RANGKAIAN
SERI PARALEL DAN ARUS TRANSIEN
A. PENDAHULUAN
1.
Latar
Belakang
Pada
umumnya rangkaian dalam sebuah alat listrik terdiri dari banyak jenis komponen
yang terangkai secara tidak sederhana, akan tetapi untuk mempermudah
mempelajarinya biasanya jenis rangkaian itu biasa dikelompokkan dalam rangkaian
seri dan rangkaian paralel (Yasmanrianto,
2012).
Resistor
adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk mengatur jumlah arus
yang mengalir dalam suatu rangkaian. resistor bersifat resistif dan umumnya
terbuat dari karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm. Pada pemasangan
resistor, dibagi menjadi dua bagian yaitu pemasangan seri dan parallel. Pada
rangkaian seri, kedua resistor haruslah membaca arus yang sama. Sehingga dalam
hukum Ohm, jika resistor
harus dijumlahkan untuk mendapatkan tegangan total pada rangkaian. selain itu,
hambatan total pada rangkaian juga merupakan jumlah-jumlah dari hambatan yang
dipasang secara seri.
Sedangkan
pada resistor paralel, berlaku hokum Kirchoff yaitu menyatakan bahwa 1 masuk
sama dengan 1 keluar pada rangkaian. dengan menggunakan hukum Kirchoff, I total
yang mengalir pada rangkaian adalah penjumlahan I, dan 
.
sedangkan untuk tegangan yang jatuh pada kedua resistor adalah sama besar
(Oktafiana, 2014).
.
sedangkan untuk tegangan yang jatuh pada kedua resistor adalah sama besar
(Oktafiana, 2014).
Berdasarkan
teori atau konsep dasar ini kita telah memahami konsep dasar rangkaian
seri-paralel, namun kita belum mengetahui bagaimana cara menentukan nilai resistansi
resistor berdasarkan kode warna dan pengukuran dengan multimeter serta
bagaimana cara membandingkan besar arus dan beda potensial pada masing-masing
resistor dalam rangkaian seri dan rangkaian paralel. Karena dianggap penting
untuk mengetahuinya itu semua, maka dilakukanlah praktikum rangkaian seri paralel
dan arus transien.
2.
Tujuan
Tujuan
pada praktikum pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
a. Dapat
memahami konsep dasar rangkaian seri-paralel.
b. Dapat
menentukan nilai resistansi
resistor berdasarkan kode warna dan pengukuran dengan multimeter.
c. Dapat
membandingkan besar arus dan beda potensial pada masing-masing resistor dalam
rangkaian seri dan rangkain parallel.
B.
LANDASAN TEORI
Rangkaian
seri resistor adalah rangkain yang terdiri dari 2 atau lebih resistor yang
disusun secara berurutan, hambatan yang satu berada dibelakang hambatan lain.
Pada rangkain resistor seri, semua resistor dialiri arus listrik dengan nilai
yang sama. Tegangan pada rangkaian resistor seri adalah berbeda tergantung
nilai resistor yang dipasang. Hambatan
yang disusun seri dapat dijadikan menjadi 1 hambatan, yang disebut hambatan
pengganti.
Gambar
1.1 Resistor Rangkain Seri
Dari
gambar diatas maka dapat diperoleh nilai resistor penggantinya (
)
sebagai berikut :
)
sebagai berikut :
=
+ 
+
atau =
+ +
…. 
Keterangan:
Rp = hambatan
pengganti (Ohm)
R1 =
hambatan ke-1
R2 =
hambatan ke-2
R3 =
hambatan ke-3
Rn =
hambatan ke-n
Pada rangkaian resistor paralel arus yang
mengalir pada tiap resistor berbeda
sesuai denagn nilai resistansi yang terpasang. Pada rangkaian
resistor parallel besarnya tegangan pada
setiap resistor adalah sama. Rangkaian parallel adalah rangkain yang terdiri
dari 2 atau lebih hambatan disusun secara bertingkat.
