Isi

• Langkah
• Tips

Cara paling sederhana untuk membayangkan rangkaian seri adalah dengan memikirkan rantai elemen. Elemen-elemen ini disusun secara berurutan pada baris yang sama. Dengan demikian, hanya ada satu jalur yang dapat diambil elektron dan muatan. Setelah memahami detail yang terlibat dalam asosiasi serial, Anda dapat mempelajari cara menghitung arus listrik total.

Langkah

Bagian 1 dari 4: Mempelajari Terminologi Dasar

1. 

   Pahami apa yang sedang terjadi. Arus listrik adalah aliran teratur partikel bermuatan listrik (seperti elektron) atau, secara matematis, aliran muatan per satuan waktu. Tapi apakah muatan dan elektron itu? Elektron adalah partikel bermuatan negatif. Muatan adalah sifat fisik materi yang digunakan untuk mengidentifikasi apakah muatan itu bermuatan positif atau negatif. Seperti magnet, muatan sinyal yang sama menolak dan muatan sinyal berlawanan ditarik.
   • Mari gunakan air sebagai contoh. Air dibentuk oleh molekul H.₂O (dua atom hidrogen dan satu atom oksigen terikat bersama). Kita tahu bahwa atom oksigen dan atom hidrogen bersatu membentuk molekul H.₂ITU.
   • Aliran air terdiri dari jutaan dan jutaan molekul ini. Kita dapat membandingkan arus air dengan arus listrik; molekul air setara dengan elektron, dan muatan listrik ke atom hidrogen dan oksigen.

2. 

   
   
   Pahami apa itu perbedaan potensial. Beda potensial (disebut juga tegangan listrik) adalah "gaya" yang menyebabkan arus listrik bergerak. Untuk menggambarkan perbedaan potensial, mari kita pikirkan baterai: di dalamnya, ada serangkaian reaksi kimia yang mengarah pada aglomerasi elektron di kutub positifnya.
   • Jika kita menghubungkan kutub positif baterai ke kutub negatif melalui kabel, kita akan menyebabkan elektron-elektron bergerak bersama (ini disebabkan oleh tolakan muatan dari sinyal yang sama).
   • Karena prinsip kekekalan muatan listrik (dia mengatakan bahwa jumlah muatan listrik dalam sistem yang terisolasi harus konstan), elektron akan mencoba untuk menyeimbangkan muatan dalam sistem dari titik konsentrasi tertinggi ke titik konsentrasi terendah (yaitu, dari kutub positif ke kutub negatif baterai).
   • Pergerakan elektron ini menghasilkan beda potensial (atau ddp).

3. 

   
   
   Pahami apa itu resistensi. Hambatan listrik adalah perlawanan terhadap aliran muatan listrik.
   • Resistor adalah komponen dari suatu rangkaian yang mempunyai hambatan yang signifikan. Mereka diatur di bagian tertentu dari rangkaian untuk mengatur aliran muatan atau elektron.
   • Jika tidak ada resistor di rangkaian, tidak akan ada kontrol pergerakan elektron. Dalam kasus ini, peralatan dapat menerima beban berlebih dan akhirnya rusak (atau kepanasan karena kelebihan beban).

Bagian 2 dari 4: Menghitung arus listrik total dari rangkaian seri

1. 

   
   
   Hitung resistansi total. Ambil sedotan plastik dan minum air. Sekarang, hancurkan beberapa bagian sedotan dan minum lagi. Apakah Anda melihat adanya perbedaan? Cairan harus datang dalam jumlah yang lebih kecil. Setiap bagian jerami yang penyok berfungsi sebagai resistor; mereka berfungsi untuk menghalangi jalannya air (yang pada gilirannya berperan sebagai arus listrik). Karena penyok berurutan, kita katakan bahwa penyok tersebut berurutan. Berdasarkan contoh ini, kita dapat menyimpulkan bahwa resistansi total dari asosiasi seri akan sama dengan:
   • R_(total) = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Hitung selisih potensi total. Dalam banyak hal, nilai total ddp akan diberikan dalam pernyataan; jika soal memberikan nilai ddp individu untuk setiap resistor, kita dapat menggunakan persamaan berikut:
   • U_(total) = U₁ + U₂ + U₃.
   • Mengapa persamaan ini? Mari kita pertimbangkan kembali analogi sedotan: setelah menguleni, apa yang terjadi? Anda harus mendorong lebih keras agar air melewati sedotan. Total gaya yang Anda buat bergantung pada jumlah gaya yang dibutuhkan di setiap titik kusut di sedotan.
   • "Kekuatan" yang dibutuhkan adalah perbedaan potensial; itu menyebabkan aliran air atau arus listrik. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa ddp total akan dihitung dengan menambahkan ddps individu dari setiap resistor.

3. 

   Hitung total arus listrik sistem. Menggunakan analogi jerami lagi: setelah diuleni, apakah jumlah air berubah? Tidak. Meskipun kecepatan cairan berubah, jumlah air yang Anda minum tidak berubah. Jika Anda melihat air masuk dan keluar dari bagian sedotan yang hancur, Anda akan melihat bahwa kedua jumlah ini sama; hal ini disebabkan oleh kecepatan tetap aliran cairan. Oleh karena itu, kami dapat menegaskan bahwa:
   • saya₁ = Saya₂ = Saya₃ = Saya_(total).

4. 

   Ingat hukum pertama Oh M. Selain persamaan yang ditunjukkan, Anda juga bisa menggunakan persamaan hukum Oh M: ini berkaitan dengan beda potensial (ddp), arus total dan resistansi rangkaian.
   • U_(total) = Saya_(total) x R_(total).

5. 

