Home » , » Resistor - Resistor dalam sambungan seri paralel

Resistor - Resistor dalam sambungan seri paralel

Written By onfisika on Saturday, March 29, 2014 | 4:01 AM

STRATEGI

1. Akan membantu bagi kita jika kita mengingat bahwa bila resistor-resistor disambungkan seri , selisih potensial total yang melewati gabungan itu adalah jumlah selisih potensial individu. Bila resistor resistor itu disambungkan paralel, selisih potensial tersebut adalah sama untuk tiap-tiap resistor dan sama dengan selisih potensial yang melewati gabungan paralel itu.
2. Ingatlah juga pernyataan yang analog untuk arus . Bila resistor-resistor itu disambungkan seri , maka arus yang melalui tiap-tiap resistor sama dan sama besar dengan arus yang melalui gabungan seri itu. Bila resistor-resistor itu disambungkan paralel , arus total yang melalui gabungan itu sama dengan jumlah arus yang melalui resistor-resistor individual

 

CONTOH SOAL - 1

Hitung hambatan ekuivalen dari jaringan gambar dibawah dan carilah arus dalam setiap resistor . Sumber tegangan mempunyai hambatan dalam yang dapat diabaikan.

 

PENYELESAIAN

clip_image002
Gambar b dan c memperlihatkan tahapan berurutan dalam mereduksi jaringan itu menjadi sebuah hambatan ekuivalen tunggal. Dari persamaan pada resistor 6 ohm dan 3 ohm yang parallel dalam gambar a adalah equivalen dengan resistor 2 ohm tunggal dalam gambar b :
clip_image004
Dari persamaan gabungan seri dari resistor 2 ohm dan resistor 4 ohm adalah equivalen dengan 6 ohm tunggal dalam gambar c.
Untuk mencari arus dalam setiap resistor dari jaringan semula , kita membalik langkah-langkah yang kita gunakan ketika kita mereduksi jaringan itu. Dalam rangkaian yang diperlihatkan dalam gambar d ( yang identik dengan gambar c ) , arus itu adalah I = V/R = 18/6 = 3 A. Maka arus dalam resistor 4 ohm dan 2 ohm dalam gambar e ( yang identik dengan gambar b ) adalah juga 3 A. Selisih potensial Vab yang melalui resistor 2 ohm adalah Vab = IR = 3 . 2 = 6 V. Selisih potensial ini harus juga 6 V dalam gambar f ( yang identik dengan gambar a ). Dengan menggunakan I = Vab/R, arus dalam resistor 6 ohm dan 3 ohm dalam gambar f berturut-turut adalah 6/6 = 1 A dan 6 /3 = 2 A.
Perhatikan bahwa untuk kedua resistor parallel antara titik c dan titik b dalam gambar f ada arus yang melalui resistor 3 ohm yang besarnya dua kali arus yang melalui resistor 6 ohm; lebih banyak arus yang melalui lintasan yang hambatan nya kecil. Perhatikan juga bahwa arus total yang melalui resistor-resistor ini adalah 3 A, sama seperti arus yang melalui kedua resistor tersebut 4 ohm diantara titim a dan c.

 

CONTOH SOAL – 2

Gabungan seri dibanding dengan gabungan parallel.
clip_image006

Dua bola lampu identik harus dihubungkan ke sebuah sumber dengan E = 8 V dan hambatan dalam yang dapat diabaikan . Setiap bola lampu mempunyai hambatan R = 2 ohm. Cari arus yang melalui setiap bola lampu , selisih potensial yang melalui setiap bola lampu, dan daya yang diantar kesetiap bola lampu dank e seluruh jaringan itu jika bola-bola iru disambungkan (a) seri dan (b) parallel (c) misalkan satu dari bola lampu itu terbakar , yakni filament lampu itu rusak dan arus tidak dapat lagi mengalir melalui serabut itu. Apa yang terjadi dengan bola lainnya dalam kasus seri dan kasus parallel ?

