Rangkaian Listrik

Dalam kelistrikan ada hubungan mendasar antara arus, tegangan, dan tahanan. Mari kita simak sebuah rangkaian listrik sederhana sebagai bahan pembelajaran untuk memahami apa yang dimaksud dengan aliran listrik. Sirkuit listrik sederhana paling tidak akan terdiri dari sumber tegangan (misalnya batere atau accu) beberapa jenis beban (misalnya lampu) dan konduktor yaitu berupa perangkat penghubung seperti kabel yang memungkinkan elektron mengalir dari sumber tegangan sampai ke beban.

Perhatikan gambar dibawah ini untuk memahami prinsip kerja energy listrik pada rangkaian.

Pada rangkaian sederhana di atas sebuah baterai menyediakan sumber tegangan, kabel listrik digunakan untuk konduktor, dan lampu memberikan load atau ketahanan. Komponen tambahan telah ditambahkan ke sirkuit ini yaitu sebuah saklar. Agar arus bisa mengalir, rangkaian ini harus tertutup kalau tidak tertutup maka lampu tidak akan bisa menyala. Saklar merupakan perangkat yang dapat memutuskan atau menyambungkan rangkaian. Ketika saklar ditutup maka electron akan bergerak dari terminal negative ke terminal positif dengan melalui lampu, lampu yang dilalui electron akan mendapatkan energy lalu karena energy tersebut maka lampu akan menyala. Demikian lah penjelasan prinsif kerja tenaga listrik pada rangkaian listrik.

Skema Listrik (Electrical Schematic)
Untuk memahami lebih lanjut parameter apa saja yang membangun sebuah rangkaian listrik, mari kita simak penjelasannya skema listrik berikut ini:

Skema diatas  adalah representasi daripada rangkaian listrik yang  terdiri dari baterai (E), resistor (R), voltmeter (V) dan ammeter (A). Ammeter dihubungkan secara seri dengan rangkaian, akan menunjukkan berapa banyak arus yang mengalir pada rangkaian. Voltmeter yang terhubung di sumber tegangan, akan menunjukkan nilai voltase yang dipasok dari baterai. Agar dapat memahami nilai daripada parameter-parameter listrik  yang ada pada rangkaian tersebut perlu dipahami dulu hukum tahanan atau  Hukum Ohm.

HUKUM OHM

Hukum Ohm adalah rumus dasar yang digunakan pada semua rangkaian listrik. Perancang peralatan listrik  harus memutuskan berapa voltase yang dibutuhkan untuk beban tertentu pada saat pembuatan alat listrik berupa apapun, seperti komputer, jam, lampu, motor dan sebagainya. Keputusan harus dibuat berkaitan dengan arus, tegangan dan tahanan. Semua desain dan analisis listrik tersebut dimulai dengan Hukum Ohm. Ada tiga cara matematis untuk mengekspresikan Hukum Ohm. Adapun pilihan tentang rumus mana yang akan dipakai, tergantung pada parameter apa yang sudah diketahui sebelum menentukan desain dan parameter apa yang harus ditetapkan.

Misalnya untuk membuat sebuah setrika listrik dengan konsumsi arus 100VA, sementara tegangannya 220 VAC maka harus dilakukan perhitungan agar diketahui berapa besarnya tahahan yang dibutuhkan, rumus yang dipakai untuk keperluan ini adalah R=E/I.

Ketiga rumus hokum OHM dimaksud adalah seperti berikut ini

Segitiga Hukum OHM

Cara termudah untuk mengingat hubungan dari pada ketiga parameter listrik dalam hukum OHM diterangkan dengan menggunakan kaidah segitiga berikut ini

Pada gambar diatas bulatan oval memperlihatkan parameter yang hendak diketahui, adapun posisi hurup menunjukkan hubungan matematik antar parameter. Gambar paling kiri menunjukkan bahwa I adalah parameter yang hendak diketahui lalu E posisinya ada dibagian atas segitiga sedangkan R terletak pada bagian bawah segitiga maka dalam hal ini terjadi hubungan E dibagi R akan menghasilkan I.  Gambar tengah menunjukkan bahwa E adalah parameter yang hendak diketahui, disini I terletak pada bagian bawah segitiga demikian pula R terletak pada bagian bawah segitiga maka hubungan matematik ketiga parameter tersebut adalah I dikali dengan R akan menghasilkan E. Pada gambar paling kanan R adalah parameter yang hendak diketahui nilainya, pada gambar ini hurup E ada di bagian atas segitiga sedang hurup I ada dibagian bawah seitiga, dari ilustrasi ini dipersentasikan bahwa E dibagi I akan menghasilakn R.

Demikian kaidah segitiga ini dimaksudkan agar lebih mudah dalam memahami hubungan parameter arus, tegangan dan tahanan dalam hukum OHM.

Contoh-contoh soal Hukum OHM

Dengan menggunakan rangkaian sederhana di bawah ini, asumsikan bahwa voltase yang diberikan oleh baterai adalah 10 volt (E), dan resistansinya ( R) adalah 5 Ohm

Untuk mengetahui berapa arus yang mengalir melalui rangkaian, tutupi hurup “ I “ maka akan diperoleh persamaan

Dengan menggunakan rangkaian yang sama, asumsikan ammeter dibaca 200 mA dan resistansinya diketahui 10 W. Untuk mengetahui voltase, tutuplah hurup “E” di segitiga maka akan diperoleh persamaan dan hasil perhitungan sebagai berikut

Perlu diperhatikan pada contoh soal diatas ada  nilai 200mA yang setara dengan 0.2 A, agar hal ini tidak membingungkan harus diketahui pula hubungan decimal daripada nilai-nilai parameter dalam hokum OHM,   perlu diketahui apa yang dimaksud  dengan milli (m), micro (m) atau  kilo (k).
Simak artikel terkait “Teori dasar listrik-2”