Materi Fisika (Hambatan)

Apa Itu Hambatan?

Hambatan (resistor) adalah komponen dari rangkaian listrik yang berfungsi menhambatarus listrik. Sebuah resistor mempunya dua terminal listrik yang dirancang untuk menghambat arus dan menurunkan tegangan. Komponen listrik ini banyak dipakai untuk sistem pengamanan komponen listrik agar tidak rusak karena arus dan tegangan yang berlebih. Hambatan diukur dengan satuan Ohm (lambang Ω). (baca : apa itu hukum ohm)

Rangkaian Susunan Hambatan

Hambatan dapat disusun atau dirangkai dengan 3 cara: seri, pararel dan gabungan antara seri dan pararel. Masing-masing susunan punya karakteristik dan ketentuan masing-masing.

A. Susunan Hambatan Seri

Berikut ilustrasi rangkaian hambatan seri :
Pada hambatan yang disusun seri berlaku rumus dan ketentuan sebagai berikut.

1. Hambatan pengganti pada rangkaian seri sama dengan jumlah dari setiap hambatan yang ada pada rangkian tersebut. Berlaku rumus

R_s = R₁ + R₂ + R₃ + R₄ + R₅ + …. + R_n

2. Kuat arus yang melewati tiap-tiap hambatan adalah sama. Nilai hambatan tersebut sama pula dengan nilai hambatan penggantinyal

I₁ = I₂ = I₃ = I₄ = … = I_s

3. Tegangan pada hambatan pengganti sama dengan penjumlahan semua tegangan pada tiap-tiap hambatannya.

V_s = V₁ + V₂ + V₃ + V₄ + … + V_n

4. Tegangan pada tiap-tiap hambatan sebanding dengan hambatannya. Jadi semakin besar hambatan akan semakin besar pula tengangannya.

V₁ : V₂ : V₃ : .. :Vn = R₁ : R₂ : R₃ : …. : R_n

Manfaat Susunan Hambatan Seri
Hambatan disusun secara seri berguna untuk meperbesar hambatan serta membagi tegangan. Dari pengamatan rumus di atas terlihat bahwa hambatan yang dirangkai seri akan punya hambatan pengganti yang lebih besar dan akan memperkecil tegangan.

Contoh Soal
Sobat punya empat buah hambatan yang masing-masing bernilai 50 ohm dan dirangkai secara seri. Kemudian pada ujung-ujungnya dihubungkan dengan sumber tegangan 30 Volt. Tentukanlah kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut!

Ilustrasi Soal

Jawab

Pada rangkaian seri besarnya kuat arus pada tiap-tiap hambatan adalah sama besar. Jadi sobat tentukan nilai hambatan pengganti.

R_s = R₁ + R₂ + R₃ + R₄
R_s = 50 + 50 + 50 + 50
R_s = 200 ohm

V = I x R
I = V/Rs = 30/200 = 0,15 Ampere

b. Susunan Hambatan Pararel

Bagaimana bentuk susunan pararel hambatan bisa sobat amati dalam ilustrasi di bawah ini.

Pada susunan pararel berlaku rumus dan ketentuuan

1. Hambatan pengganti pada susunan pararel dapat dihitung dengan persamaan

Sobat dapat memodifikasi rumus di atas sehingga bisa didapat alternatif rumus cepat sebagai berikut:

– Jika dalam rangkaian susunan pararel hanya ada dua hambatan R1 dan R2 maka total hambatan penggantinya dapat dihitung menggunakan rumus

- Jika dalam rangkaian terdapat n hambatan dengan nilai hambatan sama besar maka total hambatan penggantinya dalah

2. Besarnya kuat arus yang melalui hambatan pengganti sama dengan jumlah keseluruhan kuat arus pada setiap hambatannya.

I_p = I₁ + I₂ + I₃ + I₄ + … + I_n

3. Besarnya tegangan pada setiap hambatan adalah sama. Nilai tersebu sama pula dengan tegangan pada hambatan penggantinya.

V_p = V₁ = V₂ = V₃ = …. = V₄

4. Kuat Arus yang melalui masing-masing hambatan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan tersebut.

Manfaat Susunan Hambatan Pararel

Rangkaian pararel dari hambatan-hambatan dimanfaatkan untuk memperkecil hamatan karena hambatan pengganti nilainya akan lebih kecil dari nilai tiap hambatan. Ia juga bermanfaat untuk membagi arus.

Contoh Soal

Dari ilustrasi di atas coba sobat hitung besarnya

a. R_AB = …?
b. V_AB = …?
c. I₁, I₂, dan I₃ = …?

Jawab
dari ilustrasi di atas besarnya
Ip = 12 Ampere
R₁ = 2 Ω
a. 1/R_AB = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃  =  1/2 + 1/3 + 1/6 = 3/6 + 2/6 + 1/6 = 6/6
jadi R_AB = 1 ohm

b. V_AB = I_p x R_AB = 12 x 1 = 12 volt

c. Hambatan disusun secara seri sehingga beda potensial di tiap titik adalah sama
V_AB = V₁ = V₂ = V₃ sehingga

V₁ = I₁ . R₁
12 = I₁ . 2
I₁ = 6 ampere

V₂ = I₂ . R₂
12 = I₂ . 3
I₂ = 4 ampere

V₃ = I₃ . R₃
12 = I₃ . 6
I₃ = 2 ampere

Perbedaan Rangkaian atau Susunan Hambatan Seri dan Pararel

Untuk memudahkan sobat mengingat perbedaan dari kedua tipe sususnan di atas, kami sajikan dalam tabel perbedaan di bawah ini.

Aspek	Susunan Seri	Susunan Pararel
Hambatan Pengganti	Rs = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + …. + Rn
Kuat Arus Pengganti	I1 = I2 = I3 = I4 = … = Is	Ip = I1 + I2 + I3 + I4 + … + In
Tegangan Pengganti	Vs = V1 + V2 + V3 + V4 + … + Vn	Vp = V1 = V2 = V3 = …. = V4
Fungsi Susunan	memperbesar hambatan dan membagi tegangan	memperkecil hambatan dan membagi arus

c. Susunan Gabungan Hambatan Seri dan Pararel

Seperti namanya, susunan ini buka jenis susunan hambatan baru melainkan hanya gabungan antara susunan seri dan pararel. Rumus dan ketentuan yang berlaku sama dengan rumus dan ketentuan yang digunakan pada susunan seri dan pararel. Untuk lebih jelasnya yuk simak contoh berikut

Rangkaian Gabungan

Ada lima buah hambatan disusun secara gabungan seri dan pararel. Untuk mencari berapa total hambatan pengganti rnakaian tersebut dapat sobat cari dengan langkah-langkah berikut:

1. R₂ dan R₃ seri maka hambatan penggantinya R_s = R₂ + R₃
2. R_s, R₄, dan R₅ pararel maka hambatan penggantinya 1/R_p = 1/R_s + 1/R₄ + 1/R₅
3.  R₁ dan R_p adalah seri maka Rtotal = R₁ + R_p.