Rangkaian Dasar Resistor

I. DASAR
1. TEKANAN ( POTENSIAL )

Lihat gambar " Tekanan " apabila suatu resistor dihubungkan dengan sebuah baterai maka arus mulai mengalir.
Arus ini mengalir keluar dari kutub positif baterai lalu melewati Rn kemudian masuk kembali ke baterai melalui kutub negatifnya. Arus listrik dinyatakan dengan satuan Ampere.
Arah arus listrik adalah dari ” + ” ke “ – “ atau dari titik A ke B.
Aliran arus ini disebut aliran arus-konvensional.
Pada Rn, arah arus dari titik A ke B,ternyata tekanan listrik ( potensial listrik ) di A adalah postif terhadap tekanan di B, atau disingkat A adalah positif terhadap B, begitu juga sebaliknya B adalah negatif terhadap A.

2. TEGANGAN ( SELISIH POTENSIAL )
Potensial di titik A positif dan B negatif yaitu berbeda atau berlawanan maka antara titik A dan B ada beda-potensial yang disebut juga selisih-potensial ini disingkat menjadi arti Tegangan ( karena ada Selisih maka menjadi Tegang ).
Tegangan terjadi diantara dua titik apabila ada arus mengalir lewat kedua titik itu.
Jadi pada gambar diatas ada tegangan diantara A dan B.
Tegangan listrik dinyatakan dengan satuan Volt.
Tegangan ini semakin besar ( tinggi ) apabila:
a. Arus yang mengalir semakin besar.
b. Perlawanan yang dialiri arus semakin besar.

• Untuk pengukuran nilai resistor ( hambatannya ) mengunakan alat-ukut OHMMeter.
• Untuk pengukuran besaran-besaran tegangan listrik mengunakan alat-ukut VoltMeter.
• Untuk pengukuran besaran-besaran arus listrik mengunakan alat-ukut AmpereMeter.
Ketiga alat-ukur itu ada yang di desain secara kompak ( ringkas ) disebut dengan dua kata, MultiMeter atau AVOMeter.

Baca juga artikel tentang MultiMeter,klik disini.

A. Mengukur Tegangan
Dalam pengukuran nilai besaran2 tegangan listrik maka alat-ukur voltmeter diposisikan berjajar dengan titik yang akan diukur.

B. Mengukur Kuat Arus
Dalam pengukuran nilai besaran2 arus listrik maka alat-ukur amperemeter diposisikan berderet dengan titik yang akan diukur.

II. HUBUNGAN TEGANGAN,ARUS DAN HAMBATAN
Pada pengukuran tegangan listrik dan arus listrik, ternyata adanya hubungan antara besarnya nilai resistor dengan besarnya tegangan listrik dan kuat arus listrik yang mengalir pada resistor itu.
Hubungan Tegangan,arus dan hambatan diselidiki oleh fisikawan jerman yaitu George Simon Ohm.
Besarnya tegangan akan dapat dihitung dengan menggunakan Hukum Ohm: V= I * R
Dimana:
V= tegangan listrik ( volt)
I = kuat arus listrik ( Ampere )
R = hambatan listrik atau perlawan ( ohm )
Contoh:
Ada arus sebesar 0,05 A ( 50 ma ) yang melewati pada R1 = 120 ohm,berapa besar tegangan yang timbul pada terminal R1 itu ?...
Jawab : V= I*R = 0,05 A * 100 ohm = 6 volt

III. RANGKAIAN DASAR RESISTOR
Rangkaian dasar resitor terdiri dari rangkaian resistor seri dan rangkaian resistor paralel.
Rangkaian dasar ini digunakan untuk mencari nilai keseluruhan resistor itu yang disebut Resistor total ( Rtot ) atau Resistor pengganti ( Rp ).

1. Rangkaian resistor seri ( deret ).
Rangkaian ini berfungsi untuk mencari nilai pengganti dari dua buah resistor atau lebih dengan nilai yang lebih besar dan digunakan sebagai pembagi-tegangan ( voltage-divider ).