PENYELESAIAN

a) Dari persamaan resistor hambatan seri ekuivalen dari kedua lampu itu antara titim a dan titik c dalam gambar (a) adalah jumlah hambatan individunya, atau
Rek = R + R = 4 ohm
Arus yang melalui masing masing bola lampu yang seri :
I = Vac/ Rek = 8/4 = 2 A
Karena bola bola lampu itu mempunyai hambatan yang sama , maka selisih potensial itu sama melalui setiap bola :
Vab = Vbc = IR = 2 . 2 = 4 V
Nilai ini adalah setengah dari tegangan terminal 8 V dari sumber itu. Kita dapat mencari daya yang diantar ke setiap bola lampu dengan menggunakan salah satu rumus yaitu :
P = I2 . R = 22 . 2 = 8 W atau
P = V2/R = 42/2 = 8 W
Dimana V = 4 V adalah selisih potensial yang melalui sebuah bola lampu tunggal.
Daya total yang diantar kedua bola itu adalah Ptotal = 2P = 16 W. Secara alternative kita dapat mencari daya total itu dengan menggunakan hambatan ekuivalen Rek = 4 ohm, yang melaluinya, arus adalah I = 2 A dan selisih potensial yang melewatinya adalah Vac = 8 V:
Ptotal = I2 . Rek = 22 . 4 = 16 W atau
Ptotal = Vac2 /Rek = 82 / 4 = 16 W
Kita menekankan bahwa arus I yang melalui kedua lampu itu sama besarnya. Bola-bola itu identik , sehingga daya P yang sama dihantar ke kedua bola itu, dan kedua bola tersebut akan menyala sama terangnya.
b) Jika bola bola itu parallel, seperti pada gambar (b) selisih potensial Vde yang melalui setiap bola adalah sama dan sama dengan 8 V, yakni tegangan terminal sumber itu. Maka arus yang melalui setiap bola lampu adalah
I = Vde /R = 8/2 = 4 A
Dan daya yang dihantar ke setiap bola lampu adalah
P = I2 . R = 42 . 2 = 32 W atau
P = V2 /R = 82 / 2 = 32 W
Kedua selisih potensial yang melalui setiap bola dan arus yang melewati setiap bola besarnya dua kali dari arus dalam kasus seri . Maka daya yang dihantar ke setiap bola adalah empat kali lebih besar , dan setiap bola menyala lebih terang dari pada dalam kasus seri. Jika tujuannya untuk menghasilkan jumlah cahaya maksimum dari setiap bola , maka susunan parallel lebih unggul daripada susunan seri.
Daya total yang dihantar ke jaringan parallel itu adalah Ptotal = 2P = 64 W, empat kali lebih besar dari pada pada kasus seri. Daya yang ditambah dibandingan dengan kasus seri tidak didapatkan “Cuma-Cuma” ; energy ditarik dari sumber empat kali lebuh cepat dalam kasus parallel daipada dalam kasus seri. Jika sumber itu sebuah aki , maka akan dihabiskan dalam waktu empat kali lebih cepat .
Kita juga dapat mencari daya total dengan menggunakan hambatan equivalen Rek, yaitu :
clip_image008
Arus total yang melalui hambatan ekuivalen itu adalah Itotal= 2 I = 2 . 4 = 8 A dan selisih potensial yang melalui hambatan ekuivalen itu adalah 8 V.
Ptotal = I2 . Rek = 82 . 1 = 64 W atau
Ptotal = V2 /Rek = 82 / 1 = 64 W
Selisih potensial yang melalui hambatan ekuivalen itu adalah sama untuk kedia kasus seri dan kasus parallel , tetapi untuk kasus parallel nilai Rek lebih kecil , sehingga Ptotal = V2 /Rek lebih besar.
Perhitungan kita tidak sepenuhnya teliti; bola lampu sungguhan tidak menuruti hukum ohm, dan hambatan bola R = V/I bukan merupakan sebuah konstanta yang tidak tergantung dari selisih potensial V yang melewati bola itu. ( Hambatan filament lampu bertambah seiring dengan suhu pengoperasian yang semakin bertambah ) . tetapi memang benar bahwa bola bola lampu yang dsiambungkan seri yang melalui sebuah sumber akan menyala kurang terang dari pada bila disambungkan parallel melalui sumber yang sama.
c) Dalam kasus seri , arus yang sama mengalir melalui kedua bola . Jika salah satu bola terbakar, maka tidak ada arus sama sekali dala rangkaian itu, dan tidak ada bola menyala. Dalam kasus parallel selsish potensial melalui setiap bola tetap sama dengan 8 V walaupun jika salah satu bola ituhangus terbakar. Maka arus yang melalui bola yang masih berfungsi tetap sama dengan 4 A, dan daya yang diantar ke bola itu tetap sama dengan 32 W, sama seperti sebelum bola lainnya terbakar. Inilah salah satu manfaat susunan parallel dari bola bola lampu. Prinsip ini digunakan dalam sambungan kabel listrik rumah tangga.

Penerapan Soal Tingkat Lanjut :


Menghitung dengan cepat rangkaian listrik 2 loop
Menghitung hambatan listrik dan daya lampu
Menghitung Biaya listrik dan energi listrik pada kompor
Comments
0 Comments

0 komentar :

Post a Comment