Gambar 1.2 Resistor
Rangkaian Paralel
Seperti halnya
rangkaian seri, rangkaian paralel dapat juga dijadikan menjadi 1 yang disebut
hambatan pengganti yang besarnya:
= 
+ 
+ 
+ .... + 
(Anonim, 2011).
Misalkan
dibagian rangkaian kita jumpai kombinasi dari dua resistor seperti pada gambar
1.3 berikut.
Gambar 1.3 Dua Resistor Secara Seri
Resistor ini dikatakan secara seri, dua seperti yang
ditunjukkan adalah memungkinkan
dapat dipertimbangkan salah satu resistor setara. Untuk menamakan resistor
setara, kita menggunakan peristiwa kekekalan energi sehingga 
+
yang
menggunakan hokum Ohm, menjadi :
+
yang
menggunakan hokum Ohm, menjadi :
= 
+ 
=
+ 
Persamaan ini mudah diperluas untuk
kasus beberapa resistor ,
….. 
dalam rangkaian seri :
,
….. dalam rangkaian seri :=
+ + .... + 
Gambar 1.4
Dua Resistor Secara Paralel
Resistor ini dikatakan paralel, dan
seperti sebelumnya memungkinkan mereka dipertimbangkan sebagai salah satu
setara. Untuk mencari resistor setara, kita menggunakan perhitungan peristiwa
kekekalan muatan sehingga I = 
+ 
.
Kemudian kita menggunakan lagi hukum
Ohm, dengan perbedaan potensial dititik ,
dan adalah sama, sehingga disini kita mendapatkan
persamaan menjadi :
+ .
Kemudian kita menggunakan lagi hukum
Ohm, dengan perbedaan potensial dititik ,
dan adalah sama, sehingga disini kita mendapatkan
persamaan menjadi :
= 
+ 
= +
Persamanan
ini juga mudah diperluas untuk kasus beberapa resistor ,
….. secara paralel:
,
….. secara paralel: = + + .... + 
(Sutarno,
2013).
Beberapa
resistor dirangkai untuk tujuan tertentu seperti untuk membagi arus
(memperkecil arus) ataupun membagi tegangan. Rangkain seri adalah rangkaian
yang tidak memiliki percabangan, dimana rangkaian/hambatan totalnya yaitu :
= + + + 
+ 
(Yasmanrianto, 2012).
C.
METODE PRAKTIKUM
1.
Alat
dan Bahan
Alat
dan bahan yang digunakan pada percobaan rangkaian seri paralel dan arus
transien ini dapat dilihat padaTabel 1.1.
Tabel 1.1 Alat dan Bahan Percobaan
Rangkaian Seri Paralel
dan Arus Transien
|
No.
|
Alat
dan Bahan
|
Kegunaan
|
|
1.
|
Catu daya
|
Sebagai sumber tegangan
|
|
2.
|
Multimeter
|
Untuk mengukur arus, tegangan, dan hambatan
|
|
3.
|
Kabel penghubung
|
Untuk menghubungkan rangkaian listrik
|
|
4.
|
Papan rangkaian
|
Sebagai tempat untuk merangkai rangkaian
|
|
5.
|
Resistor
|
Sebagai hambatan arus listrik
|
2.
Prosedur
Kerja
a. Menentukan nilai resistansi
resistor
Prosedur
kerja dalam menentukan nilai resistansi resistor adalah sebagai berikut :
1) Mengambil
9 buah resistor secara acak dari kotak eksperimen.
2) Menentukan
nilai resistansi resistor yang diambil berdasarkan kode warna.
3) Mengukur
resistansi resistor yang diambil menggunakan multimeter dan membandingkan hasil
dengan langkah 2.
b. Rangkaian
seri-paralel
Langkah-langkah
yang dilakukan pada rangkaian seri-paralel adalah sebagai berikut :
1) Mengambil
beberapa resistor yang telah disiapkan dikotak eksperimen dan menyusun rangkain
secara seri.
