Rangkaian Listrik

Share
Comment 0 reply
Rangkaian Listrik

Secara umum, rangkaian listrik merupakan sambungan yang berasal dari berbagai macam elemen listrik pasif seperti kapasitor, resistor, transformator, induktor, sumber arus, sumber tegangan, dan juga saklar (switch).

Namun ada juga beberapa pengertian lain terkait rangkain listrik seperti berikut ini.

Pengertian Rangkaian Listrik

electrical circuit

Rangkaian listrik adalah suatu kesatuan diantara berbagai komponen elektronika serta sumber tegangan yang dikaitkan secara terbuka agar arus listrik yang berasal dari sumber dapat mengalir.

Untuk mengetahui keberadaan aliran listrik, kalian dapat menggunakan beberapa indikator seperti motor DC serta beberapa jenis LED.

Untuk pembuatan rancangan atau pemasangannya harus memperhatikan beberapa faktor seperti: Reaktansi kapasitif, reaktansi induktif (induktansi), permitivitas serta resistivitas.

Jenis – Jenis Rangkaian Listrik

Secara umum, rangkaian listrik terdiri dari 2 jenis yang berbeda, yakni Seri dan Paralel.

Namun, ada pula gabungan dari 2 jenis rangkaian listrik yang disebut sebagai rangkaian campuran.

Selengkapnya simak ulasan di bawah ini:

1. Rangkaian Listrik Seri

Gambar rangkaian listrik seri

Rangkaian listrik seri adalah bentuk rangkaian listrik yang paling sederhana, sebab tersusun secara lurus dan tidak bercabang.

Karakteristik:

  • Cara penyusunan rangkaiannya praktis & sederhana.
  • Seluruh komponen listrik disusun sejajar (berderet / berurutan).
  • Kabel penghubung tidak bercabang.
  • Hanya memiliki 1 jalan yang dapat dilewati oleh arus, sehingga apabila terdapat salah satu jalur yang terputus, maka seluruh rangkaian tidak berfungsi.
  • Arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian sama besarnya.
  • Beda potensial atau tegangan terhadap masing – masing komponen yang terpasang memiliki nilai yang berbeda.
  • Memiliki hambatan total yang lebih besar daripada hambatan penyusunnya.

Rumus:

I = I1 = I2 = I3
V = V1 + V2 + V3
R = R1 + R2 + R3

2. Rangkaian Listrik Paralel

Macam-macam rangkaian listrik

Rangkaian paralel memiliki ciri khas berupa susunan rangkaiannya yang bercabang. Rangkaian listrik paralel biasa dimanfaatkan untuk aliran listrik di dalam rumah.

Karakteristik:

  • Cara penyusunannya cenderung lebih rumit.
  • Seluruh komponen listrik terpasang dengan cara bersusun dan juga sejajar.
  • Kabel penghubung bercabang.
  • Memiliki beberapa jalan yang dapat dilewati oleh arus.
  • Arus yang mengalir pada masing – masing cabang memiliki nilai besar yang berbeda.
  • Masing – masing komponen yang terpasang memperoleh besar arus yang berbeda.
  • Seluruh komponen memperoleh tegangan yang sama besar.
  • Hambatan total lebih kecil daripada hambatan pada masing – masing komponen penyusunnya.

Rumus:

I = I1 + I2 + I3
V = V1 = V2 = V3
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
I1 : I2 : I3 = 1/R1 : 1/R2 : 1/R3

3. Rangkaian Listrik Gabungan

arus gabungan

Rangkaian gabungan adalah rangkaian listrik gabungan dari seri dan paralel.

Secara umum, karakteristik serta hukum yang berlaku dalam rangkaian gabungan juga mengikuti kedua rangkaian listrik penggabungnya.

Rumus:

I = I1 + I2
1/Rp = 1/R2 + 1/R3
Rtotal = R1 + 1/Rp

4. Rangkaian Listrik Arus Searah / DC

arus searah atau dc

Sumber arus listrik searah (DC) merupakan sumber energi listrik yang dapat menghasilkan arus listrik yang arahnya selalu tetap (konstan) dari muatan listrik potensi tinggi ke rendah.

