LISTRIK DINAMIS

PENGERTIAN LISTRIK DINAMIS

Listrik Dimanis yaitu listrik yang dapat berubah ubah atau dapat bergerak, atau yang dapat mengalir dan dapat di kendalikan alirannya. Arus Listrik ini dihasilkan dari aliran elektron yang terus menerus dari kutub negatif menuju ke kutub positif , dari potensial tinggi menuju potensial rendah dari sumber yang berbeda potensial (tegangan).

Benda yang bermuatan positif memiliki potensial yang lebih tinggi , sedangkan benda yang bermuatan negatif memiliki potensial yang lebih rendah. Dua benda yang berbeda potensial dapat menyebabkan timbulnya arus listrik, dengan syarat kedua benda dihubungkan dengan suatu penghantar . Adapun beda potensial lebih dikenal dengan sebutan tegangan.

Arus Listrik dapat dibedakan menjadi 2 yakni arus bolak balik atau arus AC (Alternating Current) dan arus searah atau arus DC (Direct Current). Pada umumnya arus listik mengalir melalui kawat penghantar tiap satuan waktu, dan jumlah aliran listrik dalam tiap satuan waktu dikenal dengan sebutan Kuat Arus Listrik (i).

Jika Sumber tegangan Semakin besar, maka Kuat arus yang mengalir akan juga ikut membesar, Namun jika hambatan diperbesar, maka hal ini akan menjadikan aliran arus menjadi semakin berkurang. Seperti yang nanti akan diterangkan dalam hukum Ohm.

Pada Gambar diatas, A memiliki potensial yang lebih tinggi daripada B, sehingga Arus listrik mengalir dari A ke B Hal ini terjadi karena adanya usaha penyeimbangan potensial antara A dan B. Arus Listrik seakan akan bermuatan positif , dari potensial tinggi menuju ke potensial rendah. Namun faktanya, Arus listrik bermuatan positif tidak dapat berpindah , yang dapat berpindah hanyalah muatan negatif (elektron).

Listrik dinamis adalah muatan listrik yang bergerak. Kira-kira bagaimana ya muatan listrik bisa bergerak? Nah cermati contoh berikut, ketika menyalakan lampu, radio atau setrika listrik pada dasarnya hal ini adalah memberi perintah pada elektron untuk bergerak dari sumber tegangan menuju arus listrik kemudian kembali lagi kesumber tegangan melalui kawat atau kabel. Peristiwa bergeraknya elektron dalam kawat atau kabel disebut arus listrik. Energi yang menggerakkan elektron-elektron tersebut disebut energi listrik. Arus listrik bergerak dari kutub positif ke kutub negative.

Rangkaian tertutup

Rangkaian tertutup adalah rangkaian listrik dimana sumber tegangan serta kawat penghubung yang saling bersatu sehingga tidak ada ujung pangkalnya. Syarat mengalirnya arus listrik adalah adanya sumber tegangan sebagai sumber energi dan rangkaian listriknya merupakan rangkaian tertutup. Bagaimana arus listrik dapat mengalir pada rangkaian tertutup? Contoh rangkaian listrik tertutup adalah pada rangkaian lampu, saat kamu menghubungkan sakelar elektron-elektron pada kawat penghubung memperoleh energi untuk bergerak dari kutub negative baterai menuju kutub positif baterai melalui lampu akibatnya lampu akan menyala. Sedangkan ketika sakelar terbuka, gerakan-gerakan elektron berhenti karena kawat penghubungnya putus sehingga lampu tidak dapat menyala.

RUMUS LISTRIK DINAMIS

Arus Listrik

Arus listrik adalah perpindahan muatan listrik akibat adanya perpindahan elektron. Arus listrik selalu mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial lebih rendah. Arus listrik menglir melalui suatu rangkaian tertutup, yaitu rangkaian yang tidak berpangkal dan tidak berujung.

Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat arus listrik. Jadi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu.

