Manakah yang lebih terang? Tiga lampu R yang disusun seri atau tiga lampu R yang disusun paralel?. Jawabannya adalah paralel. Anda dapat mencari video percobaan nyata tentang hal ini di berbagai platform. Jika ada yang mengatakan seri, maka dapat dipastikan itu tidak tepat. Berikut analisa fisika dan beberapa variasi soalnya.
NYALA LAMPU BERGANTUNG PADA DAYA
Jika anda ingin mengetahui nyala lampu (terang/normal/redup), anda perlu menghitung daya dari masing-masing lampu. Semakin besar daya lampu, semakin terang nyala lampunya. Kok bisa? Perhatikan saja rangkaian yang berada di sekitar kita.
Lampu dan alat elektronik di rumah kita semua dipasang secara paralel. Saat ayah menambah lampu untuk menerangi kamar baru, ini tidak membuat nyala lampu lain menjadi redup. Saat semua lampu dimatikan dan menyisakan satu lampu, lampu tersebut tidak menyala lebih terang dari biasanya. Kita akan membahas ini setelahnya.
Tetapi, bukan berarti kita dapat semena-mena memperbesar daya lampu dengan memperbesar tegangan atau arus listrik dengan harapan lampu akan menjadi sangat terang. Setiap lampu memiliki batas kemampuannya. Anda dapat melihatnya di kolom spesifikasi produk yang berisi informasi daya lampu.
PERBANDINGAN DAYA 3 LAMPU SERI & 3 LAMPU PARALEL
Perhatikan gambar 1.1. Kita misalkan besar tegangan adalah 6 volt dan hambatan lampu masing-masing 1 ohm, maka daya masing-masing lampu sebagai berikut.
Hambatan total (RT) paralel adalah 1/3 ohm. Dengan tegangan total (VT) 6 volt, arus total-nya (IT) adalah VT/RT = 18 ampere. Hal ini menyebabkan arus pada masing-masing lampu menjadi terbagi tiga, I1 = 6 ampere, I2 = 6 ampere, I3 = 6 ampere.
Pada rangkaian paralel tegangan total sama dengan tegangan pada semua cabang VT = V1 = V2 = V3. Jadi, daya lampu satu (P1) adalah V1.I1 = 36 watt, begitupula dengan lampu dua dan tiga.
Sekarang, apa yang terjadi jika satu lampu dicopot? Hambatan total-nya berubah, arus totalnya juga berubah. RT = 1/2 ohm. Dengan tegangan total 6 volt, arus total-nya (IT) adalah VT/RT = 12 ampere. Hal ini menyebabkan arus pada masing-masing lampu menjadi terbagi dua, I1 = 6 ampere, dan I2 = 6 ampere.
Nah, arus cabangnya tidak berubah. Jika VT = V1 = V2, maka daya lampu satu (P1) adalah V1.I1 = 36 watt, begitupula dengan lampu dua.
Daya tiga lampu yang dipasang paralel tetap 36 watt. Saat satu lampu dilepas menjadi dua lampu, daya-nya tidak berubah tetap 36 watt.
Jadi, tiga lampu yang dipasang paralel lalu satu lampu dicopot, daya-nya tidak akan berubah dan nyala lampunya akan tetap sama.
Hambatan total (RT) seri adalah 3 ohm. Dengan tegangan total (VT) 6 volt, arus total-nya (IT) adalah VT/RT = 2 ampere. Pada rangkaian seri, arus total IT = I1 = I2 = I3 = 2 ampere.
Pada rangkaian paralel tegangan total terbagi pada masing-masing lampu VT = V1 + V2 + V3, sehingga tegangan masing-masing lampu adalah 2 volt. Jadi, daya lampu satu (P1) adalah V1.I1 = 4 watt, begitupula dengan lampu dua dan tiga.
Lihat, lampu hanya mendapat daya 4 watt. Bandingkan dengan nyala 36 watt.
Sekarang, apa yang terjadi jika satu lampu dicopot? Hambatan total-nya berubah, arus totalnya juga berubah. RT = 2 ohm. Dengan tegangan total 6 volt, arus total-nya (IT) adalah VT/RT = 3 ampere. Pada rangkaian seri, arus total IT = I1 = I2 = 3 ampere.
Pada rangkaian paralel tegangan total terbagi pada masing-masing lampu VT = V1 + V2, sehingga tegangan masing-masing lampu adalah 3 volt. Jadi, daya lampu satu (P1) adalah V1.I1 = 9 watt, begitupula dengan lampu dua.
