96 RANGKAIAN PARALEL Kompetensi Dasar Mendeskripsikan konsep kelistrikan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Tujuan Pembelajaran Melalui model Problem Based Learning, siswa dapat: 1. Menyebutkan karakteristik rangkaian paralel dengan benar. 2. Menjelaskan pengaruh susunan rangkaian paralel hambatan listrik terhadap intensitas nyala lampu dengan tepat. 3. Menghitung besarnya kuat arus dan tegangan yang mengalir pada tiap-tiap hambatan dalam rangkaian paralel dengan tepat. LKS 02 Petunjuk Belajar : 1. Bacalah dengan cermat informasi pendukung yang tersedia pada LKS dan buku-buku referensi untuk memperkaya pengetahuan anda tentang materi rangkaian listrik. 2. Lakukan percobaan yang ada pada LKS, kerjakan sesuai dengan langkah kerjanya. 3. Jawablah setiap pertanyaan yang disediakan pada LKS dengan baik dan benar. 4. Apabila menemukan kesulitan, catatlah bagian-bagian yang belum anda pahami, kemudian diskusikan dengan teman atau tanyakan/ konsultasikan kepada guru untuk dibahas. 5. Kumpulkan laporan hasil percobaan. Lampiran 4b
97 Rangkaian paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet (paralel), di mana semua input (masukan) komponen berasal dari sumber yang sama. Contoh dari rangkaian paralel ialah penggunaan lampu lalu lintas, dimana tiga buah lampu lau lintas ( merah, kuning dan hijau) tersebut terhubung secara paralel antara satu lampu dengan lampu lainnya. Susunan tiga buah lampu dengan hambatan R1,R2 dan R3 dirangkai paralel/ berurutan dengan sumber tegangan seperti pada gambar 1. Pada rangkaian lampu paralel, arus listrik dari sumber tegangan dapat melalui setiap lampu dengan jalur berbeda yang dapat dialiri arus. Hal ini menyebabkan susunan paralel menghabiskan lebih banyak biaya karena kabel penghubung yang diperlukan juga lebih banyak. Gambar 1. Rangkaian paralel lampu B. Hambatan pengganti dalam rangkaian paralel Sama seperti dengan rangkaian seri, rangkaian paralel juga dapat digunakan untuk mendapatkan nilai hambatan pengganti. Perhatikan gambar 2 berikut ini: (a) (b) (c) Gambar 2. (a) Lampu disusun paralel, (b) skema rangkaian, (c) hambatan pengganti (Rp). Pada gambar 2, terdapat dua buah lampu (sebagai hambatan) dirangkai paralel. Kuat arus yang mengalir pada lampu 1 (I1) dan lampu 2 (I2) besarnya tergantung nilai hambatannya, sedangkan tegangan yang melewati kedua lampu tersebut besarnya sama. R2 R1 R3 Informasi Pendukung A. Rangkaian paralel Rp
98 Dengan menggunakan hukum I Kirchoff dan hukum Ohm, maka dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut. Jika 2 2 1 1 , R V I R V I , dan 1 2 I I I ; maka: 1 2 1 2 1 2 1 1 R R V R V R V I I I ...........................(1) Jika kita ganti kedua hambatan yang dirangkai paralel dengan sebuah hambatan pengganti (Rp), lihat gambar (c), maka Rp V I , sehingga persamaan (1) menjadi; 1 2 1 1 R R V R V p ...................................(2) 1 2 1 1 1 R R V R V p ...............................(3) 1 2 1 1 1 Rp R R atau 1 2 1 2 R R R R Rp ...........(4) Jadi, bentuk umum hambatan pengganti yang dirangkai paralel adalah sebagai berikut; Rp R R R Rn 1 .... 1 1 1 1 1 2 3 .................(5) atau Penjumlahan Perkalian Rp n n n p R R R R R R R R R R R R R 1 2 1 3 2 3 1 1 2 3 .... .... ......(6) dengan n = banyaknya hambatan Hambatan pengganti pada rangkaian paralel selalu lebih kecil karena merupakan jumlah kebalikan hambatan listrik tiap-tiap komponen.
99 A. Şajianasalah Adi baru selesai memindahkan barang-barangnya kekamar barunya, akan tetapi kamar tersebut belum dipasang instalasi listrik. Anda adalah adik adi yang baru saja mempelajari rangkaian listrik di kelas fisika anda, dan anda tertarik pada rencana pengkabelan rangkaian untuk kamar baru adi. Ada 2 terminal listrik di dalam kamarnya, yang tersambung dengan ruangan lain tetapi adi memiliki banyak barang elektronik yang harus dipasang yaitu 2 lampu, 1 komputer, printer, speaker, CPU, dan kipas angin. B. RumusanMasalah Rangkaian apakah yang sebaiknya digunakan untuk pengkabelan rangkaian listrik di kamar adi? Apabila rangkaian untuk kamar adi selesai dibuat, jika salah satu barang elektronik milik adi (misalkan kipas angin) dimatikan (OFF), bagaimana nyala lampu saat dihidupkan (ON)? (a) ikut padam, (b) semakin terang, (c) semakin redup, (d) tetap menyala seperti semula. Bagaimana dengan peralatan elektronik lainnya? Mengapa demikian? C. Dugaan (Hipotesis) Berdasarkan rumusan masalah yang ada, buatlah jawaban sementara atau hipotesis yang digunakan untuk menguji kebenarannya dalam melaksanakan percobaan! .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................