Syarat terjadinya arus listrik:

1. Terdapat beda potensial antara kedua ujung konduktor

2. Terjadi dalam rangkaian tertutup (seluruh elemen terhubung)

Arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron. Jika muatan q (satuan Coulomb) mengalir melalui penampang konduktor dalam waktu t(satuan detik), dan arus sebesar I(satuan Ampere) maka besarnya arus listrik :

I = arus listrik (A)

q = muatan listrik (C)

t = waktu (s)

Satuan arus listrik yaitu coulomb per detik atau disebut juga ‘ampere’. Arus mengalir dari benda yang kelebihan elektron ke benda yang kekurangan elektron. Bila suatu benda mengalami perbedaan jumlah muatan maka akan mengalami gaya.

Jika n(jumlah) elektron melewati penampang konduktor dalam waktu t, maka muatan total yang melewati konduktor adalah:

q = n . e

q = muatan listrik (C)

n = jumlah elektron

e = muatan elektron (-1,6 x 10 ^-19 C)

Kecepatan transmisi listrik dinamis sangat berbeda dengan kecepatan gerakan elektron yang sebenarnya. Elektron itu sendiri memantul di dalam konduktor, dan mungkin hanya membuat pergerakan di sepanjang konduktor pada kecepatan beberapa milimeter per detik.

Ini berarti bahwa pada arus bolak-balik, di mana arus berubah arah 50 atau 60 kali per detik, sebagian besar elektron tidak pernah berhasil keluar dari kawat, tetapi hanya bergerak bolak balik di dalam kawat. Arus yang mengalir dalam suatu rangkaian dapat digunakan dalam berbagai keperluan misalnya untuk menghasilkan panas, menggerakkan rangkaian listrik, untuk penyimpanan informasi dalam sirkuit terpadu dan lain sebagainya.

Contoh Soal

Diketahui arus 0,75 A ditarik oleh filamen bohlam listrik selama 10 menit.

Tentukan jumlah muatan listrik yang mengalir melalui rangkaian!

Diketahui: I = 0,75 A

t = 10 menit = 600 s

Ditanya : q

Jawab : q = I × t = 0,75 × 600

q = 450 C

Beda Potensial atau Tegangan Listrik

Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya beda potensial antara kutub positif dengan kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif.

Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara . Di atas menara itu, air disimpan dalam bak air. Makin tinggi letak bak air itu, maka makin besar pula tekanannya. Jika keran dibuka air mulai bergerak di dalam pipa. Kecepatan mengalirnya berhubungan erat dengan tekanan air ter­sebut. Beda potensial listrik hampir serupa dengan beda ketinggian permukaan air tersebut.

Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.

Aliran suatu muatan listrik di dalam suatu rangkaian dipengaruhi oleh potensial dari satu titik ke titik yang lain. Beda potensial mempengaruhi jumlah muatan yang mengalir dalam suatu penghantar. Jumlah muatan yang terdapat pada suatu benda disebut potensial listrik.

Jadi bisa disimpulkan bahwa beda potensial atau tegangan listrik adalah banyaknya energi yang digunakan untuk menghantarkan muatan listrik dari titik potensial tinggi ke potensial randah per muatan listrik .

Besarnya beda potensial dirumuskan sebagai berikut:

V = beda potensial listrik (volt)

W = energi listrik (Joule)

q = muatan listrik (C)

Contoh soal :

Muatan listrik sebesar 40 C dipindahkan dari benda 1 menuju ke benda 2. Jika diketahui usaha untuk memindahkan benda tersebut adalah 120 J, hitunglah beda potensial listrik antara benda 1 dan benda 2!

Diketahui :

q = 40 C

W = 120 J

Ditanyakan : V

Jawab :

Jadi, besarnya beda potensial adalah 3 volt.

