Menghitung Arus, Tegangan, Daya, dan Resistansi Pada Rangkaian Seri

Struktur hubungan komponen pada rangkaian seri adalah berderet yakni ujung terminal suatu komponen elektronika dihubungkan dengan pangkal terminal komponen kedua, ujung terminal komponen kedua dihubungkan dengan pangkal terminal komponen ketiga dan seterusnya. Jika pangkal terminal komponen pertama dihubungkan dengan sumber tegangan positif dan ujung terminal komponen terakhir dihubungkan dengan sumber tegangan negatif, maka hubungan seperti ini di dalam elektronika dikenal dengan istilah rangkaian tertutup (close circuit). Dalam kondisi ini arus listrik akan mengalir dari positif ke negatif melalui komponen-komponen elektronika yang dideretkan (hubungan seri). Besarnya arus yang mengalir pada rangkaian seri adalah sama.

Gambar di bawah adalah contoh rangkaian seri sederhana yang terdiri dari dua buah resistor (R1 dan R2) dan sumber tegangan (V). Untuk menghitung arus, tegangan, daya, dan resistansi pada rangkaian seri dapat menggunakan hukun Ohm yaitu V=IxR. V adalah sumber tegangan dalam satuan Volt (V), I adalah arus yang mengalir dalam satuan Ampere (A), dan R adalah Resistansi dalam satuan Ohm (Ω). Penjelasan lebih detil mengenai hukum Ohm akan dibahas di posting lain.

Rangkaian Seri Dua Resistor

Pada gambar di atas, besarnya tegangan akan berbading lurus dengan arus, jadi semakin besar sumber tegangan (V) akan semakin besar arus yang mengalir (I) dan sebaliknya. Besarnya arus dan resistansi pada rangkaian seri adalah berbanding terbalik yakni semakin besar resistansi (R) akan semakin kecil arus yang mengalir (I). Hubungan antara daya (P), tegangan (V), dan arus (I) adalah berbanding lurus. Semakin besar tegangan (V) maka daya pun akan semakin besar, demikian pula jika arus yang mengalir semakin besar, maka daya pun akan semakin besar. P = I x V, P adalah daya dalam Watt (W), I adalah arus dalam Ampere (A), dan V adalah tegangan dalam Volt (V). Untuk lebih jelanya, sahabat dapat mempelajari cara menghitung arus, tegangan, daya, dan resistansi pada rangkaian seri berikut.

Jika pada rangkaian di atas diketahui sumber tegangan DC = 12 Volt, R1 = 8 KΩ, dan R2 = 4 KΩ, berapa arus yang mengalir, tegangan, dan daya di setiap resistor (R1 dan R2).
Solusinya sebagai berikut:

Diketahui
V = 12 Volt
R1 = 8 KΩ atau 8.000 Ω (harus dalam satuan Ohm)
R2 = 4 KΩ atau 4.000 Ω (harus dalam satuan Ohm)
RTotal = R1 + R2 (karena rangkaian seri)
RTotal = 8.000 + 4.000
RTotal = 12.000 Ω atau 12 KΩ

Menghitung Arus
V = I x R (Hukum Ohm)
I = V / R
I = 12 / 12.000
I = 0.001 Ampere atau 1 mA (mili Ampere)

Menghitung Tegangan
Untuk menghitung daya, harus diketahui tegangan di masing-masing resistor (VR1 dan VR2). Karena ini merupakan rangkaian seri, maka arus yang mengalir pada R1 dan R2 besarnya sama (I1=I2).

V = I x R
VR1 = I1 x R1
VR1 = 0.001 x 8.000
VR1 = 8 Volt

VR2 = I2 x R2
VR2 = 0.001 x 4.000
VR2 = 4 Volt

V = VR1 + VR2
12 V = 8 V + 4 V

Menghitung Daya
P = I x V
P1 = I1 x VR1
P1 = 0.001 x 8
P1 = 0.008 Watt atau 8 mW (mili Watt)

P2 = I2 x VR2
P2 = 0.001 x 4
P2 = 0.004 Watt atau 4 mW (mili Watt)

Kesimpulan

1. Arus yang mengalir (I) adalah 1 mA
2. Tegangan di R1 (VR1) adalah 8 V
3. Tagangan di R2 (VR2) adalah 4 V
4. Daya di R1 (P1) adalah 8 mW
5. Daya di R2 (P2) adalah 4 mW

Rangkaian Seri Tiga Resistor

(Maaf, resistor paling kanan R2 seharusnya R3)

Sahabat dapat memperhatikan contoh lain untuk menghitung arus, tegangan, daya, dan resistansi pada rangkaian seri yang terdiri dari tiga buah resistor (R1, R2, dan R3) seperti pada gambar di atas. Jika diketahui tegangan sumber adalah 15 Volt, R1 = 500 Ω, R2 =5 KΩ, dan arus yang mengalir adalah 2 mA, berapa resistansi R3 dan daya di masing-masing resistor.
Solusinya sebagai berikut:

Diketahui
R1 = 500 Ω
R2 = 5.000 Ω
V = 15 Volt
I = 2 mA = 0.002 A

Menghitung Resistansi
RTotal = R1 + R2 + R3 (Rumus resistor seri)
RTotal = 500 Ω + 5.000 Ω + R3
RTotal = 5.500 Ω + R3

V = I x R (Hukum Ohm)
R = V / I
RTotal = 15 / 0.002
RTotal = 7.500 Ω = 7.5 KΩ
RTotal = 5.500 Ω + R3
R3 = RTotal - 5.500 Ω
R3 = 2.000 Ω = 2 KΩ

Menghitung Tegangan
V = I x R
I = I1 = I2 = I3 (Arus pada rangkaian seri besarnya sama)

VR1 = I1 x R1
VR1 = 0.002 x 500
VR1 = 1 Volt

VR2 = I2 x R2
VR2 = 0.002 x 5000
VR2 = 10 Volt

VR3 = I3 x R3
VR3 = 0.002 x 2.000
VR3 = 4 Volt

V = VR1 + VR2 + VR3
15 V = 1 V + 10 V + 4 V

Menghitung Daya
P = I x V
P1 = I1 x VR1
P1 = o.002 x 1
P1 = 0.002 W atau 2 mW

P2 = I2 x VR2
P2 = 0.002 x 10
P2 = 0.02 W atau 20 mW

P3 = I3 x VR3
P3 = 0.002 x 4
P3 = 0.008 W atau 8 mW

Kesimpulan

1. Resistansi di R3 adalah 2 KΩ
2. Tegangan di R1 (VR1) adalah 1 Volt
3. Tegangan di R2 (VR2) adalah 10 Volt
4. Tegangan di R3 (VR3) adalah 4 Volt
5. Daya di R1 (P1) adalah 2 mW
6. Daya di R2 (P2) adalah 20 mW
7. Daya di R3 (P3) adalah 8 mW

Semoga teori untuk menghitung arus, tegangan, daya, dan resistansi pada rangkaian seri di atas dapat bermanfaat khususnya bagi sahabat siswa SMK Jurusan Elektronika.