Aplikasi Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel atau Kombinasinya dalam Kehidupan Sehari-Hari

Pada rangkaian listrik, kegunaan dasar dari resistor adalah membatasi arus pada angka tertentu sehingga rangkaian listrik yang telah disusun dapat berfungsi seperti yang diharapkan. Resistor merupakan elemen yang lazim ditemui pada jaringan listrik, rangkaian listrik, dan perangkat elektronik. Resistor diukur dalam satuan ohm yang dilambangkan dengan huruf Yunani omega (Ω).

A.  Cara Kerja Resistor

Dengan menggunakan resistor pada rangkaian listrik, kita dapat mengurangi arus listrik hingga ke besaran yang diharapkan. Karena fungsi yang terdapat di dalamnya, resistor merupakan komponen utama yang digunakan pada alat elektronik.

Meskipun bentuk resistor dari luar terlihat seragam, bagian dalam resistor biasanya berbeda berdasarkan material yang digunakan. Pada bagian dalam, kita akan menemukan batang keramik dipasang pada bagian inti dan diselubungi oleh kawat tembaga di bagian luarnya.

Jumlah tembaga yang dipasang mempengaruhi besaran hambatan. Semakin banyak kawat tembaga yang dililit dan semakin tipis tembaga, semakin besar hambatan yang terdapat di dalamnya. Resistor dengan hambatan lebih rendah yang dirancang untuk kebutuhan rangkaian listrik bertenaga rendah, biasanya tidak menggunakan tembaga melainkan lilitan dari karbon. Resistor seperti ini harganya lebih murah dan dikenal juga sebagai carbon-film.

B.  Fungsi Resistor

Dalam rangkaian listrik, resistor memiliki peran penting untuk membatasi arus dan berperan penting pada bagian aktif seperti transistor dan IC. Berikut beberapa fungsi yang terdapat pada resistor.

1.    Membatasi arus dan tegangan pada transistor.

Transistor pada dasarnya membutuhkan tegangan dasar yang rendah untuk membuat tegangan tinggi mengalir melalui terminal. Namun tegangan dasar cukup rentan terhadap arus tinggi, sehingga resistor dibutuhkan untuk mmebatasi arus menyediakan tegangan dasar pengaman.

2.    Membatasi arus pada LED.

Seperti pada transistor, LED juga terlalu sensitif terhadap arus tinggi. Resistor yang ditempatkan pada rangkaian dengan LED akan membuat arus mengalir sesuai yang dibutuhkan.

3.    Pengatur waktu dalam rangkaian.

Komponen pengatur waktu pada rangkaian timer dan oscillator selalu menggunakan kombinasi resistor dan kapasitor. Waktu dibutuhkan untuk mengisi atau membuang muatan listrik dan memicu rangkaian. Resistor secara efektif digunakan untuk mengatur proses pengisian dan pembuangan muatan tersebut dengan nilai yang bervariasi untuk mendapatkan interval waktu yang berbeda.

4.    Melindungi arus pendek.

Inisiasi pengaktifan power supply dapat menimbulkan tegangan berbahaya bagi rangkaian listrik yang dapat berbahaya bagi komponen penting. Resistor yang terhubung secara seri dengan terminal power supply pada rangkaian dapat membatasi tegangan meningkat secara mendadak dan menghindari bahaya yang dapat terjadi. Resistor tersebut umumnya memiliki nilai yang rendah sehingga tidak akan mempengaruhi kapasitas dari rangkaian secara keseluruhan.

Resistor juga berguna dalam berbagai perangkat elektronik sebagai komponen pendukung dalam menjalankan fungsi tertentu. Saat kita ingin menurunkan volume pada speaker, kita mesti memutar tombol volume dan mengatur suara sesuai yang diinginkan. Hal tersebut terjadi karena tombol volume sebenarnya merupakan bagian dari komponen listrik yang bernama variable resistor. Ketika kita memutar tombol volume untuk menurunkan suara, kita sebenarnya meningkatkan hambatan pada rangkaian listrik. Hal ini membuat arus yang mengalir pada rangkaian menurun. Dengan arus yang semakin menurun, semakin sedikit energi yang dibutuhkan pada speaker sehingga volume suara jadi semakin rendah.

C.  Susunan Resistor

Resistor biasanya disusun secara seri atau paralel pada rangkaian listrik. Ketika resistor disusun secara seri atau paralel, sambungan ini akan menghasilkan hambatan total yang dapat dihitung menggunakan persamaan matematika tertentu. Nilai hambatan tersebut akan sangat berguna jika kita ingin mengatur nilai hambatan tertentu.

1.    Rangkaian Resistor Seri

Rangkaian seri terdiri dari dua atau lebih beban listrik yang dihubungkan ke catu daya lewat satu rangkaian. Rangkaian seri dapat berisi banyak beban listrik dalam satu rangkaian. Contoh yang baik dari beberapa beban rangkaian dihubung seri adalah lampu pohon Natal. ( kurang lebih 20 lampu dalam rangkaian seri ). Dua buah elemen berada dalam susunan seri jika mereka hanya memiliki sebuah titik utama yang tidak terhubung menuju elemen pembawa arus pada suatu jaringan.

Karena semua elemen disusun seri, maka jaringan tersebut disebut rangkaian seri. Dalam rangkaian seri, arus yang lewat sama besar pada masing-masing elemen yang tersusun seri.

Nilai hambatan pada rangkaian resistor seri dapat dihitung dengan menjumlah hambatan dari setiap resistor.

a.    Sifat-sifat Rangkaian Seri

·         Arus yang mengalir pada masing beban adalah sama.

·         Tegangan sumber akan dibagi dengan jumlah tahanan seri jika besar tahanan sama. Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dari masing-masing tahanan seri adalah sama dengan tegangan total sumber tegangan.

·         Banyak beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri, tahanan total rangkaian menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir dalam rangkaian.  Arus yang mengalir tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.

·         Jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian tidak terhubung atau putus, aliran arus terhenti.

b.    Prinsip dalam rangkaian seri :

·         Hambatan total merupakan hasil penjumlahan tiap-tiap hambatan serinya.

·         Kuat arus dalam tiap-tiap hambatannya tetap dan besar kuat arus setiap hambatan sama dengan kuat arus totalnya,

·         Beda potensial/tegangan tiap-tiap hambatannya berbeda-beda dan hasil penjumlahan tegangan tiap-tiap hambatannya sama dengan tegangan totalnya.

V total = V1 + V2 +.. Vn

I total = I1 = I2 =…. I n

R total = R1 + R2 + ... Rn

c.    Contoh paling sederhana penerapan rangkaian listrik seri dalam kehidupan sehari-hari (di rumah) :

·         Lampu hias pohon Natal model lama rangkaian seri beberapa lampu (12V di-seri 20 pcs) sehingga dapat menerima tegangan sesuai dengan jala-jala (220V).

·         Lampu TL (tube Lamp) atau orang bilang lampu neon, model lama yang masih memakai ballast, di dalam box nya memakai rangkaian seri antara jala-jala dengan ballastnya.

·         Di dalam setrika listrik ada rangkaian seri dengan bimetal (temperatur kontrol), demikian juga kulkas.

·         Sakelar/switch merupakan penerapan rangkaian seri dengan beban.

2.    Rangkaian Resistor Paralel

Rangkaian Paralel merupakan salah satu yang memiliki lebih dari satu bagian garis edar untuk mengalirkan arus.  Dalam kendaraan bermotor, sebagian besar beban listrik dihubungkan secara parallel. Masing-masing rangkaian dapat dihubung-putuskan tanpa mempengaruhi rangkaian yang lain

Perhitungan nilai hambatan pada resistor paralel dapat dilakukan sesuai dengan rumus berikut:

a.    Sifat-sifat Rangkaian Paralel

·      Tegangan pada masing-masing beban listrik sama dengan tegangan sumber.

·      Masing-masing cabang dalam rangkaian parallel adalah rangkaian individu. Arus masing-masing cabang adalah tergantung besar tahanan cabang.

·      Sebagaian besar tahanan dirangkai dalam rangkaian parallel, tahanan total rangkaian mengecil, oleh karena itu arus total lebih besar. (Tahanan total dari rangkaian parallel adalah lebih kecil dari tahanan yang terkecil dalam rangkaian.)

·      Jika terjadi salah satu cabang tahanan parallel terputus, arus akan terputus hanya pada rangkaian tahanan tersebut. Rangkaian cabang yang lain tetap bekerja tanpa terganggu oleh rangkaian cabang yang terputus tersebut.

b.    Prinsip dalam rangkaian paralel :

·      Seper hambatan paralel merupakan hasil penjumlahan seper tiap-tiap hambatan paralelnya.