Hambatan Pada Penghantar

Hambatan ialah gesekan atau rintangan yang diberikan suatu bahan terhadap suatu aliran arus listrik. Dengan adanya gesekan atau rintangan ini, menye­babkan gerak elektron berkurang. Hambatan-hambatan yang menghalangi gerak elektron disebut resistansi. Jadi resistansi adalah hambatan listrik, makin besar resistansi sebuah penghantar, semakin kecil arus listrik yang dapat mengalir. Sedangkan alat resistansi disebut resistor atau tahanan (diberi simbol R). Akibat adanya gesekan atau rintangan (resistansi) pada aliran elektron, maka sejumlah energi listrik berubah menjadi energi panas. Resistor (hambatan) dapat pula berupa lampu atau elemen pemanas. Tetapi kawat yang panjang pun dapat memberikan hambatan tertentu.

Bila kita melihat saluran air, maka kita bisa melihat aliran/arus air mengalir pada saluran tersebut. Ada sesuatu yang bisa menghambat lajunya aliran air pada saluran air , misalnya sampah.

Kita bisa melihat bahwa semakin besar/banyak sampahnya , maka semakin kecil arus airnya. Artinya semakin banyak sampah berarti semakin besar hambatannya. Hambatan pada sampah akan di tentukan oleh jenis sampah, panjang sampah dan luas penampang saluran airnya. Sampahnya semakin padat berarti semakin besar hambatannya, semakin panjang sampahnya juga akan semakin besar hambatannya. Tetapi semakin luas saluran airnya, justru semakin kecil hambatannya. Aliran air hampir serupa dengan aliran listrik , dimana pada kawat/penghantar terdapat hambatan.

Demikian juga pada suatu penghantar yang dialiri arus listrik, maka besarnya hambatan pada penghantar akan di tentukan oleh :

1. Panjang penghantar(l ). Semakin panjang penghantarnya, maka semakin besar hambatannya.

2. Luas penampang penghantar(A). Semakin luas penampang kawat penghantar, maka semakin kecil hambatannya.

3. Hambatan jenis(ρ ) . Semakin besar hambatan jenisnya , maka semakin besar hambatan penghantar tersebut.

Jadi bisa di simpulkan bahwa besarnya hambatan pada suatu penghantar , berbanding lurus dengan hambatan jenis dan panjang penghantar , tetapi berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar .Sehingga besarnya hambatan suatu penghantar bisa dituliskan dengan rumus :

R = hambatan penghantar (Ohm)

ρ = hambatan jenis (Ohm.m)

l = panjang penghantar (m)

A = luas penampang penghantar(m²)

Hambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya kuat arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik. Dalam peralatan elektronika , resistansi berguna untuk menjaga kuat arus dan tegangan pada nilai tertentu dengan tujuan agar komponen-komponen listrik lainnya dapat berfungsi dengan baik.

Resistor sederhana dapat dibuat dari bahan nikrom (campuran antara nikel, besi. krom, dan karbon). Selain itu, resistor juga dapat dibuat dari bahan karbon. Nilai hambatan suatu resistor dapat diukur secara langsung dengan ohmmeter.

Tabel hambatan jenis berbagai bahan :

Bahan............... .Hambatan jenis(Ω.m)

Air............................................10²

Air suling........................10³ – 10⁵

Alkohol................................5 x 10⁴

Aluminium......................2,9 x 10⁸

Asam sulfat....................2,5 x 10²

Bakelit..............................10⁵ – 10¹⁰

Besi....................................8,6 x 10^-8

Ebonit.............................10¹³ – 10¹⁶

Emas.................................2,3 x 10^-8

Kaca................................10¹¹ – 10¹⁴

Karbon................................6 x 10⁵

Raksa.............................9,58 x 10^-7

Karet................................10⁸ – 10¹³

Mangan...........................4,3 x 10^-7

Mika.......................................10¹³

Minyak tanah.....................10¹⁴

Parafin..................................10¹⁴

Perak..................................1,6 10^-8

Porselin..........................10¹² – 10¹⁴

Timbal...............................2,1 x 10^-7

Tembaga...........................1,7 x 10^-14

Wolfram...........................5,6 x 10^-8

Contoh soal :

Diketahui sebuah kawat penghantar yang mempunyai panjang 75 meter, luas penampangnya 1,5 mm², dengan hambatan jenisnya 17 x 10^-7 Ωm. Hitung berapa hambatan pada kawat tersebut !

