Pengertian Rangkaian Listrik
Pernahkan sobat memikirkan kira-kira yang dipakai pada lampu di jalan itu menggunakan rangkaian apa?
Rangkaian Listrik adalah sebuah jalur atau rangkaian sehingga elektron dapat mengalir dari sumber voltase atau arus listrik. Proses perpindahan elektron inilah yang kita kenal sebagai listrik.
Elektron dapat mengalir pada material penghantar arus listrik yakni konduktor. Oleh karena itu kabel yang dipakai pada rangkaian listrik karena kabel terbuat dari tembaga yang dapat menghantarkan arus listrik.
Lampu adalah beban listrik dan sumber listrik berasal dari baterai. Listrik mengalir melalui kabel dan saklar berfungsi untuk memutus atau menyambungkan aliran listrik. Simbol universal untuk beban listrik adalah hambatan (resistor).
Terdapat dua tipe rangkaian yaitu: rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangkaian seri dan paralel dapat dikombinasikan sehingga menjadi rangkaian campuran.
Rangkaian Listrik
Rangkaian listrik dapat diartikan sebagai sebuah jalur atau lintasan yang dialiri elektron dari sumber voltase atau muatan listrik. Sebuah elektron dapat mengalir dari material penghantar arus listrik yang disebut dengan konduktor. Sehingga kabel yang digunakan pada rangkaian listrik untuk mentransfer arus listrik terbuat dari bahan tembaga.
Tempat sebuah elektron masuk ke dalam rangkaian listrik disebut dengan sumber listrik. Sementara setiap benda yang menggunakan listrik untuk pengoperasiannya dinamakan sebagai beban listrik.
Rangkaian dapat dialiri arus listrik jika :
- Adanya sumber tegangan untuk membuat arus listrik
- Adanya beban listrik yang di supply sumber tegangan
- Merupakan rangkaian tertutup
Contoh Gambar
Gambar di atas merupakan contoh sebuah rangkaian listrik sederhana. Pada gambar di atas, lampu merupakan beban listrik sementara baterai merupakan sumber listrik. Listrik mengalir melalui kabel dan Saklar berguna menyambung maupun memutuskan aliran listrik.
Rangkaian Tertutup: Rangkaian dengan bola lampu yang menyala dan saklar dalam keadaan tertutup.
Rangkaian Terbuka: Rangkaian dengan saklar terbuka dan bola lampu tidak akan menyala
Umumnya Rangkaian listrik sendiri dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Namun, ada juga kombinasi dari kedua jenis rangkaian listrik tersebut yang biasa dinamakan rangkaian campuran.
Perbedaan mendasar dari rangkaian listrik yaitu pada cara merangkainya. Pada rangkaian seri dirangkai secara sejajar, rangkaian listrik paralel dirangkai secara bercabang sedangkan pada rangkaian campuran merupakan kombinasi keduanya.
Rangkaian Listrik Seri
Rangkaian listrik seri merupakan rangkaian yang terbilang sangat sederhana, karena komponen-komponennya dirangkai secara lurus dan dalam satu jalur dan berurutan. Sehingga tidak ada cabang sama sekali pada jalur.
Misalnya pada sebuah rangkaian yang memiliki dua resistor, namun hanya ada satu jalur kabel yang mengalirkan listrik.
Adapun karakteristik dari rangkaian seri antara lain :
- Cara menyusun rangkaian yang mudah dan sederhana.
- Kabel penghubung pada semua komponen tidak memiliki percabangan sepanjang rangkaian.
- Arus listrik hanya mengalir pada satu jalur. Artinya bahwa arus listrik yang mengalir pada setiap komponen listrik dalam rangkaian seri mempunyai nilai yang sama. Selain itu bila ada satu jalur atau komponen terputus maka rangkaian tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya.
- Arus listrik yang mengalir akah dihambat oleh hambatan pertama, setelah melewati hambatan pertama, arus tersebut akan dihambat lagi oleh hambatan kedua, hambatan ketiga dan seterusnya. Sehingga hambatan total pada rangkaian seri merupakan jumlah total dari semua hambatan yang ada pada rangkaian.
- Energi listrik yang diberikan sumber tegangan untuk membuat arus listrik didisipasi oleh setiap hambatan yang ada. Artinya bahwa jumlah tegangan pada setiap komponen listrik pada rangkaian seri sama dengan tegangan pada sumber tegangan.
- Hambatan total pada rangkaian seri merupakan total dari setiap hambatan yang ada sehingga rangkaian seri biasanya difungsikan untuk memperbesar hambatan pada rangkaian.
Rumus Rangkaian Seri :
| I = I1= I2= I3 V = V1+ V2 +V3 R = R1+ R2 + R3 |
Rangkaian Listrik Paralel
Rangkaian paralel merupakan rangkaian listrik yang komponen-komponennya disusun secara sejajar dimana terdapat lebih dari satu lintasan listrik atau bercabang secara paralel. Misalnya pada sebuah rangkaian yang mempunyai dua resistor dimana terdapat satu kabel untuk setiap resistor.
Rangkaian paralel juga merupakan rangkaian yang paling sering digunakan pada instalasi listrik di rumah-rumah. Meski terbilang sedikit rumit dari rangkaian seri, rangkaian ini memiliki lebih banyak keunggulan.
Adapun karakteristik rangkaian paralel antara lain :
- Cara membuat rangkaian yang lebih rumit.
- Semua komponen terpasang secara bersusun dan kabel penghubung rangkaian memiliki percabangan.
- Karena setiap komponen yang terhubung pada dua titik yang sama dalam suatu rangkaian, sehingga tegangan pada tiap hambatan memiliki nilai yang sama.
- Jumlah arus listrik pada rangkaian terbagi pada cabang-cabang paralel. Artinya bahwa jumlah arus pada rangkaian sama dengan jumlah total arus yang mengalir dari setiap cabang. Dan nilai arus pada setiap cabang memiliki besar yang berbeda.
- Nilai arus yang mengalir pada setiap cabang berbanding terbalik dengan besarnya hambatan pada cabang.
- Pada rangkaian paralel, hambatan totalnya lebih kecil dibanding dengan hambatan pada tiap-tiap komponen penyusunnya.
Rumus Rangkaian Paralel
Sesuai dengan bunyi Hukum Kirchoff 1 , bahwa besar arus listrik yang masuk pada rangkaian paralel sama dengan besar arus yang keluar. Sehingga bisa dirumuskan seperti berikut :
I = I1 + I2 + I3
Dan dari bunyi Hukum Ohm, bahwatotal hambatan resistorpada rangkaian paralel sama dengan jumlah dari kebalikan hambatan setiap komponen. Sehingga bisa dirumuskan seperti berikut :
Rangkaian Listrik Campuran
Rangkaian listrik campuran merupakan kombinasi dari rangkaian seri dan rangkaian paralel. Biasanya untuk karakteristik maupun hukum yang berlaku pada rangkaian campuran juga mengikuti kedua rangkaian.
Rumus rangkaian campuran
Hukum Kirchoff 1
Untuk memahami sebuah rangkaian listrik (Seri, Paralel dan Campuran) lebih jelas dan lengkap, ada baiknya mempelajari arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut.
Seorang Ahli Fisika dari Jerman bernamaGustav Robert Kirchhoffmengemukakan Hukum Kirchhoff pada tahun 1845. Hukum Kirchhoff ini memiliki fungsi dalam menganalisis arus dan tegangan dalam sebuah rangkaian listrik.
Pada Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang sangat berkaitan dengan arah arus pada titik percabangan.
Bunyi Hukum Kirchhoff 1
| “Pada sebuah rangkaian listrik bercabang, besar kuat arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik itu.” |
Rumus :
Perbedaan Rangkaian Listrik Seri dan Paralel
Kelebihan Dan Kekurangan Rangkaian Listrik Seri
Kelebihan :
- Rangkaian seri menggunakan komponen sedikit dibanding dengan rangkaian paralel.
