Subyek:
- Rangkaian seri dan paralel pada umumnya
- Koneksi seri dalam praktiknya
- Koneksi seri: hitung resistansi penggantian
- Koneksi seri: hitung arus dan tegangan parsial
- Koneksi paralel: hitung resistansi penggantian
- Koneksi paralel: menghitung arus parsial
- Sirkuit gabungan
- Latihan sirkuit gabungan
Rangkaian seri dan paralel secara umum :
Pada halaman ini kita melihat rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian gabungan yang digunakan dalam teknologi otomotif. Pengetahuan tentang elektronik dasar diperlukan untuk ini.
Koneksi seri:
Rangkaian berikut menunjukkan rangkaian dengan baterai 12 volt, sekring (F), saklar tertutup (S) dan dua buah lampu (L1 dan L2). Kabel negatif lampu L1 dihubungkan dengan kabel positif lampu L2. Kami menyebutnya koneksi seri.
Arus yang melalui kedua lampu adalah sama. Ketegangan terdistribusi. Karena pada contoh ini digunakan dua lampu dengan daya yang sama, maka tegangan baterai 12 volt terbagi menjadi 6 volt per lampu. Oleh karena itu, lampu pada teknologi otomotif tidak ditempatkan secara seri. Selain itu, jika salah satu lampu rusak, seluruh rangkaian akan terputus sehingga menyebabkan lampu lainnya tidak menyala lagi.
Koneksi paralel:
Dalam teknologi otomotif kita hampir selalu berurusan dengan rangkaian paralel. Rangkaian berikut menunjukkan rangkaian dimana lampu L1 dan L2 keduanya memiliki kabel positif dan ground masing-masing. Tegangan pada setiap konsumen sama dengan tegangan baterai; hal ini dapat dilihat pada pengukuran volt. Dalam contoh ini lampu yang sama digunakan seperti pada sambungan seri; Namun, di sini lampu menyala lebih terang karena lampu sekarang menerima lebih banyak tegangan dan arus.
Sifat lain dari rangkaian paralel adalah jika salah satu lampu rusak, tidak mempengaruhi pengoperasian lampu lainnya.
Koneksi seri dalam praktiknya:
Seperti yang telah dijelaskan pada paragraf sebelumnya, dalam teknologi otomotif kita hampir selalu berhadapan dengan konsumen yang terhubung secara paralel. Bagaimanapun juga, kita menginginkan tegangan dan arus sebanyak mungkin agar konsumen dapat bekerja, dan risiko gangguan sesedikit mungkin jika salah satu konsumen mengalami kegagalan.
Dalam praktiknya, kami menemukan konsumen yang ditempatkan secara seri untuk melakukan tugasnya. Kita ambil contoh motor kipas/pemanas interior. Untuk mengatur kecepatan kipas, sebuah resistor dipasang secara seri pada sambungan ground antara motor listrik dengan titik ground. Kami juga menyebutnya resistor seri.
Dengan menempatkan satu atau lebih resistor secara seri, rugi-rugi meningkat dan tegangan pada motor listrik berkurang.
Baca lebih lanjut tentang ini di halaman: resistor seri kipas kompartemen penumpang.
Mungkin juga ada sambungan seri yang tidak diinginkan; misalnya resistansi transisi pada sambungan positif atau ground yang mengakibatkan hilangnya tegangan (lihat halaman “ukur dengan multimeter").
Koneksi seri: hitung resistansi penggantian:
Setiap konsumen listrik memiliki konsumen internal resistensi. Resistansi yang tinggi menghasilkan arus yang rendah; dengan kata lain: hambatan menentukan kekuatan arus. Tegangan yang diberikan sama dengan tegangan sumber (Ub, atau tegangan baterai).
Pada contoh konsumen (R1 dan R2) dihubungkan secara seri. Negatif R1 dihubungkan ke positif R2. Arus yang melalui resistor adalah sama. Untuk menghitung arus dan tegangan parsial menggunakan Hukum Ohm, kita dapat memulai dengan menghitung resistansi pengganti. Nilai resistansinya adalah sebagai berikut:
- R1 = 15Ω
- R2 = 10Ω
Untuk menghitung resistansi pengganti, kita mengganti resistor R1 dan R2 pada diagram dengan Rv.
Pada rangkaian seri kita dapat menjumlahkan nilai hambatannya. Rumus dan efeknya ditunjukkan di bawah ini.
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa resistansi penggantinya adalah 25 Ohm. Pada contoh berikut kita dapat menghitung lebih lanjut dengan Rv.
Koneksi seri: hitung arus dan tegangan parsial:
Pada bagian ini kita menghitung arus total dan tegangan parsial pada resistor R1 dan R2. Untuk memulainya, kita memerlukan tegangan sumber (Ub). Dalam contoh perhitungan ini, tegangannya adalah 14 volt.
Dengan diketahui tegangan sumber (Ub) dan hambatan pengganti (Rv) kita dapat menghitung arus total (I). Kita menentukan I dengan Hukum Ohm:
Arus dalam rangkaian seri adalah sama melalui setiap resistor. Panah hijau pada gambar menunjukkan arah aliran. Arusnya adalah 560 miliampere.
Sekarang arus diketahui, kita dapat menghitung tegangan parsial. Kami menggunakan ini untuk menentukan berapa banyak tegangan yang “dikonsumsi” oleh setiap resistor.
- Tegangan (U) pada resistor R1 disebut sebagai: UR1. Dengan menggunakan Hukum Ohm kita mengalikan intensitas arus dengan nilai resistansi. Tegangan pada resistor adalah 8,4 volt.
- Kami menghitung UR2 dengan arus yang sama, tetapi sekarang dengan nilai resistansi R2; tegangan ini 5,6 volt.
Untuk memeriksanya, Anda dapat menjumlahkan tegangan parsial dan membandingkannya dengan tegangan sumber. Kami menambahkan UR1 dan UR2 bersama-sama: ini adalah 14 volt. Ini sama dengan tegangan sumber. Jika Anda mendapatkan jawaban yang berbeda, hal ini mungkin disebabkan oleh sedikit penyimpangan akibat pembulatan sementara atau kesalahan dalam perhitungan.
Koneksi paralel: hitung resistansi penggantian:
Dalam contoh ini, R1 dan R2 dihubungkan secara paralel. Kini minusnya satu konsumen tidak lagi terhubung dengan plusnya konsumen lainnya. Tegangan pada resistor sekarang sama dengan tegangan baterai. Arus didistribusikan melalui resistor. Dengan nilai resistansi yang sama, arus total (I total, disingkat It) dibagi dua. Untuk menghitungnya, pertama-tama kita harus menentukan resistansi penggantinya. Sekali lagi kita ganti R1 dan R2 dengan satu resistor yang disebut Rv. Kami kemudian mendapatkan situasi yang sama seperti pada contoh dengan koneksi seri. Nilai resistansinya adalah:
- R1 = 10Ω
- R2 = 20Ω
Pada rangkaian paralel kita tidak dapat menjumlahkan nilai hambatannya. Rumus umumnya adalah:
Kami memasukkan nilai resistansi R1 dan R2:
Cara 1: Kami menghitung hasil sepersepuluh dan dua puluh dan menjumlahkan nilainya.
Cara 2: Cara lain adalah dengan menghitung resistansi pengganti dalam bentuk pecahan. Kita masukkan kembali nilai R1 dan R2 ke dalam persamaan. Di bawah garis pemisah (penyebut) terdapat angka-angka yang tidak sama; kita tidak dapat menjumlahkan penyebutnya. Oleh karena itu, pertama-tama kami menjadikannya eponymous. Dalam contoh ini, mudah saja: sepersepuluh menjadi dua puluh dua kali, jadi kita mengalikan sepersepuluh dengan 2. Lalu kita mendapatkan dua per dua puluh. Secara proporsional, itu sama dengan sepersepuluh. Dengan penyebut yang sama kita dapat menjumlahkan pecahan tersebut: hasilnya adalah tiga per dua puluh. Untuk menghitung resistansi pengganti kita harus membalikkan pecahan: 1/RV menjadi RV/1 (kita kemudian dapat mencoret /1) dan tiga per dua puluh menjadi 20 dibagi 3. Hasil 6,67 Ohm sama dengan hasil cara 1 .
Koneksi paralel: hitung arus parsial:
Kita dapat menghitung arus total (It) dengan membagi Ub dan Rv satu sama lain:
Itotaal saat ini akan dibagi menjadi I1 dan I2. Arus yang berbeda mengalir melalui R1 dibandingkan melalui R2. Di persimpangan, arus parsial berkumpul kembali dan mengalir kembali ke negatif baterai.
