RANGKAIAN SERI DAN PARALEL

Muhammad Fadil Asri, Abdul Hasyim, Annur Fidyah Wanti, Nursyamsi Amaliah

Jurusan Fisika FMIPA UNM Tahun 2014

Abstrak. Telah dilaksanakan praktikum “Rangkaian Seri dan Paralel” yang bertujuan agar mahasiswa trampil merancang rangkaian seri dan paralel resistor, terampil menempatkan dan menggunakan basicmeter, membedakan fungsi susunan resistor seri dan parallel, memahami prinsip hukum-hukum Kirchoff, serta memahami karakteristik rangkaian seri dan rangkaian parallel resistor. Praktikum ini ditunjang alat dan bahan berupa power supply AC/DC 0-12 V, resistor dengan nilai berbeda, basicmeter 90, dan kawat penghubung. Dalam praktikum terdapat dua kegiatan yang hampir sama, yaitu mengukur tegangan dan kuat arus. Prinsip percobaan pada kedua kegiatan pun sama, yaitu dengan mengalirkan tegangan sumber masing-masing 3 V, 6 V, 9V dan 12 V dari power supply melalui kabel penghubung yang terhubung dengan resistor lalu mengukur tegangan dan kuat arusnya pada titik-titik yang telah ditentukan dengan menggunakan basicmeter, hanya saja kegiatan pertama dirangkai seri dan kedua dirangkai parallel. Berdasarkan hasil praktikum dari dua kegiatan, dapat disimpulkan bahwa untuk rangkaian seri kuat arus yang mengalir di setiap titik sama dan tegangannya berbeda, sedangkan untuk rangkaian parallel kuat arusnya berbeda dan tegangan di setiap titiknya sama. Namun dalam percobaan yang dilakukan ada beberapa data yang tidak sesuai dengan teori meskipun secara keseluruan telah sesuai, hal ini dikarenakan oleh beberapa faktor, seperti kabel penghubung yang longgar, kesalahan pembacaan skala oleh praktikan atau pun kesalahan alat ukur.

Kata kunci: Tegangan, Kuat Arus, Rangkaian Seri, Rangkaian Paralel, Resistor.

PENDAHULUAN

Gustav Robert Kirchoff adalah seorang fisikawan Jerman yang berkonstribusi pada

pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektrotoskopi, dan emisi radiasi benda

hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan. Ia lahir di Konigsberg, Prusia, 12

Maret 1824 dan wafat pada usia 63 tahun di Berlin, Jerman, 17 Oktober 1887. Terdapat tiga

konsep fisika berbeda yang kemudian dinamai berdasarkan namanya, “hukum Kirchoff”,

masing-masing dalam teori rangkaian listrik, termodinamika, dan spektroskopi.

Kuat arus didefinisikan sebagai jumlah muatan yang mengalir melalui penampang suatu

kawat penghantar persatuan waktu. Untuk mengukur kuat arus listrik dalam suatu

penghantar dapat dilakukan dengan menggunakan amperemeter. Cara pengukurannya yaitu

dengan menghubungakan alat ukur arus lisrtri secara seri dengan sumber tegangan listrik.

Jika berbagai komponen listrik dihubungkan membentuk suatu rangakaian terhadap

adanya percabangan diantara kutub-kutub sumber ggl, dikatakan bahwa komponen-

komponen tersebut terhubung dalam satu rangkaian seri. Elektron-elektron mengalir dari

kutub negatif sumber arus listrik melalui kabel dan masing-masing komponen seri berurutan

dan akhirnya kembali ke kutub positif sumber arus listrik. Kuat arus yang mengalir selalu

sama di setiap titik di sepanjang rangkaian

Pergerakan muatan atau arus di dalam konduktor dapat diibaratkan air yang mengalir di

dalam pipa. Agar air mengalir dengan deras maka air harus digerakkan dari potensial tinggi

ke potensial rendah. Begitupun arus listrik, agar arus bergerak dengan cepat, diantara kedua

kutub harus diberi  beda potensial yang tinggi. Beda potensial yang menyebabkan arus

mengalir biasa disebut dengan tegangan listrik. Tegangan listrik juga dapat didefinisikan

sebagai ukuran untuk kerja yang dibutuhkan untuk memindahkan muauutan melalui elemen.