- Mampu mendeteksi adanya kerusakan dengan lebih cepat.
- Nilai kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah sama dan lebih hemat listrik.
Kekurangan :
- Memiliki energi potensial yang tidak sama, sehingga bila diaplikasikan pada rangkaian bohlam menyebabkan nyalanya juga tidak sama.
- Bohlam yang dirangkai paling jauh dari sumber tegangan akan menyala paling redup.
- Karena memiliki satu sumber tegangan, maka apabila salah satu komponen mati maka seluruh komponen juga akan mati.
Kelebihan Dan Kekurangan Rangkaian Listrik Paralel
Kelebihan :
- Jika salah satu hambatan mengalami mati tidak akan mempengaruhi hambatan yang lain.
- Memiliki energi potensial yang sama besar pada setiap titik rangkaian.
- Pada pengaplikasian bohlam dalam rangkaian, maka nyala masing-masing bohlam tidak berbeda, antara terdekat maupun yang terjauh dari sumber tegangan.
Kekurangan :
- Lebih boros dalam penggunaan listrik dan pemakaian komponen penyusun.
- Memiliki nilai kuat arus yang berbeda di antara satu titik dengan titik yang lain.
Rangkaian listrik adalah sebuah jalur atau rangkaian sehingga elektron dapat mengalir dari sumber voltase atau arus listrik. Proses perpindahan elektron inilah yang kita kenal sebagai listrik.
Elektron dapat mengalir pada material penghantar arus listrik yakni konduktor. Oleh karena itu kabel dipakai pada rangkaian listrik karena kabel terbuat dari tembaga yang dapat menghantarkan arus listrik. Tempat dimana elektron masuk ke dalam rangkaian listrik dinamakan dengan sumber listrik. Setiap benda yang memakai listrik untuk penggunaannya disebut sebagai beban listrik.
Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Listrik Statis
Dioda
Pada gambar dibawah, lampu merupakan beban listrik dan sumber listrik berasal dari baterai; listrik mengalir melalui kabel dan sakelar berfungsi untuk memutus atau menyambungkan aliran listrik. Untuk menggambar rangkaian listrik, kita harus menyederhanakan gambar seperti pada contoh dibawah dari gambar A menjadi gambar B.
Benda apapun dapat menjadi beban listrik, oleh karena itu simbol universal untuk beban listrik adalah hambatan (resistor). Jadi, simbol lampu pada rangkaian diatas dapat diganti menjadi simbol hambatan seperti pada gambar dibawah.
Terdapat dua tipe rangkaian yaitu: rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangkaian seri dan paralel dapat dikombinasikan sehingga menjadi rangkaian kombinasi atau gabungan.
Cara membuat rangkaian listrik seri
Perisapkan alat dan bahan terlebih dahulu. Berikut alat yang digunakan untuk membuat rangkaian listrik seri adalah:
- Kabel listrik
- Tiga buah bohlan dengan ukuran watt yang sama
- Dua buah baterai dengan voltase yang sama
- Saklar listrik
- Gunting
Langkah-langkah cara membuat rangkaian listrik seri:
- Hubungkan ujung positif baterai 2 dengan ujung negatif baterai 1 dengan kabel listrik (menempelkan kawat tembaga dalam kabel ke ujung ujung baterai).
- Hubungkan ujung positif baterai 1 dengan saklar (relay) listrik dengan kabel.
- Hubungkan ujung negatif saklar ke ujung positif lampu dengan kabel.
- Hubungkan ujung negatif lampu 1 dengan ujung positif lampu 2, lalu dilanjutkan ujung negatif lampu 2 ke ujung positif lampu 3.
- Hubungkan ujung negatif lampu 3 dengan ujung negatif baterai 2
Baca juga: Rangkaian Listrik: Pengertian, Jenis, Komponen, dan Rumusnya
Setelah kabel terhubung dalam satu sirkuit tertutup, cobalah nyalakan saklar maka semua lampu akan menyala. Jika masing-masing lampu diukur dengan voltmeter, arusnya akan sama. Namun jika diukur oleh voltmeter, akan didapati bahwa tengangan yang diterima tiap lampu berbeda.
