RESUME RANGKAIAN LISTRIK I

RANGKAIAN SERI, PARALEL

DAN POTENSIOMETER

Disusun Oleh :

Kelompok III

Farras Frischasanti Arifah (5115153978)

Nur Hidayanti (5115150016)

Shufian Rahmadi (5115150941)

Siti Bayani (5115151046)

Subaidah (5115153350)

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO 2015

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

2016

BAB 1

PENDAHULUAN

Arus adalah aliran muatan, Arus yang terdapat pada sebuah jalur

tertentu, misalnya kawat logam, akan memiliki besar dan arah yang mengalir

pada jalur tersebut. Besarnya arus tersebut merupakan ukuran dimana muatan

yang bergerak melalui sebuah titik tertentu per satuan waktu dalam arah

tertentu. Perlu kita sadari bahwa arah arus yang biasa kita gunakan dengan

anak panah untuk mendefinisikan aliran jalannya arus pada suatu kawat

pengantar tidak menunjukkan arah aliran arus yang sesungguhnya, tetapi

hanya sekedar perjanjian untuk memperkenankan kita berbicara mengenai

arah aliran arus dalam kawat dengan cara yang jelas.

Sebuah rangkaian umum akan ditandai dengan sepasang titik ujung

(terminal) yang dapat dihubungkan dengan elemen-elemen yang lain. Titik

ujung tersebut merupakan dua jalan yang digunakan arus untuk memasuki

atau meninggalkan elemen tersebut. Arus yang diarahkan melalui salah satu

titik ujung (terminal) melalui elemen memerlukan pengeluaran energi. Maka

dapat dikatakan bahwa terdapat tegangan listrik atau perbedaan potensial

diantara kedua titik ujung tersebut, atau terdapat tegangan atau selisih

potensial melintasi elemen tersebut. Jadi, tegangan yang melintasi sebuah

pasangan terminal adalah ukuran kerja yang diperlukan untuk menggerakkan

muatan melalui elemen tersebut.

Dalam suatu rangkaian listrik, kita tidak akan lepas dengan adanya

arus dan tegangan.

1.2 Tujuan

1. Mahasiswa dapat memahami rangkaian potensiometer

2. Mahasiswa dapat memahami rangkaian seri

3. Mahasiswa dapat memahami rangkaian pararel

4. Mahasiswa dapat membedakan rangkaian seri dan pararel

5. Mahasiswa dapat mengidentifikasikan masalah yang berhubungan dengan

rangkaian seri, pararel

6. Mahasiswa dapat menghitung besarnya arus, tegangan, dan hambatan

dalam rangkaian seri dan paralel

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.

2.1.1 Cara Kerja Potensiometer

 Sebuah Potensiometer (POT) terdiri atas sebuah elemen resistif yang berbentuk jalur (track) dengan ujung terminal di masing-masing kedua ujungnya. Sedangkan terminal satunya (berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

2.1.2 Fungsi-fungsi Potensiometer

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :

1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

2. Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply3. Sebagai Pembagi Tegangan4. Aplikasi Switch TRIAC5. Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser6. Sebagai Pengendali Level Sinyal

2.1.3 Potensiometer berdasarkan bentuk

Berdasarkan Jenis bentuknya potensiometer dibagi menjadi 3 yaitu : 

a. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang cara mengatur nilai resistansinya diatur dengan cara memutar Wiper potensio sepanjang lintasan yang melingkar. Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

b. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang cara mengatur nilai resistansinya diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya.

c. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang ukuranya kecil dan harus menggunakan Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.

2.1.4 Jenis – Jenis potensiometer

Rheostat

Rheostat adalah resistor variabel dua terminal dan seringkali didesain untuk menangani arus dan tegangan yang tinggi. Biasanya rheostat dibuat dari kawat resistif yang dililitkan untuk membentuk koil toroid dengan penyapu yang bergerak pada bagian atas toroid, menyentuh koil dari satu lilitan ke lilitan selanjutnya.

Potensiometer tiga terminal dapat digunakan sebagai resistor variabel dua terminal dengan tidak menggunakan terminal ketiga. Seringkali terminal ketiga yang tidak digunakan disambungkan dengan terminal penyapu untuk mengurangi fluktuasi resistansi yang disebabkan oleh kotoran.