Bila R1 = 120 ohm ,R2 = 220 ohm dan R3 = 470 ohm
Rt = R1 + R2 + R3
Rt = 120 ohm + 220 ohm + 470 ohm
Maka Rt = 810 ohm
Catatan : Karena di pasaran tidak ada resistor dengan nilai 810 ohm maka dapat diganti nilai 820 ohm.

Jadi rumus pengganti rangkaian resistor seri:

Rtotal = R1 + R2 + R3 + Rn...

2. Rangkaian resistor paralel ( jajar ).
Rangkaian ini berfungsi untuk mencari nilai pengganti dari dua buah resistor atau lebih dengan nilai yang lebih kecil dan digunakan sebagai pembagi-arus ( current-divider ).

Bila R1 = 120 ohm,R2 = 220 ohm dan R3 = 470
1 / Rt = 1 / 120 ohm + 1 / 220 ohm + 1 / 470 ohm
1 / Rt = 3,92 / 470 ohm + 2,14 / 470 ohm + 1 / 470 ohm
1 / Rt = 7,06 / 470 ohm
Rt = 470 / 7,06 = 66,57 ohm
Maka Rt = 66,57 ohm
Catatan : Karena di pasaran tidak ada resistor dengan nilai 66,57 ohm maka dapat diganti nilai 68 ohm.

Jadi rumus pengganti rangkaian resistor paralel:

1 / Rtotal = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / Rn...

IV. TEGANGAN DAN ARUS PADA RANGKAIAN DASAR RESISTOR

1. Pada Rangkaian Resistor Seri.

Apabila suatu resistor seri dihubungkan dengan sebuah baterai maka mengalirlah arus.
Arus ini mengalir keluar dari kutub positif baterai lalu melewati R1,R2 dan R3 kemudian masuk kembali ke baterai melalui kutub negatifnya.Arah arus listrik adalah dari ” +” ke “ – “ atau dari titik A ke D.
Pada R1 arah arus dari titik A ke B,ternyata tekanan listrik ( potensial listrik ) di A adalah postif terhadap tekanan di B, atau disingkat,A adalah positif terhadap B, begitu juga sebaliknya B adalah Negatif terhadap A.
Dapat ditarik kesimpulan,bahwa titik :
A adalah positif terhadap B atau C atau D.
B adalah positif terhadap C atau D.
C adalah positif terhadap D.
D adalah negatif terhadap C atau B atau A.
C adalah negatif terhadap B atau A.
B adalah negatif terhadap A.
Dari kesimpulan diatas ternyata:
• Pada R1 yaitu titik A dan B terjadi beda potensial atau Tegangan yang kita sebut Tegangan R1.
• Pada R2 yaitu titik B dan C terjadi beda potensial atau Tegangan yang kita sebut Tegangan R2.
• Pada R3 yaitu titik C dan D terjadi beda potensial atau Tegangan yang kita sebut Tegangan R3.

Perhitungan pada rangkaian resistor seri :

A. Tegangan pada rangkaian resistor seri.

Pada pengukuran rangkaian resistor seri terjadi pembagian tegangan dimana tegangan pada R1 kita sebut V1, pada R2 kita sebut V2 , pada R3 kita sebut V3.

Maka perbandingan ketiga tegangan itu ialah:

V1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3

Pada gambar diatas dimana R1= 120 ohm,R2= 220 ohm, R3= 470 ohm dengan tegangan sumber ( baterai ) = 3 volt, maka pembagian tegangan itu ialah:
V1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3
V1 : V2 : V3 = 120 : 220 : 470 ( masing2 nilai di bagi 100 untuk diperkecil nilainya )
V1 : V2 : V3 = 1,2 : 2,2 : 4,7 ( di jumlahkan menjadi 8,1 )
VR1 = ( 1,2 / 8,1 ) * 3 volt = 0,44 volt
VR2 = ( 2 ,2 / 8,1 ) * 3 volt = 0,81volt
VR3 = ( 4,7 / 8,1 ) * 3 volt = 1,74 volt
Maka total nilai 0,44 volt + 0,81volt + 1,74 volt = 2,99 olt ( sesuai dengan tegangan sumber ).