2) Sebelum
menghubungkan rangkaian dengan catu daya mengukur hambatan total
rangkaian (R) menggunakan multimeter
3) Menghubungkan
rangkaian dengan catu daya, mengukur arus ,
,
dan 
,
,
pada masing-masing resistor dengan menggunakan
multimeter.
,
,
dan ,
,
pada masing-masing resistor dengan menggunakan
multimeter.
4) Menyusun
rangkaian secara paralel.
5) Mengukur
hambatan total rangkaian (R), arus ,
,
dan dan tegangan ,
,
pada masing-masing resistor.
,
,
dan dan tegangan ,
,
pada masing-masing resistor.
6) Menyusun
rangkaian secara seri dan
paralel.
7) Melakukan
langkah 1-6 untuk variabel nilai R yang lain.
8) Mencatumkan
hasil pengamatan pada tabel pengamatan.
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
1.
Hasil
a.
Data
Pengamatan
1) Menetukan
nilai resistansi resistor
Data
pengamatan pada percobaan rangkaian seri
paralel dan arus transien ini dapat dilihat pada Tabel 1.2 berikut.
Tabel 1.2 Data Pengamatan Nilai Resistansi Resistor
|
No.
|
Kode Warna
|
Resistansi
|
Nilai Resistansi dengan Multimeter
|
|
1.
|
Jingga, putih, merah, emas
|
39 x
  5% |
3,84 Ω
|
|
2.
|
Hijau, coklat, merah, emas
|
51 x
5% |
5,06 Ω
|
|
3.
|
Jingga,
jingga, kuning, emas
|
33 x
 5% |
337,8 Ω
|
|
4.
|
Merah,
merah, coklat, emas
|
22 x
 5% |
220,5 Ω
|
|
5.
|
Jingga, putih, coklat, emas
|
39 x
5% |
0,384 kΩ
|
|
6.
|
Merah,
hitam, jingga, perak
|
20 x
 10% |
19,68 kΩ
|
|
7.
|
Biru, abu-abu,kuning, emas
|
68 x
5% |
0,680 MΩ
|
|
8.
|
Jingga, putih, kuning, emas
|
39 x
5% |
0,384 MΩ
|
|
9.
|
Merah, ungu, kuning, emas
|
27 x
5% |
26,1 kΩ
|
2) Rangkaian
seri paralel
Data
pengamatan pada prcobaan rangkaian seri paralel dapat dilihat pada Tabel 1.3
berikut :
Tabel 1.3 Data Pengamatan Rangkaian Seri
Paralel
|
No.
|
Rangkaian
|
RT (Ω)
|
I (Ampere)
|
V (Volt)
|
||||||
|
I1
|
I2
|
I3
|
Itot
|
V1
|
V2
|
V3
|
Vtot
|
|||
|
1.
|
Seri
|
5,68x103
|
3x10-4
|
0
|
0
|
4x10-4
|
2,668
|
2,115
|
2,202
|
2,965
|
|
2.
|
Paralel
|
1,369x102
|
8x10-5
|
8x10-5
|
8x10-5
|
8x10-5
|
2,978
|
0,068
|
2,960
|
0,980
|
|
3.
|
Seri- Paralel
|
5,21x103
|
2x10-5
|
2x10-5
|
2x10-5
|
2,4x10-5
|
2,925
|
0,081
|
0,081
|
3,007
|
b.
Analisis
Data
1) Menentukan nilai resistansi
yang sebenarnya
a) Kode
warna jingga, putih, merah, emas.
