Dalam merancang sebuah rangkaian listrik, salah satu aspek yang wajib untuk diperhitungkan adalah hambatan. Aspek yang satu ini perlu untuk dihitung supaya dapat menghasilkan rangkaian yang efisien. Pertanyaannya, bagaimana cara menghitung hambatan? Bagaimana rumus hambatan?
Untuk mempelajari rumus dari salah satu aspek kelistrikan ini, Anda perlu mengetahui apa itu hambatan, apa saja macamnya, dan apa itu Hukum Ohm. Hukum ini merupakan dasar untuk menghitung nilai dari hambatan dan 2 aspek kelistrikan lainnya.
Setelah itu, barulah mempelajari cara menghitung hambatan total rangkaian seri dan paralel. Mari pelajari informasi selengkapnya mengenai persamaan hambatan di bawah ini:
Mengenal Hambatan Listrik
Hambatan listrik ialah sebuah benda maupun bahan yang mampu menghambat aliran arus listrik. Selain dengan menggunakan kata “hambatan”, benda atau bahan seperti ini juga bisa disebut dengan resistansi.
Adanya resistansi di sebuah rangkaian kelistrikan merupakan suatu hal yang wajar. Di desain rangkaian model apapun, hambatan pasti ada. Besaran total resistansi dipengaruhi oleh aksesoris yang dipasang, panjang rangkaian, luas penampang, dan temperatur.
Dengan adanya banyak hambatan di dalam sebuah rangkaian, maka laju aliran listrik di rangkaian tersebut akan sangat terganggu. Sehingga, Anda perlu untuk membuat sebuah rangkaian dengan hambatan total seminimal mungkin.
Mendesain sebuah rangkaian dengan hambatan yang minim akan membuat arus listrik mengalir semakin lancar.
Jenis Hambatan
Dalam klasifikasinya, hambatan dibagi menjadi beberapa macam, antara lain:
1. Hambatan Berdasarkan Konduktivitasnya
Sesuai dengan bahannya, hambatan dibagi menjadi hambatan konduktor, semi-konduktor, dan isolator. Bahan konduktor merupakan bahan yang mampu mengalirkan listrik dengan baik. Bahan yang satu ini dikenal memiliki resistansi listrik yang rendah.
Sejumlah contoh dari bahan konduktor yaitu tembaga, besi, emas, dan lain sebagainya. Berbeda dengan bahan-bahan tersebut, bahan semi-konduktor memiliki resistansi yang lebih tinggi. Hal tersebut membuat listrik tidak bisa dihantarkan dengan baik.
Contoh dari hambatan berbahan semi-konduktor yaitu silikon. Selain kedua jenis bahan tersebut, ada juga bahan yang tidak bisa mengalirkan listrik. Bahan dengan resistansi yang sangat tinggi ini adalah bahan isolator. Karet, plastik, kaca, dan kain merupakan contoh dari bahan isolator.
2. Hambatan Karena Suhu
Suhu mempengaruhi nilai total dari hambatan, terutama di suhu yang tinggi. Temperatur yang semakin meningkat akan meningkatkan hambatan dari sebuah rangkaian kelistrikan. Itulah mengapa, ketika ponsel sedang panas, baterai menjadi lebih lama untuk diisi ulang.
Jadi sangat disarankan untuk tidak menonton video atau melakukan pemakaian yang lebih berat ketika sedang mengisi ulang baterai.
3. Hambatan Sambungan
Hambatan sambungan merupakan hambatan yang diperoleh dari sambungan atau aksesoris yang digunakan di dalam rangkaian. Jenis hambatan yang satu ini merupakan hambatan yang biasanya dihitung di dalam rumus hambatan.
Setiap sambungan yang ada di dalam rangkaian akan memberikan resistansi bagi rangkaian. Contoh sambungan yang bisa memberikan hambatan yaitu fitting lampu, saklar, sambungan kabel, dan lain sebagainya.
Supaya nilai dari hambatan tidak terlalu besar, Anda bisa mengefisienkan jumlah dari sambungan. Selain itu, usahakan supaya sambungan terpasang dengan baik. Kualitas sambungan yang buruk juga akan meningkatkan nilai dari hambatan.