Penyelesaian :

Diketahui :

l = 75 meter

A = 1,5 mm² = 15 x 10^-7 m²

ρ = 17 x 10^-7 Ωm

Dicari : R

Jawab :

(17 x 10^-7) . 75

15 x 10^-7

17 x 75

15

R = 17 . 5

R = 85 Ohm

Hukum Ohm

Aliran arus listrik dalam suatu rangkaian tidak berakhir pada alat listrik. tetapi melingkar kernbali ke sumber tegangan. Pada dasarnya alat listrik bersifat menghambat arus listrik. Hubungan antara arus listrik, tegangan, dan hambatan dapat diibaratkan seperti air yang mengalir pada suatu saluran. Orang yang pertama kali meneliti hubungan antara arus listrik, tegangan. dan hambatan adalah Georg Simon Ohm (1787-1854) seorang ahli fisika Jerman. Hubungan tersebut lebih dikenal dengan sebutan hukum Ohm.

Bunyi Hukum Ohm

“Besarnya beda potensial antara ujung-ujung penghatar dalam sebuah rangkaian listrik sebanding dengan arus listrik yang mengalir dan hambatan penghantar.”

Secara matematis hukum ohm di atas dapat dirumuskan :

V = I . R

V = beda potensial (volt)

I = kuat arus (ampere)

R = hambatan (ohm)

Dengan kata lain kita dapat mendefinisikan hukum ohm : perbedaan potensial listrik antara dua titik pada rangkaian (ΔV) sebanding dengan arus listrik antara dua titik tersebut dan hambatan total dari semua perangkat listrik yang ada diantara dua titik tersebut.

Arus Listrik dalam Hukum Ohm

Rumus hukum ohm di atas bisa di tuliskan menjadi:

Persamaan diatas menunjukkan variabel yang mempengaruhi besarnya arus listrik adalah tegangan dan hambatan. Arus listrik dalam rangkaian berbanding lurus dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan hambatan total. Semakin besar tegangan baterai maka akan semakin besar arus listrik. Semakin besar hambatan maka akan semakin kecil arus listrik.

Supaya lebih memahami tentang hukum ohm, silahkan kalian atur nilai V (votage / tegangan) dan R (resistance / hambatan) pada simulasi di bawah ini dan perhatikan perubahan nilai I (arus listrik / current):

Contoh Soal

Sebuah alat pemanggan roti elektrik mengalir arus 10 ampere dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt. Berapa hambatan yang terjadi ?

Pembahasan:

Diketahui

V = 220 volt

I = 10 ampere

Ditanya : R

Jawab :

V........220

I............10

R = 22 ohm

Daya Dan Energi Listrik

Bila kita menelusuri energi lampu listrik yang dimanfaatkan, hanya beberapa persen energi listrik yang diubah menjadi cahaya tampak, dan sisanya menjadi energi panas.

Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas atau cahaya pada alat-alat listrik tersebut, karena arus biasanya agak besar, dan terjadi banyak tumbukan antara elektron dan atom pada kawat. Pada setiap tumbukan, terjadi transfer energi dari elektron ke atom yang ditumbuknya, sehingga energi kinetik atom bertambah dan menyebabkan suhu elemen kawat semakin tinggi.

Daya yang diubah oleh peralatan listrik merupakan energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V. Daya listrik merupakan kecepatan perubahan energi tiap satuan waktu, dirumuskan:

P = daya

Muatan yang mengalir tiap satuan waktu Q/t merupakan arus listrik I , sehingga didapatkan :

P = V . I

Persamaan diatas menunjukkan bahwa daya yang dihasilkan oleh suatu perangkat sebanding dengan nilai arus I yang melewatinya dan beda potensial V di antara ujung-ujung penghantar. Satuan daya listrik dalam SI adalah watt (1 W = 1 J/s).

