Resistor Seri dan Pembagi Tegangan – Penjelasan Mudah - Wira Electrical Engineering Portal

Jika persamaan tidak ditampilkan dengan benar, silakan gunakan tampilan desktop

Resistor adalah elemen paling dasar untuk rangkaian listrik. Elemen ini dapat digunakan untuk mengubah arus dari tegangan dan sebaliknya. Resistor sering digunakan untuk mengatur arus dan tegangan pada suatu rangkaian. Resistor juga merupakan elemen pasif.

Bahkan sebuah resistor adalah elemen yang paling dasar, jika sebuah rangkaian memiliki kombinasi yang rumit dari beberapa resistor, kalian mungkin menemukan kesulitan untuk menganalisis rangkaian tersebut.

Baik itu resistor yang terhubung seri atau resistor yang terhubung paralel, kita akan belajar bagaimana menyelesaikannya.

Resistor seri adalah beberapa resistor yang dihubungkan bersama dalam satu jalur.

Resistor seri dan paralel dapat diwakili oleh resistansi tunggal R_eq. Ini akan sangat membantu kita untuk menganalisis suatu rangkaian.

Perlu diingat, resistor digunakan untuk membatasi arus dalam rangkaian dan terkait dengan hukum Ohm (I=V/R) di mana resistansi yang lebih tinggi akan membuat arus lebih rendah.

Tidak peduli seberapa rumitnya, resistor akan mengikuti hukum Ohm dan hukum rangkaian Kirchhoff.

Resistor dalam Seri

Kita dapat mengatakan resistor dihubungkan secara seri jika mereka dihubungkan bersama dalam satu kabel.

Arus harus mengalir melalui semua resistor dari resistor pertama ke resistor ujung dan kembali ke terminal sumber.

Semua resistor yang dihubungkan secara seri akan memiliki arus yang sama dengan nilai yang sama mengalir melalui semuanya. Arus yang mengalir melalui resistor pertama harus mengalir melalui semua resistor lainnya.

Katakanlah, kita memiliki rangkaian dengan terminal A-B sebagai terminal sumber dan tiga resistor R₁, R₂, dan R₃, masing-masing seperti yang diilustrasikan di bawah ini,

Persamaan matematikanya adalah:

$\begin{align*}IR_1=IR_2=IR_3=I_{AB}\end{align*}$

Resistansi Ekivalen untuk Resistor Seri

Setelah melihat persamaan di atas, kita dapat mengganti beberapa resistor menjadi satu resistor dengan “resistansi ekivalen”.

Katakanlah kita memiliki dua, tiga, atau lebih resistor yang dihubungkan bersama dalam sambungan seri, resistansi ekivalennya R_eq adalah jumlah dari semua resistor.

Semakin banyak kita menghubungkan resistor ke dalam rangkaian seri, semakin banyak resistansi yang kita dapatkan.

Berapakah hambatan ekivalennya? Kita bisa bilang:

Resistansi Ekivalen adalah resistansi tunggal yang mewakili resistansi dari setiap resistor yang terhubung tanpa mengubah nilai arus dan tegangan dalam rangkaian.

Resistansi total ini umumnya dikenal sebagai Resistansi Ekivalen dan dapat didefinisikan sebagai; “nilai resistansi tunggal yang dapat menggantikan sejumlah resistor secara seri tanpa mengubah nilai arus atau tegangan dalam rangkaian”.

Kemudian persamaan yang diberikan untuk menghitung resistansi total rangkaian saat menghubungkan bersama resistor secara seri diberikan sebagai:

Persamaan Resistor Seri

Menganalisis rangkaian resistor seri dapat dilakukan dengan hukum Kirchhoff seperti sebelumnya.

Pertimbangkan rangkaian loop tunggal di bawah ini sebagai contoh koneksi seri.

Kedua resistor dirangkai seri karena arus i yang sama mengalir pada keduanya.