Potensiometer digital

Potensiometer digital adalah sebuah komponen elektronik yang dikendalikan secara digital yagn mirip seperti fungsi analog suatu potensiometer. Potensiometer jenis ini sering dipakai untuk memotong dan mengukur sinyal analog oleh mikrokontroler. Alat ini dibuat memakai sirkuit terpadu R-2R atau konverter digital-ke-analog. Konstruktsi tangga resistor lebih umum dijumpai. Setiap bagian ddari tangga resistor memiliki saklarnya sendiri yang dapat menghubungkan bagian tersebut dengan terminal keluaran digipot. Bagian terpilih dari tangga tersebut menentukan rasio resistensi potensiometer digital. Jumlah bagian dari potensiometer digital biasanya ditandai dengan nilai bit, misalnya 8 bit setara dengan 256 bagian. Sebuah potensiometer digital umumnya dikendalikan oleh protokol digital seperti I*C dan SPI, serta protokol Up/Down yang lebih mendasar

Potensiometer putar

Potensiometer putar disebut pula sebagai potensio string. Potensiometer ini adalah multi-turn potensiometer dioperasikan oleh reel yang terpasang pada kawat berbalik pegas. Hal ini digunakan sebagi transduser posisi.

Potensiometer membran

Potensiometer membran, dalam potemsiometer ini menggunakanmembran konduktif yang cepa dengan elemen geser ke kontak resistor pembagi tegangan. Linearitas dapat berkisal 0,5% - 5% tergantung pada desain, material dan proses manufakur. Keakuratan biasannya antara 0.1 mm dan 1.0mm dengan resolusi secara teoritis tak terbatas.

2.2 RANGKAIAN SERI

Rangkaian seri adalah rangkaian yang semua bagiannya dihubungkan secara berurutan, sehingga mengalirkan arus yang sama di setiap bagian. Rangkaian ini juga disebut rangkaian tunggal karena mengalirkan listrik dari sumber lalu melewati rangkaian secara berurutan dan kembali lagi ke sumber tegangan. Arus yang mengalir pada rangkaian seri hampir selalu sama di setiap bagian. Jika hambatan yang disusun seri, semakin banyak hambatan yang dipasang, semakin besar nilai hambatannya. Begitu juga dengan induktor yang dipasang seri, semakin banyak induktor yang dipasang maka akan semakin besar nilainya. Berbeda halnya dengan konduktansi dan kapasitor. Jika konduktansi dan kapasitor dipasang seri maka nilainya akan berkebalikan. Jika lampu yang disusun secara seri, maka lampu akan semakin redup. Dan jika satu lampu mati, maka lampu yang lain akan mati.

2.2.1 Ciri Rangkaian Seri

Ciri-ciri rangkaian seri adalah semua komponen listrik disusun secara berderet atau berurutan. Kabel penghubung semua komponen tidak memiliki percabangan sepanjang rangkaian, sehingga hanya ada satu jalan yang dilalui oleh arus. Akibatnya, arus listrik yang mengalir di berbagai titik dalam rangkaian sama besar, sedangkan beda potensialnya berbeda. Jadi semua komponen yang terpasang akan mendapat arus yang sama pula. Rangkaian seri memiliki hambatan total yang lebih besar daripada hambatan penyusunnya. Hambatan total ini disebut hambatan pengganti. Beda potensial atau tegangan total rangkaian seri adalah hasil jumlah antara beda potensial pada tiap resistor.

a. Rangkaian tahanan seri dibutuhkan jika:

a) Nilai tahanan atau resistor yang dibutuhkan lebih besar dari tahanan atau

resistor yang tersedia

b) Untuk membagi tegangan, bila tegangan yang diminta lebih kecil ataupun

lebih besar daripada yang tersedia.

2.2.2 Contoh Rangkaian Seri :

Nilai resistansi total (R) pada rangkaian resistor seri akan lebih besar dan

nilainya adalah penjumlahan semua resistor yang dirangkai seri tersebut.

Besarnya resistor total (R) dalam rangkaian seri resistor diatas dapat

dirumuskan besarannya sebagai berikut :

R = R1+R2+R3

Seperti yang terlihat dari gambar rangkain seri diaatas terlihat

bahwasemua resistor dialiri arus listrik dengan nilai yang sama. Tegangan

pada rangkaiam resistor seri adalah bergantung pada nilai resistor yang

dipasang. Jika arus yang mengalir tersebut (I) adalah sama maka dapat

ditentukan besar tegangan total berdasarkan hukum ohm sebagai berikut:

V1 = I . R1 , V2= I . R2 , V3= I . R3

V =V1+V2+V3

Karena arus (I) adalah sama maka:

V = I . (RI+R2+R3)

2.3 RANGKAIAN PARALEL

Rangkaian paralel adalah salah satu model rangkaian yang dikenal dalam kelistrikan. Secara sederhana, rangkaian paralel diartikan sebagai rangkaian listrik yang semua bagian-bagiannya dihubungkan secara bersusun. Akibatnya, pada rangkaian paralel terbentuk cabang di antara sumber arus listrik. Olehnya itu, rangkaian ini disebut juga dengan rangkaian bercabang. Dalam rangkaian ini, semua percabangan yang ada

dapat dilalui oleh arus listrik. Di setiap cabang itulah komponen listrik terpasang, sehingga masing-masing komponen itu memiliki cabang dan arus tersendiri. Arus tersebut mengaliri semua komponen listrik yang terpasang secara bersamaan. Rangkaian paralel diperlukan jika kita akan melakukan pengaturan arus listrik, dengan membagi arus listrik dengan cara merubah beban yang lewat di tiap percabangan.

2.3.1 Ciri 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 paralel, tahanan total rangkaian mengecil, oleh karena itu arus total lebih besar. (Tahanan total dari rangkaian parallel adalah lebih kecil dari tahanan yang terkecil dalamrangkaian.)

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.

Sambungan tahanan yang dihubungkan secara paralel dibutuhkan jika:

a) Nilai tahanan atau resistor yang dibutuhkan lebih besar dari tahanan atau

resistor yang tersedia

b) Diperlukan untuk pembagian aliran, bila aliran yang diminta lebih kecil

ataupun lebih besar daripada yang telah tersedia

2.3.2 Contoh rangkaian paralel

Pada rangkain resistor paralel nilai resistansi total (R) adalah lebih kecil dari resistor yang digunakan. Untuk rangkain resistor paralel nilai resistansi total (R) dapat dirumuskan sebagai berikut:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Pada rangkaian resistor paralel arus yang mengaalir pada tiap resistor berbeda sesuai dengan nilai resistansi yang terpasang. Pada rangkaian resistor paralel besarnya tegangan pada setiap resistor adalah sama . arus yang mengalir pada tiap resistor dapat dirumuskan sebagai berikut :

I1 = V/ R1 , I2 = V/R2 , 13= V/R3

Karena tegangan (V) adalah sama maka:

I = V . ( 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 )

LAMPIRAN 1

a.Potensiometer

b. Rangkaian Seri

Perhatikan gambar.

Suatu rangkaian tahanan yang dihubungkan secara seri, diketahui R1 = 4 Ω, R2 = 7Ω, R3= 5Ω,

dan tegangan sumber V = 30 V, maka hitunglah :

a) Hambatan pengganti ( RT )

b) Arus yang mengalir pada rangkaian tersebut ( I )

c) Tegangan pada masing-masing tahanan ( V1, V2, V3 )

a) RT = R1 + R2 + R3

RT = 3 Ω + 7 Ω + 5 Ω

RT = 15 Ω

b) V = I . RT

I = V R 1 + R 2 + R 3

I = 30 V 15 Ω = 2 A

c) V1 = I . R1

V1 = V R T

. R 1

V1 = V R 1 + R 2 + R 3

.R 1

V1 = R 1 R 1 + R 2 + R 3

. V

V1 =30 V 3Ω + 7Ω + 5Ω

.3Ω

V1 = 30 V 15 Ω

.3 Ω

V1 = 6 Ω

V2 = I . R2

V2 = V R T

. R 2

V2 = V R 1 + R 2 + R 3

.R 2

V2 = R 2 R 1 + R 2 + R 3

. V

V2= 30 V 3Ω + 7Ω + 5Ω

.5Ω

V2 = 30 V 15 Ω

.5Ω

V2 = 10 Ω

V3 = I . R3

V3 = V R T

. R 3

V3 = V R 1 + R 2 + R 3

.R 3

V3 = R 3 R 1 + R 2 + R 3

. V

V3= 30 V 3Ω + 7Ω + 5Ω

.7Ω

V3 = 30 V 15 Ω

.7Ω

V3 = 14 Ω

C. Rangkaian Paralel

Gambar 1.6 Contoh soal rangkaian paralel

Tentukan : a) Hambatan pengganti ( RT )

b) Kuat arus pada rangkaian ( IT )

c) Kuat arus pada R1 dan R2 ( I1 dan I2 )

