Finoo.id – √ Perbedaan Rangkaian Pada Baterai: Seri dan Paralel. Baterai merupakan sumber energi listrik yang banyak digunakan dalam berbagai perangkat elektronik, mulai dari mainan anak hingga peralatan elektronik canggih. Dalam penggunaannya, baterai dapat disusun dalam beberapa konfigurasi rangkaian, yang paling umum adalah rangkaian seri dan paralel. Pemahaman mengenai perbedaan kedua jenis rangkaian ini sangat penting, terutama bagi mereka yang ingin merancang perangkat elektronik dengan kebutuhan daya yang spesifik.
Rangkaian seri dan paralel memiliki karakteristik serta fungsi yang berbeda. Rangkaian seri meningkatkan tegangan total tanpa mengubah kapasitas arus, sedangkan rangkaian paralel mempertahankan tegangan namun menambah kapasitas arus. Perbedaan inilah yang menjadikan keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, tergantung pada kebutuhan aplikasi yang digunakan. Artikel ini akan mengulas secara mendalam perbedaan rangkaian pada baterai, baik seri maupun paralel, sehingga pembaca dapat memahami penerapan yang tepat dalam kehidupan sehari-hari.
Pengertian Baterai
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia yang berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk berbagai perangkat elektronik, seperti senter, ponsel, laptop, hingga kendaraan listrik. Setiap sel elektrokimia pada baterai terdiri dari tiga komponen utama, yaitu anoda (elektroda negatif), katoda (elektroda positif), dan elektrolit yang memfasilitasi pergerakan ion antara anoda dan katoda. Melalui reaksi kimia yang terjadi di dalam sel elektrokimia, energi kimia diubah menjadi energi listrik yang dapat digunakan untuk menyalakan perangkat elektronik.
Dalam penggunaannya, terminal bertkalian negatif pada baterai bertindak sebagai sumber elektron yang mengalir melalui rangkaian eksternal menuju terminal positif. Aliran elektron ini menciptakan arus listrik yang digunakan oleh perangkat yang terhubung. Ketika baterai terhubung ke beban listrik eksternal, seperti lampu atau motor, terjadi reaksi redoks di dalam sel elektrokimia.
Reaksi ini mengubah reaktan berenergi tinggi menjadi produk berenergi rendah, dan perbedaan energi bebas ini ditransfer ke sirkuit eksternal dalam bentuk tenaga listrik. Proses ini akan berlanjut hingga energi kimia di dalam sel habis, yang menkaliankan baterai telah terkuras atau habis dayanya. Baterai dapat dibedakan menjadi dua jenis utama, yaitu baterai primer yang tidak dapat diisi ulang dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang setelah habis digunakan.
Cara Menyusun Rangkaian Seri dan Paralel Pada Baterai
1. Rangkaian Seri
Menyusun rangkaian seri dan paralel pada baterai bisa dilakukan dengan cara yang praktis dan sederhana. Dalam metode ini, semua komponen disusun secara berjajar dan kabel penghubungnya tidak bercabang sepanjang rangkaian. Cara ini memudahkan pemasangan dan memastikan aliran arus yang teratur.
Untuk memulainya, pastikan semua peralatan sudah siap, yaitu kabel, dua baterai dengan voltase yang sama, lampu, dan saklar. Kemudian, ikuti langkah-langkah berikut:
- Hubungkan kabel dari terminal positif baterai pertama ke terminal negatif baterai kedua.
- Agar kedua baterai tetap stabil dan tidak bergeser, rekatkan dengan pita perekat. Selanjutnya, sambungkan kabel dari lampu pertama ke saklar, lalu hubungkan ujung lainnya ke lampu kedua.
- Sambungkan kabel dari lampu kedua ke terminal positif baterai kedua.
- Hubungkan kabel dari saklar ke terminal negatif baterai pertama.
- Setelah semua kabel terpasang dengan benar, hidupkan saklar. Semua lampu akan menyala dengan arus yang sama, namun intensitas cahayanya akan berbeda. Lampu yang paling dekat dengan sumber tegangan (baterai) akan bersinar lebih terang dibandingkan yang lebih jauh.
2. Rangkaian Paralel
Tata letak rangkaian paralel lebih kompleks dibandingkan dengan rangkaian seri karena komponen-komponennya tidak dapat disusun dalam satu garis lurus. Dalam rangkaian paralel, diperlukan lebih dari satu saklar untuk mengontrol setiap lampu secara terpisah. Berikut ini adalah langkah-langkah untuk menyusun rangkaian paralel:
- Hubungkan kabel dari terminal positif baterai pertama ke terminal negatif baterai kedua. Untuk menjaga agar posisinya stabil dan tidak berubah, rekatkan kedua baterai menggunakan selotip.
- Sambungkan kabel dari saklar pertama ke lampu pertama.
- Sambungkan kabel dari saklar kedua ke lampu kedua.
- Hubungkan kabel dari sisi lain saklar pertama dan kedua ke kabel baru yang sama, sehingga membentuk percabangan. Lakukan hal yang sama di sisi lainnya. Setelah itu, hubungkan salah satu ujung percabangan ke terminal positif baterai dan ujung lainnya ke terminal negatif baterai.