Menerapkan hukum Ohm untuk setiap resistor, kita dapatkan

$\begin{align*}v_1=iR_1, \qquad v_2=iR_2\end{align*}$

Terapkan KVL ke loop searah jarum jam, kita peroleh

$\begin{align*}-v+v_1+v_2=0\end{align*}$

Menggabungkan dua persamaan di atas menghasilkan

$\begin{align*}v=v_1+v_2=i(R_1+R_2)\end{align*}$

atau

$\begin{align*}i=\frac{v}{R_1+R_2}\end{align*}$

Kita mengganti R₁ + R₂ menjadi R_eq sebagai resistansi ekivalennya

$\begin{align*}R_{eq}=R_1+R_2\end{align*}$

dan kita mendapatkan

$\begin{align*}v=iR_{eq}\end{align*}$

Oleh karena itu rangkaian di atas dapat diganti dengan rangkaian ekivalen di bawah ini. Keduanya ekivalen karena memiliki nilai tegangan dan arus yang sama pada terminal a-b.

Rangkaian ekivalen di atas sangat berguna dalam menyederhanakan analisis suatu rangkaian. Secara umum,

Resistansi ekivalen dari sejumlah resistor yang dihubungkan secara seri adalah jumlah dari masing-masing resistansi.

Untuk N resistor yang dirangkai seri,

$\begin{align*}R_{eq}&=R_1+R_2+...+R_N\\&=\sum_{n=1}^N R_n\end{align*}$

Melihat kembali rangkaian di atas dengan dua resistor, R₁ dan R₂, kita dapat menghitung tegangan yang sesuai.

Untuk menentukan tegangan di setiap resistor, kita mengganti

$\begin{align*}v=v_1+v_2=i(R_1+R_2)\end{align*}$

$\begin{align*}v_1=iR_1, \qquad v_2=iR_2\end{align*}$

Mendapatkan

$\begin{align*}v_1=\frac{R_1}{R_1+R_2}v,\qquad v_2=\frac{R_2}{R_1+R_2}v\end{align*}$

Kombinasi Resistor Seri

Melihat dari persamaan resistansi ekivalen di atas, kita dapat menyederhanakan beberapa contoh di sini. Perhatikan bahwa resistansi ekivalen untuk resistor seri adalah jumlah aljabar dari masing-masing resistansi.

Di sini kita memiliki dua resistor dengan resistansi yang identik. R_eq untuk dua resistor sama dengan 2R, untuk tiga resistor sama dengan 3R, dan seterusnya.

Berikut adalah contoh lain. Kita memiliki dua resistor dengan resistansi yang berbeda.

R_eq untuk dua resistor sama dengan

$\begin{align*}R_1+R_2\end{align*}$

untuk tiga resistor sama dengan

$\begin{align*}R_1+R_2+R_3\end{align*}$

dan seterusnya.

Satu hal yang harus selalu diingat:

Resistansi ekivalen R_eq untuk resistor seri selalu lebih besar dari resistansi terbesar dari resistor yang terhubung dalam suatu rangkaian.

Kalian dapat memeriksanya sendiri dengan mudah.

Tegangan Resistor Seri

Kalaupun kita memiliki persamaan tegangan resistor seri di atas, kita akan belajar cara mendapatkannya dan cara menggunakannya.

Jika kita memiliki rangkaian di atas dan perlu mengetahui tegangan untuk setiap resistor, kita perlu menemukan R_eq terlebih dahulu.

Ingatlah untuk menemukan R_eq terlebih dahulu jika kita memiliki beberapa resistor yang terhubung dalam suatu rangkaian untuk memudahkan perhitungan.

Dari persamaan hambatan seri kita simpulkan bahwa

$\begin{align*}R_{eq}=1\Omega+2\Omega+3\Omega=6\Omega\end{align*}$

Menggunakan hukum Ohm, kita mendapatkan arus sebagai:

$\begin{align*}I=\frac{V}{R}=\frac{6V}{6\Omega}=1A\end{align*}$

Dan sekarang kita memiliki arus, mari kita cari tegangan untuk setiap resistor.

Untuk catatan,

Nilai sumber tegangan dalam suatu rangkaian sama dengan jumlah jatuh tegangan atau beda potensial resistor.

Penurunan tegangan secara seri digabungkan bersama adalah sumber tegangan yang diterapkan ke rangkaian.