Penyelesaian :

a) RT = R 1 . R 2R 1 +R 2

RT = 4 Ω . 6 Ω4 Ω +6 Ω

RT = 24 Ω210 Ω

= 2,4 Ω

b) IT = VR T

IT = VR 1 .R 2R 1 +R 2

IT = R 1 +R 2R 1 .R 2

. V

IT = 4 Ω +6 Ω4 Ω .6 Ω

.24 v

IT = 10 Ω24 Ω2

.24 v = 10 A

c) I1 = V1R 1 I2 =

V2R 2

Tegangan di setiap tahanan sama dengan tegangan sumber, V = V1 = V2

I1 = 24 v4 Ω = 6 A I2 =

24 v6 Ω = 4 A

Apabila yang diketahui adalah IT, maka penyelesaian dapat diselesaikan dengan cara

sebagai berikut:

I1 = V1R 1

Karena: V = IT . RT , maka:

I1 = I T . R TR 1

I1 = I T R 1

.(R 1 . R 2R 1 +R 2 )

I1 = I T R 1

.(R 1 . R 2R 1 +R 2 )

I1 = R 2R 1 +R 2

.I T

I1 = 6 Ω4 Ω +6 Ω

.10 A

I1 = 6 Ω10 Ω

.10 A = 6 A

I2 = I T . R TR 2

I2 = I T R 2

.(R 1 . R 2R 1 +R 2 )

I2 = I T R 2

.(R 1 . R 2R 1 +R 2 )

I2 = R 1R 1 +R 2

.I T

I2 = 4 Ω4 Ω +6 Ω

.10 A

I2 = 4 Ω10 Ω

.10 A = 4 A

LAMPIRAN 2

Tugas 1Rangkaian Paralel Lampu

Pertanyaan :

Bagaimana, jika saklar ditutup apa yang terjadi pada lampu 1,

atau lampu 2?

Jawaban :

Pada gambar ini dan setelah kami coba rangkai ternyata

rangkaian menggunakan rangkaian pararel karena jika kita

jelaskan yang terjadi pada lampu 2 apabila sakelar ditutup lampu

2 tidak menyala karena pada lampu 2 ada sambungan terhadap

sakelar dan tidak langsung terhubung dengan sumber arus listrik.

Lalu yang terjadi pada lampu 1 tidak juga nyala karena lampu

juga terhubung dengan sakelar dan tidak langsung terhubung

dengan sumber arus listrik.

Berbeda kalau kita rangkai tidak menggunakan adanya sakelar.

Misalkan pada lampu 1 ada kabel yang putus maka lampu 2 akan

tetap menyala. Sebaliknya apabila pada lampu 2 ada kabel yang

putus lampu 1 tetap menyala. Jika yang terjadi kabel yang putus

dibagian sumber tegangan kedua lampu tidak meyala.

Jadi dapat disimpulkan Pada rangkaian paralel jika tidak terdapat

sakelar salah satu lampu diputuskan ( mati ), lampu yang lainya

tetap menyala. Hal ini terjadi karena lampu yang lain masih

terhubung dengan sumber arus listrik. Dan apabila terdapat

sakelar maka semua komponen terhubungkan seperti lampu 1, 2

sehingga dapat nyala atau mati secara bersamaan. Tergantung

kondisi sakelar dalam terbuka maupun tertutup.

Tugas 2

Dari gambar diatas :

Bagaimana kondisi lampunya? Jika saklar S di onkan, apa yang terjadi pada lampu? Berapa besar tegangan?

Jawab :

Kondisi lampu Pada rangkaian, baterai disusun arallel sehingga tegangan yang keluar tetap sama sedangkan arusnya meningkat. Sedangkan lampu disusun seri, maka arus yang melewati setiap lampu akan sama namun tegangannya akan turun setiap melewati satu lampu. Jadi lampu yang terdekat dengan baterai akan menyala paling terang sedangkan lampu dibelakangnya akan lebih redup dari lampu sebelumnya.

Jika saklar S di onkan, maka rangkaian menjadi tertutup, arus akan mengalir, dan lampu akan menyala.

Besar teganganV1 = V2 = V3 = 1,5 V

Tugas 3

DAFTAR PUSAKA

Guntoro, Nanang A. 2013. Fisika Terapan. Bandung: PT

Remaja Rosdakarya.

Hardy, Syam. 1994. Dasar-Dasar Teknik Listrik Aliran Rata

1. Jakarta: PT Rineka Cipta.

Grob, Bernard. 1984. Basic Electronics. New York: Mc

Graw Hill.

Sudaryatno Sudirham, “Analisis Rangkaian Listrik”, Penerbit ITB 2002

Sudaryatno Sudirham, “Pengantar Rangkaian Listrik”, Catatan Kuliah El 1001, Penerbit ITB,2007.

`