Memahami Rangkaian Seri-Paralel: Cara Kerja dan Mengapa Penting

Pada rangkaian seri sederhana, semua komponen disambungkan ujung ke ujung sehingga hanya terdapat satu jalur untuk arus mengalir melalui rangkaian:

Pada rangkaian paralel sederhana, semua komponen disambungkan antara dua titik listrik yang sama, sehingga menciptakan banyak jalur untuk arus mengalir dari satu ujung baterai ke ujung lainnya:

Aturan Rangkaian Seri dan Paralel

Pada setiap konfigurasi rangkaian dasar ini, kita memiliki seperangkat aturan spesifik yang menggambarkan hubungan tegangan, arus, dan hambatan.

Rangkaian Seri:

• Penurunan tegangan ditambahkan untuk sama dengan tegangan total.
• Semua komponen berbagi arus yang sama (sama besar).
• Hambatan ditambahkan untuk sama dengan hambatan total.

Rangkaian Paralel:

• Semua komponen berbagi tegangan yang sama (sama besar).
• Arus cabang ditambahkan untuk sama dengan arus total.
• Hambatan menurun untuk sama dengan hambatan total.

Rangkaian Seri - Paralel

Namun, jika komponen rangkaian disambungkan secara seri pada beberapa bagian dan secara paralel pada bagian lain, kita tidak dapat menerapkan satu seperangkat aturan ke setiap bagian rangkaian tersebut. Sebaliknya, kita harus mengidentifikasi bagian mana yang seri dan bagian mana yang paralel, lalu secara selektif menerapkan aturan seri dan paralel sesuai kebutuhan untuk menentukan apa yang terjadi. Perhatikan rangkaian berikut sebagai contoh:

Rangkaian ini bukanlah rangkaian seri sederhana maupun paralel sederhana. Sebaliknya, ia mengandung elemen keduanya. Arus keluar dari dasar baterai, terpecah untuk melalui R₃ dan R₄, bergabung kembali, lalu terpecah lagi untuk melalui R₁ dan R₂, kemudian bergabung kembali untuk kembali ke atas baterai. Terdapat lebih dari satu jalur untuk arus (bukan seri), namun terdapat lebih dari dua himpunan titik listrik yang sama dalam rangkaian (bukan paralel).

Karena rangkaian ini adalah kombinasi dari seri dan paralel, kita tidak dapat menerapkan aturan tegangan, arus, dan hambatan "secara menyeluruh" untuk memulai analisis seperti yang dapat kita lakukan ketika rangkaian hanya satu jenisnya. Sebagai contoh, jika rangkaian di atas adalah rangkaian seri sederhana, kita hanya perlu menambahkan R₁ hingga R₄ untuk mendapatkan hambatan total, menyelesaikan arus total, lalu menyelesaikan semua penurunan tegangan. Demikian pula, jika rangkaian di atas adalah rangkaian paralel sederhana, kita hanya perlu menyelesaikan arus cabang, menambahkan arus cabang untuk mengetahui arus total, lalu menghitung hambatan total dari tegangan total dan arus total. Namun, solusi rangkaian ini akan lebih kompleks.

Tabel tetap akan membantu kita mengelola berbagai nilai untuk rangkaian kombinasi seri-paralel, namun kita harus berhati-hati bagaimana dan di mana kita menerapkan aturan berbeda untuk seri dan paralel. Hukum Ohm, tentu saja, tetap bekerja sama untuk menentukan nilai dalam kolom vertikal pada tabel.

Jika kita dapat mengidentifikasi bagian mana dari rangkaian yang seri dan bagian mana yang paralel, kita dapat menganalisisnya secara bertahap, mendekati setiap bagian satu per satu, menggunakan aturan yang sesuai untuk menentukan hubungan tegangan, arus, dan hambatan. Sisa bab ini akan dian untuk menunjukkan teknik-teknik untuk melakukan ini.

TINJAUAN:

• Aturan rangkaian seri dan paralel harus diterapkan secara selektif pada rangkaian yang mengandung kedua jenis koneksi.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Rangkaian DC Seri-Paralel