Rumus Pengertian Hambatan Listrik (Resistor) Seri Paralel Contoh Soal

Rumus Pengertian Hambatan Listrik (Resistor) Seri Paralel Contoh Soal – Berikut ini merupakan pembahasan tentang rumus hambatan listrik atau rumus resistor yang disusun secara seri maupun paralel dilengkapi dengan contoh soal hambatan listrik. Ketika membahas tentang hambatan maka tidak akan lepas dari hukum ohm, tegangan listrik (beda potensial) dan kuat arus listrik.


Pengertian

Resistansi (Resistance) atau lebih tepatnya disebut dengan Resistansi Listrik (Electrical Resistance) adalah kemampuan suatu bahan benda untuk menghambat atau mencegah aliran arus listrik. Seperti yang kita ketahui bahwa arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik dalam tiap satuan waktu yang dikarenakan oleh adanya pergerakan elektron-elektron pada konduktor. Maka Resistansi Listrik yang biasanya dalam bahasa Indonesia disebut dengan Hambatan Listrik ini juga diartikan sebagai penghambat aliran elektron dalam konduktor tersebut.
Nilai Resistansi atau nilai hambatan dalam suatu rangkaian listrik diukur dengan satuan Ohm atau dilambangkan dengan simbol Omega “Ω”. Sedangkan prefix atau awalan SI (Standar Internasional) yang digunakan untuk menandakan kelipatan pada satuan resistansi tersebut adalah kilo Ohm, Mega Ohm dan Giga Ohm.

1 Giga Ohm = 1.000.000.000 Ohm (109 Ohm)
1 Mega Ohm = 1.000.000 Ohm (106 Ohm)
1 Kilo Ohm = 1.000 Ohm  (103 Ohm)

Pada dasarnya, setiap bahan penghantar atau konduktor memiliki sifat yang menghambat arus listrik, besaran hambatan listrik pada suatu penghantar atau konduktor dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu  :

  • Jenis bahan – contohnya Tembaga memiliki nilai resistansi yang lebih rendah dibandingkan dengan baja.
  • Suhu – Nilai resistansi akan meningkat seiring dengan meningkatnya suhu pada penghantar.
  • Panjang penghantar  – Semakin panjang suatu penghantar, semakin tinggi pula nilai resistansinya.
  • Luas penampang  – Semakin kecil diameter suatu penghantar, semakin tinggi pula nilai resistansinya.

Komponen elektronik yang berfungsi sebagai penghambat arus listrik ini adalah Resistor. Resistor dalam suatu rangkaian elektronika dapat berfungsi untuk menghambat atau mengurangi aliran arus listrik dan sekaligus juga bertindak untuk menurunkan level tegangan listrik di dalam rangkaian. 

Hubungan Hambatan Listrik dengan Tegangan dan Arus Listrik

Hubungan antara Resistansi (Resistance) atau Hambatan Listrik dengan Tegangan (Voltage) dan Arus Listrik (Current) dapat dijelaskan dengan Hukum Ohm yang dikemukan oleh seorang fisikawan Jerman yang bernama Georg Simon Ohm (1789-1854) pada tahun 1825.

Berikut ini adalah persamaan Hukum Ohm :
V = I x R
atau
R = V / I
atau
I =  V / R
Dimana :
V = Tegangan Listrik (Voltage), diukur dalam satuan Volt
I = Arus Listrik (Current), diukur dalam satuan Ampere
R = Hambatan Listrik atau Resistansi (Resistance), diukur dalam satuan Ohm

Dari persamaan tersebut, dapat dijelaskan bahwa setiap 1 Ampere arus listrik yang mengalir melewati sebuah komponen dengan beda potensial atau tegangan sebesar 1 Volt, maka resistansi atau hambatan listrik pada komponen tersebut adalah 1 Ohm.

Jika suatu rangkaian yang diberikan tegangan 24V dan membutuhkan arus listrik sebesar 0,5A maka hambatan yang diperlukan adalah 48 Ohm.
R = V/I = 24/0,5
R = 48 Ohm.

Hubungan Hambatan Listrik dengan Tegangan dan Arus Listrik ini pun dapat dianalogikan dengan suatu tangki air yang berada pada elevasi tertentu di atas tanah. Di dasar tangki itu terdapat suatu pipa air yang dipakai untuk mengaliri air. Jumlah air pada tangki air bisa diibaratkan sebagai muatan listrik sementara tekanan di ujung selang mewakili tegangan listrik, aliran air mewakili aliran arus listrik dan ukuran diameter pipa air dapat dirasakan sebagai resistansi.