- Setelah semua kabel terhubung dengan benar, nyalakan setiap saklar. Saklar pertama hanya akan menyalakan lampu pertama, dan saklar kedua hanya akan menyalakan lampu kedua. Tidak seperti pada rangkaian seri, setiap lampu pada rangkaian paralel akan menghasilkan cahaya dengan intensitas yang sama, terlepas dari posisinya dalam rangkaian.
Contoh Rangkaian Seri dan Paralel Pada Baterai
Terdapat banyak contoh penerapan rangkaian seri dan paralel dalam kehidupan sehari-hari. Rangkaian seri umumnya digunakan karena lebih ekonomis dan efisien dalam penggunaan energi. Contoh penerapan rangkaian seri antara lain pada lampu taman, lampu hias (seperti lampu tumblr), lampu di ruang tamu, serta pada pemanas air. Dalam rangkaian seri, arus listrik mengalir melalui setiap komponen secara berurutan, sehingga biaya instalasi dan konsumsi daya dapat diminimalkan.
Di sisi lain, rangkaian paralel sering digunakan pada sistem dengan jalur yang kompleks. Keunggulan utama dari rangkaian paralel adalah jika salah satu komponen mengalami kerusakan, komponen lainnya tetap dapat berfungsi dengan normal. Contoh penerapan rangkaian paralel yang paling sederhana adalah pada jaringan listrik PLN yang mengalirkan listrik dari sumber utama ke rumah-rumah penduduk. Selain itu, rangkaian paralel juga digunakan pada sirkuit elektronik dalam televisi, mesin cuci, kipas angin, dan berbagai peralatan listrik lainnya.
Berikut ini adalah cara penerapan sistem rangkaian seri dan paralel pada baterai yang dapat dicoba untuk berbagai keperluan.
1. Rangkaian Seri pada Baterai
Rangkaian seri pada baterai adalah konfigurasi di mana beberapa baterai dihubungkan secara berurutan, dari terminal positif satu baterai ke terminal negatif baterai berikutnya. Dengan menyusun baterai secara seri, tegangan total yang dihasilkan merupakan penjumlahan dari tegangan masing-masing baterai, sementara kapasitas arusnya tetap sama dengan arus rata-rata dari semua baterai yang digunakan. Ini menjadikan rangkaian seri sangat efektif untuk meningkatkan tegangan tanpa mengubah kapasitas arus secara signifikan.
Sebagai contoh, jika empat baterai dengan kapasitas 12 volt 0,32 Ah dihubungkan secara seri, maka tegangan total yang dihasilkan adalah 48 volt (4 x 12 volt). Tegangan meningkat karena setiap tegangan baterai ditambah secara langsung. Namun, kapasitas arus tetap sama, yaitu 0,32 Ah. Ini terjadi karena dalam rangkaian seri, arus yang mengalir melalui setiap baterai adalah sama. Dengan demikian, meskipun tegangan total meningkat, baterai tetap hanya dapat menyediakan arus sebesar 0,32 Ah.
Konfigurasi ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan tegangan tinggi namun dengan arus yang relatif rendah, seperti dalam senter berkekuatan tinggi atau perangkat elektronik yang membutuhkan daya lebih besar. Namun, perlu diingat bahwa pada rangkaian seri, jika satu baterai mengalami kerusakan atau habis dayanya, seluruh rangkaian akan terputus dan tidak dapat bekerja. Oleh karena itu, pemilihan baterai dengan kapasitas dan kondisi yang sama sangat penting untuk menjaga kinerja dan umur pakai rangkaian.
2. Rangkaian Paralel pada Baterai
Rangkaian paralel pada baterai adalah konfigurasi di mana beberapa baterai dihubungkan secara berdampingan, dengan semua terminal positif disambungkan menjadi satu jalur, begitu pula dengan semua terminal negatif. Dalam konfigurasi ini, tegangan total yang dihasilkan tetap sama seperti tegangan satu baterai, namun kapasitas arus yang tersedia meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah baterai yang terhubung. Ini terjadi karena dalam rangkaian paralel, setiap baterai menyediakan arus secara terpisah, sehingga total arus yang dihasilkan merupakan penjumlahan dari seluruh kapasitas arus masing-masing baterai.
Sebagai contoh, jika empat baterai dengan kapasitas 12 volt 32 Ah dihubungkan secara paralel, maka tegangan total yang dihasilkan tetap 12 volt, karena semua baterai memiliki tegangan yang sama. Namun, kapasitas arus yang tersedia meningkat menjadi 128 Ah, hasil dari (32 Ah x 4). Dengan konfigurasi ini, perangkat yang terhubung ke rangkaian dapat bekerja lebih lama karena kapasitas daya yang lebih besar, meskipun tegangan yang digunakan tetap konstan.