100 D. PengumpulanData Dari rumusan masalah dan hipotesis yang telah dibuat, lakukanlah percobaan serta kumpulkan informasi sebanyak-banyaknya yang relevan untuk menguji hipotesis. a. Alat dan Bahan 1.Papan rangkaian (1) (2) 2.Power supply 3.Voltmeter 4.Amperemeter 5. Jembatan penghubung (3) (4) (5) 6.Tiga buah lampu percis 12 V 7.Fitting lampu 8.Kabel penghubung (6) (7) (8) Gambar 3. Skema rangkaian paralel hambatan listrik b. Langkah Kerja 1. Menyediakan alat dan bahan yang diperlukan. 2. Menyusun/ merangkai 3 buah lampu pijar identik (12 V) secara berderet/ paralel dihubungkan dengan power supply (9V) menggunakan kabel penghubung (seperti pada Gambar 3). 3. Mengamati intensitas nyala lampu dari ketiga lampu tersebut. 4. Mengukur kuat arus dengan menggunakan amperemeter dan tegangan dengan menggunakan voltmeter pada masing-masing lampu L1, L2 , dan L3. 5. Mencatat hasil pengamatan dan pengukuran pada Tabel 1. Saatnya Be raksi F C B E D A 9V + - L3 L2 L1
101 E. PengolahanData Tabel 1. Data hasil pengamatan Lampu Kuat Arus (ampere) Tegangan (volt) Intensitas Nyala Lampu L1 L2 L3 Keterangan: gunakanlah simbol singkatan berikut ini pada kolom Intensitas Nyala Lampu. SR: Sangat redup, P: Padam, R: Redup, ST: Sangat Terang, T: Terang Bandingkanlah intensitas nyala lampu L1, L2, dan L3 pada rangkaian paralel hambatan listrik. Berikan alasan anda! Jawab: ................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ........................................................................................................................................... F.AnalisaData Berdasarkan hasil percobaan diatas, ujilah hipotesis yang kalian buat dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut: 1. Pada rangkaian yang terdiri dari baterai dan tiga buah lampu yang identik. Lampu L3 lebih dekat dengan kutub positif baterai daripada lampu L2 dan lampu L1 dekat dengan kutub negatif baterai. Lampu manakah yang sinarnya lebih terang? Mengapa? (lihat gambar rangkaian paralel lampu). Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ....................................................................................................................................... Kalian Tim H e b a t
102 2. Apakah besarnya tegangan yang melalui tiap lampu pada rangkaian paralel sama? Jika iya berikan alasan anda! (lihat rangkaian paralel lampu). Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ....................................................................................................................................... 3. Perhatikan gambar berikut: Jika hanya ada satu saklar yang boleh ditutup, saklar manakah yang harus ditutup agar lampu menyala paling terang? Mengapa demikian? Jawab: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Pengaruh pelepasan satu buah lampu terhadap intensitas nyala lampu yang lain pada rangkaian paralel. Bandingkanlah perubahan sebelum dan sesudah pelepasan satu buah lampu terhadap intensitas nyala lampu yang lain pada rangkaian paralel. Berikan alasan anda! Jawab: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... ................................................................................................................................... L2 L1 1,5 V 5Ω 10Ω
103 J. MembuatKesimpulan Buatlah kesimpulan untuk percobaan yang sudah kelompok anda lakukan! ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ........................................................................................................................................... Ayo presentasikan hasil pemecahan masalah kalian, dan lihat nilai yang kalian peroleh!!! Soal- soal Latihan 1. Sebutkan karakteristik rangkaian paralel yang kalian ketahui! 2. Berikanlah salah satu contoh pengunaan rangkaian paralel dalam kehidupan sehari-hari! 3. Tiga buah lampu masing-masing memiliki hambatan R1= 20Ω, R2= 30Ω, dan R3= 60Ω disusun paralel dan ujung-ujungnya dihubungkan dengan baterai 60 volt seperti pada gambar dibawah ini. Tentukan hambatan pengganti (Rp) dan kuat arus yang mengalir pada rangkaian! “Orang-orang yang berhenti belajar akan menjadi pemilik masa lalu. Orang-orang yang masih terus belajar, akan menjadi pemilik masa depan” – Mario Teguh _Menuntut ilmu adalah ibadah, sehingga perlu keikhlasan dalam menjalankannya. 20Ω 30Ω 60Ω 60 V TETAP SEMANGAT =====JADILAH YANG TERBAIK Kalian tim yang hebat 20Ω