DC ini biasanya dijumpai pada aplikasi bertegangan rendah seperti baterai serta sebagian besar sirkuit elektronik yang juga membutuhkan catu daya atau arus searah (DC).

Berikut adalah beberapa tegangan yang sering digunakan untuk arus searah (DC):

  • 1.5 VDC
  • 5 VDC
  • 12 VDC
  • 24 VDC

5. Rangkaian Listrik Arus Bolak – Balik (AC)

arus bolak balik atau AC

Di dalam rangkaian arus searah (DC), maka tegangan dan arus umumnya konstan.

Tetapi apabila dalam rangkaian arus bolak – balik (AC), nilai sesaat dari tegangan arus dan juga karenanya daya terus berubah sebab dipengaruhi dengan pasokan.

Sehingga apabila kalian bisa menghitung daya pada sirkuit AC dengan cara yang sama seperti pada sirkuit DC, namun kalian masih dapat menyebutkan jika daya (P) sama dengan tegangan (V) dikalikan dengan ampere (I).

Dapat ditarik kesimpulan jika rangkaian AC mengandung reaktansi, sehingga terdapat komponen daya sebagai akibat dari medan magnet / listrik yang dibuat oleh komponen.

Hasilnya jika tidak seperti komponen resistif murni, daya ini disimpan serta akan dikembalikan menuju suplai ketika gelombang sinusoidal lewat satu siklus periodik penuh.

Maka, daya rata – rata yang diambil oleh sebuah rangkaian yakni jumlah daya yang disimpan serta daya yang dikembalikan selama satu siklus penuh.

Sehingga, konsumsi daya rata – rata sirkuit akan menjadi rata – rata daya sesaat pada satu siklus penuh dengan daya sesaat. (P) dimaksudkan sebagai perkalian dari tegangan sesaat (V) dan oleh arus sesaat (I).

Fungsi pada sinus periodik serta kontinu yakni daya rata – rata diberikan sepanjang waktu akan sama dengan daya rata – rata yang diberikan terhadap satu siklus tunggal.

6. Rangkaian Listrik 1 Phase dan 3 Phase

1 Phase dan 3 Phase

Sistem daya satu fasa serta tiga fasa mengacu terhadap unit yang menggunakan daya listrik bolak – balik (AC).

Yang membedakan antara keduanya adalah keteguhan pengirimannya daya AC.

Sistem daya AC fase tunggal memuncak dalam tegangan 90⁰ serta 270 with, dengan siklus penuh pada 360⁰. Dengan puncak serta penurunan dalam tegangan ini, daya tidak dikirim pada laju yang konstan.

a. Sistem 1 Phase

Dalam sistem 1 phase memiliki satu kabel netral serta satu kabel daya dengan arus yang mengalir diantara mereka.

Perubahan siklus dalam besaran serta arah pada umumnya akan mengubah aliran pada arus serta tegangan sekitar 60 kali per detik, hal tersebut tergantung dengan kebutuhan khusus suatu sistem.

Manfaat penggunaan listrik 1 phase:

  • Array luas pemakaian aplikasi.
  • Catu daya AC paling efisien hingga 100 watt.
  • Lebih sedikit biaya rangkaian.
  • Design atau rangkaiannya tidak rumit.

b. Sistem 3 Phase

Terdapat tiga kabel daya yang masing – masing 120⁰ dari fase satu sama lain.

Delta serta wye yakni dua jenis rangkaian yang digunakan untuk mempertahankan beban yang sama terhadap sistem tiga fase.

Masing – masing akan menghasilkan konfigurasi kabel yang beda.

Dalam konfigurasi delta tidak terdapat kawat netral yang digunakan.

Pada konfigurasi wye menggunakan kabel netral serta ground.

Catatan: Dalam sistem tegangan tinggi, kawat netral pada umumnya tidak tersedia untuk sistem tiga fase. Ketiga fase daya sudah memasuki siklus dengan 120⁰.