Ringkasan,

$\begin{align*}V_{ab}=V_{R1}+V_{R2}+V_{R3}\end{align*}$

Menggunakan hukum Ohm lagi:

$\begin{align*}V_{R1}=I\times R_1=1A\times1\Omega=1V\\V_{R2}=I\times R_2=1A\times2\Omega=2V\\V_{R1}=I\times R_3=1A\times3\Omega=3V\end{align*}$

Ini membuktikan bahwa

$\begin{align*}V_{ab}=V_{R1}+V_{R2}+V_{R3}=6V\end{align*}$

dan nilai yang kita dapatkan dari gambar itu.

Rangkaian Pembagi Tegangan

Tegangan sumber v dibagi di antara resistor dalam proporsi langsung dengan resistansinya; semakin besar resistansi, semakin besar drop tegangan.

Ini disebut prinsip pembagian tegangan dan rangkaiannya disebut pembagi tegangan.

Dari penjelasan di atas kita dapat melihat bahwa sumber tegangan 6V tunggal dapat memberikan penurunan tegangan atau perbedaan potensial yang berbeda pada resistor.

Perilaku ini dapat membuat rangkaian resistor seri bertindak sebagai rangkaian pembagi tegangan.

Rangkaian ini membagi sumber tegangan ke setiap resistor sebanding dengan resistansinya. Tegangan ditentukan oleh resistansi resistor.

Semakin besar resistansi, semakin besar drop tegangan dan sebaliknya.

Apakah kalian ingat apa yang telah kita pelajari tentang hukum tegangan Kirchhoff? Hukum tegangan Kirchhoff (KVL) menyatakan bahwa jumlah aljabar dari semua tegangan di sekitar jalur tertutup (atau loop) adalah nol.

Prinsip pembagian tegangan digunakan untuk membagi sumber tegangan v secara proporsional dengan resistansi dalam rangkaian.

Contoh pembagi tegangan ditunjukkan di bawah ini.

Untuk penjelasan lebih mudah, kita hanya akan menggunakan dua buah resistor R₁ dan R₂ yang dihubungkan secara seri. Kita menggunakan sumber tegangan 10V resistor V_i, 4Ω dan 6Ω, dan memasang kabel tambahan ke R₂ sebagai V_o.

Kita dapat menggunakan rumus pembagi tegangan untuk mencari V_o. Persamaan matematikanya adalah:

$\begin{align*}V_o=V_2=(\frac{R_2}{R_1+R_2})V_i\end{align*}$

Kita dapat menggunakan lebih dari dua resistor untuk rangkaian pembagi tegangan. Tapi, tegangan untuk setiap resistor akan lebih kecil.

Sekarang mari kita gunakan tiga resistor untuk membentuk rangkaian pembagi tegangan seperti gambar di bawah ini.

Oleh karena itu, persamaan pembagi tegangan matematis untuk tegangan pada 6Ω adalah 3V menurut:

$\begin{align*}V_o&=(\frac{R_2}{R_1+R_2+R_3})V_i\\V_o&=(\frac{6}{4+6+10})10\\V_o&=3V\end{align*}$

Ini membuktikan apa yang telah kita simpulkan sebelumnya, semakin banyak resistansi yang kita gunakan, semakin kecil penurunan tegangan atau beda potensial melintasi resistor yang kita dapatkan.

Secara umum, jika pembagi tegangan memiliki N resistor (R₁, R₂, …., R_N) secara seri dengan sumber tegangan v, resistor ke-n akan mengalami drop tegangan sebesar

$\begin{align*}v_n=(\frac{R_n}{R_1+R_2+...+R_N})v\end{align*}$

Pembagi tegangan digunakan untuk membagi tegangan yang besar ke tegangan yang lebih kecil.

Ringkasan Resistor Seri

Setelah mempelajari banyak penjelasan tentang resistor seri, berikut ini kita coba rangkum dalam penjelasan singkatnya:

Resistor seri adalah rangkaian ketika kita menghubungkan beberapa resistor dalam satu kabel. Kita menghubungkan ujung resistor pertama ke kepala resistor kedua dan seterusnya.
Sambungan resistor seri memiliki nilai arus yang sama.
Penurunan tegangan pada setiap resistor sebanding dengan jumlah resistansi dan mengikuti hukum Ohm (V = I x R).
Rangkaian resistor seri berfungsi sebagai rangkaian pembagi tegangan.

