Laporan Fisdas 2 Ranfkaian Seri dan Paralel

RANGKAIAN SERI DAN PARALEL

Syarif Hidayatullah

Pendidikan Fisika FMIPA UNM Tahun 2014

Abstrak. Telah dilakukan percobaan mengenai rankaian seri dan paralel. Percobaan tersebut merupakan salah satu unit dalam praktikum fisika dasar 2. Percobaan mengenai rangkaian seri dan paralel dilakukan dengan tujuan untuk melatih mahasiswa terampil dalam merancang rangkaian susunan seri dan paralel resistor, terampil dalam menempatkan dan menggunakan basic meter, membedakan fungsi susunan resistor seri dan paralel, memahami prinsip hokum-hukum kirchoof, dan memahami karakteristik rangkaian seri dan nrangkaian paralel resistor. Untuk melakukan percobaan tersebut dibutuhkan alat-alat berupa power supply AC/DC, resistor dengan nilai yang berbeda (dalam percobaan digunakan dua resistor), Basicmeter 90, dan kawat penghubung. Percdobaan ini dilakukan dengan dua kegiatan, yakni kegiatan pertama untuk susunan seri dan kegiatan kedua untuk susunan paralel. Adapun sekilas mengenai prosedur kerja yakni, yang pertama adalah memastikan semua perangkat percobaan telah tersedia dan berfungsi dengan baik, setelah itu semua perangkat percobaan dirangkai dengan baik dan benar (tentunya melalui pengawasan dan bimbingan dari asisten). Untuk kegiatan pertama dua buah resistor dengan nilai yang berbeda dirangkai secara seri. Kemudian dilanjutkan dengan melakukan pengukuran tegangan dan kuat arus pada masing-masing resistor. Untuk kegiatan dua sama dengan kegiatan pertama, hanya saja kegiatan dua resistor disusun secara paralel. Berdasarkan percobaan  diperoleh kuat arus (I) =  ,  pada perhitungan teorinya I=  mA. Dan untuk tegangannya, pada praktikum diperoleh tegangan sumber (Vs) = 3 V pada perhitungan teorinya diperoleh V_s= V dan pada praktikum diperoleh V_s= V  Pada kegiatan 2 dimana susunan parallel resistor,  pada tegangan sumber 3V diperoleh perhitungan teorinya sebesar sedangkan pada perhitungan praktiumnya diperoleh . Sehingga dapat dikatakan percobaan  ini telah sesuai dengan teori. Dari hasil percobaan disimpulkan bahwa pada rangkaian seri, resistor akan berfungsi membagi tegangan sedangkan pada susunan paralel resistor berfungsi membagi arus listrik.

KATA KUNCI: rangkaian seri dan paralel, fisika dasar 2, resistor, kuat arus, tegangan, seri, paralel

PENDAHULUAN

Fisika merupakan salah satu cabang ilmu dalam bidang Ilmu Pengetahuan Alam yang membutuhkan eksperimen atau percobaan untuk membuat atau meneliti keabsahan sebuah teori. Salah satu pembahasan dalam Fisika yakni mengenai rangkaian listrik. Pada rangkaian listrik terdapat dua jenis rangkaian yang kita kenal, yakni rangkaian listrik seri dan rangkaian listrik paralel. Rangkaian seri adalah rangkaian yang cara kerjanya membagi arus yang dihasilkan melalui komponen lain. Sedangkan Rangkaian Paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet (paralel). Lampu yang dipasang di rumah umumnya merupakan rangkaian paralel. Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama.
Semua komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel penghubung yang diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan seri. Adapun kelebihannya adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsisebagaimana mestinya. [1]