Rumus Hambatan Listrik
Setelah mengetahui apa itu hambatan listrik dan apa saja macamnya, sekarang waktunya untuk mempelajari bagaimana persamaannya. Satuan hambatan adalah Ohm (Ω). Georg Ohm menemukan Hukum Ohm, yang menjadi persamaan dasar di ilmu elektronika. Hukum Ohm, yaitu:
V = I x R
dimana,
V : tegangan listrik dalam satuan volt (V),
I : arus listrik dalam satuan ampere (A),
R : resistansi atau hambatan dalam satuan Ohm (Ω).
Dari Hukum Ohm di atas dapat disimpulkan bahwa rumus hambatan listrik yaitu:
R = V / I
Hambatan Pengganti
Rangkaian listrik dibagi menjadi dua jenis, yaitu rangkaian paralel dan seri. Menghitung nilai dari hambatan total di kedua jenis rangkaian ini membutuhkan cara yang berbeda. Hal tersebut disebabkan karena kedua jenis rangkaian ini memiliki susunan dan nilai hambatan yang berbeda.
Bagaimana susunan dan persamaan hambatan total rangkaian seri dan paralel? Berikut pembahasannya:
1. Rangkaian Seri
Rangkaian seri merupakan sebuah rangkaian yang hanya memanfaatkan satu jalur saja atau menggunakan penyusunan yang berurutan. Itulah mengapa rangkaian ini juga bisa disebut dengan rangkaian tunggal.
Sifatnya membuat rangkaian seri terlihat lebih sederhana jika dibandingkan dengan rangkaian paralel. Meskipun sederhana, rangkaian ini memiliki nilai hambatan yang besar. Hal tersebut membuat daya yang dibutuhkan untuk dialirkan ke sebuah rangkaian seri lebih besar dari pada rangkaian paralel.
Untuk mengetahui hambatan di rangkaian jenis ini, gunakan rumus hambatan pengganti pada rangkaian seri berikut ini:
Rtotal = R1 + R2 + R3 + …
dimana,
Rtotal : hambatan total dalam satuan Ohm (Ω),
R1, R2, R3, dll : hambatan per komponen dalam satuan Ohm (Ω).
Contohnya, ada sebuah rangkaian seri yang memiliki 4 komponen dengan nilai hambatan 1 Ω, 1 Ω, 2 Ω, dan 2 Ω. Berapa nilai hambatan total dari rangkaian seri tersebut?
diketahui,
R1 : 1 Ω
R2 : 1 Ω
R3 : 2 Ω
R4 : 2 Ω
Maka, jumlah Rtotal yaitu:
Rtotal = R1 + R2 + R3 + R4
= 1 + 1 + 2 + 2
= 6 Ω
2. Rangkaian Paralel
Berbeda dengan rangkaian seri, rangkaian paralel disusun dengan memanfaatkan lebih dari satu rangkaian individu. Sederhananya, rangkaian ini memiliki lebih dari satu jalur di dalamnya. Hal tersebut membuat rangkaian ini lebih rumit dari pada rangkaian seri.
Kerumitan tersebut membuat biaya pembuatan rangkaian ini cukup besar. Namun, jika salah satu jalur putus, jalur lain masih bisa tetap aktif menyalurkan aliran listrik. Kelebihan lainnya yaitu hambatan dari rangkaian ini jauh lebih rendah dari pada rangkaian seri.
Hal tersebut dapat dibuktikan dengan memanfaatkan rumus hambatan pengganti pada rangkaian paralel berikut ini:
Rtotal = + + + …
dimana,
Rtotal : hambatan total dalam satuan Ohm (Ω),
R1, R2, R3, dll : hambatan per komponen dalam satuan Ohm (Ω).
Ada sebuah rangkaian paralel yang masing-masing cabang memiliki hambatan sebesar 1 Ω, 1 Ω, 2 Ω, dan 2 Ω. Berapa nilai resistansi total dari rangkaian paralel ini?
diketahui,
R1 : 1 Ω
R2 : 1 Ω
R3 : 2 Ω
R4 : 2 Ω
Maka, jumlah Rtotal yaitu:
Dari rumus hambatan di atas dapat disimpulkan bahwa nilai hambatan total dari rangkaian paralel lebih kecil dari pada rangkaian seri. Jika ingin membuat rangkaian dengan nilai hambatan total yang kecil, maka rangkaian paralel merupakan opsi terbaik.