Diambil kesimpulan bahwa:

VRn = ( Rn / Rtotal ) * Vsumber

B. Kuat Arus pada rangkaian resistor seri.

Pada Rangkaian resistor seri tidak terjadi pembagian arus ( penambahan atau pengurangan arus ) ,arus akan sama di setiap titik pada rangkaian itu.

Pada perhitungan diatas arus dapat di cari dengan hukum Ohm:
Dimana R1=120 ohm, R2 = 220 ohm, R3= 470 ohm dan Vsumber = 3 volt.
Rtotal = 120 ohm + 220 ohm + 470 ohm = 810 ohm
V = I * R
I = V / R
I = 3 volt / 810 ohm = 0,004 ampere
Atau
I1 = VR1 / R1 = 0,44/ 120 ohm = 0,004 A
I2 = VR2 / R2 = 0,81 / 220 ohm = 0,004A
I3 = VR3 / R1 = 1,74 / 470 ohm = 0,004A

C. Resistor besar berderet dengan resistor kecil.

Apabila dua buah resistor yang berderet,dimana R1 benilai besar dan R2 bernilai sangat kecil maka akan terjadi kejadian berikut ini :

Bila R1 = 2200 ohm kita bebankan pada sumber arus misalkan sebesar 3 volt maka kuat arus yang mengalir sebesar :
I = V / R
I = 3 volt / 2200 ohm = 0,0014 ampere
Dan bila R1 kita deretkan dengan R2 = 2,2 ohm maka praktis tidak terjadi penambahan perlawanan,karena R2 bernilai sangat kecil ,jadi dapat kita abaikan.
Rt = R1 + R2
Rt = 2200 ohm + 2,2 ohm
Rt = 2202,2 ohm
Sedangkan pembagian tegangan pada rangkaian itu ialah :
V1 : V2 : V3 = R1 : R2
V1 : V2 : V3 = 2200 : 2,2 ( masing2 nilai di bagi 100 untuk diperkecil nilainya )
V1 : V2 : V3 = 22 : 0,022 ( di jumlahkan menjadi 22,022 )
VR1 = ( 22 / 22,022 ) * 3 volt = 2,997 volt
VR2 = ( 0,022 / 22,022 ) * 3 volt = 0,003 volt
Maka total nilai 2,997 volt + 0,003 volt = 3 volt ( sesuai dengan tegangan sumber ).
Sedangkan kuat arus:
I = V / R
I1 = V1 / R1 = 2,997 / 2200 = 0,0014 A
I2 = V2 / R2 = 0,003 / 2,2 = 0,0014 A

Kuat arus pada R1 dan R2 sama besar,karena tegangan terbesar ada di nilai resistor terbesar berdasarkan persamaan V1 : V2 = R1 : R2 dan tegangan yang ada pada nilai resistor terkecil dapat kita abaikan oleh karena itu,praktis kuat arus ditetapkan pada R terbesar yaitu R1 = 2200 ohm.

2. Pada Rangkaian Resistor Paralel.

Apabila suatu resistor paralel di hubungkan dengan sebuah baterai maka mengalirlah arus.
Arus ini mengalir keluar dari kutub positif baterai lalu terbagi melewati R1,R2 dan R3 kemudian masuk kembali ke baterai melalui kutub negatifnya.
Arah arus listrik adalah dari ” +” ke “ – “ atau dari titik A ke B.
Pada R1 arah arus dari titik A1 ke B1, dan pada R2 arah arus dari titik A2 ke B2 ,dan pada R3 arah arus dari titik A3 ke B3.
Dapat ditarik kesimpulan,bahwa titik :
• Pada R1 yaitu titik A1 dan B1 mengalir arus yang kita sebut Kuat Arus R1.
• Pada R2 yaitu titik A2 dan B1 mengalir arus yang kita sebut Kuat Arus R2.
• Pada R3 yaitu titik A1 dan B1 mengalir arus yang kita sebut Kuat Arus R3.

