Hubungan Sumber Listrik Arus Searah

Dalam satu rangkaian tertutup di luar sumber, arus (dalam rangkaian) mengalir dari potensial tinggi (kutub positif) ke potensial rendah (kutub negatif). Sedangkan dalam sumber arusnya sendiri, arus mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Kemampuan mengalirkan arus (muatan listrik) disebut dengan potensial listrik atau dikenal dengan tegangan listrik atau voltage.

Untuk mendapatkan tegangan dan arus listrik yang sesuai dengan keperluan pemberian daya kepada alat-alat listrik, maka dilakukan macam-macam hubungan sumber arus. Dalam hal ini, kita mengenal 3 macam sumber arus, yaitu hubungan seri, paralel, dan hubungan campuran (seri paralel).

1. Hubungan Seri

    Bila kutub negatif baterai dihubungkan dengan kutub positif baterai lainnya dan begitu seterusnya, disebut hubungan seri (deret). Akhirnya, didapatkan ujung negatif dan ujung positif baterai. Bila kutub-kutub positif dan negatif baterai ini dihubungkan dengan lampu hingga menjadi rangkaian tertutup, maka mengalir arus dari rangkaian tersebut. Arus ini disebut dengan arus baterai.

Jumlah tegangan ang terdapat dalam baterai disebut gaya geral listrik (GGL) baterai dengan simbol E. Jumlah hambatan dalam baterai disebut resistansi (hambatan dalam) baterai.

Jika jumlah unsur (sel) baterai yang dipasang seri = d, GGL setiap sel baterai = e (volt), hambatan dalam setiap sel baterai = r_d (ohm), dan hambatan beban luar = R_l , maka didapatkan persamaan:

Jumlah GGL baterai:   E = d x e   dan  hambatan dalam:  Rd = d x r_d  .  Dengan demikian, arus baterai dapat dihitung :

Contoh : Enam buah elemen masing-masing dengan GGL sebesar 2 volt, hambatan tiap sel 0,5 ohm. Baterai dihubungkan dengan lampu yang mempunyai hambatan 3 ohm. Keenam elemen tersebut dihubungkan seri.

Hitunglah :
a. Besarlah GGL baterai
b. Hambatan dalam baterai
c. Arus baterai

Penyelesaian :  d = 6
                         e = 2 V
                         r_d = 0,5 ohm
                         R_l = 3 ohm
maka :
a. GGL baterai :  E = d x e = 6 x 0,5 = 3 ohm
b. Hambatan dalam baterai : Rd = d x rd = 6 x 0,5 = 3 ohm
c. Arus baterai :

2. Hubungan Paralel (Sejajar) Sumber Arus DC

    Yang dimaksud dengan sejajar sumber arus adalah bila beberapa unsur dihubungkan berjajar hingga kutub negatif terhubung dengan kutub negatif kutub positif terhubung dengan kutub positif.

Dengan notasi seperti di atas, maka GGL baterai = GGL unsur

           E  =  e

artinya GGL baterai yang dihubungkan sejajar tetap sama dengan satu unsur.

Keuntunganya arus bateraijadi bertambah besar :

Tahanan/hambatan dalam baterai :

           Rd   =  rd/j

Arus baterai :

                     
                     I   =  jumlah unsur yang dipasang paralel (sejajar).


3. Hubungan Campuran Sumber Arus Listrik DC

    Untuk mendapatkan tegangan dan arus yang cukup, maka sumber arus harus dihubungkan seri paralel (campuran). Persamaan pada hubungan serii perhitungan dalam hubungan campuran.

Jumlah unsur selanjutnya    =  d x j

GGL baterai            E   =    d  x  e

Hambatan dalam baterai : Rd  =  d/j  x  rd

Sehingga arus baterai menjadi : 

4. Tegangan Tanpa Beban dan Tegangan Beban (Tegangan Jepit)

    Bila kita buka kedudukan sakelar (off), pada alat ukur akan terukur besarnya tegangan. Tegangan itu disebut GGL baterai (E) atau lazim dikenal dengan tegangan-tegangan tanpa beban.

Kemudian kita tutup sakelar (on), maka kita akan melihat besarnya tegangan yang terukur. Tegangan itu disebut tegangan jepit atau lazim disebut tegangan berbeban (E_L ).

Perbedaan atau (selisih) tegangan antara tegangan tanpa beban dan tegangan berbeban disebut rugi tegangan, diberi simbol E,

Dengan demikian, maka tegangan berbeda juga dapat dihitung dengan :

EL = l x R_l dan Er = I x R_d  atau  Er  = E - E_L