Karena V = R . I , maka rumus diatas menjadi: P = R . I . I

sehingga P = I². R

dimana:

P = daya listrik (watt)

I = kuat arus listrik (A)

R = hambatan kawat penghantar (Ω)

V = beda potensial listrik (V)

Energi listrik pada suatu sumber arus listrik dengan beda potensial selama selang waktu tertentu dinyatakan oleh :

W = V . I . t

karena P = V . I maka: W = P . t

dimana:

P = daya listrik (watt)

I = kuat arus listrik (A)

V = beda potensial listrik (V)

W = energi/usaha listrik (J)

t = waktu (s)

Jadi daya listrik juga didefinisikan sebagai banyaknya energi listrik tiap satuan waktu. Satuan energi listrik adalah joule ( J). Energi listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari oleh pelanggan listrik diukur dengan satuan kWh (kilowatt-hour). 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J. Semakin banyak nilai KWH yang ditampilkan KWH meter maka semakin besar biaya penggunaan listrik, oleh karena itu kita harus bijak dalam menggunakan daya dan energi listrik dirumah.

Contoh soal :

1. Daya listrik terpasang pada suatu rumah yaitu 900 watt , dan tegangan listriknya 220 volt. Berapakah arus listrik maksimum yang dapat mengalir pada instalasi rumah tersebut.

Diketahui : P = 900 watt

V = 220 volt

Ditanya : I

Jawab : P = V . I sehingga I = P / V

I = 900/220 = 4,09 Ampere.

2. Sebuah lampu berdaya 40 watt bekerja pada tegangan 220 volt menyala selama 5 jam. Berapa arus listrik yang mengalir pada lampu dan energi listrik yang digunakan oleh lampu tersebut.

Diketahui : P = 40 watt

V = 220 volt

t = 5 jam = 5 x 3600 detik = 18.000 detik

Ditanya : I dan W

Jawab : P = V . I sehingga I = P / V

I = 40 / 220 = 0,18 Ampere

W = P . t = 40 x 18.000

= 720.000 joule = 720 Kilo joule.

RANGKAIAN LISTRIK

Rangkaian listrik adalah susunan alat-alat listrik yang dihubungkan dengan sumber listrik sehingga menghasilkan arus listrik.

Berdasarkan definisi di atas, kita bisa menyebutkan bahwa bagian-bagian utama suatu rangkaian listrik terdiri dari alat/komponen listrik, penghubung, dan sumber listrik.

Alat atau komponen listrik adalah peralatan yang bekerja menggunakan listrik. Ada banyak contoh peralatan listrik, seperti lampu, TV, bel sekolah, dan lain-lain.

Sedangkan, penghubung adalah media yang menghubungkan alat listrik dan sumber listrik, disebut konduktor, pembungkusnya disebut isolator.

Sementara, sumber listrik adalah alat pembangkit arus listrik dengan membuat beda potensial listrik antara dua buah titik.

Arus pada rangkaian listrik merupakan aliran elektron yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif.

Jenis Rangkaian Listrik

Cara alat listrik terhubung dengan sumber listrik dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu melalui cara seri, cara paralel, dan gabungan seri-paralel. Selanjutnya ketiga cara ini lazim disebut dengan rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran.

Rangkaian Seri

Rangkaian seri adalah rangkaian alat/komponen listrik yang disusun secara berurut, disebut juga rangkaian berderet.

Rangkaian seri tidak memiliki percabangan. Dengan kata lain, rangkaian seri adalah rangkaian yang arus listriknya mengalir hanya pada satu jalur.

Rangkaian seri terbentuk jika arus listrik dihubungkan secara berurut atau berderet. Kutub negatif komponen pertama dengan kutub positif komponen kedua, kutub negatif komponen kedua dengan kutub positif komponen ketiga, kemudian diteruskan ke kutub positif komponen pertama.

