RANGKAIAN LISTRIK DAN HAMBATAN EKIVALEN

RANGAKAIAN LISTRIK SEDERHANA DAN HAMBATAN EKIVALEN

Rangkaian listrik sederhana sebenarnya bisa kita temukan sehari-hari dalam kehidupan kita. Banyak rangkaian-rangkaian elektronik dan listrik yang sebenarnya bisa kita buat sendiri. Namun biasanya kita cenderung malas atau mungkin pusing dengan skema gambar rangkaian listrik tersebut. Hal itu memang cukup wajar, pasalnya waktu yang memaksa kita kadang kurang mau untuk belajar untuk rangkaian listrik sederhana tersebut yang sebenarnya cukup mengasyikkan. Anda bisa mempelajari sendiri untuk memberikan pengetahuan kepada putra putri anda atau memang jika anda berniat untuk masuk ke dalam dunia elektronika. Ada banyak materi yang bisa anda temukan melalui media buku, internet hingga media lainnya.
Rangkaian listrik sederhana ini biasanya bisa anda temukan seperi alarm, tanda bahaya anti pencuri hingga beberapa rangkaian seperti alat untuk pendeteksi hujan serta alat untuk membuat anda tidur lelap. Dan sirene pun juga menggunakan rangakaian listrik sederhana. Untuk rangkaian sirene, cara kerjanya cukup mudah dan simpel. Lampu di rangkaian tersebut akan menyala. Dan nyala lampu tersebut akan menyentuh LDR dari rangkaian sirene tersebut. Berkat tersentuhnya LDR, maka akan dihasilkan suara yang akan langsung terdengar. Untuk menentukan besar kecilnya suara, tentu nyala lampu menjadi hal yang paling penting. Jika lampu tersebut bernyala terang, maka suara yang dihasilkan akan keras. Dan sebaliknya terjadi jika nyala lampu redup. Sudah paham bukan bagaimana cara kerja sirene polisi ?

Sedangkan untuk rangkaian alarm anti maling atau pencuri, rangkaian listrik yang digunakan juga cukup simpel dan gampang untuk dibuat. Untuk membuat komponen ini anda membutuhkan saklar push on, saklar, saklar re-lay dan juga lampu indikator. Sistem kerjanya sendiri cukup simpel. Saklar push on akan menyala dimana koneksi ujung dan ujung akan bersentuhan. Hal tersebut membuat saklar akan menarik saklar re-lay menjadi on. Dan hal ini akan membuat lampu akan terus menyala. Jika anda sudah berhasil membuat rangkaian listrik ini, gabungkan dengan sirene dan pasang di rumah anda untuk mencgah pencuri masuk. Mudah bukan ? Demikian penjelasan singkat mengenai Rangkaian Listrik Sederhana, baca juga artikel menarik lainnya seperti Rangkaian Counter dan Rangkaian ADC.

Rangkaian Listrik

Rangkaian listrik adalah susunan komponen-komponen elektronika yang dirangkai dengan sumber tegangan menjadi satu kesatuan yang memiliki fungsi dan kegunaan tertentu. Arus listrik dalam suatu rangkaian listrik hanya dapat mengalir jika rangkaian listrik tersebut berada dalam keadaan terbuka. Berikut adalah ilustrasi rangkaian listrik

 

 

Dari simulasi rangkaian listrik di atas, lampu akan menyala apabila rangkaian berada dalam kondisi tertutup (tersambung dengan saklar). Lampu menyala karena dalam rangkaian tersebut mengalir arus listrik sebesar I. Berdasarkan susunan komponen komponennya, rangkaian listrik dibedakan manjadi 3, yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran (seri-paralel). Sedangkan menurut kompleksitas rangkaian, rangkaian listrik dibedakan menjadi rangkaian listrik sederhana dan rangkaian listrik majemuk

Rangkaian Listrik Seri

Rangkaian listrik seri adalah suatu rangkaian listrik, di mana input suatu komponen berasal dari output komponen lainnya. Hal inilah yang menyebabkan rangkaian listrik seri dapat menghemat biaya (digunakan sedikit kabel penghubung). Selain memeliki kelebihan, rangkaian listrik seri juga memiliki suatu kelemahan, yaitu jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tidak akan berfungsi sebagaimana mestinya. Misal tiga buah bola lampu dirangkai seri, maka input dari lampu satu akan datang dari output lampu yang lain. Jika salah satu lampu dicabut atau rusak, maka lampu yan lain akan ikut padam. Perhatikanlah rangkaian seri tiga lampu berikut

Rangkaian Listrik Paralel

Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel penghubung yang diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan seri. Adapun kelebihannya adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi sebagaimana mestinya. Misal tiga buah lampu tersusun paralel, jika salah satu lampu dicabut atau rusak, maka lampu yang lain tidak akan ikut mati. Perhatikanlah gambar susunan paralel tiga lampu berikut ini

