Rangkaian Seri: Pengertian, Rumus, dan Contoh dalam Kehidupan

Rangkaian seri – Seiring dengan berjalannya waktu, manusia perlahan semakin banyak mengetahui berbagai macam hal yang sebelumnya tidak dapat dipahami. Kita berhasil membangun peradaban yang semakin modern dan dapat membantu berbagai macam kegiatan sehari-hari.

Salah satu penemuan manusia yang sampai sekarang dikatakan sebagai penemuan terpenting adalah listrik. Grameds pasti sudah tahu terdapat banyak sekali benda yang bisa eksis karena adanya listrik. Misalnya, lampu, media elektronik seperti televisi dan radio, hingga internet, adalah segelintir dari banyaknya benda manusia yang bisa hadir di antara kita berkat penemuan mengenai listrik.

Ilmu mengenai listrik sendiri dapat Grameds pelajari dan temukan pada mata pelajaran fisika. Sejak sekolah dasar (SD), pasti Grameds pernah diajarkan mengenai dasar-dasar seputar listrik dan salah satu topik yang diajarkan adalah mengenai rangkaian seri.
Pada artikel kali ini, kita akan kembali mengulas mengenai rangkaian seri, mulai dari pengertiannya, rumus yang digunakan, serta aplikasinya pada benda sehari-hari. Artikel ini cocok bagi Grameds yang perlu mempelajari dan memahami rangkaian seri secara sederhana, atau hanya ingin sekadar menambah wawasan di bidang fisika.

Pengertian Rangkaian Seri

Pada dasarnya, rangkaian seri merupakan salah satu dari dua jenis rangkaian yang biasa digunakan untuk menghubungkan arus listrik. Satu jenis rangkaian lain yang juga digunakan untuk menghubungkan arus listrik adalah rangkaian paralel, yang akan kita bahas pada artikel lain.

Rangkaian seri, atau disebut juga sebagai rantai daisy, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai rangkaian yang terhubung di sepanjang arus listrik tunggal. Di setiap komponennya, rangkaian seri memiliki arus yang sama melaluinya dan juga sama dengan arus yang melalui jaringan.

Hal ini menyebabkan tegangan di seluruh rangkaian sama dengan jumlah tegangan di setiap komponen di dalam rangkaian. Rangkaian seri hanya memiliki satu jalur yang dapat dilalui arusnya. Membuka atau memutus rangkaian seri pada titik mana pun akan menyebabkan seluruh rangkaian “membuka” atau berhenti beroperasi.

Sebagai contoh, jika salah satu bola lampu dalam rangkaian lampu pohon Natal model lama terbakar atau dilepas, seluruh tali tidak dapat dioperasikan sampai bola lampu diganti. Pengaplikasian ini juga berlaku terhadap benda-benda lain, yang nantinya akan kita bahas.

Tadi sudah sempat disinggung bahwa pelajaran mengenai rangkaian listrik dapat ditemukan salah satunya saat kelas 6 SD. Tentunya, pelajaran ini dikemas secara sederhana, agar siswa SD dapat memahami dasar-dasar rangkaian listrik. Salah satu buku yang dapat membantu siswa SD untuk mempelajari topik rangkaian listrik dan bahasan lainnya adalah buku “New Update Big Book IPA SD/MI Kelas 4, 5, & 6“.

Rumus Rangkaian Seri

Di dalam rangkaian seri, terdapat beberapa komponen yang dapat dikatakan dapat “menggerakan” rangkaian ini. Jika ada satu komponen yang hilang atau berubah karena satu dan lain hal, maka bisa saja rangkaian seri tidak akan berfungsi dengan baik, atau malah tidak akan berfungsi sama sekali.

Komponen-komponen tersebut adalah arus, tegangan, hambatan, induktor, dan kapasitor. 5 komponen tersebut akan selalu ada di setiap rangkaian seri, dan memiliki fungsinya masing-masing. Perlu diketahui juga kalau 5 komponen ini juga dapat ditemukan pada rangkaian paralel.

Namun, yang membedakan di sini adalah cara menghitung komponen-komponen di dalam rangkaian. Pada sesi kali ini, kita akan membahas bagaimana cara menghitung tiap komponen di dalam rangkaian seri, atau lebih sering disebut sebagai rumus rangkaian seri.