Satuan tagangan adalah volt, dan 1 volt sama dengan 1 Joule/sekon. Tegangan disimbolkan

dengan V.

Untuk mengukur beda potensial atau tegangan diantara kedua ujung penghantar,

digunakan voltmeter. Penyusunan voltmeter harus secara paralel dengan sumber listrik atau

komponen listrik yang akan diukur beda potensialnya. Namun, perlu diperhatikan bahwa

pada voltmeter terdapat dua kutub, yaitu kutub negatif dan kutub positif sehingga kutub-

kutub ini harus dihubungkan secara bersesuaian dengan kutub-kutub yang pada rangakaian.

Adapun tujuan dilakukannya praktikum “Rangkaian Seri dan Paralel” ialah sebagai

berikut:

1. Terampil dalam merancang rangkaian susunan seri dan paralel resistor.

2. Terampil dalam menempatkan dan menggunakan basicmeter

3. Membedakan fungsi susunan resistor seri dan paralel.

4. Memahami prinsip-prinsip hukum kirchoff.

5. Memahami karakteristik rangkaian seri dan rangkaian paralel resistor.

DASAR TEORI

Rangkaian seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri). 

Banyaknya muatan lisrik yang mengalir tiap satuan waktu adalah sama di sepanjang

rangkaian. Jumlah muatan yang mengalir tiap satuan waktu adalah besaran kuat arus,

sehingga kita mendapati sifat yang khas dari rangkaian seri, yaitu : “kuat arus di sepanjang

rangkaian adalah sama.”

Bila kuat arus pada hambatan R1, R2, dan R3 berturut-turut I1, I2,I3, sedangkan arus rotal

pada rangkaina disebut I, maka :

I1= I2 =I3 = I ....................................(1)

Beda potensial pada masing-masing hambatan dapat dihitung dengan persamaan hukum

Ohm,

V = I R..............................................(2)

yang berarti besar hambatan pengganti pada rangkaian seri adalah

Rs = R1 + R2 + R3 .............................(3)

Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen

berasal dari sumber yang sama. Sifat khas dari rangkaian paralel adalah “beda potensial pada

masing-masing cabang adalah sama.” Bila V1 adalah tegangan pada resistor R1  , V2  adalah

pada resistor R2  dan V3  adalah tegangan pada resistor R3  maka berlaku :

V1 =V2 = V3 = V .............................. (5)

Kalau rangkaian seri berlaku sebagai pembagi tegangan, maka rangkaian paralel berlaku

sebagai pembagi arus. Hal ini karena sesuai hukum Kirchoff, bahwa arus total pada

rangkaian akan dibagi-bagi ke masing-masing cabang maka diperoleh besar hambatan

pengganti pada rangkaian tersebut adalah

1R p

= 1

R1+

1R2

+ 1

R3 ................................(6)

METODOLOGI EKSPERIMEN

Praktikum Rangkaian Seri dan Paralel ini bertujuan agar mahasiswa trampil dalam

merancang rangkaian seri dan paralel serta menempatkan resistor, membedakan fungsi

karasteristik dan fungsi rangkaian seri dan paralel, serta memahami prinsip hukum kirchoff

Pada praktikum ini alat yang digunakan seperti power suplly, resistor dengan nilai yang

berbeda, basicmeter, dan kabel penghubung.

Pada praktikum ini terlebih dahulu ragkaian disusun seperti gambar berikut :

(gambar.1. susunan seri) (gambar.2. susunan paralel)

Pada kegiatan pertama rangkaian disusun seri seperti pada gambar.1, dimana basicmeter

diletakkan pada titik (a) untuk mengukur arus sebelum R1 dan di titik (b) untuk mengukur

arus diantara R1 dan R2, kemdian di titik (c) untuk mengukur arus setelah R2.dan dilakukan

pada tegangan yang berbeda. Untuk mengukur tegangan pada R1 kutub positif basicmeter

dihubungkan ke titik (a) dan negatif ke titik (b), untuk mengukur tegangan pada R2 kutub

positif basicmeter dihubungkan ke titik (b) dan negatif ke titik (c), dan untuk tegangan total

kutub positif basicmeter dihubungkan ke titik (a) dan negatif ke titik (c).