Jadi, tiga lampu yang dipasang seri lalu satu lampu dicopot, daya-nya berubah dan nyala lampunya lebih terang dari sebelumnya. Namun, nyala tiga lampu seri lebih redup dibandingnya nyala lampu paralel.
Baca juga :
Fakta! Alasan Burung Tidak Tersetrum saat Bertengger di Kabel Listrik
30 Soal & Pembahasan Listrik Arus Searah (DC) ǀ Pilihan Ganda
KESIMPULAN
Daya masing-masing lampu yang dipasang paralel, saat terdapat tiga lampu adalah 36 watt. Saat satu dicopot, daya tetap 36 watt. Daya masing-masing lampu yang dipasang seri, saat terdapat tiga lampu adalah 4 watt. Saat satu dicopot, daya bertambah menjadi 9 watt.
Nyala lampu yang dipasang paralel lebih terang dibanding seri dan di atas adalah analisa fisikanya. Oleh karena itu, alat elektronik di pasang secara paralel dan pasti lebih boros energi dan perhatikan spesifikasi alat agar tidak rusak jika sampai melebih batas daya-nya.
Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang perbedaan antara rangkaian seri dan rangkaian paralel.
Sebelumnya, kita telah menuntaskan pembahasan seputar kedua jenis rangkaian tersebut. Kalian bisa membaca materinya di sini:
- Rangkaian Seri
- Rangkaian Paralel
Kedua jenis rangkaian ini memiliki karakteristik atau ciri khusus yang menjadi pembeda masing-masing rangkaian.
Perbedaan-perbedaan tersebut bisa ditinjau dari segi susunan, kelebihan, kekurangan, dan kegunaan dari masing-masing rangkaian.
Lantas, apa saja perbedaan rangkaian seri dan rangkaian paralel? Baiklah, langsung saja simak pembahasan berikut ini...
Perbedaan Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel
Perbedaan pertama terletak pada segi susunan alat atau komponen listrik.
1.1. Susunan Rangkaian Seri
Pada rangkaian seri, alat atau komponen disusun secara berurut atau berderet, sehingga tidak terdapat percabangan. Berikut ini contoh susunan rangkaian seri tiga buah lampu dan dua baterai beserta skemanya:
1.2. Susunan Rangkaian Paralel
Pada rangkaian paralel, alat atau komponen disusun secara bersusun atau berjajar, sehingga terdapat percabangan. Berikut ini contoh susunan rangkaian paralel tiga buah lampu dan dua baterai beserta skemanya:
Perbedaan kedua terletak pada segi kuat arus yang mengalir pada kedua rangkaian.
Pada rangkaian seri, kuat arus yang mengalir di setiap komponen besarnya sama dengan arus dari sumber. Secara matematis, dituliskan dengan persamaan:
ISumber = I1 = I2 = I3
Pada rangkaian paralel, kuat arus yang mengalir di setiap komponen besarnya tidak sama dengan arus sumber. Secara matematis, dituliskan dengan persamaan:
ISumber = I1 + I2 + I3
Perbedaan ketiga terletak pada segi tegangan atau beda potensial di setiap komponen.
3.1. Tegangan Rangkaian Seri
Pada rangkaian seri, tegangan listrik di setiap komponen besarnya tidak sama dengan tegangan sumber. Secara matematis, dituliskan dengan persamaan:
VSumber = V1 + V2 + V3
Pada rangkaian paralel, tegangan listrik di setiap komponen besarnya sama dengan tegangan sumber. Secara matematis, dituliskan dengan persamaan:
VSumber = V1 = V2 = V3
Perbedaan keempat terletak pada segi hambatan total pengganti yang berlaku di masing-masing rangkaian.
Pada rangkaian seri, hambatan total pengganti nilainya lebih besar dari hambatan setiap komponen yang terpasang pada rangkaian. Secara matematis, dituliskan dengan persamaan:
RTotal = R1 + R2 + R3
Pada rangkaian paralel, hambatan total pengganti nilainya lebih kecil dari hambatan setiap komponen yang terpasang pada rangkaian. Secara matematis, dituliskan dengan persamaan:
1/RTotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Perbedaan kelima terletak pada segi intensitas cahaya lampu yang menyala pada masing-masing rangkaian.
Pada rangkaian seri, nyala lampu menjadi lebih redup karena hambatan total rangkaian yang besar. Jika terdapat 3 buah lampu, hanya lampu pertama saja yang terang, sedangkan kedua lampu lainnya redup.
Pada rangkaian paralel, nyala lampu terang karena hambatan total rangkaian yang kecil. Jika terdapat 3 buah lampu, seluruh lampu mempunyai terang yang sama.
Perbedaan keenam terletak pada segi kebutuhan kabel untuk membuat masing-masing rangkaian.
Pada rangkaian seri, kabel yang dibutuhkan lebih sedikit karena bentuk rangkaian yang sangat sederhana, yakni komponen hanya disusun secara berurut.
Pada rangkaian paralel, kabel yang dibutuhkan lebih banyak karena bentuk rangkaian yang terdiri dari banyak percabang, di mana setiap komponen memiliki jalur kabel yang terpisah.
Perbedaan ketujuh terletak pada segi jumlah saklar yang digunakan pada masing-masing rangkaian:
Pada rangkaian seri, jumlah saklar yang dibutuhkan hanya 1 buah untuk menyambung atau memutuskan arus yang mengalir ke seluruh komponen.
7.2. Saklar Rangkaian Paralel
Pada rangkaian paralel, jumlah saklar yang dibutuhkan disesuaikan dengan banyaknya komponen yang terpasang. Dengan kata lain, masing-masing komponen memiliki saklar yang terpisah.
Perbedaan kedelapan terletak pada segi biaya pembuatan rangkaian. Perbedaan ini merupakan konsekuensi dari poin ke-6 dan ke-7 di atas.
Biaya pembuatan rangkaian seri lebih murah karena jumlah kabel yang dibutuhkan lebih sedikit dan saklar yang digunakan hanya 1 buah.
Biaya pembuatan rangkaian paralel lebih mahal karena membutuhkan banyak kabel dan saklar. Setiap komponen memiliki jalur kabel dan saklar yang terpisah dengan komponen lainnya.
Perbedaan kesembilan terletak pada segi efisiensi energi yang digunakan oleh masing-masing rangkaian.
9.1. Efisiensi Energi Rangkaian Seri
Rangkaian seri memiliki efisiensi energi yang buruk karena banyak energi yang terbuang berubah menjadi panas akibat dari hambatan total rangkaian yang besar.
Rangkaian paralel memiliki efisiensi energi yang baik karena hambatan total rangkaian yang kecil sehingga hanya sedikit yang berubah menjadi panas. Sebagian besar energi digunakan untuk mengoperasikan komponen.
Perbedaan kesepuluh terletak pada segi kontinuitas masing-masing rangkaian.
Jika salah satu komponen rusak atau padam, maka keseluruhan rangkaian akan padam atau tidak berfungsi. Penyebabnya adalah seluruh komponen tersambung dengan jalur listrik yang sama.
Rangkaian paralel tetap akan berfungsi meskipun terdapat satu komponen yang rusak atau padam. Hal ini karena masing-masing komponen memiliki jalur listrik yang berbeda.
Perbedaan terakhir terletak pada segi pemeliharaan masing-masing rangkaian.
Pemeliharaan rangkaian seri sangat mudah karena bentuk rangkaian yang sederhana sehingga sangat mudah untuk mendeteksi jika terjadi kerusakan.
Pemeliharaan rangkaian paralel sedikit lebih rumit karena bantuk rangkaian yang tidak sederhana, di mana terdiri dari banyak percabangan.
Berdasarkan penjelasan di atas, maka perbedaan rangkaian seri dan rangkaian paralel adalah sebagai berikut:
| Perbedaan | Rangkaian Seri | Rangkaian Paralel |
| Susunan | Berurut/Berderet | Bersusun/Bercabang |
| Kuat Arus Listrik | Sama besar | Tidak sama besar |
| Tegangan | Tidak sama besar | Sama besar |
| Hambatan total | Lebih besar | Lebih kecil |
| Nyala Lampu | Redup | Terang |
| Kebutuhan Kabel | Sedikit | Banyak |
| Jumlah Saklar | Satu (1) | Lebih dari satu (1) |
| Biaya | Lebih sedikit | Lebih banyak |
| Efisiensi Energi | Buruk | Baik |
| Kontinuitas | 1 padam, seluruh rangkaian mati | 1 padam, rangkaian tetap berfungsi |
| Pemeliharaan | Agak mudah | Agak sulit |
Gimana adik-adik, udah tahu kan apa saja perbedaan rangkaian seri dan rangkaian paralel? Jangan lupa lagi yah.
Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.
11+ Perbedaan Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel 2020-10-07T04:58:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Afdan Fisika