Tidak hanya itu, selain mempelajari rumus, Grameds juga akan mempelajari sedikit penjelasan mengenai tiap-tiap komponen yang ada di dalam rangkaian seri. Berikut pemaparan rumus dari tiap komponen dalam rangkaian seri.

Arus

Arus dalam rangkaian listrik digambarkan menggunakan huruf “I”, dan memiliki satuan unit “ampere”. Di dalam rangkaian seri, arus akan selalu sama dan tidak akan berubah pada tiap komponen rangkaian. Jadi, jika diterjemahkan menggunakan rumus, maka akan menjadi seperti berikut:

Tegangan

Tegangan dalam rangkaian listrik digambarkan menggunakan huruf “V” dan memiliki satuan unit “volt”. Di dalam rangkaian seri, tegangan merupakan jumlah dari penurunan tegangan masing-masing komponen resistor, yang selanjutnya akan kita bahas. Jadi, jika kita terjemahkan menggunakan rumus, maka akan menjadi seperti berikut:

Hambatan atau Resistor

Hambatan atau resistor dalam rangkaian listrik digambarkan menggunakan huruf “R”, dan memiliki satuan unit “ohm”. Di dalam rangkaian seri, total hambatan dapat dihitung dengan menjumlahkan angka yang terdapat di dalam tiap hambatan. Jadi, jika kita terjemahkan dengan menggunakan rumus, maka akan menjadi seperti berikut:Dalam beberapa kasus hambatan atau resistor, terkadang ditemukan juga yang namanya konduktansi listrik, yaitu peristiwa di mana arus listrik mengalir melalui bahan seperti logam dan non-logam. Kejadian ini digambarkan menggunakan huruf “G” dan memiliki satuan unit “siemens”.

Konduktansi listrik memberikan kuantitas timbal balik untuk hambatan atau resistor. Karena perbedaan ini, maka cara menghitungnya pun juga akan berbeda yaitu dengan cara mencari jumlah hambatan atau resistor. Rumusnya dapat digambarkan sebagai berikut:

Induktor

Induktor dalam rangkaian listrik digambarkan menggunakan huruf “L”, dan memiliki satuan unit “henry”. Sama seperti hambatan atau resistor, total induktor juga dihitung dengan menjumlahkan angka yang terdapat pada tiap komponen induktor. Jadi, jika kita terjemahkan menggunakan rumus, maka akan menjadi seperti berikut:Namun, dalam beberapa situasi, sulit untuk mencegah induktor yang berdekatan untuk saling mempengaruhi karena medan magnet satu perangkat berpasangan dengan induktor lainnya di sebelah mereka. Pengaruh ini ditentukan oleh induktansi timbal balik yang digambarkan dengan huruf “M”.

Misalnya, jika dua induktor dirangkai seri, ada dua induktansi yang mungkin bergantung terhadap bagaimana medan magnet dalam kedua induktor saling mempengaruhi. Topik ini sudah merupakan topik yang memiliki tingkat kesulitan tinggi untuk dipahami.

Kapasitor

Kapasitor dalam rangkaian listrik digambarkan menggunakan huruf “C” dan memiliki satuan unit “farad”. Cara menghitung total kapasitor sama dengan cara menghitung kasus konduktansi listrik. Jadi, jika kita terjemahkan menggunakan rumus, maka akan menjadi seperti berikut:Mempelajari fisika memang berkaitan erat dengan memahami rumus-rumus. Terdapat berbagai topik lain dalam fisika di mana seseorang perlu memahami betul rumus yang perlu mereka gunakan agar tidak salah dalam menghitung. Salah satu buku yang bisa membantu Grameds untuk menghafal dan memahami rumus-rumus fisika adalah buku “Dasar Dasar Fisika Konsep, Rumus & Evaluasi Mandiri”.

Benda yang Mengaplikasikan Rangkaian Seri

Jika Grameds sudah membaca dan mencoba memahami pengertian serta rumus-rumus rangkaian seri, tentunya tidak lengkap rasanya jika kita tidak membahas pengaplikasian rangkaian seri pada kehidupan sehari-hari. Pengetahuan ini juga akan membantu kalian dalam memahami rangkaian seri.

Karena, kenyataannya cukup banyak benda dalam keseharian kita yang memanfaatkan rangkaian seri agar bisa berfungsi dengan sempurna. Benda-benda ini juga amat mudah untuk ditemukan, yang bisa jadi kalian tidak akan sangka kalau mereka menerapkan rangkaian seri.