Contoh Resistor Seri

Untuk pemahaman yang lebih baik mari kita tinjau contoh di bawah ini:

Kita memiliki rangkaian dengan sumber tegangan 20V, tiga resistor dengan 3Ω, 7Ω, dan 10Ω. Temukan resistansi ekivalen R_eq, arus, dan jatuh tegangan untuk setiap resistor dalam rangkaian.

Resistansi ekivalen R_eq:

R_eq untuk resistor seri adalah jumlah dari semua resistansi dalam rangkaian.

$\begin{align*}R_{eq}=R_1+R_2+R_3=3+7+10=20\Omega\end{align*}$

Arus:

Untuk mencari arus kita menggunakan hukum Ohm. Jadi, arusnya adalah 1 A.

$\begin{align*}I=\frac{V}{R_{eq}}=\frac{20}{20}=1A\end{align*}$

Drop tegangan:

$\begin{align*}V_{ab}=V_{R1}+V_{R2}+V_{R3}\end{align*}$

Menggunakan hukum Ohm lagi:

$\begin{align*}V_{R1}&=I\times R_1=1A\times3\Omega=3V\\V_{R2}&=I\times R_2=1A\times7\Omega=7V\\V_{R3}&=I\times R_3=1A\times10\Omega=10V\end{align*}$

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Bagaimana cara mengurangi tegangan?

Untuk menurunkan tegangan pada suatu rangkaian listrik, kita cukup membentuk rangkaian pembagi tegangan dengan dua buah resistor. Untuk memotong tegangan menjadi dua, kita menggunakan dua resistor dengan resistansi identik yang dihubungkan secara seri dan menghubungkan kabel di antaranya.

Bagaimana cara membagi tegangan dengan resistor?

Untuk membagi tegangan menjadi dua, kita dapat menggunakan dua resistor dengan resistansi identik secara seri dan menempatkan jumper di antaranya. Misalnya, dua resistor 5Ω akan membagi sumber tegangan 5V menjadi 2,5V.

Apa yang dibagi resistor secara seri?

Arus listrik yang melalui setiap resistor yang dihubungkan seri akan sama. Penurunan tegangan untuk setiap resistor yang digabungkan bersama akan sama dengan penurunan tegangan pada rangkaian.

Mengapa resistor yang dirangkai seri disebut pembagi potensial?

Resistor seri mampu membagi tegangan total menjadi beberapa penurunan tegangan untuk setiap resistansi.

Bagaimana cara menghitung resistor pada rangkaian seri?

Hambatan resistor dalam rangkaian seri adalah jumlah hambatan dari masing-masing resistor individu.

Bagaimana cara kerja pembagi tegangan pada rangkaian seri?

Sebuah pembagi tegangan dibuat dari sepasang resistor dimana tegangan input diterapkan pada kedua resistor tetapi output hanya diambil dari salah satu dari mereka.

Apakah tegangan ditambahkan secara seri?

Tegangan meningkat pada rangkaian resistor seri sedangkan tegangan sama untuk koneksi paralel.

Apa persamaan pembagi tegangan?

Persamaan pembagi tegangan dengan dua resistor adalah Vout=(R2/R1+R2)Vin. Dimana kita menarik tegangan keluaran dari resistor kedua R2 (resistor bawah).

Apa aturan untuk resistor secara seri?

Rangkaian dengan resistor seri membawa arus listrik yang sama melalui semua resistor seri tetapi penurunan tegangannya sendiri tergantung pada resistansinya sendiri. Di sinilah Hukum Ohm (V=IxR) memenuhi perannya.

Apa itu pembagi tegangan resistor?

Pembagi tegangan pada dasarnya adalah resistor seri dengan kawat di antara mereka untuk menarik tegangan keluaran yang dibagi.

Apa rumus untuk menghitung hambatan total dalam kombinasi seri?

Resistansi total untuk resistor seri adalah jumlah dari semua resistor individu secara seri. Resistansi ekivalen untuk resistor seri selalu lebih tinggi dari hambatan terbesar resistor seri tersebut.

Apa rumus dari sambungan seri?

Rumus untuk sambungan resistor seri adalah Req=R1+R2+R3+…+Rn.