Resistansi (R)

Fungsi hukum ohm :

Fungsi utama dari Hukum Ohm adalah untuk mengetahui hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan alat ohmmeter.

e. Hukum Kirchoff 

1. Hukum Kirchoff I

“pada setiap cabang, jumlah arus yang memasuki cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkan cabang tersebut” (Gunadarma, 2011).

Di pertengahan abad 19 gustav Robert Kirchoff (1824-1887) menemukan cara menentukan arus listrik pada rangkain bercabang yang kemudian dikenal dengan hukum kirchoff. Hukum ini berbunyi “jumlah arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keuar dari titik percabangan”. Yang kemudian dikenal sebagai hukum kirchoff I (purnomo, 2011).

Secara matematis dinyatakan :

∑ = ∑

2.    Hukum Kirchoff II

Adalah hukum kekentalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkain tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar dari GGL (gaya gerak listrik) sumber beda potensial dalam sebuah rangakaian tertutup (100p) sama dengan nol. Secara matematis, hukum kirchoff II ini dirumuskan dengan persamaan:

∑E + ∑V = 0

Dimana V adalah beda potensial komponen – komponen dalam rangkaian (kecuali sumber ggl) dan F adalah GGL sumber (Medi, 2011).

Hukum kirchoff II dipakai untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian  bercabang dalam keadaan tertutup (sakalar dalam keadaan tertutup)

Hukum kirchoff II berbunyi “ dalam rangkaian tertutup jumlah aljabar 666 (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol ”. maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkain tersebeut, atau dalam arti semua energi listrik bisa digunakan atau diserap (Aljabar, 2011).

4. Alat dan Bahan

            Alat :

1.         Papan rangkaian berfungsi untuk merangkai jembatan penghubung dan    menghubungkan alat listrik lainnya.

2.         Basicmeter berfungsi untuk mengukur arus / tegangan yang sangat kecil.

3.         Catu daya / power suply berfungsi untuk memberi energi listrik sementara ketika terjadi kegagalan daya pada listrik utama.

4.         Resistor berfungsi untuk menahan arus listrik dengan memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya.

5.         Kabel penghubung merah dan hitam berfungsi Untuk  menghantarkan arus listrik.

6.         Sakelar berfungsi  untuk memutuskan jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya ke aliran listrik.

7.         Jembatan penghubung berfungsi untuk menghubungkan aliran arus listrik dengan cara mencolokkan kedua kaki jembatan penghubung pada papan rangkaian.

5. Prosedur Praktikum

1. Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan.

2. Susun rangkaian seperti pada gambar dibawah ini membentuk sebuah rangkaian paralel seperti gambar berikut :

I1

I2

V

 

I

                    

I3

 

Vs

3. Berikan tegangan masukan 3 volt DC pada catu daya / power suply.

4. Hidupkan Sakelar (S).

5. Ukur kuat arus yang mengalir dalam rangkaian (I) dan pada masing-masing hambatan (I_1, I_2, dan I₃).

6. Ukur beda potensial pada rangkaian (V).

7. Ulangi langkah 3,4,5, dan 6 untuk tegangan masukan 6 volt, 9 volt, dan 12 volt DC.

6.Hasil dan pembahasan

6.1  Hasil

No	VS	V	Itot	I1 (47)	I2 (56)	I3 (100)
1	3 V	2,8 volt	120 mA	60 Ma	40 mA	20 mA
2	6 V	6 volt	280 mA	120 mA	100 mA	60 mA
3	9 V	8,6 volt	420 mA	180 Ma	160 mA	80 mA
4	12 V	9,6 volt	460 mA	200 Ma	160 mA	100 mA

Keterangan : R1 = 47 Ω

R2 = 56 Ω

                    R3 = 100 Ω

Berdasarkan teori diperoleh hasil :