Semakin tidak sedikit air di dalam tangki, semakin tinggi desakan pada ujung selang air tersebut. Sebaliknya, seiring dengan berkurangnya air didalam dalam tangki, desakan air pada ujung selang air tersebut pun akan berkurang. Jumlah air yang mengalir pun akan berkurang. Demikian pun semakin kecilnya diameter pipa air, semakin tidak banyak air yang bisa mengalir.

Jenis Rangkaian Hambatan Listrik

Rangkaian hambatan listrik dibedakan menjadi dua, yaitu seri dan paralel.

1. Rangkaian Hambatan Listrik Seri

Rangkaian hambatan seri adalah rangkaian yang disusun secara berurutan (segaris). Pada rangkaian hambatan seri yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, besar kuat arus di setiap titik dalam rangkaian tersebut adalah sama. Jadi, semua hambatan yang terpasang pada rangkaian tersebut dialiri arus listrik yang besarnya sama. Bila salah satu hambatan ada yang putus, maka arus listrik pada rangkaian tersebut juga putus/tidak mengalir.

Rumus Hambatan Listrik Seri

Hambatan dalam suatu rangkaian dapat dipasang secara seri, paralel, dan kombinasi keduanya. Ketika dua atau lebih hambatan dihubungkan dari ujung ke ujung seperti pada gambar di bawah ini, dikatakan hambatan dihubungkan secara seri

Muatan yang melewati R1 akan melewati R2 dan R3, sehingga arus I yang sama melewati setiap hambatan.

Itot = I1 = I2 = I3

Jika dilihat dari rangkaian, tegangan sumber akan sama dengan jumlah tegangan dalam setiap hambatan.

Vtot = V1 + V2 + V3

Berdasarkan hukum ohm maka tegangan untuk setiap hambatan adalah sebagai berikut.

V1 = IR1 ; V2 = IR2 ; V3 = IR3

Karena Vtot = V1 + V2 + V3
= IR1 + IR2 + IR3
= I(R1 + R2 + R3)

Vtot = IR pengganti

dengan Rpengganti = R1 + R2 + R3

Persamaan ini berlaku untuk sejumlah hambatan berapa pun secara seri. Sebagai contoh, jika baterai 12 V dihubungkan dengan resistor 4 Ω, arus akan menjadi 3 A.

Akan tetapi jika baterai 12 V dihubungkan dengan tiga buah resistor 4 Ω yang dirangkai seri, hambatan totalnya 12 Ω dan arus yang mengalir hanya sebesar 1 A.

Contoh Soal Hambatan (Resistor) Seri

Dua resistor 100 Ω dihubungkan seri ke baterai 24,0 V. Berapa arus yang mengalir melalui setiap resistor dan berapa hambatan penggantinya?

Penyelesaian:

Diketahui:
R1 = R2 = 100 Ω (seri)
V = 24,0 V

Ditanya: I1, I2, dan Rpengganti

Jawab:
Vtot = V1 + V2
= IR1 + IR2
= I (R1 + R2)
I       = Vtot : (R1 + R2)

= 24,0 : (100+100)
= 0,12 A

Rpengganti = R1 + R2
= 100 Ω + 100 Ω
= 200 Ω
Jadi, arus yang mengalir setiap hambatan adalah 0,12 A dengan hambatan pengganti 200 Ω.

2. Rangkaian Hambatan Listrik Paralel

Hambatan paralel adalah rangkaian yang disusun secara berdampingan/berjajar. Jika hambatan yang dirangkai paralel dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka tegangan pada ujung-ujung tiap hambatan adalah sama. Sesuai dengan Hukum I Kirchoff, jumlah kuat arus yang mengalir pada masing-masing hambatan sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar utama.

Rumus Hambatan Listrik Paralel

Cara sederhana lain untuk menghubungkan hambatan adalah paralel seperti pada gambar di bawah ini

Pada rangkaian paralel, arus total I yang meninggalkan baterai terbagi menjadi tiga cabang. Karena muatan listrik tetap, arus yang masuk ke dalam titik cabang harus sama dengan arus yang keluar dari titik cabang. Dengan demikian,

Itot = I1 + I2+ I3

Ketika hambatan terhubung paralel, masing-masing mengalami tegangan yang sama. Dengan demikian, tegangan sumber diberikan pada setiap hambatan.

Vtot = V1 + V2 + V3

Untuk mengetahui hambatan pengganti pada rangkaian paralel maka:

Contoh Soal Hambatan Listrik (Resistor) Paralel

Berapa arus yang mengalir dari baterai yang ditunjukkan pada gambar berikut. Jika voltase 12 volt dan seluruh resistor adalah identik sebesar 50 Ω. Tentikan Itotal, I1 dan I2

Penyelesaian:

Diketahui:
R1 = 50 Ω; R3 = 50 Ω
R2 = 50 Ω; V = 12,0 V

Ditanya:
Itot = ….. ?
I1 = …?


I2 = …?

Jawab: