Rangkaian Paralel: Pengertian, Ciri, Gambar, Rumus Soal

Daftar Isi

Rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun/dihubungkan secara berjajar atau bercabang, berfungsi sebagai pembagi arus.

Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang rangkaian paralel, di mana materi ini ditujukan kepada siswa SD kelas 6, SMP kelas 9, dan SMA kelas 12.

Sebelumnya, kita telah menuntaskan pembahasan jenis rangkaian listrik lainnya, yaitu rangkaian seri. Gimana, udah paham kan materinya? Kalian bisa membacanya di sini:

• Rangkaian Seri 

Sebagaimana yang telah dijelaskan, rangkaian listrik adalah susunan alat, elemen, atau komponen yang dihubungkan dengan sumber tegangan.

Alat atau komponen listrik tersebut tersusun dengan tiga cara, yaitu secara seri, paralel, atau campuran.

Lantas, bagaimana bentuk sambungan rangkaian listrik secara paralel? Apa saja fungsinya? Nah, kalian akan mengetahuinya dalam materi ini.

Baiklah, kita mulai saja pembahasannya...

Pengertian Rangkaian Paralel

Apa yang dimaksud dengan rangkaian paralel? Dalam ilmu kelistrikan, rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun/dihubungkan secara berjajar atau bercabang. 

Perhatikan gambar rangkaian paralel berikut ini: 

Rangkaian paralel terbentuk terbentuk bila semua masukan komponen berasal dari sumber yang sama.

 

Konfigurasi ini membuat rangkaian paralel memiliki lebih dari satu jalur arus atau membentuk percabangan di antara kutub-kutub sumber arus listrik.

 

Setiap bagian dari percabangan itu disebut rangkaian percabangan. Arus listrik akan terbagi-bagi begitu memasuki titik percabangan. 

 

Setelah keluar melalui kutub negatif sumber arus listrik dan melalui rangkaian percabangan, arus listrik akan menyatu kembali sebelum menuju kutub positif sumber arus listrik kembali. 

 

Itulah sebabnya mengapa sehingga rangkaian paralel disebut sebagai rangkaian listrik yang berfungsi untuk membagi arus.

Ciri-Ciri Rangkaian Paralel

Ciri-ciri khusus rangkaian paralel, antara lain sebagai berikut:

1. Memiliki percabangan
2. Hambatan total lebih kecil
3. Tegangan listrik pada setiap komponen sama besar
4. Arus listrik yang mengalir pada setiap komponen besarnya tidak sama 

Gambar Rangkaian Paralel

Berikut ini adalah beberapa contoh gambar rangkaian paralel berbagai jenis komponen listrik:

 

Rangkaian paralel 3 lampu

 

Rangkaian paralel 3 resistor

 

Rangkaian paralel lampu/resistor terbentuk jika dua buah bola lampu/resistor atau lebih dihubungkan secara berjajar.

Cara Membuat Rangkaian Paralel

Sangat mudah kok membuat rangkaian paralel. Berikut ini akan kakak terangkan langkah-langkah pembuatannya. Rangkaian paralel yang akan kita buat terdiri dari 4 buah lampu dan 3 sumber tegangan (baterai).

Alat dan Bahan

• Tang pengupas kabel
• 3 buah lampu
• Baterai 12 volt
• Kabel
• Saklar
• Isolasi

Langkah Pembuatan

1. Potong kabel menjadi beberapa bagian sebanyak yang diperlukan, sesuaikan dengan gambar di atas.
2. Kupas semua ujung kabel menggunakan tang 
3. Gabungkan ketiga baterai dengan susunan seperti pada gambar. 
4. Ambil 4 potongan kabel, sambungkan masing-masing satu ujungnya ke satu per satu kutub positif lampu, kemudian gabungkan semua ujung yang lain menjadi satu.
5. Terapkan langkah (3) pada kutub negatif lampu.
6. Ambil 1 potongan kabel, sambungkan salah satu ujungnya ke gabungan kabel kutub positif, bungkus dengan isolasi. Kemudian, ujung yang lain disambungkan ke salah satu kutub saklar.
7. Ambil 1 potongan kabel, sambungkan salah satu ujungnya ke kutub saklar yang masih kosong, kemudian ujung yang lain disambung ke kutub positif baterai.
8. Ambil 1 potongan kabel, sambungkan salah satu ujungnya ke gabungan kabel kutub negatif, bungkus dengan isolasi. Kemudian, ujung yang lain disambungkan ke kutub negatif baterai.
9. Bungkus baterai sedemikian rupa dengan isolasi agar kabel yang terhubung tidak terlepas.
10. Rangkaian paralel selesai.

Contoh Rangkaian Paralel

Beberapa contoh rangkaian paralel, antara lain sebagai berikut:

1. Rangkaian Paralel Lampu Rumah

Peralatan listrik yang sering dirangkai secara paralel adalah lampu pada instalasi rumah tangga. Keuntungan merangkai lampu secara paralel adalah nyala lampu lebih terang karena hambatan total seluruh lampu menjadi kecil.