Hambatan pengganti =

           Rp = 20,35 Ω

6.1.1 Untuk Vs 3 volt

Itot =  =  = 0,147 A = 147 mA

I₁ =  =  = 0,0638 A =  63,8 mA

I₂ =  =  = 0,0535 A = 53,5 mA

I₃ =  =  = 0,03 A = 30 mA

Itot = 63,8 mA + 53,5 mA + 30 mA =147,3 Ma

6.1.2 Untuk Vs 6 volt

Itot =  =  = 0,294 A = 294 mA

I₁ =  =  = 0,127 A = 127 mA

I₂ =  =  = 0,107 A = 107 mA

I₃ =  =  = 0,06 A = 60 mA

Itot = 127 mA + 107 mA + 60 mA = 294 mA

6.1.3 Untuk Vs 9 volt

Itot =  =  = 0,442 A = 442 mA

I₁ =  =  = 0,1914 A = 191,4 mA

I₂ =  =  = 0,1607 A = 160,7 mA

I₃ =  =  = 0,09 A = 90 mA

Itot = 191,4 mA + 160,7 mA + 90 mA = 442,1 mA

6.1.4 Untuk Vs 12 Volt

Itot =  =  = 0,589 A = 589 mA

I₁ =  =  = 0,255 A = 255 mA

I₂ =  =  = 0,214 A = 214 mA

I₃ =  =  = 0,12 A = 120 Ma

Itot = 255 mA + 214 mA + 120 mA = 589 mA

6.2  Pembahasan

Besar arus listrik yang melalui suatu penghantar diteliti oleh George Simon Ohm. Hasil penelitian Ohm menunjukkan bahwa besarnya kuat arus yang mengalir pada suatu konduktor (kawat) hanya ditentukan oleh besar beda potensial antara kedua ujung kawat. Hubungan kuat arus dan beda tegangan ini disebut dengan hokum Ohm dan dinyatakan sebagai:

Besar kuat arus sebanding dengan tegangan kedua ujung konduktor. Hubungan ini dinyatakan dengan : I ~ V

Dengan memasukkan konstanta k maka kesebandingan dapat dinyakan dengan persamaan:  I = kv.

Konstanta k dikenal dengan konduktivitas (daya hantar ) bajan. Selanjutnya, hubungan ini dinyatakan dengan V ~ I, yang dinyatakan dengan grafik berikut ini. Dengan memasukan konstanta R maka hubungan V ~ I dapat dinyatakan sebagai persamaan : V = R I

Konstanta R dikenal dengan Resistansi (hambatan) suatu penghantar. Persamaan I = kV dapat dinyatakan dengan V = I/k sehingga: R= 1/k. hubungan ini menyatakan bahwa hambatan suatu konduktor berkebalikan dengan konduktivitasnya. Konstanta k diperoleh dengan membandingkan perubahan tegangan ΔV dan perubahan kuat arus ΔI. Baik perubahan tegangan maupun perubahan arus diperoleh dari hasil pengukuran.

Keterangan :

V = beda potensial (v)

I = kuat arus (A)

R = hambatan (Ω)

Pada hasil praktikum ada perbedaan dengan hasil perhitungan suara disebabkan karena adanya r dalam hambatan dalam dan juga di pengaruhi faktor dari kabel penghubungnya yang menyebabkan hasil praktukum dengan hasil perhitungan suara.

7      Kesimpulan

Dalam rangkaian pararel besar kuat arus sebanding dengan tegangan kedua ujung konduktor. Hubungan ini dinyatakan dengan : I ~ V dan hubungan kuat arus dan beda tegangan ini disebut dengan hokum Ohm. Dalam hukum ohm dapat dinyatakan dengan V= I.R.

Evaluasi

1.Tiga buah hambatan masing-masing 100 ohm, 50 ohm, dan 40 ohm disusun pararel, kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 22 volt. Tentukan kuat arus listrik terbesar dan terkecil yang mengalir pada masing-masing hambatan ?

Penyelesaian :

Dik :

R₁= 100 ohm

R₂ = 50 ohm

R₃ =40 ohm

V =22 volt

Dit : I_{Terbesar dan} I_terkecil ?

Jawab :

I₁ =  =  = 0,22 A

I₂  =  =  = 0,44 A

I₃  =  =  = 0,5 A

I_{Terbesar =} I_{3 =} I_Terkecil = I₁

2. Perhatikan rangkaian gambar berikut:

                                                

                                             60 ohm                   10 ohm

                                                    30 ohm

                                           Vs

Tentukan beda potensial pada ujung-ujung hambatan 10 ohm ?

Penyelesaian :

Dik :

R₁ = 60 ohm

R₂ = 10 ohm

R₃ = 30 ohm

Dit : V₁₀ ohm ?

Jawab :

            V₃ = V₁ = R₁ . I₁

                           = 60 . 2

                           =120 Volt

I₃ = = = 4 A

          I_Tot  =  I₁ + I₃

                  = 2 + 4

                 = 6 A

            V = I . R

                = 10 . 6

                = 60 Volt

Daftar Pustaka

id.pdfsb.com/jurnal+rangkaian+seri+dan+paralel  diakses pada hari senin, 29 april 2013, pukul 18.45 WIB.

https://www.google.com/search?client=firefox-a&rls=org.mozilla:en-US:official&channel=fflb&q=jurnal+praktikum+rangkaian+hambatan+paralel  diakses pada hari senin, 29 april 2013, pukul 18.50 WIB.