Di bawah ini, akan dijelaskan 4 benda sehari-hari yang menggunakan prinsip rangkaian seri untuk berfungsi dengan baik. Selain itu, akan dijelaskan juga secara sederhana bagaimana rangkaian seri di dalamnya membuat benda itu berfungsi. Berikut penjelasannya:

Lampu

Benda penerang dalam kegelapan ini merupakan contoh benda keseharian yang paling mudah ditemukan jika berbicara mengenai rangkaian seri. Di banyak buku pelajaran fisika, lampu menjadi contoh yang sering disebutkan ketika membahas rangkaian seri.

Prinsip kerja lampu pada dasarnya dimulai dari daya atau tegangan yang mengalir dari stop kontak ke saklar, melalui bola lampu dan kembali ke stop kontak. Saat saklar dihidupkan, arus listrik akan mengalir ke bola lampu, membuat lampu menyala. Arus listrik ini hanya dapat mengikuti satu jalur, sehingga dapat dikatakan sebagai rangkaian seri.

Kulkas

Kulkas juga merupakan benda yang tidak begitu sulit ditemukan di berbagai rumah tangga. Benda ini berfungsi untuk menyimpan makanan di suhu rendah agar tidak cepat basi atau membusuk. Kulkas rupanya juga menjalankan prinsip rangkaian seri untuk berfungsi dengan baik.

Komponen yang dapat ditemukan dalam rangkaian seri kulkas adalah kompresor dan saklar pengatur suhu. Jika suhu di dalam kulkas terlalu panas atau tinggi, saklar pengatur suhu akan menyalakan kompresor hingga akhirnya suhu turun. Setelah suhu yang benar tercapai, saklar kemudian akan mematikan kompresor lagi.

Pompa Sumur

Grameds yang tinggal di daerah perumahan mungkin cukup familiar dengan benda ini. Pompa sumur berfungsi untuk memompa air ke tangki air lebih cepat atau meningkatkan daya dorong pengeluaran air. Pompa sumur sendiri juga memakai prinsip rangkaian seri untuk berfungsi dengan baik.

Rangkaian seri di dalam pompa sumur mengandung tiga komponen, yaitu pemutus sirkuit, sakelar tekanan, dan motor pompa sumur. Saklar tekanan terhubung antara pemutus sirkuit dan motor pompa sumur. Ketika tekanan air turun, sakelar tekanan akan menutup dan mengirim arus ke motor pompa sumur.

Pemanas Air

Benda terakhir yang juga mengaplikasikan rangkaian seri agar bisa berfungsi adalah pemanas air. Pemanas air, sesuai dengan namanya, digunakan untuk meningkatkan suhu air agar menjadi lebih panas atau hangat. Benda ini umumnya ditemukan di rumah-rumah yang memiliki fasilitas bagus serta lengkap.

Cara kerja pemanas air secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Daya atau tegangan masuk melalui termostat, yang merupakan saklar pengontrol suhu.
2. Ketika air mencapai suhu yang tepat, termostat akan memutus arus ke elemen pemanas, meninggalkan arus dan berhenti sampai di sana.

Tokoh-tokoh di Balik Perkembangan Listrik

Grameds mungkin menyadari bahwa satuan unit yang dipakai di dalam rumus-rumus rangkaian seri dan rangkaian paralel terlihat mirip dengan nama-nama orang, khususnya orang-orang dari wilayah barat. Hal ini memang dikarenakan, satuan unit tersebut mayoritas diambil dari nama belakang para sosok yang berjasa dalam perkembangan listrik.

Tanpa adanya sosok-sosok ini, kita bisa jadi tidak akan memiliki berbagai peralatan yang kerap membantu kita dalam kegiatan sehari-hari. Mungkin saja, peradaban manusia tidak akan semaju yang kita ketahui saat ini, dan gaya hidupnya masih teramat tradisional.

Pada sesi terakhir, kita akan sedikit membahas mengenai sejumlah sosok di balik satuan unit rangkaian listrik di atas, yang memiliki peran besar dalam perkembangan listrik di dunia. Semoga saja para sosok ini bisa menginspirasi dan memotivasi Grameds agar mau bekerja lebih keras dan belajar lebih giat.

