Rangkaian Resistor Seri - Paralel

Rangkaian resistor seri dan paralel JUDUL PRAKTIKUM “RANGKAIAN RESISTOR SERI DAN PARALEL” TUJUAN PRAKTIKUM Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan dapat memahami hubungan resistor, tegangan dan arus yang dirangkai secara seri dan paralel. TEORI DASAR A. Definisi ( Pengertian ) 1. Resistor Resistor adalah komponen dasar listrik dan elektronika yang berguna untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol  (Omega). Bentuk resistor yang umum adalah seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna untuk mengetahui besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Dimana seperti ditunjukkan dalam gambar berikut :

( Gambar 1.1 ) Resistor disebut juga komponen pasif, yaitu komponen yang mengambil energi dari sumber dan akan mengubahnya ke bentuk lain atau menyimpannya dalam medan listrik/medan magnet. Contoh komponen pasif lainnya adalah kapasitor dan induktor. 2.

Hukum Ohm George Simon Ohm (ahli ilmu fisika Jerman), menemukan bahwa apabila tegangan dinaikkan dua kali, tahanan tetap, maka kuat arus naik juga dua kali, tahanan tetap, maka kuat arus naik juga dua kali, begitu seterusnya. Jadi: Arus di dalam rangkaian, berubah sebanding lurus dengan tegangan yang dipakai. Apabila tegangan tetap, tetapi tahanannya diperbesar dua kali (diganti penghantarnya), ternyata arus yang mengalir menjadi setengahnya. Dan jika tahanannya diperkecil menjadi dua kali. Kedua hal diatas dapat dijadikan satu menjadi hukum Ohm, yang dapat ditulis dengan rumus sebagai berikut : V = I x R ...................................................................................(1-2) Atau :

Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

1

Rangkaian resistor seri dan paralel I = V/R

.............................................................................(1-3) Atau : R = V/I …………………............……....……………………(1-4) V = tegangan dalam satuan volt. I = arus dalam satuan amper. R = tahanan alam satuan ohm. a. Rangkaian Resistor Seri Rangkaian resistor secara seri akan mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar.

Vjumlah = V1 + V2 + V3..................................................................(1-6) Menurut hukum ohm, tegangan pada tiap lampu itu Vlampu = Ilampu x Rlampu Karena arus di dalam rangkaian deret itu di semua bagian sama, jadi arus lampu ke satu sama dengan arus lampu kedua. Jadi : V1 = I x R1 V2 = I x R2 V3 = I X R3 Maka dari : Vj = V1 + V2 + V3 Dapat kita tulis : Vj /I= V1 /I+ V2/I + V3/I Gbr. 1 Hubungan deret

Rjumlah = R1 + R2 + R3 atau tahanan pengganti (Rp). Rp = R1 + R2 + R3

Rp = ∑ R .........................................................................(1-7) b. Hukum Kirchhoff I.

Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

2

Rangkaian resistor seri dan paralel Hukum Kirchhoff I mengatakan bahwa: Jumlah arus dalam suatu titik percobaan selalu sama dengan nol. Dalam gambar 5, arus yang masuk ke dalam titik percabangan A, sama dengan arus yang meninggalkannya. Karena arus-arus tidak dapat bertumpuk berhenti pada satu tempat: bila dapat begitu berarti arus telah berhenti, tak ada arus lagi. Dan listrik tak dapat hilang begitu saja. Jadi jumlah listrik yang masuk ke A harus sama dengan jumlah listrik yang keluar dari A. Untuk titik A: I1 = I2 + I3 + I4

I1 – I2 – I3 – I4 = 0

atau

Gambar 5 Arus yang masuk sama dengan arus keluar

   0 ............................... (1-21)

Jadi rumus hukum Kirchhoff I:

Dengan perkataan, hukum Kirchhoff I berbunyi: Jumlah aljabar semua arus dalam titik percabangan itu sama dengan nol. Contoh: Dalam gambar 6, arus masuk ke titik percabangan A lewat dua kawat, I1 dan I2. Dari titik A arus mengalir ke 3 lampu : I3, I4, dan I5. Maka bila I1 = 3 A, I2 = 4 A, I3 = 2 A, I4 = 3 A, harga arus I5 dapat dihitung. Menurut hukum Kirchhoff I : Gambar 6 Titik cabang arus ccabanga……………

  0

Jadi:

I1 + I2 – I3 – I4 – I5 = 0 3 + 4 – 2 – 3 – I5 = 0.

