Gaya gerak listrik (ggl) seri dan paralel

Materi Gaya gerak listrik (ggl) seri dan paralel

Jika terdapat dua atau lebih dari dua sumber tegangan listrik (ggl) yang terangkai seperti pada gambar di samping, ggl tersebut terangkai seri.

Sumber tegangan listrik (ε) pengganti adalah :

ε = ε₁ + ε₂ + ε_n

Hambatan dalam (r) pengganti adalah :

r = r₁ + r₂ + r_n

Kuat arus listrik yang mengalir melewati hambatan luar (R) adalah :

I = ε / (r + R)

Contoh soal :

Misalkan dua baterai masing-masing gglnya bernilai 1,5 Volt dan nilai hambatan dalam masing-masing baterai 0,1 Ω. Hambatan luar (R) = 10 Ω. Arah arus listrik searah putaran jarum jam.

Gunakan rumus sebelumnya :

ε = 1,5 + 1,5 = 3 Volt

r = 0,1 + 0,1 = 0,2 Ω

I = ε / (r + R) = 3 / (0,2 + 10)

I = 3 / 10,2

I = 0,294 Ampere

Gunakan hukum II Kirchhoff :

1,5 – 0,1 I + 1,5 – 0,1 I – 10 I = 0

3 – 0,2 I – 10 I = 0

3 – 10,2 I = 0

3 = 10,2 I

I = 3 / 10,2

I = 0,294 Ampere 

Jika terdapat dua atau lebih dari dua sumber tegangan listrik (ggl) yang terangkai seperti pada gambar di samping, ggl tersebut terangkai paralel.

Sumber tegangan listrik (ε) pengganti adalah :

ε = ε₁ = ε₂ = ε_n

Hambatan dalam (r) pengganti adalah :

1/r = 1/r₁ + 1/r₂ + 1/r_n

Kuat arus listrik yang mengalir melewati hambatan luar (R) adalah :

I = ε / (r + R)

Contoh soal :

Misalkan dua baterai masing-masing gglnya bernilai 1,5 Volt dan nilai hambatan dalam masing-masing baterai 0,1 Ω. Hambatan luar (R) = 10 Ω.

Gunakan rumus sebelumnya :

ε = 1,5 Volt

1/r = 1/0,1 + 1/0,1 = 2 / 0,1

r = 0,1 / 2 = 0,05 Ω

I = ε / (r + R) = 1,5 / (0,05 + 10) = 1,5 / 10,05

I = 0,149 Ampere

Gunakan hukum Kirchhoff

Terapkan hukum I Kirchhoff :

I₁ + I₂ = I ………. Persamaan 1

Analisis loop aefca. Arah loop searah putaran jarum jam. Terapkan hukum II Kirchhoff :

ε₂ – I₁ r₂ – I R = 0

1,5 – 0,1 I₁ – 10 I = 0

– 0,1 I₁ = 10 I – 1,5

I₁ = (10 I – 1,5 ) / – 0,1

I₁ = -100 I + 15 ………. Persamaan 2

Analisis loop befdb. Arah loop searah putaran jarum jam. Terapkan hukum II Kirchhoff :

ε₁ – I₂ r₁ – I R = 0

1,5 – 0,1 I₂ – 10 I = 0

– 0,1 I₂ = 10 I – 1,5

I₂ = (10 I – 1,5) / – 0,1

I₂ = -100 I + 15 ………. Persamaan 3

Subtitusikan persamaan 2 dan 3 ke persamaan 1 :

I₁ + I₂ = I

-100 I + 15 – 100 I + 15 = I

– 200 I + 30 = I

30 = I + 200 I

30 = 201 I

I = 30 / 201

I = 0,149 Ampere

Eliminasikan persamaan 2 daan 3 :

I₁ = -100 I + 15

I₂ = -100 I + 15

——————– –

I₁ – I₂ = 0

I₁ = I₂ ………. Persamaan 4

Karena I₁ + I₂ = I, di mana I₁ = I₂ maka I₁ = I₂ = 1/2 I = 1/2 (0,149) = 0,0745 Ampere