 

Selain itu, keuntungan lainnya adalah jika salah satu lampu rusak/mati, maka lampu yang lain bisa tetap menyala/berfungsi dengan baik.

2. Rangkaian Paralel Lampu Lalu Lintas

Lampu lalu lintas yang sering kita lihat di jalan raya dirangkai secara paralel. Tujuannya adalah agar masing-masing lampu bisa menyala secara bergantian, yaitu merah, kuning, dan hijau.

 

Masing-masing lampu memiliki jalur arus yang berbeda. Kontroller akan mengatur agar arus listrik mengaliri setiap jalur secara bergantian.

3. Rangkaian Paralel Resistor

Komponen lainnya yang juga sering dirangkai secara paralel adalah resistor. Dalam elektronika, resistor adalah komponen dasar yang berfungsi untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam sebuah rangkaian.

 

Resistor yang disusun secara paralel maka nilai hambatannya akan semakin kecil. Resistor yang disusun secara paralel berfungsi untuk membagi arus yang mengalir.

4. Rangkaian Paralel Kapasitor

Selain resistor, komponen elektronika yang juga seringkali disusun secara paralel adalah kapasitor. Kapasitor merupakan komponen yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dalam waktu tertentu. 

Kapasitor yang disusun secara paralel menyebabkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar. Artinya, semakin banyak lagi muatan listrik yang bisa tersimpan.

Kelebihan dan Kekurangan Rangkaian Paralel

Rangkaian paralel memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan, antara lain sebagai berikut:

Kelebihan/Keuntungan Rangkaian Paralel

• Hambatan kecil sehingga nyala lampu lebih terang.
  
• Masing-masing komponen dapat bekerja secara bebas tanpa dipengaruhi komponen lain.
• Rangkaian paralel bila salah satu lampu atau alat listrik dilepas/rusak/padam, maka lampu/alat listrik yang lain tidak ikut mati atau tetap menyala/berfungsi.

Kelemahan/Kekurangan/Kerugian Rangkaian Paralel

• Biaya lebih mahal karena memerlukan banyak kabel
• Kurang efisien dalam menghantarkan arus listrik
• Rangkaian lebih rumit karena terdiri dari banyak percabangan

Rumus Rangkaian Paralel

Rumus-rumus yang berlaku dalam rangkaian paralel adalah rumus hukum Ohm, hukum Kirchoff, dan rumus hambatan pengganti (total).

 

Rumus hukum Ohm adalah:

V = I . R.....(1)

Sementara itu, hukum Kirchoff adalah hukum yang mengatur tentang percabangan pada rangkaian listrik.

 

Rumus hambatan pengganti (R_P) bisa didapatkan dari penurunan rumus hukum Ohm berdasarkan analisis rangkaian paralel. Perhatikan gambar berikut ini: 

Pada rangkaian paralel di atas, tegangan (V) pada setiap hambatan sama besar, walaupun nilai hambatannya (R) berbeda-beda. Secara matematis, dituliskan:
 

V_ab = V₁ = V₂ = V₃ .....(2)

 

Menurut Hukum I Kirchoff, kuat arus listrik yang melalui R₁, R₂, dan R₃ adalah I₁, I₂, dan I₃. Adapun kuat arus (I) antara titik a dan b adalah I_P. 

Pada rangkaian berlaku:

 

I_P = I₁ + I₂ + I₃.....(3)

 

Oleh karena I₁ = ^V_ab/_R1, I₂ = ^V_ab/_R2, I₃ = ^V_ab/_R3, dan I_P = ^V_ab/_RP, maka:
 

^V_ab/_RP = ^V_ab/_R1 + ^V_ab/_R2 + ^V_ab/_R3....(4)

 

¹/_RP = _¹/_R1 + _¹/_R2 + _¹/_R3....(5, Rumus Hambatan Pengganti Rangkaian Paralel)

 

Dari rumus (5) dapat disimpulkan bahwa hambatan pengganti susunan paralel (R_P) selalu lebih kecil daripada hambatan paling kecil yang terpasang pada rangkaian. 

 

Khusus untuk dua hambatan R₁ dan R₂ yang disusun secara paralel, hambatan paralel penggantinya bisa dinyatakan dengan rumus:
 

R_P = ^R₁R₂/_{R1 + R2}.....(6)

 

Hambatan yang disusun secara paralel berfungsi sebagai pembagi arus dengan nilai perbandingan kuat arus pada rangkaian di setiap cabang adalah:

 

R₁ : R₂ : R₃ = ^₁/_I1 : ^₁/_I2 : ^₁/_I3.....(7)

Contoh Soal

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang rangkaian paralel yang sering ditanyakan oleh para siswa:

1. Mengapa rangkaian paralel disebut rangkaian bercabang?

Jawab:

Karena terdapat percabangan jalur (kabel) arus listrik untuk mengaliri setiap komponen yang disusun secara berjajar.
 

2. Apa yang terjadi jika salah satu cabang atau komponen listrik dalam rangkaian listrik paralel rusak?

Jawab:

Cabang atau komponen lain tetap berfungsi karena masing-masing komponen bekerja secara bebas atau tidak bergantung dengan komponen lainnya.

