Rangkaian Seri, Paralel, dan Campuran Beserta Perbedaannya

Rangkaian Seri, Paralel, dan Campuran Beserta Perbedaannya – Jika kamu mempelajari ilmu fisika, maka kamu pasti akan bertemu dengan materi rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran.

Ketiganya adalah rangkaian listrik yang memiliki fungsi masing-masing.

Rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran adalah tiga tipe dasar rangkaian listrik bisa dipakai dalam berbagai aplikasi. 

Kali ini Mamikos akan menjelaskan masing-masing tipe rangkaian serta perbedaan rangkaian-rangkaian tersebut.

Definisi Rangkaian Seri, Pararel, dan Campuran

Berikut ini adalah masing-masing pengertian dari rangkaian seri, paralel, dan campuran yang harus kamu tahu!

Definisi Rangkaian Seri

Mudahnya rangkaian seri adalah komponen-komponen listrik disusun berurutan sehingga arus bisa mengalir melalui setiap komponen secara berurutan.

Dengan begitu, ujung positif satu komponen terhubung ke ujung negatif komponen berikutnya.

Arus yang mengalir melewati setiap komponen dalam rangkaian seri memiliki nilai yang sama, tetapi tegangan berbeda pada setiap komponennya.

Perbedaan tegangan inilah yang kemudian berakibat pada penurunan tegangan yang akumulatif pada setiap komponen saat arus mengalir melalui rangkaian.

Definisi Rangkaian Paralel

Rangkaian Paralel merupakan komponen-komponen listrik yang disusun sehingga satu ujung setiap komponen terhubung ke satu titik persambungan, dan ujung lainnya terhubung ke titik lain yang sama.

Dengan begitu, komponen-komponen ini mempunyai tegangan yang sama pada kedua ujungnya, tetapi arus yang mengalir melalui masing-masing komponen dapat berbeda.

Pada rangkaian paralel, arus total yang masuk ke titik persambungan akan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik persambungan.

Definisi Rangkaian Campuran

Rangkaian campuran adalah kombinasi dari rangkaian seri juga paralel. Dalam rangkaian campuran, beberapa komponen dihubungkan secara seri, sedangkan beberapa lainnya dihubungkan secara paralel.

Struktur yang seperti ini memungkinkan untuk mengatur karakteristik arus dan tegangan yang berbeda-beda tergantung pada kebutuhan.

Perbedaan Utama Rangkaian Seri, Pararel, dan Campuran

Berikut ini adalah beberapa perbedaan utama rangkaian seri, paralel, dan campuran:

Perbedaan pada Arus dan Tegangan

• Rangkaian Seri: Arusnya sama untuk setiap komponen, akan tetapi tegangan berbeda.
• Rangkaian Paralel: Tegangannya sama pada setiap komponen, akan tetapi arus berbeda.
• Rangkaian Campuran: Kombinasi arus dan tegangan mengikuti susunan komponen seri dan paralel.

Perbedaan pada Penyambungan Komponen

• Rangkaian Seri: Komponennya harus disusun berurutan.
• Rangkaian Paralel: Komponennya bisa disusun secara paralel (antar titik terhubung pada persambungan yang sama).
• Rangkaian Campuran: Gabungan dari susunan seri dan paralel.

Perbedaan Pada Tegangan Total dan Arus Total

• Rangkaian Seri: Tegangan total merupakan penjumlahan tegangan untuk setiap komponen, arus total sama di seluruh rangkaian.
• Rangkaian Paralel: Tegangan total sama dengan tegangan pada setiap komponen, arus total merupakan penjumlahan arus untuk setiap komponen.
• Rangkaian Campuran: Sesuai dengan susunan komponen seri dan paralel.

Kamu harus memahami perbedaan ketiga rangkaian ini untuk memahami desain dan analisis sirkuit listrik, hal ini karena pengaturan komponen pada berbagai kombinasi bisa menghasilkan karakteristik arus dan tegangan yang berbeda.

Perbedaan Lainnya Pada Rangkaian Seri, Paralel, dan Campuran

Untuk Rangkaian Seri

• Penyusunan Komponen: Pada rangkaian seri, komponen-komponen disusun berurutan sehingga arus mengalir melalui setiap komponen secara berurutan.

• Arus Sama: Arus yang mengalir pada rangkaian seri melalui setiap komponen dan memiliki nilai yang sama.

• Tegangan Berbeda: Tegangan pada komponen dalam rangkaian seri berbeda, karena tegangan terkumpul pada setiap komponen.

• Total Resistansi: Total resistansi untuk rangkaian seri adalah penjumlahan dari nilai resistansi semua komponen.

