Pengertian, Macam-macam Rangkaian Listrik Seri dan Paralel dilengkapi Contoh Rumus serta Gambarnya

Pernahkah kamu mematikan saklar lampu, lalu lampu di seluruh ruangan tempat kamu itu padam? Mengapa itu bisa terjadi? Lalu, mengapa pula di rumah kita terdapat banyak saklar?

Ketika saklar dimatikan, maka semua lampu padam. Hal ini dikarenakan lampu-lampu itu disusun dengan rangkaian seri, seperti rangkaian yang kamu buat pada eksperimen mengukur arus listrik.

Sedangkan, alasan dibuat banyaknya saklar di rumah adalah untuk menghindari terhentinya semua aliran listrik jika kamu mematikan lampu.

Banyaknya saklar menunjukkan bahwa rangkaian yang digunakan adalah rangkaian paralel, seperti yang kamu buat saat mengukur beda potensial.

1. Rangkaian Seri

Rangkaian seri adalah penyusunan komponenkomponen listrik secara berderet. Rangkaian seri dibuat untuk membagi-bagi beda potensial sekaligus memperbesar hambatan listrik. 

Karenanya, rangkaian seri jarang digunakan untuk merangkai komponen listrik di rumah-rumah. Jika suatu hambatan listrik dirangkai seri, maka kuat arus yang mengalir pada masing-masing hambatan akan sama besar, meskipun hambatan masing-masing komponen berbeda.

Sehingga, pada rangkaian ini berlaku:

a. Itot = I1 = I2 = I3 = ... = In

b. Vtot = V1 + V2 + V3 + ... + Vn

c. Karena 1) dan 2), maka berdasarkan hukum Ohm:

Vtot = V1 + V2 + V3 + ... + Vn 

Itot Rtot = I1 R1 + I2 R2 + I3 R3 + ... + In Rn 

Itot Rtot = Itot R1 + Itot R2 + Itot R3 + ... + Itot Rn 

Itot Rtot = Itot (R1 + R2 + R3 + ... + Rn) 

Rtot = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

Jadi, untuk n buah hambatan yang disusun seri, maka hambatan penggantinya adalah

Rtot = R1 + R2 + R3 + ... + Rn.

Gambar: Rangkaian Listrik Seri

Contoh Soal rangkaian listrik seri:

Empat buah hambatan masing-masing besarnya 2 Ω, 3 Ω, 4 Ω, dan 6 Ω dirangkai seri dengan kuat arus yang masuk sebesar 30 V.

Tentukanlah:
a. hambatan total
b. tegangan listrik yang melalui setiap hambatan
c. kuat arus di setiap resistor

Penyelesaian:
Diketahui: R1 = 2 Ω, R2 = 3 Ω, R3 = 4 Ω, R4 = 6 Ω; V = 30 V

Ditanya:
a. hambatan total
b. tegangan listrik yang melalui setiap hambatan
c. kuat arus di setiap resistor

Jawab:

a. Rtot = R1 + R2 + R3 + R4 = (2 + 3 + 4 + 6) Ω = 15 Ω

b. Berdasarkan Hukum Ohm, Itot = I1 = I2 = I3 = I4.

Dengan menggunakan Hukum Ohm, dapat dihitung:

Itot = Vtot/Rtot = 30V/15 Ω = 2A

Jadi, arus yang mengalir melalui setiap hambatan sama dengan arus total yaitu 2 A.

c. Tegangan di setiap resistor:

V1 = I1 R1 = 2 A ⋅ 2 ohm = 4 V

V2 = I2 R2 = 2 A ⋅ 3 ohm = 6 V

V3 = I3 R3 = 2 A ⋅ 4 ohm = 8 V

V4 = I4 R4 = 2 A ⋅ 6 ohm = 12 V

Jadi, tegangan di R1 = 4 V, R2 = 4 V, R3 = 8 V, dan R4 = 12 V.

2. Rangkaian Paralel

Rangkaian paralel adalah penyusunan komponenkomponen listrik secara berjajar. Rangkaian ini berfungsi untuk membagi-bagi arus dan memperkecil hambatan listrik.

Gambar: Rangkaian Listrik Paralel

Jika suatu hambatan listrik dirangkai paralel, maka beda potensial pada masing-masing hambatan akan sama besar sehingga pada rangkaian ini berlaku:

a. Vtot = V1 = V2 = V3 = ... = Vn

b. Itot = I1 + I2 +I3 + ... + In

c. Karena 1) dan 2), maka berdasarkan hukum Ohm:

Itot = I1 + I2 + I3 + ... + In

Contoh Soal rangkaian listrik paralel:

Tiga buah hambatan masing masing besarnya 2Ω, 3Ω, dan 6Ω dirangkai paralel dengan kuat arus yang masuk sebesar 18 A.

Tentukanlah:
a. hambatan total
b. tegangan listrik yang melalui setiap hambatan
c. kuat arus di setiap resistor

Penyelesaian:
Diketahui: R1 = 2Ω, R2 = 3Ω, dan R3 = 6Ω; I = 18 A

Ditanya:
a. hambatan total
b. tegangan listrik yang melalui setiap hambatan
c. kuat arus di setiap resistor

Jawab:

a. Hambatan penggantinya adalah:

1/Rtot = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

1/Rtot = 1/2 + 1/3 + 1/6

1/Rtot = 1/6 (3+2+1)

1/Rtot = 1 => Rtot = 1

Jadi, hambatan penggantinya adalah 1 ohm.

b. Berdasarkan Hukum Ohm, Vtot = V1 = V2 = V3 = V4.

Dengan menggunakan Hukum Ohm, dapat dihitung:

Vtot = Itot Rtot
= 18 A ⋅ 1 Ω
= 18 V

Jadi, beda potensial hambatannya adalah 18 V.

c. Kuat arus listrik di setiap resistor:

I1 = V1/R1 = 18V/2Ω = 9 A

I2 = V2/R2 = 18V/3Ω = 6 A

I3 = V3/R3 =18V/6Ω = 3 A

Jadi, kuat arus di R1 = 9 A, di R2 = 6 A, dan di R3 = 3 A.