Rangkaian paralel

Kurikulum: KS3, GCSE (Resistance), cycle 4, 2de, Sek I, AP2, IB B.5

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Memeriksa bahwa arus total sama dengan jumlah arus pada cabang-cabang, dan menentukan hambatan total cabang-cabang tersebut.

Rangkaian

Sumber 6 V dan amperemeter untuk arus total. Pada titik cabang (busbar) rangkaian terbagi menjadi dua cabang: cabang atas berisi amperemeter dan resistor 100 Ω, cabang bawah berisi amperemeter dan resistor 220 Ω.

Langkah kerja

1. Catat pembacaan ketiga amperemeter.
2. Bandingkan arus total dengan jumlah arus pada cabang-cabang.
3. Untuk setiap cabang, hitung tegangan \(U = I \cdot R\).
4. Hitung hambatan total \(R = U / I\) dari tegangan pada langkah 3 dan arus total. Bandingkan dengan \(R_1 \cdot R_2 / (R_1 + R_2)\).
5. Di kartu parameter resistor bawah, ubah 220 Ω menjadi 470 Ω dan catat lagi pembacaannya.

Hasil yang diharapkan

Arus total sekitar 86,3 mA; pada cabang 100 Ω sekitar 59,3 mA, pada cabang 220 Ω sekitar 27,0 mA; 59,3 + 27,0 = 86,3 mA. Tegangan pada kedua cabang sama: sekitar 5,93 V. Hambatan totalnya 5,93 V / 86,3 mA ≈ 68,7 Ω; menurut rumus 100 · 220 / 320 = 68,75 Ω — lebih kecil daripada hambatan resistor yang lebih kecil. Dengan resistor 470 Ω, arus pada cabangnya turun menjadi sekitar 12,6 mA; arus pada cabang 100 Ω hampir tidak berubah.

Pertanyaan

1. Mengapa arus pada cabang 100 Ω hampir tidak berubah ketika resistor lainnya diganti?
2. Bagaimana arus total akan berubah jika ditambahkan cabang ketiga?
3. Mengapa hambatan total cabang-cabang paralel lebih kecil daripada hambatan masing-masing cabang?
4. Berapa hambatan total dua resistor 100 Ω yang dihubungkan paralel?

Jawaban

1. Setiap cabang terhubung ke dua busbar yang sama, sehingga arusnya hanya bergantung pada tegangan di antara kedua busbar dan pada hambatannya sendiri: \(I = U / R\) ≈ 5,93 V / 100 Ω ≈ 59,3 mA. Dengan 470 Ω arus total turun sekitar 14 mA, tegangan yang hilang di dalam sumber dan amperemeter hanya turun sekitar 0,01 V, dan tegangan pada busbar hampir tidak berubah.
2. Arus total bertambah sebesar arus cabang baru: \(I = I_1 + I_2 + I_3\). Arus pada cabang-cabang lainnya tetap hampir sama, karena tegangannya hampir tidak berubah.
3. Setiap cabang merupakan lintasan tambahan bagi arus, sehingga pada tegangan yang sama arus total lebih besar daripada arus pada cabang mana pun, dan \(R = U / I\) lebih kecil daripada hambatan cabang mana pun. Dari sisi konduktansi, \(1 / R = 1 / R_1 + 1 / R_2\) lebih besar daripada masing-masing sukunya.
4. \(R = R_1 \cdot R_2 / (R_1 + R_2)\) = 100 · 100 / 200 = 50 Ω, setengah hambatan satu resistor.