Ciri-Ciri Rangkaian Seri

Berdasarkan uraian di atas, maka ciri-ciri khusus rangkaian seri antara lain sebagai berikut:

1. Komponennya disusun secara berurutan atau berderet

2. Arus listrik mengalir tanpa melalui cabang

3. Arus listrik yang mengalir di berbagai titik dalam rangkaian besarnya sama

4. Tegangan listrik disetiap hambatan nilainya berbeda-beda

Rumus Rangkaian Seri

Pada rangkaian seri, nilai kuat arus di titik a dan b (I_ab) sama dengan yang mengalir di setiap hambatan:

I_ab = I₁ = I₂ = I₃

Berbeda dengan arus, tegangan dari titik a sampai b (V_ab) merupakan hasil penjumlahan dari tegangan pada masing-masing hambatan.

Dengan kata lain, tegangan di antara kaki-kaki hambatan (R) yang disusun seri memiliki nilai yang berbeda-beda:

V_ab = V₁ + V₂ + V₃

Berdasarkan Hukum Ohm (V = I . R), berlaku:

V₁ = I . R₁

V₂ = I . R₂

V₃ = I . R₃

Sehingga, persamaan menjadi:

I . R_S = I . R₁ + I . R₂ + I . R₃

I . R_S = I (R₁ + R₂ + R₃)

R_S = R₁ + R₂ + R₃

Persamaan di atas menjelaskan bahwa hambatan yang dirangkai secara seri dapat digantikan dengan hambatan pengganti (R_S). Selain itu, hambatan pengganti (R_S) selalu lebih besar dari hambatan yang diganti.

Artinya, resistor (hambatan) yang dipasang secara seri maka nilai hambatannya (resistansi totalnya) semakin besar.

Rangkaian seri di dalam alat elektronik berfungsi sebagai pembagi tegangan. Secara matematis berlaku persamaan:

V₁ : V₂ : V₃ = R₁ : R₂ : R₃

Contoh Soal

Diketahui tiga resistor yg dirangkai seri dengan hambatan sebesar R₁ = 100 Ohm, R₂ = 200 Ohm, R₃ = 300 Ohm. Ujung-ujung rangkaian itu dihubungkan pada sumber tegangannya 120 Volt. Tentukan:

(a) beda potensial ujung-ujung R₁

(b) beda potensial ujung-ujung R₂

Pembahasan:

Diketahui:

• R₁ = 100 Ohm

• R₂ = 200 Ohm

• R₃ = 300 Ohm

• V = 120 Volt

Ditanyakan:

a. V₁

b. V₂

Penyelesaian:

R_s = R₁ + R₂ + R₃

R_s = 100 + 200 + 300

R_s = 600 Ohm

V = I . R_S

I = ^V/_Rs

I = ¹²⁰/₆₀₀

I = 0,2 A

a. V₁ = I . R₁

V₁ = 0,2 . 100

V₁ = 20 Volt

b. V₂ = I . R₂

V₂ = 0,2 . 200

V₂ = 40 Volt

Jadi, beda potensial ujung-ujung R₁ dan R₂ adalah 20 Volt dan 40 Volt.

Rangkaian Parallel

Apa yang dimaksud dengan rangkaian parallel? Dalam ilmu kelistrikan, rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun/dihubungkan secara berjajar atau bercabang.

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 Rangkaian Paralel

Ciri-ciri khusus rangkaian paralel, antara lain sebagai berikut:

1. Memiliki percabangan

2. Hambatan total lebih kecil

3. Tegangan listrik pada setiap komponen sama besar

4. Arus listrik yang mengalir pada setiap komponen besarnya tidak sama

Rumus Rangkaian Paralel

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

Sementara itu, hukum Kirchoff adalah hukum yang mengatur tentang percabangan pada rangkaian listrik.

Rumus hambatan pengganti (R_P) bisa didapatkan dari penurunan rumus hukum Ohm berdasarkan analisis rangkaian paralel.