3. Bagaimana arus listrik mengalir pada rangkaian listrik paralel?

Jawab:

 

Arus listrik yang mengalir pada rangkaian paralel akan terbagi dan besarnya dipengaruhi oleh komponen yang terpasang di setiap cabang. 

4. Bagaimana energi listrik yang digunakan pada rangkaian paralel?

Jawab:

 

Energi listrik pada rangkaian paralel lebih hemat dan efektif karena hambatan total seluruh rangkaian lebih kecil.

5. Tuliskan contoh pemanfaatan rangkaian paralel dalam kehidupan sehari-hari?

Jawab:

 

Contohnya lampu pada instalasi rumah tangga dan lampu lalu lintas.

6. Eko membuat rangkaian listrik sederhana yang tersusun dari kabel, dua buah baterai, dan dua buah lampu. ketika lampu A dilepas, B tetap menyala. berdasarkan peristiwa tersebut, Eko membuat rangkaian listrik... 

A. Seri

B. Paralel

C. Campuran

D. Ganda

Jawab:

B. Paralel

7. Jelaskan tegangan listrik pada rangkaian paralel?

Jawab:

 

Pada rangkaian paralel, tegangan listrik yang mengalir di setiap komponen besarnya sama (sama besar dengan tegangan sumber).

8. Jika empat lampu dirangkai secara paralel, nilai tegangan pada keempat lampu akan?

Jawab:

 

Sama besar 

9. Mengapa lampu lalu lintas disusun secara paralel?

Jawab:

 

Agar lampu bisa di atur untuk menyala secara bergantian, yaitu merah, kuning, dan hijau karena masing-masing lampu memiliki jalur arus yang berbeda.

10. Dua buah resistor masing-masing besarnya 6 Ohm dan 12 Ohm disusun paralel dan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt. Hitunglah:

• Hambatan total pengganti

• Kuat arus listrik yang keluar dari sumber tegangan

• Tegangan pada masing-masing resistor

• Kuat arus listrik pada masing-masing resistor
  

Jawab:

 

Diketahui:

• R₁ = 6 Ohm
• R₂ = 12 Ohm
• V = 12 Volt

Ditanyakan:

 

a. R_P
b. I_P
c. V₁ dan V₂
d. I₁ dan I₂

 

Penyelesaian: 

a. R_P

 

R_P = ^R₁R₂/_{R1 + R2}

     = ^{6 . 12}/_{6 + 12}

     = 4 Ohm

 

Jadi, hambatan total penggantinya (R_P) adalah 4 Ohm.

b. I_P

 

I_P = ^V/_RP

    = ¹²/₄

    = 3 A

 

Jadi, kuat arus yang keluar dari sumber tegangan adalah 3 A

 

c. V₁ dan V₂

 

Karena kedua resistor dirangkai secara paralel, maka tegangan pada masing-masing resistor (V₁ dan V₂) sama besar dengan tegangan sumber, yaitu 12 Volt.

d. I₁ dan I₂

 

I₁ = ^V/_R1

    = ¹²/₆

    = 2 A

 

I₂ = ^V/_R2

    = ¹²/₁₂

    = 1 A

 

Jadi, kuat arus pada masing-masing resistor (I₁ dan I₂) adalah 2 A dan 1 A.

11. Empat buah hambatan 15 Ohm, 10 Ohm, 6 Ohm, dan 5 Ohm disusun paralel lalu dihubungkan dengan sumber tegangan listrik perbandingan arus yang mengalir untuk tiap-tiap hambatan adalah? 

Jawab:

 

Diketahui:

• R₁ = 15 Ohm
• R₂ = 10 Ohm
• R₃ = 6 Ohm
• R₄ = 5 Ohm

Ditanyakan:

• Perbandingan kuat arus (I) tiap hambatan (I₁ : I₂ : I₃ : I₄)
  

Penyelesaian:

I₁ : I₂ : I₃ : I₄ = ^V/_R1 : ^V/_R2 : ^V/_R3 : ^V/_R3 

= ^V/₁₅ : ^V/₁₀ : ^V/₆ : ^V/₅  

= ¹/₁₅ : ¹/₁₀ : ¹/₆ : ¹/₅  

= ²/₃₀ : ³/₃₀ : ⁵/₃₀ : ⁶/₃₀   

I₁ : I₂ : I₃ : I₄ = 2 : 3 : 5 : 6

Jadi, perbandingan kuat arus tiap hambatan adalah 2 : 3 : 5 : 6.

Kesimpulan

Rangkaian paralel adalah rangkaian alat-alat listrik yang disusun/dihubungkan secara berjajar atau bercabang, berfungsi sebagai pembagi arus.

Gimana adik-adik, udah paham kan materi rangkaian paralel di atas? Jangan lupa lagi yah.

Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat. 

Referensi:

• Pauliza, Osa. 2008. Fisika Kelompok Teknologi dan Kesehatan untuk SMK Kelas XII. Bandung: Grafindo Media Pratama.