Perhitungan pada resistor paralel:
A. Tegangan pada rangkaian resistor paralel.

Pada Rangkaian Resistor paralel tidak terjadi pembagian tegangan,tegangan akan sama di setiap titik pada rangkaian itu.Karena resistor dihubungkan pada titik yang sama yaitu titik A dan B.

B. Kuat Arus pada rangkaian resistor paralel.

Pada pengukuran rangkaian resistor paralel terjadi pembagian Arus dimana arus pada R1 kita sebut I1 ,pada R2 kita sebut I2, pada R3 kita sebut I3.
Maka pembagian arus itu menurut hukum ohm ialah:
I = V / R
I1 = V / R1
I2 = V / R2
I3 = V / R3
In = V / Rn...
Pada gambar diatas dimana R1= 120 ohm,R2= 220 ohm,R3= 470ohm dengan tegangan sumber ( baterai ) 3volt maka pembagian arus itu ialah:
1 / Rtotal = ( 1 / R1 ) + ( 1/ R2 ) + ( 1 / R3 )
1 / Rtotal= (1 / 120 ohm) + (1 / 220 ohm) + ( 1 / 470 ohm)
1 / Rtotal= 3,92 / 470 + 2,14 / 470 + 1/470
1 / Rtotal = 7,06 / 470 ohm
Rtotal = 470 / 7,06 = 66,57 ohm
Itotal = V / R = 3 / 66,57 = 0,045 ampere
I1 = 3 / 120 = 0,025 A
I2 = 3 / 220 = 0,014 A
I3 = 3 / 470 = 0,006 A
Itotal = I1 + I2 + I3 = 0,025 A + 0,014 A + 0,006 A = 0,045 A

C. Hubungan kuat arus masuk dengan kuat arus keluar.

Hubungan arus yang masuk dengan arus yang keluar dari percabangan di selidiki oleh fisikawan jerman yaitu Gustav Robert Kirchhoff.
Besarnya kuat arus keseluruhan ( Total ) akan dapat di hitung dengan menggunakan hukum Kirchoff I:
Itotal = I1 + I2 + I3 + In...

D. Resistor besar berjajar dengan resistor kecil.

Apabila dua buah resistor yang berjajar,dimana R1 benilai sangat kecil dan R2 bernilai besar maka akan terjadi kejadian berikut ini :
Bila R1 = 2,2 ohm kita bebankan pada sumber arus misalkan sebesar 3 volt maka kuat arus yang mengalir sebesar :
I = V / R
I = 3 volt / 2,2 ohm = 1,364 ampere
Dan bila R1 kita deretkan dengan R2 = 2200 ohm maka praktis tidak terjadi penambahan perlawanan,karena R2 bernilai sangat besar ,jadi dapat kita abaikan.
1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2
1 / Rt = 1 / 2,2 ohm + 1 / 2200 ohm
1 / Rt = ( 1000 / 2200 ohm ) + ( 1 / 2200 ohm )
1 / Rt = 1001/2200 ohm
Rt = 2200 / 1001 ohm = 2,197 ohm
Sedangkan pembagian arus pada rangkaian itu ialah :
I = V / R
I1 = V / R1
I2 = V / R2
I = 3 volt / 2,197 ohm = 1,3654 ampere
I1 = 3 / 2,2 = 1,363 A
I2 = 3 / 2200 = 0,001
Itotal = I1 + I2 =1,363 A + 0,001 = 1,364 A
Tegangan pada R1 dan R2 sama besar,karena tegangan di hubungkan pada titik yang sama dan tegangan pada terminal Rtotal di tentukan pada nilai resistor terkecil karena Rtotal praktis seharga R terkecil sedangkan kuat arus mengalir sepenuhnya praktis ditetapkan pada R terkecil yaitu R1 = 2,2 ohm.