Pada kegiatan kedua, rangkaian disusun secara paralel seperti pada gambar 2. dimana

basicmeter diletakkan pada titik (a) untuk mengukur arus sebelum percabangan, kemudian di

titik (b) untuk mengukur arus pada R1 kemdian di titik (c) untuk mengukur arus pada R2. dan

dilakukan pada tegangan yang berbeda. Untuk mengukur tegangan pada R1 kutub positif

basicmeter dihubungkan ke titik (b) dan negatif ke titik (c), untuk mengukur tegangan pada

R2 kutub positif basicmeter dihubungkan ke titik (d) dan negatif ke titik (e), dan untuk

tegangan total kutub positif basicmeter dihubungkan ke titik (b) dan negatif ke titik (e).

HASIL PENGAMATAN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

a. Kegiatan 1

Rangkaian seri resistor

R1 = 5W150RJ R2 = 5W56RJ

Tabel 1. Rangkaian seri pada resistor

N

o

Teg

anga

n

Sum

ber

(V) Kuat Arus Listrik (mA) Tegangan

pd R1

Tegangan

pd R2

Tegangan

(V) TotalSebelum

R1

Antara R1

& R2

Setelah R2

1 3 │14 ± 1│ │14 ± 1│ │14 ± 1│ │2,0 ± 0,5│ │0,5 ± 0,5│ │3,0 ± 0,5│

2 6 │28 ± 1│ │28 ± 1│ │28 ± 1│ │4,0 ± 0,5│ │1,0 ± 0,5│ │6,0 ± 0,5│

3 9 │42 ± 1│ │42 ± 1│ │42 ± 1│ │6,0 ± 0,5│ │2,0 ± 0,5│ │8,5 ± 0,5│

4 12 │56 ± 1│ │56 ± 1│ │56 ± 1│ │7,5 ± 0,5│ │3,0 ± 0,5│ │11,5± 0,5│

b. Kegiatan 2

Rangkaian paralel resistor

R1 = 5W56RJ R2 = 5W150RJ

Tabel 2. Rangkaian paralel resistor

N

o

Teg

anga

n

Sum

ber

(V) Kuat Arus Listrik (mA) Tegangan

pd R1

Tegangan

pd R2

Tegangan

(V) TotalSebelum

R1

Antara R1

& R2

Setelah R2

1 3 │60 ± 10│ │20 ± 10│ │40 ± 10│ │2,5 ± 0,5│ │2,5 ± 0,5│ │2,5 ± 0,5│

2 6 │130 ± 10│ │30 ± 10│ │100 ± 10│ │5,0 ± 0,5│ │5,0 ± 0,5│ │5,0 ± 0,5│

3 9 │200 ± 10│ │50 ± 10│ │140 ± 10│ │8,0 ± 0,5│ │6,0 ± 0,5│ │6,0 ± 0,5│

4 12 │250 ± 10│ │60 ± 10│ │170± 10│ │10,0± 0,5│ │10,0± 0,5│ │10,0± 0,5│

Analisis Data

1. Rangkaian Seri

Untuk Tegangan = 3V

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

VR1 = │2,0 ± 0,5 │V

VR2 = │0,5 ± 0,5 │ V

Nilai VR1 + VR2, maka ∆V = 2∆V1 atau 2∆V2

Jadi,

VR1 + VR2, = │2,0 ± 0,5│V + │0,5 ± 0,5│V = │2,5 ± 0,5│V

Karena nilai VR1 + VR2 = VT maka R1 dan R2 membagi tegangan sumber sehingga

dari hukum Ohm :

VT = VR1 + VR2

IT RT = I1R1 + I1R2

Maka,

RT = R1 + R2

Untuk Tegangan = 6VU

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

VR1 = │4,0 ± 0,5 │V

VR2 = │1,0 ± 0,5 │ V

Nilai VR1 + VR2, maka ∆V = 2∆V1 atau 2∆V2

Jadi,

VR1 + VR2, = │4,0 ± 0,5│V + │1,0 ± 0,5│V = │5,0 ± 0,5│V

Karena nilai VR1 + VR2 = VT maka R1 dan R2 membagi tegangan sumber sehingga

dari hukum ohm :

VT = VR1 + VR2

IT RT = I1R1 + I1R2

Maka,

RT = R1 + R2

Untuk Tegangan = 9V

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

VR1 = │6,0 ± 0,5 │V

VR2 = │2,0 ± 0,5 │ V

Nilai VR1 + VR2, maka ∆V = 2∆V1 atau 2∆V2

Jadi,

VR1 + VR2, = │6,0 ± 0,5│V + │2,0 ± 0,5│V = │8,0 ± 0,5│V

Karena nilai VR1 + VR2 = VT maka R1 dan R2 membagi tegangan sumber sehingga

dari hukum ohm :

VT = VR1 + VR2

IT RT = I1R1 + I1R2

Maka,

RT = R1 + R2

Untuk Tegangan = 12V

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

VR1 = │7,5 ± 0,5 │V

VR2 = │3,0 ± 0,5 │ V

Nilai VR1 + VR2, maka ∆V = 2∆V1 atau 2∆V2

Jadi,

VR1 + VR2, = │7,5 ± 0,5│V + │3,0 ± 0,5│V = │10,5 ± 0,5│V

Karena nilai VR1 + VR2 = VT maka R1 dan R2 membagi tegangan sumber

sehingga dari hukum ohm :

VT = VR1 + VR2

IT RT = I1R1 + I1R2

Maka,

RT = R1 + R2

2. Rangkaian Paralel

Untuk Tegangan = 3V

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

Dari hasil eksperimen diperoleh :

IA = │60 ± 10 │mA

IB = │20 ± 10 │mA

ID = │40 ± 10 │mA

Sehingga IA = IB + ID

IB + ID = │20 ± 10 │mA + │40 ± 10 │mA = │60 ± 10 │mA

Dengan dmikian maka dapat disimpulkan bahwa IB + ID tidak sama dengan IA.

Untuk Tegangan = 6VU

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

Dari hasil eksperimen diperoleh :

IA = │130 ± 10 │mA

IB = │30 ± 10 │mA

ID = │100 ± 10 │mA

Sehingga IA + IB = IC

IB + ID = │30 ± 10 │mA + │100 ± 10 │mA = │130 ± 10 │mA

Dengan dmikian maka dapat disimpulkan bahwa IB + ID = IA.

Atau resistor pada susunan paralel berfungsi sebagai pembagi arus dengan

persamaan:

IB + ID = IA, dan hukum Ohm V = IR maka,

V 1

R1

+ V 2

R2

= V T

RT

Karena dari hasil eksperimen VR1 = VR2 = VT maka,

1RT

= 1

R1 +

1R2

Untuk Tegangan = 9V

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

Dari hasil eksperimen diperoleh :

IA = │200 ± 10 │mA

IB = │50 ± 10 │mA

IC = │140 ± 10 │mA

Sehingga IB + ID = IA

IB + ID = │50 ± 10 │mA + │140 ± 10 │mA = │190 ± 10 │mA

Dengan dmikian maka dapat disimpulkan bahwa IB + ID = IA.

Atau resistor pada susunan paralel berfungsi sebagai pembagi arus dengan

persamaan:

IA + IB = IC. dan hukum Ohm V = IR maka,

V 1

R1

+ V 2

R2

= V T

RT

Karena dari hasil eksperimen VR1 = VR2 = VT maka,

1RT

= 1

R1 +

1R2

Untuk Tegangan = 12V

a. Gambar Rangkaian

b. Analisis Data

Dari hasil eksperimen diperoleh :

IA = │250 ± 10 │mA

IB = │60 ± 10 │mA

ID = │170 ± 10 │mA

Sehingga IB + ID = IA

IB + ID = │60 ± 10 │mA + │170 ± 10 │mA = │230 ± 10 │mA

Dengan dmikian maka dapat disimpulkan bahwa IA + IB = IC.

Atau resistor pada susunan paralel berfungsi sebagai pembagi arus dengan

persamaan:

IA + IB = IC. dan hukum Ohm V = IR maka,

V 1

R1

+ V 2

R2

= V T

RT

Karena dari hasil eksperimen VR1 = VR2 = VT maka,

1

RT =

1R1

+1

R2

PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini, terdapat dua kegiatan yang mana prinsip kerja dari keduanya

sama namun dibedakan oleh jenis rangkaiannya. Pada kegiatan pertama, dua buah resistor

dirangkai seri sedangkan pada kegiatan kedua disusun paralel.