Rangkaian paralel sangat efektif untuk aplikasi yang membutuhkan kapasitas daya tinggi dengan tegangan konstan, seperti pada sistem penyimpanan energi di panel surya, kendaraan listrik, atau perangkat yang membutuhkan daya dalam jangka waktu lama. Salah satu keunggulan utama dari rangkaian paralel adalah jika salah satu baterai rusak atau habis dayanya, perangkat tetap dapat berfungsi karena arus masih dapat mengalir dari baterai lainnya.
Konsep yang sama juga diterapkan pada generator atau pembangkit listrik yang terhubung secara paralel untuk meningkatkan kapasitas daya yang dihasilkan. Namun, dalam penerapan sistem paralel pada genset, diperlukan beberapa persyaratan teknis seperti sinkronisasi tegangan, frekuensi, dan fase agar arus listrik yang dihasilkan tetap stabil dan tidak terjadi gangguan pada peralatan yang terhubung.
Perbedaan Rangkaian Seri dan Paralel
1. Rangkaian Seri
Rangkaian seri pada baterai biasanya menghubungkan terminal anoda (positif) satu baterai ke terminal katoda (negatif) baterai berikutnya. Dengan cara ini, tegangan total dalam rangkaian akan bertambah sesuai dengan jumlah tegangan dari masing-masing baterai, sementara kapasitas arus (ampere-hour) tetap sama. Pada contoh di atas, terdapat empat baterai yang masing-masing memiliki tegangan 3,5 volt dan kapasitas 2 Ah. Jika dihubungkan secara seri, tegangan total yang dihasilkan adalah 3,5 + 3,5 + 3,5 + 3,5 = 14 volt, sedangkan kapasitas arus tetap 2 Ah.
Dalam rangkaian seri, tidak ada penambahan kapasitas ampere-hour, sehingga arus total yang dapat dialirkan tetap 2 Ah. Saat baterai mulai habis, indikator utama yang menunjukkan kondisi tersebut adalah penurunan tegangan, bukan perubahan arus.
Pada kendaraan listrik, penggunaan tegangan tinggi dalam rangkaian seri memungkinkan kecepatan maksimum yang lebih tinggi. Jika tujuan utamanya adalah meningkatkan kecepatan atau akselerasi, maka tegangan yang lebih tinggi sangat dibutuhkan. Sebaliknya, jika ingin menambah jarak tempuh atau durasi penggunaan, maka yang perlu ditambah adalah kapasitas ampere-hour, yang bisa dicapai dengan menyusun baterai secara paralel.
2. Sirkuit Paralel
Perbedaan utama antara rangkaian seri dan paralel pada baterai kendaraan listrik terletak pada cara peningkatan tegangan dan kapasitas arusnya. Pada rangkaian seri, tegangan total meningkat sesuai dengan jumlah tegangan setiap baterai, sementara kapasitas arusnya tetap sama. Sebaliknya, pada rangkaian paralel, tegangan total tetap sama seperti satu baterai, tetapi kapasitas arus meningkat dengan menjumlahkan ampere-hour (Ah) dari setiap baterai.
Sebagai contoh, jika empat baterai dengan spesifikasi 3,5V dan 2Ah dihubungkan secara paralel, maka tegangan total tetap 3,5V, namun kapasitas arus menjadi 8Ah (2 Ah + 2 Ah + 2 Ah + 2 Ah). Jika lima baterai dengan spesifikasi yang sama dihubungkan secara paralel, maka kapasitas arus meningkat menjadi 10Ah. Dengan memahami perbedaan ini, kita juga bisa memahami cara penyusunan baterai pada kendaraan listrik, baik pada mobil listrik maupun sepeda motor listrik, di mana sering kali digunakan kombinasi rangkaian seri dan paralel untuk mencapai tegangan dan kapasitas arus yang diinginkan.
BACA JUGA :
- Pengertian Baterai: Fungsi, Klasifikasi & Jenisnya
- √ Apa Itu BMS Baterai? Fungsi, Komponen Serta Cara Kerjanya
- Pengertian Baterai Li-Po: Kelebihan & Kekurangan Serta Fungsinya
- Pengertian Baterai Lithium Ion: Jenis & Cara Kerjanya
Penutup
Memahami perbedaan antara rangkaian seri dan paralel pada baterai sangat penting, terutama dalam penerapannya pada berbagai perangkat elektronik dan kendaraan listrik.
Rangkaian seri efektif untuk meningkatkan tegangan, sementara rangkaian paralel digunakan untuk menambah kapasitas arus tanpa mengubah tegangan. Kedua konfigurasi ini memiliki kelebihan dan kekurangan yang perlu dipertimbangkan sesuai dengan kebutuhan daya dan desain perangkat yang digunakan.
Dengan mengetahui cara kerja dan perbedaan mendasar antara kedua rangkaian ini, kita dapat lebih bijak dalam merancang sistem kelistrikan yang efisien dan aman.
Selain itu, pemahaman ini juga membantu dalam memilih konfigurasi baterai yang tepat untuk aplikasi sehari-hari, mulai dari alat elektronik sederhana hingga kendaraan listrik yang kompleks.
Semoga artikel finoo.id ini dapat bermanfaat dalam memperluas wawasan kalian tentang rangkaian baterai dan cara penerapannya secara efektif.
