Rangkaian seri

Dua lampu 12 Ω yang dirangkai seri pada baterai 6 V masing-masing mendapat 3 V dan 0.25 A. Daya setiap lampu hanya seperempat daya satu lampu yang dipasang sendirian.

Satu jalur untuk arus

Pada rangkaian seri, komponen disambungkan berurutan dari ujung ke ujung sehingga hanya ada satu jalur tertutup. Setiap coulomb yang meninggalkan baterai harus melewati semua komponen secara bergantian. Inilah aturan pertama rangkaian seri: arus sama di setiap bagian rangkaian. Amperemeter yang dipasang sebelum lampu pertama, di antara lampu, atau sesudah lampu terakhir menunjukkan angka yang sama. Muatan tidak bisa menumpuk di mana pun, sehingga muatan yang masuk ke suatu komponen harus keluar darinya.

Hambatan dijumlahkan

Setiap komponen mendapat sebagian tegangan baterai. Jika ditelusuri mengelilingi rangkaian, jumlah penurunan tegangan pada semua komponen harus sama dengan tegangan baterai, sebab setiap coulomb menyerahkan seluruh energi yang diterimanya. Dengan arus I yang sama pada setiap komponen, penurunannya adalah I R₁, I R₂, dan seterusnya, dengan jumlah I (R₁ + R₂ + ...). Jadi, seluruh rangkaian setara dengan satu resistor R = R₁ + R₂ + R₃ + ... . Karena itu, penambahan komponen secara seri selalu menaikkan hambatan total dan menurunkan arus.

Menghitung rangkaiannya

Ambil rangkaian awal laboratorium: baterai 6 V dan dua lampu 12 Ω secara seri. Hambatan totalnya 12 + 12 = 24 Ω, sehingga arusnya 6 ÷ 24 = 0.25 A. Tegangan setiap lampu V = 0.25 × 12 = 3 V, dan kedua penurunan tegangan berjumlah 6 V, sesuai aturan. Jika hanya satu lampu dipasang pada baterai yang sama, arusnya 0.5 A dan tegangannya penuh 6 V. OpenStax memberikan contoh dengan nilai berbeda: 1.00 Ω, 6.00 Ω, dan 13.0 Ω secara seri pada 12.0 V. Totalnya 20.0 Ω dan arusnya 0.600 A; penurunan tegangannya 0.600 V, 3.60 V, dan 7.80 V, yang berjumlah 12.0 V. Perhatikan bahwa resistor terbesar mendapat bagian tegangan terbesar.

Kelebihan dan kekurangan rangkaian seri

Karena hanya ada satu jalur, satu sakelar di bagian mana pun mengendalikan seluruh rangkaian. Begitulah cara kerja sakelar lampu: dipasang seri dengan lampu yang dikendalikannya. Sekring dan pemutus sirkuit juga dipasang seri agar seluruh arus harus melaluinya. Sifat yang sama menjadi kelemahan susunan seri. Jika satu lampu putus, filamennya terputus, rangkaian terbuka, dan semua lampu lain dalam rangkaian ikut padam. Cobalah di laboratorium dengan melepas satu lampu.

Menambah lampu secara seri juga membuatnya lebih redup. Dengan tiga lampu 12 Ω pada 6 V, hambatan totalnya 36 Ω dan arusnya 6 ÷ 36 ≈ 0.167 A, sehingga tiap lampu hanya mendapat 2 V. Tegangan baterai dibagi ke makin banyak komponen, dan bagian masing-masing makin kecil. Baterai juga dapat disusun seri untuk menjumlahkan tegangannya: dua sel 1.5 V yang disambung berurutan menghasilkan 3 V, dan empat sel menghasilkan 6 V. Jika satu dipasang terbalik, tegangannya justru mengurangi total.