Dalam kegiatan pertama yang ingin diukur ialah kuat arus dan beda potensial sehingga

basicmeter yang sebagai amperemeter disusun seri dan yang sebagai voltmeter disusun

paralel dengan hambatan. Berdasarkan praktikum ini kemudian diperoleh jumlah kuat arus

yang sama di seluruh titik yang diukur dengan menggunakan amperemeter. Hal ini tentunya

sesuai dengan teori yang mengatakan bahwa jumlah arus pada rangkaian seri di seluruh titik

ialah sama (Itotal = I1 = I2), hanya saja tegangannya terbagi sehingga pada praktikum ini pun

tegangan di tiap titik berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh resistor yang berfungsi

menghambat tegangan yang melewatinya, dimana daya hambat resistor ini berbeda-beda.

Dapat dilihat pada tabel kegiatan pertama, terdapat perbedaan tegangan ketika di R1, R2

maupun R1 dan R2. Bila dikaitkan secara teori ini sudah sesuai, karena tegangan pada

rangkaian seri terbagi sehingga rangkaian seri berfungsi sebagai pembagi tegangan. Akan

tetapi, seharusnya tegangan total yaitu tegangan pada R1 dan R2 sama besar dengan tegangan

sumber yang diberikan power supply, karena secara matematis V t = V1+V2. Hal semacam ini

biasa terjadi dalam praktikum, dimana penyebabnya dari beberapa faktor. Faktor terbesar

yang terjadi pada praktikum ini ialah kabel penghubung yang beberapa diantaranya longgar

sehingga tegangan tidak mengalir sepenuhnya ke voltmeter yang telah dipasang, selain itu

ada pula faktor lain seperti kesalahan membaca penunjukan skala oleh praktikan.

Sama halnya dengan kegiatan pertama, kegiatan kedua prosedurnya sama dan yang ingin

diukur pun sama namun dalam bentuk rangkaian paralel. Secara teori, rangkaian paralel

berfungsi sebagai pembagi arus, artinya arus tidak mutlak sama di setiap titiknya tetapi

dengan tegangan yang sama (Vtotal = V1 = V2). Terbukti dari hasil praktikum ini, diperoleh

jumlah kuat arus yang berbeda, sehingga secara matematis dapat dituliskan (I total = I1 + I2).

Pada kegiatan kedua ini seharunya jumlah kuat arus melalui R1 dan yang melalui R2 sama

besar dengan jumlah kuat arus sebelum titik percabangan. Namun, apabila dilihat pada tabel

kegiatan kedua, untuk tegangan sumber 9 V dan 12 V jumlah arus antara R1 dengan R2 tidak

sama dengan arus sebelum percabangan, hal ini sama dengan kegiatan pertama yang bisa

disebabkan oleh faktor yang sama dengan kegiatan sebelumnya. Selain itu, tegangan total

yang diukur alat seharunya sama dengan tegangan yang diberikan power supply.

KESIMPULAN

Rangkaian seri ditandai dengan tidak adanya percabangan sehingga hanya membentuk

satu jalur sedangkan rangkaian paralel terdapat percabangan. Rangkaian seri berfungsi

sebagai pembagi tegangan sedangkan rangkaian paralel sebagai pembagi arus. Dalam

rangkaian seri maupun paralel, untuk mengukur tegangan dan kuat arus bisa menggunakan

basicmeter diamana apabila untuk mengukur kuat arus basicmeter disusun seri sedangkan

disusun paralel dengan hambatan apabila mengukur tegangan serta penempatannya

bergantung pada titik yang ingin diukur.

Rangkaian seri dan paralel erat kaitannya dengan hukum Kirchoff, baik hukum pertama

maupun kedua, yang mana dirumuskan:

Hukum Kirchoff I

∑ I masuk=∑ I keluar

Hukum Kirchoff II

∑ E+∑ IR=0

Karakteristik rangkaian seri yaitu arusnya sama di setiap titik namun tegangannya beda

dan tidak bercabang sedangkan karakteristik rangkaian paralel yaitu tegangannya sama

namun arusnya berbeda dan tentunya memiliki percabangan.

REFERENSI

Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999. Fisika Jilid 2 Edisi Ketiga (Terjemahan).

Jakarta: Erlangga.

Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2 (Terjemahan).

Jakarta: Erlangga.