Percobaan kali ini dilakukan untuk membedakan antara kedua jenis rangkaian listrik di atas. Selain itu diketahui bahwa penerapan pemasangan lampu penerangan rumah tangga tak lepas dari penerapan konsep kedua jenis rangkaian ini. Percobaan ini dianggap penting karena masing-masing rangkaian mempunyai kelemahan dan kelebihan tersendiri yang harus diperhatikan dalam hal penggunaannya di kehidupan sehari-hari. Untuk membedakan kedua rangkaian ini harus dilakukuan pengukuran kuat arus dan tegangan terhadap masing-masing rangkaian. Sehingga adapun Metode eksperimen  pada kegiatan 1,  terlebihi dahulu kita merangkai alat dengan susunan seri 2 resistor kemudian melakukan pengukuran pada tegangan masing-masing resistor, untuk mengukur tegangan digunakan voltmeter, selanjutnya mengukur arus yang mengalir melewati masing-masing resistor dan terakhi mengukur tegangan sumber yang berbeda. Pada kegiatan 2 metodenya, kita memulai dengan membereskan rangkaian seri tadi sehingga kita dapat merangkai lainnya, yakni merangkai alat dengan susunan paralel 2 resistor. Setelah rangkaian siap, kita melakukan pengukuran tegangan pada masing-masing resistr. untuk mengukur tegangan digunakan voltmeter kemudian mencatat hasil yang diperoleh, kemudian  mengukur arus yang menuju ke titik cabang dan yang menuju ke masing-masing resistor, pengukuran arus menggunakan alat amperemeter. Kemudian melanjutan pengukuran untuk nilai tegangan sumber yang berbeda dan mencatat hasil yang diperoleh. Setelah itu mengembalikan  alat dan bahan  yang telah dipakai.

TEORI

Rangkaian listrik adalah susunan komponen-komponen elektronika yang dirangkai dengan sumber tegangan menjadi satu kesatuan yang memiliki fungsi dan kegunaan tertentu. Arus listrik dalam suatu rangkaian listrik hanya dapat mengalir jika rangkaian listrik tersebut berada dalam keadaan terbuka. Rangkaian listrik seri adalah suatu rangkaian listrik, di mana input suatu komponen berasal dari output komponen lainnya. Hal inilah yang menyebabkan rangkaian listrik seri dapat menghemat biaya (digunakan sedikit kabel penghubung). Selain memeliki kelebihan, rangkaian listrik seri juga memiliki suatu kelemahan, yaitu jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tidak akan berfungsi sebagaimana mestinya. Misal tiga buah bola lampu dirangkai seri, maka input dari lampu satu akan datang dari output lampu yang lain.

 ( 1.1)

            Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel penghubung yang diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan seri. Adapun kelebihannya adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi sebagaimana mestinya. Misal tiga buah lampu tersusun paralel, jika salah satu lampu dicabut atau rusak, maka lampu yang lain tidak akan ikut mati. [2]

                                  ( 1.2 )                                                      

            Hasil pengukuran beda potensial pada resistor R1 dan R2 (nilainya berbeda) yang disusun secara seri menunjukkan hasil yang berbeda, namun jika diukur arus yang melewati kedua resistor maka diperoleh pengukuran yang sama. Berbeda halnya jika resistor disusun secara parallel, diperoleh hasil pengukuran yang berbeda. Arus yang melalui setiap resistor berbeda, namun pengukuran tegangan pada setiap resistor sama. Fakta ini menunjukkan bahwa jenis susunan resistor menentukan besar nilai variabel tegangan dan kuat arus listrik dalam rangkaian.

            Pada susunan seri, resistor berfungsi sebagai pembagi tegangan, yang berarti jika tegangan pada setiap resistor dijumlahkan maka jumlahnya sama dengan besarnya tegangan sumber. Sedangkan jika resistor disusun paralel, maka resistor berfungsi sebagai pembagi arus, yang berarti jika kuat arus listrik yang melewati setiap resistor diukur, maka akan memiliki nilai yang sama dengan arus total sebelum titik percabangan (Hukum I Kirchoof).

           

METODOLOGI EKSPERIMEN

Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk menunjang terlaksananya eksperimen Power Supply AC/DC, 0-12 V 1 buah, Resistor 2 buah dengan nilai berbeda, Basicmeter 90 1 buah, Kawat penghubung secukupnya. Eksperiment ini terbagi menjadi dua kegiatan yaitu merangkai seri resistr, dan merangkai parallel resistr.

Adapun kegiatan pertama mengenai rangkaian seri. Pertama-tama kita memastikan semua perangkat eksperimen telah tersedia, dan berfungsi dengan baik. Kemudian merangkai alat dengan susunan seri 2 resistor kemudian melakukan pengukuran pada tegangan masing-masing resistor, untuk mengukur tegangan digunakan voltmeter kemudian mencatat hasil yang diperoleh, setelah itu,  mengukur arus yang mengalir melewati masing-masing resistor menggunakan amperemeter dan terakhir mengukur tegangan sumber yang berbeda kemudian mencatat hasil yang diperoleh.