• Tegangan Total: Tegangan total untuk rangkaian seri adalah hasil perkalian arus total dengan total resistansi.

• Pembukaan Rangkaian: Apabila salah satu komponen putus pada rangkaian seri maka aliran arus akan terputus, tentunya rangkaian tidak akan berfungsi.

Untuk Rangkaian Paralel:

• Penyusunan Komponen: Pada rangkaian paralel, komponen-komponen terhubung pada titik persambungan yang sama, dengan begitu arus masuk dan keluar dari titik tersebut.

• Tegangan Sama: Tegangan untuk seluruh komponen dalam rangkaian paralel sama, hal ini disebabkan ujung-ujung komponen terhubung pada titik yang sama.

• Arus Berbeda: Sedangkan untuk arus setiap komponen dalam rangkaian paralel bisa berbeda, menyesuaikan pada nilai resistansinya.

• Total Conductance: Total conductance pada rangkaian paralel merupakan penjumlahan conductance (1/resistansi) pada semua komponen.

• Arus Total: Arus total pada rangkaian paralel merupakan jumlah arus melalui masing-masing komponen.

• Pembukaan Rangkaian: Apabila ada komponen yang putus dalam rangkaian paralel, aliran arus hanya akan terhenti di komponen tersebut, sementara komponen lain tetap bisa bekerja.

Untuk Rangkaian Campuran

• Kombinasi: Rangkaian campuran merupakan gabungan dari rangkaian seri dan paralel. Beberapa komponen bahkan dihubungkan secara seri, sedangkan beberapa yang  lain dihubungkan secara paralel.

• Fleksibilitas: Rangkaian campuran terhitung fleksibel dalam mengatur karakteristik arus dan tegangan sesuai keperluan.

• Penggunaan: Rangkaian campuran biasa dipakai dalam situasi untuk mengatur sejumlah besar komponen dengan karakteristik yang berbeda.

Penerapan Rangkaian Seri

• Lampu Pada Rentang Seri: Lampu dalam rentang seri di suatu daerah atau lampu hias ketika natal adalah beberapa contoh penerapan rangkaian seri. Tentu, jika salah satu lampu mati, maka lampu-lampu yang lainnya dalam rentang tersebut juga akan mati.
• Sel Baterai Pada Rentang Seri: Banyak baterai yang diatur pada rentang seri untuk menghasilkan tegangan total yang tinggi. Contohnya yaitu sel baterai dalam baterai berukuran besar untuk menggerakkan kendaraan listrik.

Penerapan Rangkaian Paralel

• Soket Listrik di Rumah: Soket listrik pada rumah diatur dengan rangkaian paralel sehingga perangkat-perangkat listrik dapat dihubungkan secara independen. Apabila satu perangkat dimatikan atau terganggu, tentu perangkat lainnya tetap berfungsi.
• Panel Surya: Pada sistem panel surya, panel-panel surya dihubungkan secara paralel agar produksi listrik dari tiap-tiap panel tidak terganggu oleh gangguan panel lainnya.

Penerapan Rangkaian Campuran

• Rangkaian Lampu Mobil: Rangkaian campuran biasa dipakai dalam sistem lampu mobil, yakni beberapa lampu dihubungkan pada rentang seri dan paralel. Contohnya, beberapa lampu pada satu unit lampu depan mungkin dihubungkan secara seri, sedangkan unit lampu depan dan belakang dapat dihubungkan secara paralel.
• Sistem Elektronik Rumah: Banyak perangkat elektronik rumah, seperti TV, komputer, dan stereo, menggunakan rangkaian campuran untuk mengatur berbagai komponen dengan karakteristik yang berbeda.

• Jaringan Listrik dan Distribusi Energi: Jaringan listrik menggunakan kombinasi rangkaian seri dan paralel untuk mendistribusikan energi ke berbagai daerah dengan efisiensi yang optimal.

• Penerapan-penerapan ini mencerminkan pentingnya pemahaman tentang tipe-tipe rangkaian ini dalam kehidupan sehari-hari.

Contoh Soal Rangkaian Seri, Paralel, dan Campuran

Berikut ini merupakan beberapa contoh soal rangkaian seri, paralel, dan campuran;

Contoh Soal Rangkaian Seri:

Soal:

Pada rangkaian seri ada tiga resistor dengan nilai resistansinya masing-masing 10 Ω, 15 Ω, dan 20 Ω. Sedangkan arus total yang mengalir pada rangkaian ini adalah 2 A. Maka, hitunglah tegangan total yang diterapkan dalam rangkaian dan tegangan di masing-masing resistor.