·      Kuat arus dalam percabangannya berbeda-beda dan perbandingan kuat arus tiap-tiap percabangan berbanding terbalik dengan perbandingan hambatan tiap-tiap percabangannya serta hasil penjumlahan kuat arus tiap-tiap percabangannya sama dengan kuat arus totalnya.

·      Beda potensial/tegangan tiap-tiap percabangannya tetap dan besar tegangan setiap percabangan sama dengan tegangan totalnya.

V total = V1 = V2 = V3 = .. Vn

I total = I1 + I2 +.. In

1/R total = 1/R1 + 1/R2 + … 1/R n

c.    Contoh paling sederhana penerapan rangkaian listrik paralel dalam kehidupan sehari-hari:

·      Distribusi Listrik PLN kerumah-rumah adalah paralel.

·      Stop contact merupakan rangkaian paralel dengan jala-jala.

3.    Perbedaan Rangkaian seri dan paralel

a.    Rangkaian seri besar arus listriknya sama besar, tapi besar tegangannya berbeda-beda tergantung besar hambatan pada rangkaian tersebut.

b.    Rangkaian paralel, besar tegangan adalah sama untuk masing hambatan yg terpasang, tapi arusnya berbeda tergantung besar hambatan yg terpasang.

c.    Rangkaian seri, total hambatan tinggal dijumlah aja semua, kalo rangkaian paralel, jumlah hambatan adalah 1/Rt = (1/R1)+(1/R2)+ ...

d.   Jumlah total hambatan pada rangkaian seri, lebih besar dari rangkaian parallel.

e.    total daya yg diserap rangkaian seri biasanya ebih besar dibanding rangkaian parallel.

D.  Aplikasi Resistor pada Sepeda Motor

Hampir semua rangkaian kelistrikan pada sepeda motor terdapat tahanan (resistor). Bentuk tahanan pada rangkaian bisa berupa tahanan pada bola lampu atau kumparan maupun tahanan (resistor) biasa. Contoh aplikasi/penggunaan resistor tetap (fixed resistor) pada sepeda motor diantaranya bisa dilihat pada sistem tanda belok (turn signal) yang menggunakan flasher tipe kapasitor seperti
gambar di bawah ini:

Aplikasi resistor tetap (R) pada sepeda motor

Resistor (R) pada gambar di atas akan dialiri arus dari baterai jika posisi plat kontak (P) dalam keadaan membuka. Dengan adanya resistor (R) tersebut, maka aliran arus yang melewatinya akan menjadi lebih kecil
dibanding dengan arus yang mengalir melalui plat kontak (P) saat posisi menutup. Hal ini akan berakibat lampu tanda belok (lampu sein) tidak menyala saat arus melewati resistor tersebut walau saklar lampu sein
sedang diarahkan ke kiri maupun ke kanan.
Selanjutnya untuk contoh aplikasi/penggunaan variable resistor pada sepeda motor diantaranya bisa dilihat pada rangkaian pengukur bahan bakar seperti gambar di bawah ini:

Aplikasi variable resistor pada sepeda motor

Bekerjanya variable resistor pada gambar di atas berdasarkan tinggi rendahnya bahan bakar dalam tangki melalui perantaraan pelampung, lengan pelampung dan lengan penghubung (moving contact arm). Pergeseran ke kiri dan ke kanan dari lengan penghubung tersebut akan merubah besarnya tahanan pada variable resistor.

REFERENSI

Haibara, Wahyu. 2013. Rangkaian Seri dan Pararel. Tersedia : http://wahyusrisayekti.blogspot.co.id/2013/12/rangkaian-seri-dan-paralel.html?m=1 (diakses pada 12 Oltober 2015)

Mojocorps. 2014. Contoh Aplikasi Resistor pada Sepeda Motor. Tersedia : http://kliksepedamotor.blogspot.co.id/2014/10/contoh-aplikasi-resistor-pada-sepeda.html?m=1 (diakses pada 12 Oltober 2015)

Tanjung, Farid Aulia. 2015. Mengenal Cara Kerja dan Fungsi Resistor. Tersedia : http://www.bglconline.com/2015/01/cara-kerja-dan-fungsi-resistor/ (diakses pada 12 Oltober 2015)