Pada kegiatan kedua, kita memulai dengan membereskan rangkaian seri tadi sehingga kita dapat merangkai lainnya, yakni merangkai alat dengan susunan paralel 2 resistor. Setelah rangkaian siap, kita melakukan pengukuran tegangan pada masing-masing resistr. untuk mengukur tegangan digunakan voltmeter kemudian mencatat hasil yang diperoleh, kemudian  mengukur arus yang menuju ke titik cabang dan yang menuju ke masing-masing resistor, pengukuran arus menggunakan alat amperemeter. Kemudian melanjutan pengukuran untuk nilai tegangan sumber yang berbeda dan mencatat hasil yang diperoleh. Setelah itu mengembalikan  alat dan bahan  yang telah dipakai.

Variabel Operasional

1.      Variabel kontrol = Resistor

2.      Variabel manipulasi = Tegangan Sumber

3.      Variabel respon = Kuat arus listrik dan tegangan.

Definisi Operasional Variabel

1.      Resistor adalah dua alat yang diletakkan secara seriyang akan di ukur beda potensialnya, kuat arus diantara keduanya maupun sebelum dan sesudah alat tersebut. Satuan resistor ini adalah Ohm (Ω).

2.      Tegangan Sumber yaitu alat yang disambungkan ke piranti resistor sebagai sumber tegangan yang diubah-ubah skalanya 3 V, 6 V, 9 V dan 12 V.

3.      Kuat arus listrik adalah banyaknya arus listrik yang terbaca melalui amperemeter dalam (miliAmpere) sedangkan tegangan adalah besarnya yang terukur pada voltmeter dalam satuan Volt (V).

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISA DATA

Hasil Percobaan

Kegiatan 1. Rangkaian Seri Resistor

Tabel 1. Hubungan tegangan sumber terhadap kuat arus listrik dan tengangan rangkaian seri

No.	Tegangan Sumber (V)	Kuat Arus Listrik (mA)			Tegangan pada  (V)	Tegangan pada  (V)
		Sebelum	Antara	Setelah
1	3
2	6
3	9
4	12

Kegiatan 2. Rangkaian Paralel  Resistor

Tabel 2. Hubungan tegangan sumber terhadap kuat arus listrik dan tengangan rangkaian paralel

No.	Tegangan Sumber (V)	Kuat Arus Listrik (mA)			Tegangan pada  (V)	Tegangan pada  (V)
		Sebelum cabang	Melalui	Melalui
1	3
2	6
3	9
4	12

Analisis data

Kegiatan 1. Rangkaian Seri Resistor

Seperti yang tertera pada tabel pengamatan, yakni pada setiap tegangan sumber memiliki kuat arus listrik  (I) yang sama dari sebelum R₁, antara R₁dan R₂, dan setelah R_2. Maka dari itu, praktikan mengambil contoh satu data dari tegangan sumber senilai 3 volt.

Maka resistor pengganti susunan seri yaitu:

 

Gamabar 3. Titik pada rangkaian dalam pengukuran kuat arus listrik

Dalam percobaan ini adapun nilai dari piranti-piranti yang digunakan sebagai berikut:

Tegangan sumber = 3 V, 6 V, 9 V dan 12 V

Resistor 1 = 56 Ω

Resistor 2 = 150 Ω

Arus yang mengalir setiap tegangan yang diberikan adalah:

1.        Menggunakan tegangan sumber 3 Volt

2.        Menggunakan tegangan sumber 6 Volt

3.        Menggunakan tegangan sumber 9 Volt

4.        Menggunakan tegangan sumber 12 Volt

Tabel 3.Hubungan atara tegangan dan arus listrik rangkaian seri

No.	Tegangan Sumber (V)	Arus listrik (mA)
		Teori	Praktikum
1	3
2	6
3	9
4	12

Tegangan pada Resistor pertama adalah:

1.      Menggunakan tegangan sumber 3 Volt

2.           Menggunakan tegangan sumber 6 Volt

3.        Menggunakan tegangan sumber 9 Volt

4.      Menggunakan tegangan sumber 12 Volt

Tegangan pada Resistor kedua adalah:

1.      Menggunakan tegangan sumber 3 Volt

2.           Menggunakan tegangan sumber 6 Volt

3.        Menggunakan tegangan sumber 9 Volt

4.      Menggunakan tegangan sumber 12 Volt

Tabel 4.Hubungan atara tegangan sumber dan tegangan pada R₁dan R₂

No.	Tegangan Sumber (V)	Tegangan pada R1 (V)		Tegangan pada R2 (V)
		Teori	Praktikum	Teori	Praktikum
1	3
2	6
3	9
4	12

Kegiatan 2. Rangkaian Paralel Resistor

Menggunakan tegangan sumber 3 Volt

Dan akan diperoleh:

Karena , maka didapat resistro pengganti rangkaian paralel yaitu:

Dalam paralel resistor memiliki hambatan pengganti sebesar:

1.      Menggunakan tegangan sebesar 3 Volt

2.      Menggunakan tegangan sebesar 6 Volt

3.      Menggunakan tegangan sebesar 9 Volt

4.      Menggunakan tegangan sebesar 3 Volt

Tabel 5. Hubungan atara tegangan sumber dan tegangan pada R₁dan R₂

No.	Tegangan Sumber (V)	Kuat Arus listrik (mA)
		Teori	Praktikum
1	3
2	6
3	9
4	12

PEMBAHASAN

                Pada kegiatan pertama dimana resistor dirangkai secara seri. Kuat arus pada rangkkaian seri adalah sama untuk semua titik. Adapun hasil eksperimen pada tegangan sumbernya 3 V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum R₁ sebesar  , antara R_1&R₂   dan setelah R₂ menghasilan nilai yang sama sebesar .. Sedangkan tegangan pada R₁ sebesar  dan tegangan pada R₂ . Pada tegangan sumber 6 V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum R₁ sebesar , antara R_1&R₂  dan setelah R₂ menghasilan nilai yang sama sebesar . Sedangkan tegangan pada R₁ sebesar dan tegangan pada R₂ Pada tegangan sumber 9 V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum R₁ sebesar , antara R_1&R₂  dan setelah R₂ menghasilkan nilai yang sama sebesar . Sedangkan tegangan pada R₁ sebesar  dan tegangan pada R₂ . Pada tegangan sumber 2 V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum R₁ sebesar , antara R_1&R₂ dan setelah R₂ menghasilkan nilai yang sama sebesar . Sedangkan tegangan pada R₁ sebesar dan tegangan pada R₂ . Dari data tersebut menunjukkan bahwa kuat arus yang mengalir sebelum R₁, antara R₁ dan R₂, dan setelah R₂ pada rangkaian seri ini adalah sama dan dapat dibuktikan bahsa dimanapun besicmeter tersebut di letakkan akan menghasilkan nilai yang sama. Dan tegangan pada R₁ dan R₂, memiliki hasil yang sama dengan tegangan sumbernya.

            Sedangkan pada kegiatan kedua yang disusun secara parallel, diamana hasil percobaan yang dilakukan adaalah tegangan sumber 3 V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum cabang sebesar , melalui R₁ sebesar  dan melalui R₂ . Sedangkan tegangan pada R1 sebesar dan tegangan pada R₂ sebesar . Pada tegangan sumber 6V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum cabang sebesar , melalui R1 sebesar  dan melalui R2 . Sedangkan tegangan pada R1 sebesar dan tegangan pada R2 sebesar . Pada tegangan sumber 9 V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum cabang sebesar melalui R1 sebesar  dan melalui R2 . Sedangkan tegangan pada R1 sebesar dan tegangan pada R2 sebesar Pada tegangan sumber 12V menunjukkan bahwa kuat arus listrik sebelum cabang sebesar , melalui R1 sebesar  dan melalui R2 Sedangkan tegangan pada R1 sebesar dan tegangan pada R2 sebesar . Pada percobaan kedua kuat arus yang masuk sebelum titik percabangan tidak sama dengaqn jumlah kuat arus yang masuk pada R₁ dan R_2. Sehingga percobaan pada kegiatan dua dianggap tidak berhasil karena beberapa factor yang mungkin diantaranya adalah kesalahan dalam merangkai alat.

SIMPULAN

Dari dua kegiatan yang dilakukan pada percobaan rangkaian seri dan parallel dapat disimpulkan bahwa terdapat dua jenis rangkaian listrik yakni seri dan parallel adapun rangkaia campuran adalah perpaduan antara kedua rangkaian tersebut. dapat dituliskan V_s= V₁+V_2. Sedangkan pada rangkaian parallel, resistor berfungsi sebagai pembagi arus yang berarti jika kuat arus listrik yang melewati setiap resistor diukur, maka akan memiliki nilai yang sama dengan arus total sebelum titik percabangan. I_t= I₁+I_2..

REFERENSI

[1]Alisa, Muhammad. 2013. Pengertian Rangkaian Seri dan Paralel. www.muhammad94aliza.blogspot.com. Diakses 31 Maret 2014

[2] Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999. Fisika Jilid 2 Edisi Ketiga (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.

Penuntun Fisika Dasar 2 Laboratorium Fisika Universitas Negeri Makassar 2014