Manfaat penggunaan listrik 3 phase:

  • Biaya penanganan tenaga kerja lebih rendah.
  • Pengurangan dalam konsumsi tembaga.
  • Kemampuan untuk menjalankan beban daya lebih tinggi.
  • Risiko yang lebih kecil pada keselamatan pekerja.
  • Efisiensi konduktor lebih baik.

7. Rangkaian Listrik Sederhana

ac dc

Lampu memerlukan 2 kabel untuk menyala, satu berupa kabel netral dan satu berupa kabel hidup. Kedua kabel tersebut terhubung dari lampu dengan panel suplai utama.

Kabel warna merah digunakan untuk kabel hidup serta kabel warna hitam digunakan untuk kabel netral.

Saklar yang digunakan untuk mengontrol sirkuit listrik dengan menghidupkan dan mematikan yang disediakan pada kabel langsung antara pasokan dengan beban utama.

Hukum Kirchhoff I

Hukum Kirchhoff I

Berbunyi: “Dalam rangkaian listrik bercabang, jumlah kuat arus yang masuk dalam sebuah titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut.”

Hukum Kirchhoff pertama kali dipublikasikan di tahun 1845 oleh seorang ahli fisika asal Jerman bernama Gustav Robert Kirchhoff.

Hukum ini berfungsi untuk menganalisis arus serta tegangan pada suatu rangkaian yang mana hukum ini juga berkaitan dengan arah arus terhadap titik percabangan.

Baca juga: Fungsi Kapasitor

Perbedaan Rangkaian Listrik Seri dan Paralel

seri dan paralel

Perbedaan rangkaian listrik seri dan paralel dibagi menjadi dua bagian, yakni berdasarkan bentuk, rumus, dan kelebihan kekurangannya, berikut penjelasannya:

1. Bentuk Rangkaian

Dalam perbedaan bentuk rangkaian dibagi menjadi dua bagian berbeda, yaitu:

a. Perbedaan Susunan Rangkaian

SeriParalel
  • Tidak bercabang / sederhana.
  • Hanya menggunakan satu kabel untuk menghubungkan hambatan listrik.
  • Disusun secara lurus sejajar.
  • Susunanya bercabang / kompleks.
  • Terdapat pembagian arah arus yang terjadi menuju hambatan yang letaknya tidak lurus.

b. Perbedaan Komponen yang Digunakan

SeriParalel
  • Komponen seri lebih sedikit.
  • Komponen yang digunakan hanya sumber tegangan, kabel serta hambatan.
  • Komponen paralel lebih banyak daripada seri. Mulai dari jumlah atau panjang alat.

2. Rumus

A. Kuat Arus

a. Rumus Mencari Kuat Arus Rangkaian Listrik Seri

Dalam rangkaian seri jumlah muatan listrik yang mengalir pada masing – masing berjumlah sama. Sehingga, hambatan dalam satu titik akan sama dengan titik yang lain.

Rumus:

I = I1 = I2 = I3 = I4

a. Rumus Mencari Kuat Arus Rangkaian Listrik Paralel

Kuar arus total pada rangkaian paralel merupakan hasil dari penambahan kuat arus yang terdapat pada hambatan.

Rumus:

I = I1 + I2 + I3 + I4

B. Kuat Tegangan

Tegangan merupakan besarnya energi potensial (V) yang ada pada suatu medan listrik dengan satuannya adalah volt.

Pada rangkaian seri, energi potensial berbeda antara satu titik dengan titik yang lain. Namun tidak untuk rangkaian paralel.

a. Rumus Mencari Kuat Tegangan Rangkaian Listrik Seri

Dalam rangkaian seri, energi potensial / tegangan tidak dapat disamakan nilainya seperti pada kuat arus.

Rumus:

V = V1 + V2 + V3 + V4

b. Rumus Mencari Kuat Tegangan Rangkaian Listrik Paralel

Energi potensial total memiliki nilai yang sama dengan energi potensial yang terdapat pada tiap – tiap titik.

