SKL UN IPA 13 : Rangkaian Listrik

SKL UN IPA: Rangkaian Listrik (Seri, Paralel, dan Hukum Ohm)

Terakhir diperbarui: Maret 2026 - Penyesuaian Materi Kurikulum Merdeka & Integrasi Teknologi KKA

Versi Sebelumnya: 21 Desember 2014 (Materi Standar UN Fisika)

Materi ini awalnya disusun pada 21 Desember 2014 dengan fokus utama pada persiapan Ujian Nasional (UN) Fisika konvensional, yang menitikberatkan pada penghitungan matematis murni.

Pada pembaruan Maret 2026, materi ini telah diintegrasikan dengan kurikulum KKA (Koding & Kecerdasan Artifisial). Perubahan signifikan meliputi:

• Transisi Fokus: Dari sekadar menghitung hambatan pengganti, kini beralih ke implementasi sirkuit pada perangkat pintar.

• Logika Komputasi: Menghubungkan prinsip seri/paralel dengan gerbang logika dalam pemrograman AI.

1. Besaran Utama & Hukum Ohm

Dalam setiap rangkaian, berlaku hukum dasar yang ditemukan oleh Georg Simon Ohm

Rumus Utama:

V = tegangan (Volt)
I = kuat arus listrik (A)
R = hambatan (ohm atau Ω)
Hukum I Kirchoff : ∑I_masuk = ∑I_keluar

Rangkaian seri resistor (pembagi tegangan)

Logika KKA : Identik dengan Gerbang Logika AND (Semua input harus 'ON' agar arus mengalir).

Manfaat :

Digunakan pada perangkat yang membutuhkan pembagian tegangan atau sebagai pengaman (seperti sekring)

Kelebihan : 

1. Hemat kabel dan komponen (biaya murah).
2. Proses pembuatan sangat sederhana.
3. Arus yang mengalir pada setiap komponen sama besar.

Kelemahan

1. Jika satu komponen rusak/putus, seluruh rangkaian akan mati.
2. Hambatan total menjadi sangat besar.
3. Nyala lampu tidak sama terang jika spesifikasinya berbeda.

Pada rangkaian seri berlaku :

• I = I₁ = I₂ = I₃
• V = V₁ + V₂ + V₃
• R_S = R₁ + R₂ + …
• untuk n hambatan yang sama berlaku R_S = n R

Rangkaian paralel resistor (pembagi arus)

Logika KKA : Identik dengan Gerbang Logika OR (Jika salah satu jalur aktif, sistem tetap berjalan)

Manfaat : 

Standar utama instalasi listrik rumah tangga dan gedung perkantoran agar setiap alat bisa dikontrol secara mandiri.

Kelebihan

1. Jika satu lampu putus, lampu yang lain tetap menyala.
2. Setiap komponen mendapatkan tegangan yang sama (maksimal).
3. Nyala lampu lebih terang dibandingkan seri.

Kelemahan

1. Membutuhkan lebih banyak kabel dan komponen (biaya lebih mahal).
2. Rangkaian jauh lebih rumit untuk dirakit.
3. Boros energi jika tidak dikelola dengan baik.

Pada rangkaian paralel (pembagi arus berlaku):

• V = V₁ = V₂ = V₃
• I = I₁ + I₂ + I₃
• 

untuk n hambatan yang sama :

untuk dua buah hambatan  :

Contoh :

Contoh Soal:

1. Tiga buah hambatan masing-masing , , dan disusun secara paralel. Jika rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan , hitunglah Arus totalnya!

Pembahasan:

1. Hitung :
   

2. Hitung Arus ():
   

2. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut !

Bila voltmeter tampak pada gambar menunjukkan angka 120 Volt, maka ....

Jawab :
Saklar terbuka

Rp = 40 Ω + 80 Ω = 120 Ω

Saklar tertutup

2. Integrasi KKA (Koding dan Kecerdasan Artifisial)

Mengapa kita belajar ini di era KKA?

• Sistem Embedded: Saat memprogram mikrokontroler (seperti Arduino atau ESP32), pemahaman rangkaian sangat krusial agar komponen tidak terbakar (karena salah pasang seri/paralel).

• AI Logika: Logika "AND" dalam pemrograman sering dianalogikan dengan rangkaian Seri, sedangkan logika "OR" dianalogikan dengan rangkaian Paralel.

• Simulasi Digital: Siswa kini bisa menggunakan alat bantu berbasis AI untuk merancang sirkuit yang efisien sebelum diimplementasikan secara nyata.

  

# --- SIMULASI HUKUM OHM UNTUK KKA 2026 ---

# Jalankan kode ini di Google Colab (https://colab.research.google.com)

import matplotlib.pyplot as plt

import numpy as np

def hitung_ohm():

    print("=== Kalkulator Hukum Ohm (KKA) ===")

    print("Pilih yang ingin dicari: (1) V, (2) I, (3) R")

    pilihan = input("Masukkan pilihan (1/2/3): ")

    if pilihan == '1':

        i = float(input("Masukkan Arus (I) dlm Ampere: "))

        r = float(input("Masukkan Hambatan (R) dlm Ohm: "))

        v = i * r

        print(f"\nHasil: Tegangan (V) adalah {v} Volt")

    elif pilihan == '2':

        v = float(input("Masukkan Tegangan (V) dlm Volt: "))

        r = float(input("Masukkan Hambatan (R) dlm Ohm: "))

        i = v / r

        print(f"\nHasil: Arus (I) adalah {i} Ampere")

    elif pilihan == '3':

        v = float(input("Masukkan Tegangan (V) dlm Volt: "))

        i = float(input("Masukkan Arus (I) dlm Ampere: "))

        r = v / i

        print(f"\nHasil: Hambatan (R) adalah {r} Ohm")

def visualisasi_grafik():

    # Simulasi grafik linear V = I * R

    r_tetap = 10 # Ohm

    arus = np.linspace(0, 10, 100) # 0 sampai 10 Ampere

    tegangan = arus * r_tetap

    plt.figure(figsize=(8, 5))

    plt.plot(arus, tegangan, label=f'R = {r_tetap} Ohm', color='blue', linewidth=2)

    plt.title('Grafik Hubungan Tegangan vs Arus (Hukum Ohm)')

    plt.xlabel('Arus (Ampere)')

    plt.ylabel('Tegangan (Volt)')

    plt.grid(True, linestyle='--', alpha=0.7)

    plt.legend()

    plt.show()

# Menjalankan fungsi

if __name__ == "__main__":

    # 1. Jalankan visualisasi

    visualisasi_grafik()

    # 2. Jalankan input interaktif

    # hitung_ohm() # Hapus tanda pagar untuk mencoba input manual

Hasilnya :

3. Kesimpulan

Memilih antara rangkaian seri atau paralel sangat bergantung pada tujuan penggunaannya. Seri menang di kesederhanaan, sedangkan paralel menang di keandalan. Dengan bantuan koding dan teknologi digital, pemahaman kita terhadap kelistrikan kini menjadi jauh lebih luas dan