Pada rangkaian paralel di atas, tegangan (V) pada setiap hambatan sama besar, walaupun nilai hambatannya (R) berbeda-beda. Secara matematis, dituliskan:

V_ab = V₁ = V₂ = V₃

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 I_P.

Pada rangkaian berlaku:

I_P = I₁ + I₂ + I₃

Oleh karena

maka:

V_ab V_ab V_ab V_ab

Rumus Hambatan Pengganti Rangkaian Paralel:

Dari rumus tadi dapat disimpulkan bahwa hambatan pengganti susunan paralel (R_P) 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:

R₁ R₂

Hambatan yang disusun secara paralel berfungsi sebagai pembagi arus dengan nilai perbandingan kuat arus pada rangkaian di setiap cabang adalah:

1 1 1

Contoh soal :

1. Dua buah resistor masing-masing besarnya 6 Ohm dan 12 Ohm disusun paralel dan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt. Hitunglah:

• Hambatan total pengganti

• Kuat arus listrik yang keluar dari sumber tegangan

• Tegangan pada masing-masing resistor

• Kuat arus listrik pada masing-masing resistor

Penyelesaian :

Diketahui:

• • • • R₁ = 6 Ohm

      • R₂ = 12 Ohm

      • V = 12 Volt

Ditanyakan:

a. R_P

b. I_P

c. V₁ dan V₂

d. I₁ dan I₂

Jawab:

^....R₁ ^{. R}₂

6 x 12

= 4 Ohm

Jadi, hambatan total penggantinya (R_P) adalah 4 Ohm.

= 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

= 2 A

= 1 A

Jadi, kuat arus pada masing-masing resistor (I₁ dan I₂) adalah 2 A dan 1 A.

2. Empat buah hambatan 15 Ohm, 10 Ohm, 6 Ohm, dan 5 Ohm disusun paralel lalu dihubungkan dengan sumber tegangan listrik perbandingan arus yang mengalir untuk tiap-tiap hambatan adalah?

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/_R4

= ^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.

Rangkaian Campuran

Pada umumnya secara karakteristik rangkaian listrik itu ada dua macam yaitu rangkaian seri dan paralel, Akan tetapi ada satu lagi bentuk rangkaian listrik yang biasa disebut rangkaian campuran. Rangkaian campuran ini merupakan kombinasi dari rangkaian seri dan paralel.

Untuk dapat mencari besarnya hambatan yang terdapat pada rangkaian campuran, terlebih dahulu kita harus mencari besaran hambatan pada tiap-tiap model rangkaian (seri dan paralel), setelah kita menemukan besaran hambatan pada kedua rangkaian tersebut kemudian kita mencari hambatan dari gabungan rangkaian akhir yang telah kita dapat.

Menghitung Tahanan Total Rangkaian (RT)

Serumit apapun rangkaian, pada dasarnya terdiri dari Rangkaian seri dan Rangkaian pararel. Sehingga dalam menghitung tahanan totalnya digunakan cara-cara Rangkaian seri dan Rangkaian pararel. Langkah pertama adalah Tentukan resistor mana saja yang termasuk kedalam Rangkaian seri dan mana yang pararer. Kemudian sederhanakan rangkaian sehingga mudah dihitung. Perhatikan gambar dibawah ini

Pada gambar diatas R3 dan R4 terhubung secara pararel, sedangkan R2 dan R1 terhubung secara seri. Untuk menghitung Tahanan Total rangkaian, hitung terlebih dahulu tahanan total parael (R_TP) dan tahan total seri (R_TS). Setelah dihitung R_TP dan R_TS –nya rangkaian pada gambar 1 bisa disederhanakan menjadi seperti pada gambar 2 dibawah ini.

Perhatikan sekarang rangkaian sudah membentuk hubungan secara Seri. Sehingga Tahanan Total rangkaian RT a-b bisa dihitung dengan menjumlahkan R_TP dan R_TS :

RTa-b = R_TP + R_TS