Resistansi yang
sebenarnya
= AB x 
D
D
= 39
x 
5%
5%
= 3900 x 
= 195 Ω
= 3900 – 195 Ω
s/d 3900 + 195 Ω
= 3705 s/d 4095 Ω
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat
dilihat pada Tabel
1.4 berikut
Tabel 1.4 Nilai Resistansi yang Sebenarnya
|
No.
|
Kode Warna
|
Nilai Resistansi
|
Nilai Resistor yang Sebenarnya
|
|
1.
|
Jingga, putih, merah, emas
|
39 x
5% |
3705
s/d 4095 Ω
|
|
2.
|
Hijau, coklat, merah, emas
|
51 x
5% |
4845
s/d 5355 Ω
|
|
3.
|
Jingga, jingga, kuning, emas
|
33 x
5% |
313500
s/d 346500 Ω
|
|
4.
|
Merah, merah, coklat, emas
|
22 x
5% |
209
s/d 231 Ω
|
|
5.
|
Jingga, putih, coklat, emas
|
39 x
5% |
370,5
s/d 409,5 Ω
|
|
6.
|
Merah, hitam, jingga, perak
|
20 x
10% |
18000
s/d 22000 Ω
|
|
7.
|
Biru, abu-abu,kuning, emas
|
68 x
5% |
646000
s/d 714000 Ω
|
|
8.
|
Jingga, putih, kuning, emas
|
39 x
5% |
370500
s/d 409500 Ω
|
|
9.
|
Merah, ungu, kuning, emas
|
27 x
5% |
256500
s/d 283500 Ω
|
2) Menentukan arus pada
rangkaian seri
a) 
= + +
= + +
= 5,68 x 
+ 1,369 x + 5,21 x
+ 1,369 x + 5,21 x
= 12,259 x 
Ω
Ω
I = 
= 
= 9883,33 A
3) Menentukan arus pada rangkaian
paralel
a) = 
=
= 
= 
= 
=
0,0000267 Ω
b) I = 
=
=
36704,12 A
Eksperimen :
= + +
= 8 x 
+ 8 x + 8 x
+ 8 x + 8 x
= 24 x 
4)
Menetukan tegangan pada
rangkaian seri
V
= I . R
= .
.
= 4
x 
. 3 x
. 3 x
= 12 x 
Volt
Volt
5) Menetukan
tegangan pada rangkaian paralel
V = . 
.
= 8
x . 2,67 x
. 2,67 x
= 21,36 x 
Volt
Volt
6) Menetukan
tegangan dan arus pada rangkaian seri-paralel
= 
= 5,68 x 
= 5,68 x 
= 5,68 x 
= 0,757683 x 
Ω
Ω
= 757683 Ω
V = .
.
= 2,4 x . 757683
. 757683
= 18184329 x Volt
Volt
I = 
= 
= 0,000004 A
2.
Pembahasan
Rangkaian
seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar. Rangkaian
paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet atau
bercabang. Gabungan antara rangkaian seri-paralel, dan kadang disebut sebagai
rangkaian campuran atau rangkaian kombinasi. Pada rangkaian seri, tegangana
sangat tergantung pada hambatan, tetapi pada rangkaian paralel tegangan tidak
dipengaruhi oleh hambatan.
Pada
percobaan ini kami memahami konsep dasar rangkaian seri-paralel, selanjutnya
barulah melakukan dua perlakuan. Perlakuan pertama adalah menetukan nilai
resistansi resistor, pada perlakuan ini kami menggunakan Sembilan buah resistor
dengan kode warna jingga, putih, merah, emas, hijau, coklat, merah, emas, jingga,
putih, coklat, emas, merah, hitam, jingga, perak, biru, abu-abu, kuning, emas,
jingga, putih, kuning, emas, dan merah, ungu, kuning, emas. Nilai resistansi
dari masing-masing resistor dengan menggunakan multimeter secara berturut-turut
yaitu 3,84 kΩ, 5,06 kΩ, 337,8 kΩ, 220,5 kΩ, 0,384 kΩ, 19,68 kΩ, 0,680 MΩ, 0,384
MΩ, dan 26,1 kΩ. Berdasarkan
analisis data, nilai resistansi sebenarnya dari masing-masing resistor secara
berurutan adalah 3705 s/d 4095 Ω, 4845 s/d 5355 Ω, 313500 s/d 346500 Ω, 209 s/d
231 Ω, 370,5 s/d 409,5 Ω, 18000 s/d 22000 Ω, 646000 s/d 714000 Ω, 370500 s/d
409500 Ω, dan 256500 s/d 283500 Ω. Dari data ini dapat dikatakan bahwa
pengukuran nilai resistansi resistor dengan menggunakan multimeter memenuhi
nilai toleransi resistor yang sebenarnya.