(Arus yang masuk ke titik A kita sebut positif dan yang meninggalkannya kita sebut negatif). Perhitungan diatas dapat dilakukan sebagai berikut (arus yang masuk = arus yang

Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

3

Rangkaian resistor seri dan paralel keluar): I1 + I2 – I3 – I4 – I5 3 + 4 = 2+ 3 + I5 7 = I4 + 5 I5 = 7 – 5 = 2 A, meninggalkan titik percabangan. c. Rangkaian Paralel Apabila beberapa pemakai (alat listrik) bersama-sama dihubungkan pada satu tegangan (misalnya pada tegangan jala-jala, ialah tegangan antara kawatkawat yang mengantar arus ke rumah kita), seperti dalam gambar 7 , maka tegangan alat-alat itu semua sama. Hubungan semacam ini disebut: hubungan jajar. Semua alat listrik pada umunya dihubungkan jajar kepada tegangan yang tersedia, kecuali bila lain permintaan orang. R1

I1 R2

I2

R3

I3 V

Gambar 7 Hubungan parallel beberapa hambatan Sesuai dengan hukum Kirchhoff I, dalam gambar 7, percabangan A, jumlah aljabar arus sama dengan nol:

dalam titik

Ijumlah – I1 – I2 – I3 = 0 Ijumlah = I1 + I2 + I3 Menurut hukum Ohm: arus dalam masing-masing cabang: 1 

V R1

2 

V R2

Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

4

Rangkaian resistor seri dan paralel

Jadi:

j 

V V V   R1 R 2 R 3

Harga ketiga tahanan R1, R2, dan R3 dapat kita ganti dengan satu tahanan pengganti: Rp, yang dapat memenuhi persamaan terakhir di atas. Jadi dapat kita tulis:

j 

V Rp

Dengan memasukkan ini ke dalam persamaan terakhir di atas, kita hasilkan:

V V V V    R p R1 R 2 R 3 Kalau kedua ruas persamaan ini kita bagi dengan V, akan kita dapatkan:

1 1 1 1    R p R1 R 2 R 3

............................................. (1-22).

Atau dapat ditulis:

1 1  Rp R

............................................................ (1-23)

Dari uraian diatas dapat kita simpulkan : 1. Dalam rangkaian jajar tegangan tiap-tiap alat listrik yang dihubungkan sama 2. Arus jumlah sama dengan arus cabang 3. Nilai tahanan jumlah (tahanan pengganti) lebih kecil daripada harga tahanan cabang yang terkecil. ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM No. Katalog Nama Alat KAL 60/5A Catu Daya PEO 502 Saklar SPST PEO 359 01 Resistor 50 Ω, 5 Watt PEO 359 02 Resistor 100 Ω, 5 Watt PEO 460 02 Jepit buaya bersoket GME 240 Multimeter digital KAL 99 Kabel penghubung Buku catatan Kalkulator

Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

Jumlah 1 1 1 1 2 2 9 1 1

5

Rangkaian resistor seri dan paralel

LANGKAH – LANGKAH PRAKTIKUM 1. Rangkaian Paralel Bagian I a. Cabut ammeter yang sekarang terhubung untuk mengukur arus induk, ubah ammeter tersebut menjadi voltmeter yang dapat mengukur tegangan hingga 3 V (gunakan batas ukur 20 V). b. Hubungkan voltmeter dengan batrai seperti pada Gambar 16.3 baca tegangan terbuka (GGL) E satu baterai. Catat E pada tabel 16.1. c. Tutup saklar dan baca tegangan baterai V. Dan catat tegangan terminal V pada tabel 16.1. d. Buka saklar dan atur kembali multimeter digital ke fungsi ammeter, dan hubungkan untuk mengukur arus induk I pada gambar 16.2. e. Tutup saklar dan baca I1,I2, dan I. Catat nilainya pada tabel 16.1. f. Buka saklar dari data data yang diperoleh hitung R1, R2, dan RR (RR adalah gabungan R1 dan R2). Juga hitung I1+I2. Catat nilainya pada tabel 16.1. Bagian II a. Tambahkan nilai tegangan (V) dalam rangkaian Ulangi langkah a sampai f pada Bagian I. DATA PRAKTIKUM Gambar 6.2: Rangkaian Paralel

