Memahami Rumus Rangkaian Seri dan Paralel serta Contoh Soal

Arus listrik adalah aliran muatan yang mengalir (bergerak) dalam suatu penghantar. Listrik termasuk bentuk energi yang memuat muatan listrik. Ada dua jenis muatan yaitu positif (proton) dan negatif (elektron). Arus listrik akan mengalir dari tegangan tinggi ke tegangan rendah.

Dalam fisika, listrik memiliki satuan untuk dihitung. Ampere adalah satuan kuat arus listrik. Nama alat pengukurnya adalah amperemeter. Satuan tegangan listrik adalah volt. Sedangkan nama alat pengukur tegangan yaitu voltmeter. Watt merupakan jumlah energi listrik yang digunakan setiap detik. Daya listrik (watt) 1 kWh artinya jumlah energi yang dipakai seribu watt untuk satu jam.

Kemudahan teknologi menghasilkan pembangkit listrik tenaga air, uap, diesel, panas bumi, angin, dan nuklir. Energi listrik ini dipakai untuk kebutuhan sehari-hari. Contohnya kompor listrik dan setrika menggunakan energi listrik yang diubah ke energi panas.

Ada juga energi listrik yang berubah dari energi bunyi pada bel. Misalnya klakson, sirene, dan faksimile. Selain kebutuhan rumah tangga, listrik dipakai untuk kantor dan pabrik. Kebutuhan listrik ini membutuhkan rangkaian listrik yang mengalir dari arus listrik.

Mengutip dari Akupintar.id, rangkaian listrik adalah jalur elektron yang mengalir dari arus listrik. Proses perpindahan elektron ini menghasilkan listrik untuk dipakai dalam kebutuhan sehari-hari. Kabel tembaga merupakan penghantar arus listrik.

Rumus Rangkaian Seri dan Paralel

Terdapat tiga macam rangkaian arus listrik yaitu rangkaian seri, paralel, dan campuran. Berikut penjelasan dan rumus rangkaian seri dan paralel.

1. Rangkaian Seri

Rangkaian seri adalah sebuah rangkaian listrik yang tersusun berurutan dan tidak bercabang. Kelebihan rangkaian seri ini untuk menghemat kabel sebagai penghantar listrik. Tetapi, kelemahan rangkaian seri membuat lampu menyala redup. Penyebabnya karena hambatan lebih besar. Jika satu lampu padam maka lampu yang lain ikut padam.

Rangkaian seri arus listrik mengalir sama besar tiap elemen. Rumus rangkaian seri yaitu:

I masuk = I1 = I2 = I3 = ... = In = I keluar

Total hambatan resistor yang bekerja pada rangkaian seri adalah jumlah masing-masing hambatan. Maka rumus rangkaian seri yaitu:

• Hambatan listrik: R seri = R1 + R2 + R3 ... + Rn
• Beda potensial atau tegangan: V = V1 + V2 + ... + Vn
• Kuat arus: I = I1 = I2 = ... = In

2. Rangkaian Paralel

Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang komponen disusun sejajar. Rangkaian listrik ini terdapat lebih dari satu jalur listrik bercabang secara paralel. Kelebihan rangkaian paralel ini membuat lampu terang dan hambatannya kecil. Selain itu lampu tetap menyala meski sebagian lampu lain padam.

Rumus rangkaian paralel:

Beda potensial atau tegangan: V = V1 = V2 = ... = Vn
Kuat arus: I = I1 + I2 + ... + In
Hambatan listrik: 1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn

3. Rangkaian Campuran

Jenis rangkaian listrik yang disusun secara seri dan paralel. Rangkaian campuran digunakan pada perangkat elektronik. Cara Menghitung hambatan pengganti harus mengetahui dulu hambatan pengganti R1, R2, dan R3 yang terangkai paralel.

Selain itu rangkaian listrik dibagi menjadi rangkaian listrik terbuka dan tertutup. Rangkaian listrik terbuka dipakai untuk posisi saklar mati (off). Mengutip dari buku Sikat Habis Teori dan Rumus IPA SMP, arus listrik tidak mengalir maka lampu tidak menyala. Sedangkan rangkaian tertutup adalah posisi saklar ketika dinyalakan (on). Arus listrik mengalir maka lampu bisa menyala.

Contoh Soal Rangkaian Seri dan Paralel

Seorang montir sedang memperbaiki rasio rusak. Kerusakan ada pada hambatan yang nilainya 2 ohm dan harus diganti. Sedangkan dia memiliki tiga hambatan, yang nilainya masing-masing 4 ohm, 6 ohm, dan 12 ohm. Apa yang harus dilakukan montir untuk mengganti hambatan yang rusak?

Diketahui:

• R1 = 4 ohm
• R2 = 6 ohm
• R3 = 12 ohm

R5 = R1 + R2 + R3
R5 = 4 + 6 + 12
R5 = 22 ohm

Jika ketiga hambatan dirangkai secara paralel, maka nilainya menjadi

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
1/Rp = 3/12 + 2/12 + 1/12
Rp = 12/6 ohm
Rp = 2 ohm

Jadi, montir harus merangkaikan ketiga hambatan secara paralel untuk mendapatkan hambatan yang nilainya 2 ohm.