   Pecahkan contoh berikut. Tiga resistor, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω dan R₃ = 9Ω, dihubungkan secara seri. Beda potensial yang diterapkan pada rangkaian adalah 2.5V. Hitung nilai arus listrik total. Untuk memulai, mari kita hitung resistansi total rangkaian:
   • R_(total) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Karena itu, R_(total)= 21Ω

6. 

   Terapkan hukum Oh M untuk menentukan nilai arus listrik total:
   • U_(total) = Saya_(total) x R_(total).
   • saya_(total) = U_(total)/ R_(total).
   • saya_(total) = 2.5V / 21Ω.
   • saya_(total) = 0,1190A.

Bagian 3 dari 4: Menghitung arus listrik total dari suatu rangkaian secara paralel

1. 

   Pahami apa itu rangkaian paralel. Sesuai dengan namanya, rangkaian paralel berisi elemen-elemen yang disusun secara paralel. Untuk ini, beberapa kabel digunakan untuk membuat jalur yang dapat dilalui arus listrik.

2. 

   Hitung selisih potensi total. Karena semua terminologi telah dijelaskan di bagian sebelumnya, kita langsung menuju ke demonstrasi persamaan yang diterapkan dalam rangkaian paralel. Sebagai ilustrasi, bayangkan sebuah pipa dengan dua garpu (dengan diameter berbeda). Agar air melewati kedua pipa, apakah perlu menerapkan gaya yang berbeda pada masing-masing pipa? Tidak. Anda hanya membutuhkan kekuatan yang cukup untuk membuat air mengalir. Oleh karena itu, mengingat bahwa air berperan sebagai arus listrik dan gaya tersebut berperan sebagai beda potensial, kita dapat mengatakan bahwa:
   • U_(total) = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Hitung hambatan listrik total. Misalkan Anda ingin mengatur air yang melewati kedua pipa tersebut. apa jalan terbaik melakukan ini? Gunakan hanya satu katup penghenti di setiap garpu atau pasang beberapa katup secara berurutan? Pilihan kedua akan menjadi pilihan terbaik. Untuk resistensi, analoginya bekerja dengan cara yang sama. Resistor yang dihubungkan secara seri mengatur arus listrik dengan cara yang jauh lebih efisien daripada ketika dihubungkan secara paralel. Persamaan yang digunakan untuk menghitung hambatan total pada rangkaian paralel adalah:
   • 1 / R_(total) = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Hitung arus listrik total. Kembali ke contoh kita: jalur yang dilalui air terbagi. Hal yang sama berlaku untuk arus listrik. Karena ada beberapa jalur yang dapat dilalui beban, kami mengatakan bahwa arus terbagi. Jalur yang berbeda tidak selalu menerima jumlah beban yang sama. Ini tergantung pada resistansi dan bahan masing-masing kawat. Oleh karena itu, persamaan untuk menghitung arus listrik total adalah penjumlahan arus untuk setiap jalur:
   • saya_(total) = Saya₁ + Saya₂ + Saya₃.
   • Kita tidak dapat menggunakan rumus ini tanpa nilai arus listrik individu. Untuk kasus ini, kita juga dapat menerapkan hukum pertama Oh M.

Bagian 4 dari 4: Memecahkan contoh dengan rangkaian paralel dan seri

1. 

   Pecahkan contoh berikut. Empat resistor dalam suatu rangkaian dibagi menjadi dua kabel secara paralel. String pertama berisi R₁ = 1Ω dan R₂ = 2Ω. Kabel kedua berisi R₃ = 0,5Ω dan R₄ = 1,5Ω. Resistor dari setiap kabel dihubungkan secara seri. Perbedaan potensial yang diterapkan pada kabel pertama adalah 3V. Hitung nilai total arus listrik.

2. 

   Mulailah dengan menghitung hambatan total. Karena resistor pada setiap kabel dihubungkan secara seri, pertama-tama kami menghitung resistansi total pada setiap kabel.
   • R₍₁₊₂₎ = R₁ + R₂.
   • R₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = R₃ + R₄.
   • R₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Gantikan nilai dari langkah sebelumnya dalam persamaan untuk asosiasi paralel. Karena kabel dihubungkan secara paralel, kami sekarang menerapkan nilai dari item sebelumnya dalam persamaan untuk koneksi secara paralel.
   • (1 / R_(total)) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_(total)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_(total)) = 5/6.
   • R_(total) = 1,2Ω.

4. 

   Hitung selisih potensi total. Karena perbedaan potensial adalah sama dalam asosiasi paralel, kita dapat mengatakan bahwa:
   • U_(total) = U₁ = 3V.

5. 

   Terapkan hukum Oh M. Sekarang, gunakan hukum Oh M untuk menentukan nilai arus listrik total.
   • U_(total) = Saya_(total) x R_(total).
   • saya_(total) = U_(total)/ R_(total).
   • saya_(total) = 3V / 1.2Ω.
   • saya_(total) = 2,5 A.

Tips

• Nilai resistansi total rangkaian paralel selalu lebih kecil dari nilai resistansi semua resistor lain dalam asosiasi.
• Istilah penting:
  • Rangkaian listrik: sekumpulan komponen (resistor, kapasitor, dan induktor) yang dihubungkan dengan kabel yang dilalui arus listrik secara berurutan.
  • Resistor: komponen yang dapat mengurangi intensitas arus listrik.
  • Arus listrik: aliran muatan listrik yang teratur. Unit S.I. Anda adalah amper (ITU).
  • Beda potensial (ddp): pekerjaan yang dihasilkan per unit muatan listrik. Unit S.I. Anda adalah volt (V).
  • Hambatan listrik: ukuran oposisi terhadap aliran arus listrik. Unit S.I. Anda adalah Oh M (Ω).