Rumus:

V = V1 = V2 = V3 = V4

C. Besar Hambatan

Pada rangkaian seri dan paralel, besar hambatan dapat diketahui dengan melakukan perbandingan antara tegangan serta kuat arus listrik yang lewat pada sebuah titik dalam satu rangkaian.

a. Rumus Mencari Besar Hambatan Rangkaian Listrik Seri

Jumlah hambatan total rangkaian seri adalah penjumlahan dari semua hambatan dalam rangkaian listrik.

Rumus:

R = R1 + R2 + R3 + R4

b. Rumus Mencari Besar Hambatan Rangkaian Listrik Paralel

Besar hambatan pada rangkaian listrik paralel tidak sama antara satu titiknya. Sebab pada rangkaian listrik paralel disusun secara bercabang.

Rumus hambatan total:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4

3. Kelebihan & Kekurangan

Berikut beberapa kelebihan dan kekurangan pada rangkaian listrik seri dan paralel, antara lain:

A. Kelebihan

SeriParalel
  • Menggunakan sedikit.
  • Memiliki kemampuan deteksi yang lebih cepat jika terjadi kerusakan.
  • Memiliki kuat arus listrik yang mengalir sama besar sehingga lebih hemat listrik.
  • Jika terjadi kerusakan pada satu titik, tidak akan membuat masalah pada titik yang lain.
  • Memiliki energi potensial yang sama pada masing – masing titik.
  • Jika digunakan pada pemasangan bohlam, maka daya nyala bohlam tidak akan berbeda antara yang terdekat hingga yang terjauh dari sumber tegangan.

B. Kekurangan

SeriParalel
  • Memiliki energi potensial yang beda, sehingga jika digunakan pada rangkaian bohlam akan memberikan daya nyala yang berbeda – beda.
  • Bohlam terjauh dari sumber tegangan akan memiliki daya nyala yang lebih redup.
  • Memiliki satu sumber listrik. Sehingga jika satu komponen mati, seluruh komponen juga akan mati.
  • Lebih boros listrik serta penggunaan komponen penyusun.
  • Memiliki kuat arus yang berbeda di antara satu titik dengan titik yang lainnya.

Contoh Soal Rangkaian Listrik & Penyelesaiannya

1. Perhatikan gambar rangkaian di bawah ini:

Contoh Soal rangkaian listrik dan penyelesaiannya

Tentukan:

a. Hambatan pengganti / total
b. Arus listrik
c. Tegangan pada masing – masing resistor
d. Gambarkan grafik tegangan pada hambatan

Pembahasan:

Sebab rangkain tersebut adalah seri, maka:

a. Hambatan pengganti / total

R total = R1+R2+R3+R4
R total = 6 +4 +5+10
R total = 25 Ohm

b. Arus listrik

I = V/R
I = 15 volt/25 ohm
I = 3/5 A=  0.6 A

c. Tegangan pada masing – masing resistor

V1 = I x R1 = 3/5 x 6 = 3.6 v
V2 = I x R2 = 3/5 x 4 = 2.4 v
V3 = I x R3 = 3/5 x 5 = 3 v
V4 = I x R4 = 3/5 x 10 = 6 v

d. Gambar grafik tegangan pada hambatan

Rumus rangkaian listrik

Dari grafik tersebut, dapat disimpulkan jika di dalam rangkaian seri, semakin besar hambatannya maka akan semakin besar juga tegangannya sebab kuat arusnya sama.

2. Perhatikan gambar di bawah ini:

Rangkaian Listrik sederhana

Kuat arus yang mengalir melalui rangkaian listrik (I) adalah ….
A.     1,5 A
B.     1,0 A
C.     0,75 A
D.     0,5 A

Pembahasan:

Hambatan total = Rp + r

Rangkaian listrik paralel

Jadi, kuat arus yang mengalir pada rangkaian:

Rangkaian listrik Campuran

Jawaban: D

 

Artikel Lainnya
Mungkin kamu juga suka artikel ini.