Hasil rangkaian listrik seri
Jika menggunakan lampu dengan watt besar, akan terlihat bahwa lampu 1 lebih terang dari lampu 2, dan lampu 2 lebih terang dari lampu tiga. Hal tersebut dikarenakan rangkaian seri memiliki tegangan yang berbeda dan menurun pada setiap komponennya.
Chad Flinn dalam bukuBasic Electricity (2019) menyebutkan bahwakehilangan daya tersebut dinyatakan dalam watt dan terjadi karena disipasi energi panas saat arus mengalir melalui resistansi konduktor rangkaian.
Komponen listrik termasuk kabel dan lampu memiliki resistansi yang mengubah listrik menjadi panas. Hal tersebut menyebabkan penurunan tegangan listrik dalam rangkaian seri.
Lampu 1 memiliki tegangan yang paling tinggi sehingga nyalanya juga paling terang. Adapun lampu 3 memiliki tegangan paling rendah sehingga nyalanya juga paling redup.
Baca juga: 10 Alat Rumah dengan Energi Listrik dan Fungsinya
Jika kabel penghubung salah satu lampu dipotong oleh gunting, semua lampu dan komponen lain dalam rangkaian akan terputus aliran listriknya. Sehingga kerusakan satu komponen dalam rangkaian seri dapat mematikan keseluruhan aliran listrik dalam rangkaian.
Dapatkan update
berita pilihan dan
breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link //t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.
Jenis – Jenis Rangkaian Listrik
Rangkaian listrik terdiri atas 2 jenis yaitu Seri dan Paralel. Selain itu, ada juga gabungan dari 2 jenis rangkaian listrik, yang disebut rangkaian campuran.
Jadi, ada 3 bentuk rangkaian listrik yaitu rangkaian listrik seri, paralel, dan campuran. Berikut penjelasannya.
1. Rangkaian Listrik Seri
Bentuk rangkaian seri bisa dibilang sangat sederhana, karena rangkaiannya disusun secara lurus dan gak mempunyai cabang.
Karakteristik Rangkaian Listrik Seri, yaitu:
- Cara menyusun rangkaian cenderung praktis dan sederhana.
- Semua komponen listrik disusun secara sejajar (berderet atau berurutan).
- Kabel penghubung pada seluruh komponen gak mempunya percabangan sepanjang rangkaian.
- Cuma ada 1 jalan yang bisa dilewati oleh arus, jadi kalo ada satu jalur yang terputus. Maka, rangkaian gak bisa berfungsi dengan benar.
- Arus listrik yang mengalir di berbagai titik dalam rangkaian sama besarnya.
- Setiap komponen yang terpasang akan mendapat arus yang sama.
- Beda potensial/tegangan pada setiap komponen yang terpasang mempunyai nilai yang berbeda.
- Mempunyai hambatan total yang lebih besar dari pada hambatan penyusunnya.
Rumus Rangkaian Seri, yaitu:
I = I1 = I2 = I3
V = V1 + V2 + V3
R = R1 + R2 + R3
2. Rangkaian Listrik Paralel
Rangkaian paralel mempunyai ciri khas yang bisa dan sangat mudah banget dikenali yaitu susunan rangkaiannya mempunyai cabang.
Instalasi listrik di suatu rumah biasanya memakai susunan rangkaian paralel. Meski, sedikit lebih rumit dari rangkaian seri, rangkaian paralel punya banyak keuntungan.
Karakteristik Rangkaian Listrik Paralel, yaitu:
- Cara menyusun rangkaian cenderung lebih rumit.
- Semua komponen listrik terpasang secara bersusun atau sejajar.
- Kabel penghubung pada sebuah rangkaian mempunyai percabangan.
- Ada beberapa jalan yang bisa dilewati oleh arus.
- Arus yang mengalir pada setiap cabang mempunyai besar nilai yang berbeda.
- Setiap komponen yang terpasang mendapat besar arus yang berbeda.
- Semua komponen mendapat tegangan yang sama besar.
- Hambatan totalnya lebih kecil dari hambatan pada tiap – tiap komponen penyusunnya.
Rumus Rangkaian Paralel, yaitu:
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
Rangkaian gabungan merupakaan gabungan dari rangkaian seri dan paralel. Secara umum, karakteristik dan hukum yang berlaku pada rangkaian gabungan juga mengikuti keduannya.
Rumus Rangkaian Gabungan, yaitu:
I = I1 + I2
1/Rp = 1/R2 + 1/R3
Rtotal = R1 + 1/Rp
4. Rangkaian Listrik Arus Searah
Sumber arus listrik searah (DC) yaitu sumber energi listrik yang bisa menimbulkan arus listrik yang arahnya, selalu tetap (konstan) dari muatan listrik dari potensi tinggi ke rendah.
Arus searah (DC) umumnya banyak ditemukan pada aplikasi bertegangan rendah, seringanya pada baterai.
Sebagian besar sirkuit elektronik ini perlu catu daya atau arus searah (DC).
Berikut ini, ada beberapa tegangan yang sering dipakai buat arus searah (DC), yaitu:
5. Rangkaian Listrik Arus Bolak – Balik (AC)
Dalam rangkaian arus searah (DC), tegangan dan arus umumnya konstan. Tapi, kalo dalam rangkaian arus bolak – balik (AC), nilai sesaat dari tegangan arus dan karenanya daya terus berubah dipengaruhi oleh pasokan.
Jadi, kalo kamu bisa menghitung daya pada sirkuit AC dengan cara yang sama seperti di sirkuit DC, tapi kamu masih bisa mengatakan kalo daya (P) sama dengan tegangan (V) dikalikan dengan ampere (I).
Poinnya yaitu, kalo rangkaian AC mengandung reaktansi, jadi ada komponen daya sebagai akibat dari medan magnet atau listrik yang dibuat oleh komponen.
Hasilnya yaitu kalo gak seperti komponen resistif murni, daya ini disimpan dan dikembalikan ke suplai saat gelombang sinusoidal lewat satu siklus periodik penuh.
Maka, daya rata – rata yang diambil oleh suatu rangkaian yaitu jumlah daya yang disimpan dan daya yang dikembalikan selama satu siklus penuh.
jadi, konsumsi daya rata – rata sirkuit akan jadi rata – rata daya sesaat dalam satu siklus penuh dengan daya sesaat. (P) didefinisikan sebagai perkalian dari tegangan sesaat (V) dan oleh arus sesaat (I).
Fungsi pada sinus periodik dan kontinu yaitu daya rata – rata diberikan sepanjang waktu akan sama dengan daya rata – rata yang diberikan pada satu siklus tunggal.
6. Rangkaian Listrik 1 Phase dan 3 Phase
Sistem daya satu fasa dan tiga fasa mengacu pada unit yang memakai daya listrik bolak-balik (AC). Dengan daya AC, aliran arus terus-menerus berganti arahnya.
Bedanya, antara daya AC satu fasa dan tiga fasa yaitu keteguhan pengirimannya. Sistem daya AC fase tunggal memuncak pada tegangan 90⁰ dan 270 with, dengan siklus penuh pada 360⁰.
Dengan puncak dan penurunan dalam tegangan ini, daya gak dikirim pada laju yang konstan.
Dalam sistem 1 Phase:
Ada satu kabel netral dan satu kabel daya dengan arus yang mengalir di antara mereka.
Perubahan siklus dalam besaran dan arah biasanya mengubah aliran dalam arus dan tegangan sekitar 60 kali per detik, tergantung pada kebutuhan khusus suatu sistem.
Dalam sistem 3 Phase:
Ada tiga kabel daya, masing – masing 120⁰ dari fase satu sama lain. Delta dan wye yaitu dua jenis rangkaian yang dipakai buat mempertahankan beban yang sama pada sistem tiga fase.
Masing – masing menghasilkan konfigurasi kabel yang beda. Dalam konfigurasi delta, gak ada kawat netral yang dipakai.
Konfigurasi wye memakai kabel netral dan ground.
NOTE: Dalam sistem tegangan tinggi, kawat netral biasanya gak ada buat sistem tiga fase.
Ketiga fase daya udah memasuki siklus dengan 120⁰.
a. Manfaat Memakai Rangkaian Listrik 1 Phase
- Array luas penggunaan aplikasi.
- Catu daya AC paling efisien sampai 100 watt.
- Lebih sedikit biaya design.
- Design yang kurang rumit.
b. Manfaat Memakai Rangkaian Listrik 3 Phase
- Pengurangan konsumsi tembaga.
- Lebih sedikit risiko keselamatan buat pekerja.
- Biaya penanganan tenaga kerja yang lebih rendah.
- Efisiensi konduktor yang lebih baik.
- Kemampuan buat menjalankan beban daya yang lebih tinggi.
7. Rangkaian Listrik Sederhana
Lampu butuh 2 kabel buat menyala, satu kabel netral dan satunya lagi yaitu kabel hidup. Kedua kabel ini terhubung dari lampu ke panel suplai utama.
Buat memakai kabel warna merah dan hitam buat kabel hidup, dan kabel netral dalam proyek Sirkuit Listrik, dimana kabel warna merah dipakai buat kabel hidup dan kabel warna hitam dipakai buat kabel netral.
Saklar yang dipakai buat mengontrol sirkuit dengan menghidupkan dan mematikan. Ini disediakan di kabel langsung antara pasokan dan beban utama.
Saat saklar hidup, sirkuit listrik ditutup dan lampu menyala dan saat sakelar mati, cahaya akan memutuskan pasokan daya ke beban.
Kabel ini ditaruh dalam kotak yang disebut kotak saklar buat operasi yang lebih baik. Switch wire dan live wire yaitu satu kawat dan cuma dipotong di antaranya buat menghubungkan switch.
Rangkaian Listrik Sederhana
Rangkaian listrik adalah suatu lintasan yang mana bisa diairi dengan muatan listrik atau dikenal arus.
Suatu rangkaian listrik biasanya terdiri atas beberapa komponen listrik. Komponen-komponen pada listrik tersebut juga masih terdiri dari beberapa komponen lagi.
Komponen pada komponen listrik seperti komponen pen-supply energi listrik yalni baterai dan komponen pengguna dari energi listrik yakni bola lampu resistor.
Arus listrik nantinya akan mengalir di dalam rangkaian yang setidaknya ditandai dengan beberapa hal yang ada di bawah ini:
- Mempunyai sumber tegangan yang digunakan untuk membuat arus mengalir,
- Mempunyai komponen pengguna energi yang nantinya akan di-supply dengan sumber tegangan
- Merupakan rangkaian tertutup.
Penjelasan dari Gambar Rangkaian Sederhana
pinterelektro.com
Anda mungkin pernah melihat contoh gambar dari rangkaian listrik sederhana dengan lampu, baterai dan garis yang menjadi aliran listrik.
Nah di gambar tersebut komponen pen-supply energi sendiri adalah baterai, sementara bola lampu berfungsi sebagai komponen dari pengguna energi, kemudian rangkaian tersebut tertutup, jadi arus listrik bisa mengalir.
Lalu, apakah jika tidak terdapat bola lampu arus tidak bisa mengalir? Sebenarnya ada dalam syarat yang kedua dikatakan harus ada suatu komponen.
Komponen tersebut menggunakan energi listrik dengan sokongan sumber tegangan.
Hal tersebut bertujuan agar kedua ujung penghantar listrik mempunyai potensial berbeda jadi arus bisa terus mengalir saja mengalir.
Meskipun begitu, tanpa bola lampu sekalilin arus listrik masih bisa mengalir, sebab di dalam penghantar listrik memiliki hambatan yang menjadikan kawat penghantar bertindak jadi komponen dari pengguna energi listrik.
Video liên quan