Jawaban:

Rumus:

Tegangan total (VT) = Arus (I) × Total Resistansi (R_total)

Tegangan pada setiap resistor (VR) = Arus (I) × Nilai Resistansi 

Maka, menjadi;

Tegangan total (VT) = 2 A × (10 Ω + 15 Ω + 20 Ω) = 90 V

Tegangan pada resistor 10 Ω: VR1 = 2 A × 10 Ω = 20 V

Tegangan pada resistor 15 Ω: VR2 = 2 A × 15 Ω = 30 V

Tegangan pada resistor 20 Ω: VR3 = 2 A × 20 Ω = 40 V

Contoh Soal Rangkaian Paralel:

Soal:

Pada suatu rangkaian paralel ada tiga resistor dengan nilai resistansinya masing-masing 30 Ω, 50 Ω, dan 70 Ω. Untuk tegangan total yang ada pada rangkaian adalah 120 V. Dari data itu, cobalah hitung arus yang mengalir melalui masing-masing resistor.

Jawaban:

Rumus;

Arus total (IT) = Tegangan (V) / Total Conductance (G_total)

Arus pada setiap resistor (IR) = Tegangan (V) / Nilai Resistansi (R)

Maka, dengan begitu;

Total Conductance (G_total) = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3

G_total = 1 / 30 Ω + 1 / 50 Ω + 1 / 70 Ω ≈ 0.0633 S

Arus total (IT) = 120 V / 0.0633 S ≈ 1.892 A

Arus pada resistor 30 Ω: IR1 = 120 V / 30 Ω = 4 A

Arus pada resistor 50 Ω: IR2 = 120 V / 50 Ω = 2.4 A

Arus pada resistor 70 Ω: IR3 = 120 V / 70 Ω ≈ 1.714 A

Contoh Soal Rangkaian Campuran:

Soal:

DIketahui pada  suatu rangkaian campuran ada dua resistor. Resistor pertama memiliki nilai resistansi 40 Ω yang dihubungkan secara seri dengan rangkaian paralel yang terdiri dari dua resistor dengan nilai resistansinya masing-masing 20 Ω dan 30 Ω. Untuk tegangan total yang diterapkan pada rangkaian adalah 240 V. Dari data itu, cobalah untuk menghitung arus total dan tegangan pada masing-masing resistor.

Jawaban:

Pertama, hitung resistansi total rangkaian paralel (Rpar):

1 / Rpar = 1 / 20 Ω + 1 / 30 Ω

Rpar ≈ 12 Ω

Maka, 

Resistansi total rangkaian seri (Rseri) = R1 + Rpar = 40 Ω + 12 Ω = 52 Ω

Arus total (IT) = Tegangan (V) / Total Resistansi (Rseri)

Arus total (IT) = 240 V / 52 Ω ≈ 4.615 A

Tegangan pada resistor 40 Ω: VR1 = Arus total (IT) × R1 = 4.615 A × 40 Ω = 184.6 V

Tegangan pada resistor 20 Ω: VR2 = Tegangan total (V) = 240 V (karena dalam rangkaian paralel, tegangan sama pada semua resistor)

Tegangan pada resistor 30 Ω: VR3 = Tegangan total (V) = 240 V

Contoh Penerapan Rangkaian Seri, Paralel, dan Campuran Dalam Kehidupan Sehari-hari

Ada banyak sekali contoh sederhana dalam memahami rangkaian seri, paralel, dan campuran.

Di antaranya adalah dengan mengetahui fungsi ketiganya di kehidupan sehari-hari. Berikut ini adalah beberapa contoh penerapannya.

Penutup

Itulah penjelasan mengenai rangkaian seri, pararel, dan campuran yang perlu kamu tahu. Tentu ketiga rangkaian ini berbeda fungsi dan cara kerjanya ya!

Oleh karena itu pastikan kamu menggunakan rangkaian yang tepat sesuai dengan kebutuhan kamu. Kamu bisa membaca materi-materi fisika lain di blog Mamikos ya!

---

Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu:

Kost Dekat UGM Jogja

Kost Dekat UNPAD Jatinangor

Kost Dekat UNDIP Semarang

Kost Dekat UI Depok

Kost Dekat UB Malang

Kost Dekat Unnes Semarang

Kost Dekat UMY Jogja

Kost Dekat UNY Jogja

Kost Dekat UNS Solo

Kost Dekat ITB Bandung

Kost Dekat UMS Solo

Kost Dekat ITS Surabaya

Kost Dekat Unesa Surabaya

Kost Dekat UNAIR Surabaya

Kost Dekat UIN Jakarta