Rangkaian Listrik: Hambatan Listrik

Pada bagian ini kita akan membahas hambatan listrik pada rangkaian listrik.

Dalam kelistrikan, dikenal suatu sifat “hambatan” listrik. Hambatan listrik ini mempengaruhi seberapa besar arus listrik yang bisa lewat, mirip dengan “hambatan” di jalan yang mempengaruhi seberapa cepat dan seberapa banyak kendaraan yang bisa lewat pada jalan tersebut.

Pada kasus jalan raya, semakin besar(lebar) jalan maka semakin kecil hambatannya. Akan tetapi, semakin panjang jalannya, semakin besar pula hambatannya.

Dalam kelistrikan, “lebar” jalan itu diibaratkan sebagai luas penampang dari suatu bahan, semakin besar luas penampangnya maka hambatan bahan akan semakin kecil. “panjang” jalan diibaratkan panjang bahan(material listrik), semakin panjang maka semakin besar hambatan listrik yang dihasilkan. Ilustrasinya seperti pada Gambar 1. 

Ada satu lagi yang mempengaruhi besarnya hambatan, yakni jenis dari material listrik tersebut. Ibarat jalan tadi, akan semakin besar hambatan jalan jika jalan itu berlobang, misalnya. Maka dari itu, hambatan listrik juga dipengaruhi sifat dari material listrik, yang kita sebut hambat jenis listrik (resistivity).

Bentuk perumusan hambatan listrik dari uraian di atas bisa ditulis dalam bentuk:
$R=\rho l/A$,

dengan $R$ adalah besarnya hambatan suatu bahan, $\rho$ adalah hambat jenis listrik bahan, $l$ adalah panjangnya dan $A$ adalah luas penampangnya. 

Dalam rangkaian listrik, komponen listrik yang khusus dijadikan sebagai hambatan listrik adalah resistor. Nilai dari hambatan resistor akan tertera pada resistor tersebut, berupa garis-garis warna. Tiap warna memiliki nilai tersendiri sehingga nantinya kita bisa menentukan nilai hambatan resistor dilihat dari warnanya.

Kembali ke rangkaian listrik, pada rangkaian paralel dan rangkaian seri untuk resistor seperti pada Gambar 2, 

nilai hambatan total untuk rangkaian seri secara umum akan berbeda dengan paralel.

Seperti pada Gambar 2, hambatan total untuk rangkaian seri adalah penjumlahan total hambatan resistor. Bagaimana bisa demikian? Seperti perumpamaan jalan di awal, dengan “merangkai” jalan secara seri, artinya kita menambah panjang jalan yang akan menyebabkan hambatan totalnya akan bertambah.

Sehinga hambatan total untuk rangkaian seri bisa ditulis dalam bentuk 
$R=R_1+R_2$.

Sifat lain dari rangkaian seri adalah arus listrik yang mengalir pada tiap resistor akan bernilai sama besar.

Untuk rangkaian paralel, seperti pada Gambar 2, bisa kita perkirakan bahwa hambatan totalnya akan lebih rendah dari hambatan total pada rangkaian seri. Seperti perumpaan jalan di awal, dengan “merangkai” paralel jalan (atau jalan dibuat satu arah saja dari sebelumnya yang dua arah), maka dengan kata lain kita menambah lebar jalan yang menyebabkan hambatannya pun akan berkurang. 

Ditinjau dari mekanisme mengalirnya arus listrik, tiap resistor pada rangkaian paralel tersebut mengalami beda potensial yang sama besar, atau dengan kata lain,
$\Delta V=I_1 R_1=I_2 R_2$.

Kemudian untuk hambatan total rangkaian tersebut bisa diibaratkan terdapat suatu resistor pengganti $R$ dimana arus listrik yang melewati resistor tersebut adalah sebesar $I=I_1+I_2$. Resistor pengganti ini juga mengalami beda potensial yang sama besar dengan $R_1$ juga $R_2$, maka akan kita peroleh
$1/R=1/R_1+1/R_2$.