Perlakuan
yang ketiga yaitu rangkaian seri-paralel, pada perlakuan ini kami menyusun atau
membuat rangkaian resistor secara seri,
secara paralel, dan secara gabungan. Hambatan resistor yang digunakan pada rangkaian seri adalah
5680 Ω, pada rangkaian paralel adalah 139,6 Ω, dan pada rangkaian gabungan
adalah 5210 Ω. Arus total yang terukur pada multimeter untuk setiap rangkaian
secara berturut-turut yaitu 0,0004 A, 0,00008 A, dan 0,000024 A. tegangan
totalnya yang terukur pada multimeter untuk setiap rangkaian secara
berturut-turut adalah 2,965 volt, 0,980 v0lt, dan 3,007 volt. Berdasarkan
analisis data, untuk rangkaian seri hambatanya yang diperoleh adalah 0,00000012
volt. Untuk rangkaian paralel, hambatan yang diperoleh yaitu 0,0000267 Ω,
arusnya adalah 36704,12 A dan tegangannya yang diperoleh adlaha 0,000000002136
volt. Sedangkan untuk rangakaian gabungan, hambatannya adalah 757683 Ω,
tegangannya yaitu 1818,4392 Ω dan arusnya adalah 0,000004 A. Berdasarkan hasil
praktikum ini dapat disimpulkan bahwa pada rangkaian seri hambatan atau
resitornya dipasang sejajar, sedangkan pada rangkaian paralel resistornya
dipasang bercabang dan tegangan pada paralel itu tetap.
E.
PENUTUP
1.
Kesimpulan
Berdasarkan
praktikum yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
a. Rangkaian
seri merupakan rangkaian listrik yang disusun sejajar. Rangkaian paralel adalah
rangkaian listrik yang disususn secara berderet atau bercabang.
b. Nilai
resistansi resistor berdasarkan kode warna yaitu pada kode warna jingga, putih,
merah, emas adalah 3900 Ω, dan nilai resistansi resistor berdasarkan pengukuran
dengan multimeter adalah 3840 Ω.
c. Besar
arus untuk rangkaian seri adalah 9883,33 A, untuk rangkaian paralel adalah
36704,12 A, dan arus pada rangkaian gabungan adalah 0,000004 A.
2.
Saran
Saran
yang dapat kami
sampaikan pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
a. Untuk
pengelola laboratorium, agar mengganti alat-alat lab yang rusak.
b. Untuk
asisten, cara menjelaskannya sudah bagus dan perlu ditingkatkan lagi.
c. Untuk
praktikan, perhatikan penjelasan yang disampaikan asisten pada saat melakukan
praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2011. Modul
Praktikum Rangkaian Listrik 1. Universitas Sriwijaya. Palembang.
Oktafiana, Tri. 2014. Eldas
I Rangkaian Seri dan Paralel. http://PHYSICS
Eldas “rangkaian seri paralel. Html.
[Diakses tanggal 3 Juni 2015].
Sutarno. 2013. Fisika
untuk Universitas. Graha Ilmu. Yogyakarta.
Yasmanrianto. 2012. Listrik
Dinamik. http://yasmanrianto.staff.gunadarma.ac.id/
Downloads/files/24264/04+Listrik+Dinamik+1.pdf [Diakses tanggal 3 Juni 2015].
Tidak ada komentar:
Posting Komentar