Susunan Hambatan Seri dan Pararel Contoh Soal
Sobat punya empat buah hambatan yang masing-masing bernilai 50 ohm dan dirangkai secara seri. Kemudian pada ujung-ujungnya dihubungkan dengan sumber tegangan 30 Volt.
Tentukanlah kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut!
Jawab
Rs = R1 + R2 + R3 + R4
Rs = 50 + 50 + 50 + 50 Rs = 200 ohm
V = I x R
I = V/Rs = 30/200 = 0,15 Ampere Contoh Soal
Dari ilustrasi di atas coba sobat hitung besarnya
a. RAB = …?
b. VAB = …?
c. I1, I2, dan I3 = …?
Jawab
dari ilustrasi di atas besarnya Ip = 12 Ampere
R1 = 2 Ω
a. 1/RAB = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/2 + 1/3 + 1/6 = 3/6 + 2/6 + 1/6 = 6/6 jadi RAB = 1 ohm
b. VAB = Ip x RAB = 12 x 1 = 12 volt
c. Hambatan disusun secara seri sehingga beda potensial di tiap titik adalah sama VAB = V1 = V2 = V3 sehingga
V1 = I1 . R1
12 = I1 . 2 I1 = 6 ampere
V2 = I2 . R2
12 = I2 . 3 I2 = 4 ampere V3 = I3 . R3
12 = I3 . 6 I3 = 2 ampere
Perbedaan Rangkaian atau Susunan Hambatan Seri dan Pararel
Aspek Susunan Seri Susunan Pararel
Hambatan
Pengganti Rs = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + …. + Rn
Kuat Arus Pengganti I1 = I2 = I3 = I4 = … = Is Ip = I1 + I2 + I3 + I4 + … + In
Tegangan Pengganti Vs = V1 + V2 + V3 + V4 + … + Vn Vp = V1 = V2 = V3 = …. = V4
Fungsi Susunan
memperbesar hambatan dan membagi tegangan
memperkecil hambatan dan membagi arus
Susunan Gabungan Hambatan Seri dan Pararel
Rangkaian Gabungan
Ada lima buah hambatan disusun secara gabungan seri dan pararel. Untuk mencari berapa total hambatan pengganti rangkaian tersebut dapat dicari dengan langkah-langkah berikut:
1. R2 dan R3 seri maka hambatan penggantinya Rs = R2 + R3
2. Rs, R4, dan R5 pararel maka hambatan penggantinya 1/Rp = 1/Rs + 1/R4 + 1/R5
3. R1 dan Rp adalah seri maka Rtotal = R1 + Rp.
HUKUM KIRCHOFF I
Digunakan dalam perhitungan rangkaian gabungan seri parallel yang memiliki satu sumber tegangan. Seperti contoh dibawah ini.
HUKUM KIRCHOFF II
Digunakan dalam perhitungan rangkaian gabungan seri parallel yang lebih rumit atau memiliki lebih satu sumber tegangan. Biasanya perhitungan menggunakan loop. Seperti contoh dibawah ini.
Penurunan tegangan (ΣIR) akan bertanda positif (+), kalau searah dengan loop.
Penurunan tegangan (ΣIR) akan bertanda negatif (-), kalau berlawanan arah dengan loop.
Gaya gerak listrik (ΣE) akan bertanda positif (+), kalau bertemu dengan kutub positif dari sumber tegangan.
Gaya gerak listrik (ΣE) akan bertanda negatif (-), kalau bertemu dengan kutub negatif dari sumber tegangan.
HUKUM OHM
V = I x R I = V / R R = V / I Dimana :
V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V)) I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A))
R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω))
CONTOH SOAL KIRCHOFF I
Pada contoh rangkaian sederhana dalam gambar sebelumnya, kuat arus yang mengalir pada I1=20 Ampere, I2=4 Ampere dan I4=8 Ampere. Tentukan nilai I3.
Pembahasan:
Diketahui : I1 = 20 Ampere I2 = 4 Ampere I4 = 8 Ampere Ditanyakan: I3 =… ? Jawaban :
Berdasarkan data-data yang terdapat pada soal no. 1 dapat diselesaikan dengan hukum Kirchoff 1 yakni,
ΣI masuk = ΣI keluar I1 = I2 + I3 + I4 20 = 4 + I3 + 8 20 = 12 +I3
I3 = 20-12= 8 Ampere
Maka didapatkan besar kuat arus pada I3 adalah 8 Ampere.
KIRCHOFF 2
1.) Berapa kuat arus yang mengalir pada sebuah rangkaian arus listrik apabila R1 = 3 ohm, R2
= 2 ohm, dan R3 = 1 ohm serta є1 = 12 Volt dan є2 = 24 Volt .
Pembahasan:
Diketahui : R1 = 3 ohm R2 = 2 ohm R3 = 1 ohm є1 = 12 Volt є2 = 24 Volt Ditanyakan: I =… ? Jawaban :
Berdasarkan data-data yang ada soal no. 2 dapat diselesaikan dengan menggunakan hukum Kirchoff 2
Langkah:
Pertama, tentukan arah loop. Supaya lebih mudah, arah loop sama dengan arah arus listrik (I)
Dari gambar arus listrik(I) bertemu kutub (+) pada є1 sehingga memiliki nilai positif є1 (+) sedangkan є2 memiliki nilai negatif є2 (-)
Supaya lebih mudah dalam perhitungan dan juga penulisan maka ditulis secara berurutan Σє + ΣIR = 0
IR2 + є1 + IR1 + IR3 -є2 = 0 I(2) + 12 + I(3) + I(1) -24 =0 6I-12=0
I=12/6= 2 Ampere
Maka didapatkan besar kuat arus pada I adalah 2 Ampere.
2.) Apabila diketahui ε1 = 16 V; ε2 = 8 V; ε3 = 10 V; R1 = 12 ohm; R2 = 6 ohm; dan R3 = 6 ohm. Maka, besar kuat arus lisrik I ialah…
Pembahasan:
Diketahui : ε1 = 16 V ε2 = 8 V ε3 = 10 V
R1 = 12 ohm R2 = 6 ohm R3 = 6 ohm.
Ditanyakan: I =… ? Jawab:
Pertama, tentukan arah loop.
Loop 1 (Sebelah Kiri):
Perhitungan dimulai dari R1 Σє + ΣIR = 0
I.R1 – ε1 + I1.R2 = 0 I(6) – 16 + I1(6) = 0
12I + 6I1 = 16 …..> dibagi 2 6I + 3I1 =8
karena I1+I2=I maka
6(I1+I2) +3I1 = 8 6I1 + 6I2 + 3I1 = 8 9I1 + 6I2 = 8
Loop 2
Pada loop 2, arah arus I1 berlawanan dengan arah loop sehingga, I1 bernilai negatif (-), sehingga
Σє + ΣIR = 0
I2.R3 + ε2 – I1.R2 + ε3 = 0 I2(6) + 8 – I1(6) + 10 = 0 6I2 – 6I1 + 18 = 0
– 6I1 + 6I2 = -18
Eliminasi 9I1 + 6I2 = 8 – 6I1 + 6I2 = -18
—————– (-) 15I1 + 0 = 26 I1 = 26/15 A
-6I1 + 6I2 = -18 …..> -6(26/15) + 6I2 = -18…> I2=12/5 A I=I1+I2= (26/15) + (12/5) = 4,13 A
Maka didapatkan besar kuat arus pada I adalah 4,13 Ampere.
DAYA LISTRIK
Dalam Satuan Internasional (SI), daya listrik disebut sebagai Watt. Namun, terkadang daya listrik juga dinyatakan dalam satuan Joule. Sehingga, rumus daya listrik yang digunakan adalah:
P = W/t Keterangan
P = daya (Watt) W = usaha (Joule) t = waktu (sekon)
Selain rumus tadi, rumus daya listrik juga bisa menggunakan notasi seperti di bawah ini:
P = V.I Keterangan
V = tegangan (volt) I = arus listrik (ampere)
ada juga 2 persamaan lain yang bisa elo terapkan saat menemukan beberapa kasus berbeda, seperti yang ada di bawah ini:
P = I2.R atau
P = V2/R Keterangan
R = hambatan arus listrik dengan satuan ohm
( )
Selain itu rumus daya juga dapat dinyatakan dalam bentuk lainnya karena usaha W = F x s P = (F x s) / t
P= F. v Keterangan :
P = Daya (Joule /Watt) W = Usaha (Joule) t = waktu (s) F = Gaya (Newton) s = Jarak (meter)
v = kecepatan (meter/sekon)
CONTOH SOAL DAYA LISTRIK
1. Lampu pijar yang menggunakan baterai sebagai sumber tenaganya. Baterai tersebut memiliki tegangan sebesar 48 Volt dengan hambatan pada lampunya sebesar 6 Ohm.
Berapakah daya listrik yang dikonsumsi oleh lampu pijar tersebut?
Diketahui:
V = 48 V R = 6 Ohm Ditanya: P Jawab:
P = V²/R = 48²/6
P = 2304/6 = 384 Watt
2. Gina menggunakan air fryer untuk menggoreng nugget selama 18 menit. Airfryer tersebut memiliki spesifikasi 650 W, 220 V. Jika tegangan listrik di rumah Gina 110 volt, tentukan daya listrik dan energi listrik yang diserap oleh air fryer tersebut!
Diketahui:
t = 18 menit = 1.080 s P1 = 650 watt
V1 = 220 volt V2 = 110 volt
Ditanya: P2 dan W =…?
Jawab:
Mula-mula, kamu harus mencari dahulu daya listrik yang diserap oleh airfryer.
Selanjutnya, tentukan energi listriknya.
3. Pak Heru memiliki gudang pemupukan yang dipasang 10 buah lampu berdaya 25 watt.
Untuk memaksimalkan hasil pemupukan, semua lampu harus menyala selama 10 jam sehari, yaitu mulai pukul 08.00 – 18.00. Jika tarif dasar listrik yang dikenakan pada Pak Heru Rp500/kWH, berapakah total tagihan listrik gudang yang harus dibayar Pak Heru tiap bulan?
Diketahui:
n = 10 P = 25 watt
t = 10 jam = 10 hours tarif/kWh = Rp500/kWh
Ditanya: tagihan listrik gudang setiap bulan =…?
Jawab:
Mula-mula, kamu harus menentukan berapa energi listrik yang dibutuhkan oleh gudang setiap hari.
Pemakaian energi listrik setiap bulan = 2,5 kWh × 30 = 75 kWh/bulan.
Tagihan listrik kandang setiap bulan = 75 kWh × Rp500/kWh = Rp37.500.
Jadi, tagihan listrik yang harus dibayarkan Pak Heru untuk kandangnya setiap bulan adalah Rp37.500.