Rangkaian Listrik Campuran

Rangkaian listrik campuran (seri-paralel) merupakan rangkaian listrik gabungan dari rangkaian listrik seri dan rangkaian listrik paralel. Untuk lebih jelasnya tentang rangkaian listrik gabungan (seri-paralel) perhatikanlah ilustrasi berikut

Untuk mencari besarnya hambatan pengganti rangkaian listrik gabungan seri - paralel adalah dengan mencari besaranya hambatan tiap tiap model rangkaian (rangkaian seri dan rangkaian paralel), selanjutnya mencari hambatan gabungan dari model rangkaian akhir yang didapat. Misalnya seperti rangkaian di atas, maka model rangkaian akhir yang didapat adalah model rangkaian seri, sehingga hambatan total rangkaian dicari dengan persamaan hambatan pengganti rangkaian hambatan seri.

Rangkaian Listrik Majemuk

Rangkaian Listrik majemuk adalah rangkaian listrik yang terdiri dari dua buah loop atau lebih. Gamabra berikut adalah rangkaian listrik majemuk beserta cara memecahkannya

Langkah-langkah untuk menyelesaikan rangkaian majemuk di atas adalah:

1) Andaikan arah loop I dan loop II seperti pada gambar

2) Arus listrik yang melalui r₁, R₁, dan R₄ adalah sebesar I₁, yang melalui r₂, R₂, dan R₃ adalah sebesar I₂, dan R₅ dilalui arus sebesar I₃

3) Persamaan Hukum I Kirchoff pada titik cabang b dan e adalah

I₁ + I₂ = I₃

I₃ = I₁ + I₂

4) Persamaan Hukum III Kirchoff pada setiap loop adalah seperti berikut

Loop I

a-b-e-f-a (arah looop sama dengan arah arus)

ΣE + ΣV = 0

I₁R₁ + I₃R₅ + I₁R₄ + I₁r₁ - E₁ = 0

E₁ = I₁(r₁ + R₁ + R₄) + I₃R₅

Loop II

b-e-d-c-b (arah loop searah dengan arah arus)

ΣE + ΣV = 0

I₃R₅ + I₂R₃ + I₂r₂ - E₂ + I₂R₂ = 0

Dengan menggunakan Hukum I Kirchoff, diperoleh persamaan I₃ = I₁ + I_2, dan dari Hukum II Kirchoff diperoleh persamaan (1) dan persamaan (2). Dari ketiga persamaan tersebut dapat ditentukan nilai dari I₁, I₂, dan I₃. Jika dalam perhitungan diudapat kuat arus berharga negatif, berarti arah arus sebenarnya berlawanan dengan arah arus yang anda andaikan. Namun perhitungannya tidak perlu diulang karena nilai arusnya adalah tetap sama hanya arahnya saja yang berbeda.

Hukum Kirchoff

 

    Gustaf Robert Kirchoff adalah seorang fisikawan jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan.

    Dalam kelistrikan, sumbangan utamanya adalah dua hukum dasar rangkaian, yang kita kenal sekarang dengan Hukum I dan Hukum II Kirchoff. Kedua hukum dasar rangkaian ini sangat bermanfaat untuk menganalisis rangkaian-rangkaian listrik majemuk yang cukup rumit. Akan tetapi sebagian orang menyebut kedua hukum ini dengan Aturan Kirchoff, karena dia terlahir dari hukum-hukum dasar yang sudah ada sebelumnya, yaitu hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan muatan listrik.

 

Hukum I Kirchoff

Hukum I Kirchoff merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik yang ada pada sebuah sistem tertutup adalah tetap. Hal ini berarti dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus listrik yang masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang ke luar percabangan itu. Untuk lebih jelasnya tentang Hukum I Kirchoff, perhatikanlah rangkaian berikut ini

Hukum II Kirchoff

Hukum II Kirchoff adalah hukum kekekalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkaian tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar dari GGL (Gaya Gerak Listrik) sumber beda potensial dalam sebuah rangkaian tertutup (loop) sma dengan nol. Secara matematis, Hukum II Kirchoff ini dirumuskan dengan persamaan

Di mana V adalah beda potensial komponen komponen dalam rangkaian (kecuali sumber ggl) dan E adalah ggl sumber. Untuk lebih jelasnya mengenai Hukum II Kirchoff, perhatikanlah sebuah rangkaian tertutup sederhana berikut ini

Dari rangkaian sederhana di atas, maka akan berlaku persamaan berikut (anggap arah loop searah arah arus)

I . R + I . r - E = 0..............1)

E = I (R + r)

I = E/(R + r)

Persamaan 1 dapat ditulis dalam bentuk lain seperti berikut

I . R = E - I . r

Di mana I . R adalah beda potensial pada komponen resistor R, yang juga sering disebut dengan tegangan jepit  

HAMABATAN EKIVALEN RANGKAIAN SEDERHANA