Rangkaian seri menghubungkan resistor sedemikian rupa sehingga arus, diukur dengan amplitudo atau arus listrik, mengikuti satu jalur dalam rangkaian dan tetap konstan sepanjang. Arus mengalir dalam arah yang berlawanan dari elektron melalui setiap resistor, yang menghambat aliran elektron, satu demi satu dalam satu arah dari ujung positif baterai ke negatif. Tidak ada cabang atau jalur eksternal yang dapat dilalui arus, seperti yang terjadi pada rangkaian paralel.
Contoh Rangkaian Seri
Rangkaian seri sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya termasuk beberapa jenis lampu Natal atau liburan. Contoh umum lainnya adalah saklar lampu. Selain itu, komputer, televisi, dan perangkat elektronik rumah tangga lainnya semuanya bekerja melalui konsep rangkaian seri.
Tips
Dalam rangkaian seri, ampere, atau amplitudo, arus tetap konstan dan dapat dihitung menggunakan hukum OhmV = I/Rsedangkan tegangan turun pada setiap resistor yang dapat dijumlahkan untuk mendapatkan resistansi total. Sebaliknya, dalam rangkaian paralel, amplitudo arus berubah melintasi resistor bercabang sementara tegangan tetap konstan.
Ampere (atau Amp) dalam Rangkaian Seri
Anda dapat menghitung amplitudo, dalam ampere atau ampere yang diberikan oleh variabel A, dari rangkaian seri dengan menjumlahkan resistansi pada setiap resistor dalam rangkaian sebagaiRdan menyimpulkan tegangan turun sebagaiV, kemudian selesaikan untuk I dalam persamaanV = I/Rdi manaVadalah tegangan baterai dalam volt,sayasaat ini, danRadalah hambatan total resistor dalam ohm (Ω). Penurunan tegangan harus sama dengan tegangan baterai pada rangkaian seri.
persamaanV = I/R, yang dikenal sebagai Hukum Ohm, juga berlaku pada setiap resistor dalam rangkaian. Aliran arus di seluruh rangkaian seri adalah konstan, yang berarti sama pada setiap resistor. Anda dapat menghitung penurunan tegangan pada setiap resistor menggunakan Hukum Ohm. Secara seri, tegangan baterai meningkat, yang berarti baterai bertahan lebih lama daripada jika dipasang secara paralel.
Diagram Rangkaian Seri dan Rumus
•••Syed Hussain Ather
Pada rangkaian di atas, setiap resistor (dilambangkan dengan garis zig-zag) dihubungkan ke sumber tegangan, baterai (dilambangkan dengan + dan - yang mengelilingi garis terputus), secara seri. Arus mengalir dalam satu arah dan tetap konstan di setiap bagian rangkaian.
Jika Anda menjumlahkan setiap resistor, Anda akan mendapatkan resistansi total 18 (ohm, di mana ohm adalah ukuran resistansi). Ini berarti Anda dapat menghitung arus menggunakanV = I/Rdi manaRadalah 18 danVadalah 9 V untuk mendapatkan arus I sebesar 162 A (amp).
Kapasitor dan Induktor
Dalam rangkaian seri, Anda dapat menghubungkan kapasitor dengan kapasitansiCdan biarkan mengisi daya dari waktu ke waktu. Dalam situasi ini, arus melintasi rangkaian diukur sebagai:
I=\frac{V}{R}e^{-t/(RC)}
di manaVdalam volt,Rdalam ohm,Cada di Farad,untukadalah waktu dalam detik, dansayaada di amp. Siniemengacu pada konstanta Eulere.
Kapasitansi total dari rangkaian seri diberikan oleh
\frac{1}{C_{total}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+...
di mana masing-masing kebalikan dari setiap kapasitor individu dijumlahkan di sisi kanan (1/C1, 1/C2, dll.). Dengan kata lain, kebalikan dari kapasitansi total adalah jumlah dari invers masing-masing kapasitor. Seiring bertambahnya waktu, muatan pada kapasitor bertambah dan arus melambat dan mendekati, tetapi tidak pernah sepenuhnya mencapai, nol.
Demikian pula, Anda dapat menggunakan induktor untuk mengukur arus
I=\frac{V}{R}e^{-tR/L}
di mana induktansi total L adalah jumlah dari nilai induktansi induktor individu, diukur dalam Henries. Ketika rangkaian seri membangun muatan sebagai arus yang mengalir, induktor, kumparan kawat yang biasanya mengelilingi inti magnet, menghasilkan medan magnet sebagai respons terhadap aliran arus. Mereka dapat digunakan dalam filter dan osilator,
Seri vs. Sirkuit Paralel
Ketika berhadapan dengan rangkaian paralel, di mana arus bercabang melalui bagian rangkaian yang berbeda, perhitungannya adalah "terbalik." Alih-alih menentukan resistansi total sebagai jumlah resistansi individu, resistansi total diberikan oleh
\frac{1}{R_{total}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+...
(cara yang sama menghitung kapasitansi total rangkaian seri).
Tegangan, bukan arus, konstan di seluruh rangkaian. Total arus rangkaian paralel sama dengan jumlah arus di setiap cabang. Anda dapat menghitung arus dan tegangan menggunakan Hukum Ohm (V = I/R).
•••Syed Hussain Ather
Dalam rangkaian paralel di atas, resistansi total akan diberikan oleh empat langkah berikut:
- 1/Rtotal= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
- 1/Rtotal = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1/Rtotal = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1/Rtotal = 29/20 Ω
- Rtotal = 20/29 atau sekitar 0,69
Dalam perhitungan di atas, perhatikan bahwa Anda hanya dapat mencapai langkah 5 dari langkah 4 ketika hanya ada satu suku di sisi kiri (1/Rtotal ) dan hanya satu suku di ruas kanan (29/20 ).
Demikian juga, kapasitansi total dalam rangkaian paralel hanyalah jumlah dari masing-masing kapasitor individu, dan induktansi total juga diberikan oleh hubungan terbalik (1/Ltotal = 1/L1 + 1/L2 + … ).
Arus Langsung vs. Arus bolak-balik
Dalam rangkaian, arus dapat mengalir secara konstan, seperti halnya dalam arus searah (DC), atau berfluktuasi dalam pola seperti gelombang, dalam rangkaian arus bolak-balik (AC). Dalam rangkaian AC, arus berubah antara arah positif dan negatif dalam rangkaian.
Fisikawan Inggris Michael Faraday mendemonstrasikan kekuatan arus DC dengan dinamo generator listrik di 1832, tapi dia tidak bisa mengirimkan kekuatannya jarak jauh dan tegangan DC membutuhkan rumit sirkuit.
Ketika fisikawan Serbia-Amerika Nikola Tesla menciptakan motor induksi menggunakan arus AC pada tahun 1887, ia mendemonstrasikan cara mudah ditransmisikan melalui jarak jauh dan dapat dikonversi antara nilai tinggi dan rendah menggunakan transformator, perangkat yang digunakan untuk mengubah tegangan. Tak lama kemudian, sekitar pergantian rumah tangga abad ke-20 di seluruh Amerika mulai menghentikan arus DC demi AC.
Saat ini perangkat elektronik menggunakan AC dan DC jika sesuai. Arus DC digunakan dengan semikonduktor untuk perangkat yang lebih kecil yang hanya perlu dihidupkan dan dimatikan seperti laptop dan ponsel. Tegangan AC diangkut melalui kabel panjang sebelum diubah menjadi DC menggunakan penyearah atau dioda untuk memberi daya pada peralatan ini seperti bola lampu dan baterai.
