Rangkaian hambatan listrik sudah anda pelajari pada saat duduk di bangku SMP. Rangkaian hambatan listrik ada tiga jenis yaitu: rangkaian seri, rangkaian pararel, dan rangkaian campuran (gabungan antara seri dan parael). Pada postingan kali ini, kembali saya bahas mengenai rangkaian seri. Rangkaian seri juga disebut rangkaian berderet, hal ini disebabkan karena posisi hambatannya dipasang secara bederet.
Bila dua atau lebih resistor/hambatan dihubungkan dari ujung ke ujung, seperti gambar di bawah ini, dikatakan bahwa hambatan tersebut dihubungkan secara seri, perhatikan gambar di bawah ini.
Selain resistor atau hambatan, alat-alat yang dirangkai secara seri dapat berupa bohlam, elemen pemanas, atau alat penghambat lainnya. Jika suatu rangkain dihubungkan dengan sebuah beda potensial maka pada rangkain tersebut akan ada muatan yang mengalir. Sekarang kembali perhatikan gambar di atas. Pada gambar di atas muatan listrik akan mengalir melalui bohlam 1 (R1) juga akan melalui bolham 2 (R2) dan bolham 2 (R3). Dengan demikian, arus I yang sama melewati setiap bolham (R). Jika V menyatakan tegangan pada ketiga resistor, maka V sama dengan tegangan sumber (baterai). V1, V2, dan V3 adalah beda potensial pada masing-masing resistor R1, R2, dan R3.
Pada rangkaian seri akan berlaku juga hukum ohm, berdasarkan Hukum Ohm, V1=I.R1, V2=I.R2, dan V3=I.R3. Karena resistor-resistor tersebut dihubungkan secara seri, kekekalan energi menyatakan bahwa tegangan total V sama dengan jumlah semua tegangan dari masing-masing resistor.
V = V1 + V2 + V3= I.R1 + I.R2 + I.R3
Hambatan total pengganti susunan seri resistor (Rs) yang terhubung dengan sumber tegangan (V ) dirumuskan:
V = I.Rs
Persamaan V = I.Rs
disubstitusikan ke persamaan V = I.R1 + I.R2+ I.R3 didapatkan:
Rs = R1 + R2+ R3
Dari persamaan Rs = R1+ R2 + R3, menunjukkan bahwa besar hambatan total pengganti pada rangkaian seri sama dengan jumlah hambatan pada tiap resistor.
Contoh Soal 1
Tiga buah hambatan masing-masing sebesar 4 ohm, 3 ohm, dan 8 ohm, dirangkai secara seri. Jika dipasang tengangan 16 volt, hitunglah kuat arus yang mengalir dan hitunglah beda potensialnya pada masing-masing hambatan!
Penyelesaian:
Diketahui:
R1 = 4 Ω
R3 = 8 Ω
R2 = 3 Ω
V = 12 A
Ditanya:
I = ... ? V1 = . . . ? V2 = . . . ? V3 = . . . ?
Jawab:
Untuk mengerjakan soal ini terlebih dahulu cari hambatan penggantinya, yaitu:
Rs= R1 + R2 + R3
Rs= 4 Ω + 8 Ω + 3 Ω
Rs= 15 Ω
Kuat arus yang mengalir ditiap hambatan yang dirangkai seri selalu sama, oleh karena itu besarnya kuat arus pada hambatan pengganti adalah:
I = V/Rs
I = 12 volt/15 Ω
I = 0,8 A
Tegangan yang melewati tiap-tiap hambatan yang dirangkai seri besarnya berbeda-beda, tergantung besar hambatannya. Maka,
V1= IR1
V1= 0,8 A . 4 Ω
V1= 3,2 Volt
V2= IR2
V2= 0,8 A . 8 Ω
V2= 6,4 Volt
V3= IR3
V3= 0,8 A . 3 Ω
V3= 2,4 Volt
Jadi, kuat arus yang mengalir pada rangkaian seri tersebut adalah 0,8 A, sedangkan beda potensialnya pada masing-masing hambatan adalah 3,2 volt, 6,4 volt dan 2,4 volt.