Pada sambungan paralel, tegangan pada setiap konsumen sama dengan tegangan sumber:
Kami memasukkan nilai yang sama dengan tegangan baterai ke dalam rumus UR1 dan UR2: dalam hal ini 14 volt. Kami membagi tegangan dengan nilai resistansi dan mendapatkan arus parsial. Arus sebesar 1 ampere mengalir melalui resistor R1,4 dan 2 miliampere melalui R700.
Ketika kita menjumlahkan kedua arus parsial, kita mendapatkan arus total sebesar 2,1 ampere.
Sirkuit gabungan:
Dengan rangkaian gabungan kita berhadapan dengan rangkaian seri dan paralel dalam satu rangkaian. Pada gambar kita melihat bahwa resistor R1 dirangkai seri dengan resistor R2 dan R3 yang dihubungkan paralel. Dalam prakteknya kita bisa menghadapi hal ini dengan kabel positif yang buruk ke dua lampu: R1 dalam hal ini adalah resistansi transisi, R2 dan R3 adalah lampunya.
Kami akan menghitung arus dan tegangan berdasarkan data berikut:
- Ub = 12 volt;
- R1 = 0,5Ω
- R2 = 15Ω
- R3 = 15Ω
Pada rangkaian paralel kita mengetahui bahwa tegangan pada resistor sama dengan tegangan sumber. Karena kita sekarang berurusan dengan rangkaian gabungan, hal ini tidak berlaku lagi; sebagian diambil oleh R1. Namun, tegangan pada R2 dan R3 adalah sama.
Agar lebih jelas, kami membagi perhitungan menjadi 5 langkah.
1. Tentukan Rv sambungan paralel:
Kami mengganti R2 dan R3 dengan Rv dan menghitung Rv dalam bentuk pecahan untuk memudahkan.
Sekarang ada sambungan seri: R1 jelas tetap 0,5 Ω dan Rv sekarang 7,5 Ω
2. Tentukan Rv sambungan seri:
Pada langkah 1 resistansi pengganti R2 dan R3 ditentukan. Resistor pengganti dirangkai seri dengan resistor R1.
Pada langkah ini kita menjumlahkan nilai resistansi R1 dan Rv untuk menghitung resistansi pengganti lagi, tetapi sekarang untuk rangkaian seri. Kami menyebut resistor pengganti ini: Rv' (dengan aksen) karena merupakan Rv “kedua” dalam rangkaian.
3. Hitung jumlah totalnya:
Arus totalnya adalah 1,5 A dan mengalir melalui resistor R1 dan resistor pengganti Rv'.
4. Hitung tegangan parsial:
Kami membangun kembali skema ini langkah demi langkah; kita letakkan R1 dan Rv secara seri untuk menghitung tegangan parsial UR1 dan URv dengan nilai arus dan resistansi total.
Untuk memeriksa: tegangan parsial yang dijumlahkan sesuai dengan tegangan sumber: (UR1 + URv = Ub) sehingga sejauh ini tidak ada kesalahan perhitungan yang dilakukan.
5. Hitung arus:
Kami sedang menyelesaikan jadwalnya lagi. Pada langkah 4 kami menentukan bahwa tegangan pada resistor R1 adalah 0,75 volt. Tegangan pada resistor pengganti Rv adalah 11,25 volt. Karena pada rangkaian paralel tegangan yang melintasi konsumen sama, kita mengetahui bahwa tegangan pada R2 dan R3 adalah 11,25 volt.
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa arus total mengalir melalui R1, kemudian arus tersebut didistribusikan melalui R2 dan R3. Dengan nilai resistansi yang tidak sama, arus ini berbeda satu sama lain.
Latihan sirkuit gabungan:
Pada bagian ini Anda dapat berlatih sendiri menghitung rangkaian gabungan. Untuk memudahkannya sendiri, Anda bisa mengikuti langkah 1 hingga 5 dari paragraf sebelumnya. Perluas rencana langkah demi langkah dengan langkah 6 untuk menghitung tegangan parsial R4 dan R5.
Data:
- Ub = 10 volt
- R1 = 1Ω
- R2 = 10Ω
- R3 = 4Ω
- R4 = 5Ω
- R5 = 15Ω
Dicari:
- Semua tegangan parsial (UR1 hingga UR5)
- Semua sub-aliran.