Tabel 6.2: Data Praktikum untuk Rangkaian Paralel NO

E (V)

V (V)

I1 (A)

R1 (V / I1)

I2 (A)

R2 Ic I1 + I2 (V / I2) (A)

Rc (V / IT)

1

2

2.08

0.05

41.6

0.03

69.3

0.08

0.08

26

2

6

5.68

0.12

47.3

0.06

94.7

0.18

0.18

31.5

3

10

9.56

0.20

47.8

0.10

95.6

0.30

0.30

31.8

PERHITUNGAN Lakukan operasi perhitungan untuk mengisi tabel diatas Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

6

Rangkaian resistor seri dan paralel Menentukan Besar R1, R2, RC, Rp, (I1+I2) N

Diketahui :

O GGL

1

2V

Ditanya :

I R1, R2, RC (A ( volt ) (I1+I2) ) 2.08 I1 = 0.05 R1,R2,Rc = ..?

Jawab :

V

I2 = 0.03

R1+R2=..?

Rp R = V/I ( Ω ) R1= 2.08 / 0.05 =41.6 R2=2.08 / 0.03 = 69.3 Rc=2.08 / 0.08

Ic= 0.08 I1+I2=..? 2

6V

R1+R2=..?

I1+I2=..? 10 V

9.56 I1 =0.20

= 26

0.05 0.03 +

= 0.08

R1= 5.68/0.12 =47.3 R2=5.68/0.06 = 94.7 Rc=5.68/0.18

Ic= 0.18 3

41.6x69.3 41.6+69.3

=26

5.68 I1 = 0.12 R1,R2,Rc = ..? I2 = 0.06

(I1+I2)

47.3x94.7 47.3+94.7

= 31.5

0.12 0.06 + = 0.18

=31.5 R1= 9.56/0.20

R1,R2,Rc = ..?

=47.8 R2=9.56/0.10

I2 = 0.1 R1+R2=..? Ic= 0.3

= 95.6 Rc=9.56/0.3

47.8x95.6 47.8+95.6

= 31.8

0.2 0.1 + =0.3

=31.8 I1+I2=..? Persentasi selisih antara resistansi hitung dengan resistansi tetapan Rata-rata resistansi hitung untuk R1

(41.6+47.3+47.8) 3

=45.56 ohm

Persentasi selisih terhadap resistor 1 (50 )

50−45.56

%^R=

50

x100%

=8,88 % Jadi persentasi selisihnya adalah 8,88 %

Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

7

Rangkaian resistor seri dan paralel Rata-rata resistansi hitung untuk R2

(69.3+94.7+95.6) 3

=86.5 ohm

Persentasi selisih terhadap resistor 2 (100 )

100−86.5

%^R=

100

x100%

=13,5 % Jadi persentasi selisihnya adalah 13,5 %

PEMBAHASAN 1. Rangkaian Paralel a. Bagaimana nilai hambatan resistor secara percobaan dibandingkan dengan nilai yang ditetapkan? Gunakan nilai rata-rata percobaan R untuk setiap resistor. Dari perhitungan di atas nilai hambatan resistor secara percobaan dengan nilai yang sudah ditetapkan untuk R1 perbadaannya ± 8.88 %, dan untuk R2 perbedaanya ± 13.5 %. b. Bagaimana nilai Rc, jika dibandingkan dengan R1 dan R2. Apakah Rc selalu lebih besar atau lebih kecil dibandingkan dengan R1 atau R2. Dilihat dalam table dan perhitungan di atas nilai Rc selalu lebih kecil dibandingkan nilai R1 dan R2. c. Bagaimana nilai I dibandingkan dengan (I1+ I2) pada bagian I begitu juga pada bagian II. Apakah I sangat berbeda dari (I1+ I2), hampir sama atau sama? Seperti pada perhitungan dan yang diperoleh pada percobaan Nilai I dibagian 1 sama dengan (I1+ I2) yaitu 0.08 kemudian I pada bagian 2 juga sama yaitu 0.18.

Departemen Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia

8