Secara umum rangkaian hambatan listrik dikelompokkan menjadi rangkaian hambatan seri, hambatan paralel, maupun gabungan keduanya. Untuk membuat rangkaian hambatan seri maupun paralel minimal diperlukan dua hambatan. Adapun, untuk membuat rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel minimal diperlukan tiga hambatan.
Jenis-jenis rangkaian hambatan tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh karena itu, jenis rangkaian hambatan listrik yang dipilih bergantung pada tujuannya.
1. Hambatan seri
Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan disebut hambatan seri. Hambatan yang disusun seri akan membentuk rangkaian listrik tak bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titik besarnya sama. Tujuan rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan membagi beda potensial dari sumber tegangan.
Rangkaian hambatan listrik seri dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (RS). Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I. Tegangan sebesar V dibagikan ke tiga hambatan masing-masing V1, V2, dan V3, sehingga berlaku:
V = V1 + V2 + V3
Gambar Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri
Berdasarkan Hukum I Kirchoff pada rangkaian seri (tak bercabang) berlaku:
I = I1 = I2 = I3
Berdasarkan Hukum Ohm, maka beda potensial listrik pada setiap lampu yang hambatannya R1, R2, dan R3 dirumuskan :
V1 = I x R1 atau VAB = I x RAB
V2 = I x R2 atau VBC = I x RBC
V3 = I x R3 atau VCD = I x RCD
Beda potensial antara ujung-ujung AD berlaku:
VAD = VAB + VBC + VCD
I x RS = I x RAB + I x RBC + I x RCD
I x RS = I x R1 + I x R2 + I x R3
Jika kedua ruas dibagi dengan I, diperoleh rumus hambatan pengganti seri (RS):
RS = R1 + R2 + R3
Jadi, besar hambatan pengganti seri merupakan penjumlahan besar hambatan yang dirangkai seri. Apabila ada n buah hambatan masing-masing besarnya R1, R2, R3, …., Rn dirangkai seri, maka hambatan dirumuskan:
2. Hambatan Paralel
Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut hambatan paralel. Hambatan yang disusun paralel akan membentuk rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik. Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti paralel (RP).
Rangkaian hambatan listrik paralel berfungsi untuk membagi arus listrik. Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun paralel dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I.
Besar kuat arus I1, I2, dan I3 yang mengalir pada masing-masing lampu yang hambatannya masing-masing R1, R2, dan R3 sesuai Hukum Ohm dirumuskan:
Ujung-ujung hambatan R1, R2, R3 dan baterai masing-masing bertemu pada satu titik percabangan. Besar beda potensial (tegangan) seluruhnya sama, sehingga berlaku:
Besar kuat arus I dihitung dengan rumus:
Kuat arus sebesar I dibagikan ke tiga hambatan masing-masing I1, I2, dan I3. Sesuai Hukum I Kirchoff pada rangkaian paralel berlaku:
Jika kedua ruas dibagi dengan V, diperoleh rumus hambatan pengganti paralel:
Jika ada n buah hambatan masing-masing R1, R2, R3, … Rn, hambatan pengganti paralel dari n buah hambatan secara umum dirumuskan:
Gaya Gerak Listrik
Pada pembelajaran Fisika SMP Kelas 9 tentang Gaya Gerak Listrik yang sering juga disebut GGL, siswa dintuntut untuk menjelaskan konsep gaya gerak listrik (GGL) sumber arus listrik.
Gaya Gerak Listrik (GGL)
Pernahkah kamu memerhatikan tulisan 1,5 V pada baterai, atau 6 V dan 12 V pada akumulator? Besaran 1,5 V, 6 V atau 12 V yang tertulis pada badan baterai atau akumulator menunjukkan beda potensial listrik yang dimilikinya. Hal itu sering disebut gaya gerak listrik (GGL). Untuk membantumu memahami pengertian gaya gerak listrik.
Jika sakelar (sk) ditutup, elektron di kutub negatif baterai akan bergerak melalui penghantar menuju kutub positif. Selama dalam perjalanannya, elektron mendapat tambahan energi dari gaya tarik kutub positif.
Namun, energi itu akan habis karena adanya tumbukan antar elektron; di dalam lampu tumbukan itu mengakibatkan filamen berpijar dan mengeluarkan cahaya. Sesampainya di kutub positif, elektron tetap cenderung bergerak menuju ke kutub negatif kembali. Namun, hal itu sulit jika tidak ada bantuan energi luar.
Energi luar tersebut berupa energi kimia dari baterai. Energi yang diperlukan untuk memindah elektron di dalam sumber arus itulah yang disebut gaya gerak listrik (GGL).
Rangkaian Terbuka
Pada Gambar di atas tegangan terukur pada titik AB (misalnya menggunakan voltmeter) ketika sakelar terbuka merupakan GGL baterai. Adapun tegangan terukur ketika sakelar tertutup merupakan tegangan jepit.
Mengapa nilai tegangan jepit selalu lebih kecil daripada gaya gerak listrik. Tahukah kamu mengapa demikian ? Karena Nilai GGL Belum dipakai dan nilai tegangan jepit sudah terpakai.
Demikianlah apa yang bisa kami sampaikan mengenai Rangkaian Hambatan Listrik dan Gaya Gerak Listrik. Semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi dengan kami (maglearning.id).