André-Marie Amperé

Satuan unit Ampere untuk arus berasal dari nama ilmuwan asal Perancis bernama André-Marie Amperé. Pria kelahiran 20 Januari 1775 ini disebut-sebut sebagai salah satu pelopor yang mengembangkan ilmu elektrodinamika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang interaksi antara muatan listrik dan arus listrik.

André-Marie Amperé juga merupakan sosok yang banyak mengembangkan benda-benda yang berperan besar dalam elektronik, seperti solenoid dan telegraf elektrik. Ilmuwan ini meninggal pada 10 Juni 1836, dan namanya hingga kini diabadikan sebagai salah satu ilmuwan dengan pengaruh cukup besar.

Alessandro Volta

Selanjutnya, terdapat ilmuwan asal Italia yang namanya diambil menjadi satuan unit tegangan, yakni Alessandro Volta. Pria ini lahir pada 18 Februari 1745, yang menyumbangkan banyak pengetahuan di bidang listrik. Salah satunya adalah teori tegangan dan listrik, menjadi alasan mengapa namanya diambil menjadi satuan unit tegangan.

Kehadiran Alessandro Volta dalam bidang fisika, khususnya listrik, memicu banyak saintis lain untuk turun dan berkontribusi langsung dalam mengembangkan teori mengenai listrik. Alessandro Volta meninggal di usianya ke-82, pada 5 Maret 1827.

Georg Ohm

Ilmuwan selanjutnya berasal dari Jerman, yang mengembangkan teori mengenai adanya hambatan atau resistor dalam listrik. Sosok tersebut adalah Georg Ohm, yang lahir pada 16 Maret 1789, dan namanya diabadikan menjadi satuan unit hambatan atau resistor, sesuai dengan teori temuannya.

Teori hambatan atau resistor milik Georg Ohm tidak dianggap sebagai sesuatu yang penting ketika kali pertama ditemukan. Namun, beberapa saat setelah dirinya meninggal dunia pada 6 Juli 1854, ilmuwan menyadari bahwa teori miliknya memiliki memiliki peran yang signifikan dalam perkembangan arus listrik.

Joseph Henry

Joseph Henry adalah saintis asal Amerika Serikat yang lahir pada 17 Desember 1797. Dirinya dikenal dengan pengembangan di bidang elektromagnetik yang kini penerapannya digunakan di berbagai macam alat. Nama belakangnya juga dijadikan sebagai satuan unit dari induktor.

Salah satu perannya di bidang elektromagnetik adalah ketika teorinya tersebut menjadi cikal-bakal penemuan bel rumah yang kini digunakan untuk memberi tahu orang di dalam rumah kalau ada tamu di luar rumah mereka. Joseph Henry menghembuskan napas terakhirnya pada 13 Mei 1878 di usianya yang ke-80.

Michael Faraday

Ilmuwan terakhir yang akan dibahas dalam artikel ini adalah Michael Faraday. Pria yang lahir pada 22 September 1791 ini juga merupakan saintis kebangsaan Inggris, dan berperan besar di bidang elektromagnetik serta elektrokimia. Satuan unit kapasitor berasal dari nama belakangnya, yakni “farad”.

Michael Faraday berperan besar dalam mengembangkan teori-teori seperti diamagnetik, elektrolisis, dan juga sejumlah teori mengenai elektromagnetik. Ketika Michael Faraday meninggal di usia ke-75 pada 25 Agustus 1867, dirinya sudah banyak meninggalkan warisan teori di bidang listrik, yang hingga kini diaplikasikan ke dalam berbagai benda sehari-hari.

Ilmuwan-ilmuwan di atas hanyalah segelintir dari ratusan sosok yang memiliki jasa besar di bidang perkembangan ilmu pengetahuan dunia. Jika Grameds tertarik untuk mengetahui ilmuwan-ilmuwan pengubah dunia lainnya, kalian bisa membaca buku “Ensiklopedia Ilmuwan Terkemuka Di Dunia Seri S-Z”.

Cukup sekian artikel mengenai rangkaian seri ini. Grameds bisa menemukan buku-buku rekomendasi di atas dan artikel-artikel Gramedia lainnya di Gramedia.com. Membaca banyak buku dan artikel tidak akan pernah merugikan kalian, karena Grameds akan mendapatkan informasi dan pengetahuan #LebihDenganMembaca.

Penulis: M. Adrianto S.

Baca juga: