Pembahasan materi hukum Kirchhoff yang meliputi definisi, bunyi, rumus dan contoh soal dan pembahasan hukum Kirchhoff. Lantas siapakah yang menemukan hukum Kirchhoff? Kami yakin sobat sudah banyak yang mengetahui, baik itu mendengar langsung dari bapak/ibu guru atau membaca buku, mungkin juga melalui internet.

Hukum Kirchhoff sendiri identik dengan listrik, dimana berdasarkan cara mengalirnya listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Dalam kehidupan sehari-hari kita sudah banyak yang menerapkan hukum ini. Misalnya adalah pemasangan lampu di rumah kita. Sebagaimana yang akan kami bahas kali ini.

Namun sebelum lanjut ke pembahasan, tidak ada jeleknya jika sobat juga mempelajari beberapa materi pelajaran yang telah kami sampaikan sebelumnya, yaitu bunyi hukum archimedes dan juga persamaan hukum bernoulin agar dapat menambah wawasan sobat pada mata pelajaran fisika.

Oke tidak perlu Panjang lebar, mari simak penjelasan mengenai hukum kirchhoff yang meliputi, pengertian, bunyi hukum kirchhoff, rumus, serta juga contoh soal hukum kirchhoff dan pembahasannya seperti berikut ini.

Pengertian Hukum Kirchhoff

Hukum Kirchhoff adalah dua persamaan yang berhubungan dengan arus dan beda potensial (biasanya dikenal dengan tegangan) dalam sebuah rangkaian listrik. Hukum Kirchhoff pertama kali dikenalkan pada tahun 1845 oleh seorang ahli fisika asal jerman yang bernama Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887).

Banyak dari rangkaian listrik sederhana (seperti gambar dibawah ini) yang gak bisa dianalisis dengan cuma mengganti kombinasi rangkaian seri dan paralel resistor dalam menyederhanakan rangkaian yang punya banyak resistor.

Tegangan jatuh pada R1 dan R2 tidaklah sama, hal ini dikarenakan adanya ggl E2. Oleh sebab itu, rangkaian kedua resistor ini tidak paralel dan juga tidak rangkaian seri, pasalnya arus yang mengalir pada kedua resistor tidak sama.

Akan tetapi, ada hukum yang berlaku pada rangkaian yang memiliki arus tetap (tunak), yaiutu hukum Kirchhoff I dan Kirchhoff II.

Hukum Kirchhoff 1

Hukum kirchhoff 1 biasa disebut dengan Hukum Kirchhoff Arus atau Kirchhoff’s Current Law (KCL) dan dikenal sebagai hukum percabangan (junction rule), pasalnya hukum ini memenuhi kekekalan muatan.

Hukum kirchhoff 1 ini dubutuhkan untuk rangkaian yang multisimpal yang memiliki titik-titik percabangan pada saat arus mulai terbagi.

Ketika keadaan tunak, tidak ada akumulasi muatan listrik pada setiap titik didalam rangkaian. Oleh karena itu, jumlah muatan yang masuk pada setiap titik akan meninggalkan titik tersebut dengan jumlah yang sama.

PELAJARI JUGA: JENIS PERUBAHAN WUJUD ZAT DAN JUGA PENYEBAB PEMUAIAN

Bunyi Hukum Kirchhoff 1

Hukum Kirchhoff 1 menyatakan bahwa:

Jumlah arus listrik yang masuk lewat titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik, sama dengan jumlah arus yang keluar lewat titik percabangan tersebut.

Rumus hukum Kirchhoff 1

Rumus hukum Kirchhoff 1 secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:

ΣI_masuk = ΣI_keluar

Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar dibawah, dimana gambar tersebut menunjukan suatu titik percabangan dari 5 buah kawat yang telah dialiri arus I1, I2, dan I3. Dalam rentang waktu Δt, muatan q1 = I1Δt mengalir lewat titik percabangan dari arah kiri.

Dalam rentang waktu Δt juga, muatan q2 = I2Δt dan q3 = I3Δt bergerak ke arah kanan meninggalkan titik percabangan.

Dikarenakan muatan itu asalnya bukan dari titik percabangan dan juga tidak menumpuk pada titik tersebut dalam keadaan tunak, sehingga muatan akan terkonservasi pada titik percabangan tersebut, yaitu:

I1 = I2 + I3

Hukum Kirchhoff 2

Hukum Kirchhoff 2 biasa disebut dengan Hukum Kirchhoff Tegangan atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL), dan juga dikenal dengan hukum simpal (loop rule). Pasalnya, pada kenyataannya beda potensial antara dua titik percabangan dalam satu rangkaian pada keadaan tunak adalah konstan. Hukum ini menjadi bukti dari adanya hukum konservasi energi.

Misalnya jika sobat mempunyai suatu muatan Q pada sembarang titik dengan potensial V, dengan demikian energi yang dipunyai oleh muatan tersebut yaitu QV.

Selanjutnya, apabila muatan mulai bergerak melintasi simpal tersebut, maka muatan yang sobat miliki akan mendapatkan tambahan energi atau kehilangan sebagian energinya ketika lewat resistor baterai atau elemen lainnya.

Namun, pada saat kembali ke titik awalnya, energinya akan kembali menjadi QV.

PELAJARI JUGA: PENGERTIAN GAYA GRAVITASI DAN JUGA SIFAT GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Bunyi Hukum Kirchhoff 2

Bunyi hukum Kirchhoff 2 ialah sebagai berikut:

Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah beda potensialnya harus sama dengan nol (0).

Rumus Hukum Kirchhoff 2

Rumus hukum Kirchhoff 2 secara umum dituliskan sebagai berikut:

Σε + ΣI. R = 0

Untuk lebih jelasnya sobat bisa lihat pada gambar dibawah ini, dimana dua baterai yang berisi hambatan r1 dan r2 serta ada juga tiga hambatan luar. Kita dapat menentukan arus dalam rangkaian tersebut sebagai fungsi GGL (Gaya Gerak Listrik) dan hambatan.

Dalam satu rangkaian listrik, jumlah rangkaian tertutup (loop) bisa satu atau lebih.

Terdapat beberapa aturan dalam pemakaian hukum Kirchhoff 2 pada rangkaian tertutup, antara lain adalah sebagai berikut:

• Pilih loop untuk masing-masing lintasan tertutup dengan arah tertentu, boleh bebas namun usahakan untuk searah dengan arus listrik yang mengalir.
• Kuat arus bertanda positif (+), kalau searah dengan arah loop yang ditentukan dan bertanda negatif (-), kalau berlawanan dengan arah loop yang sudah ditentukan di angka 1.
• Jika saat mengikuti arah loop, kutub positif (+) sumber tegangan ditemui lebih dulu dari pada kutub negatifnya (-) maka GGL (ε) bertanda positif. Sebaliknya, apabila kutub negatif (-) ditemui lebih dulu dari kutub positif (+) maka nilai GGL (ε) bertanda negatif.
• Kutub positif (+) disimbolkan dengan garis Panjang, sedangkan kutub negatif adalah garis pendek.

1. Rangkaian Satu Loop

Perhatikan gambar dibawah ini.

Pada rangkaian dengan menggunakan satu loop, maka kuat arus yang mengalir adalah sama, sebesar 1. Namun apabila rangkaian diatas, dibuat loop a-b-c-d maka berdasarkan hukum Kirchhoff 2 berlaku dengan persamaan berikut ini.

Σε + ΣI. R = 0
(ε1 – ε2) + I (R4 + r2 + R3 + r1) = 0

2. Persamaan Dua Loop / Lebih

Sedangkan rangkaian dengan menggunakan dua loop atau lebih secara prinsip, dapat dipecahkan seperti pada rangkaian satu loop.

Hanya saja perlu diperhatikan juga kuat arus pada setiap percabangannya. Untuk lebih jelasnya silahkan sobat simak langkah-langkah dibawah ini.

• Tentukan kuat arus (simbol dan arahnya) pada setiap percabangan yang dianggap perlu.
• Sederhanakan susunan sei-paralel resistor jika memungkinkan.
• Tentukan arah masing-masing loop.
• Tulislah persamaan setiap loop dengan menggunakan hukum Kirchhoff II.
• Tulislah persamaan arus, buat tiap titik percabangan dengan menggunakan hukum Kirchhoff.

Coba perhatikan gambar dibawah ini.

Tentukan arah dan simbol kuat arusnya!

Pada b-a-d-e → I
Pada e-f-c-b → I2
Pada eb → I1

Coba lihat dititik b atau c (silahkan pilih) dengan hukum Kirchhoff 1.

I = I1 + I2

Sobat bisa lihat masing-masing loop dengan hukum Kirchhoff 2.

Loop I: -ε1 + I(r1+R1) + I1(R2) = 0 (ada dua arus pada loop I)

Loop II: ε2 – I1.R2 + I2 (R3 + r2) = 0 (ada dua arus pada loop 2, I1 berlawanan dengan arah loop)

Contoh Soal Hukum Kirchoff

Perhatikan gambar!

Gambar di atas menunjukkan kalau arus-arus listrik mengalir melalui cabang dari suatu rangkaian listrik. Lalu berapa hasil bacaan pada amperemeter A?

A. 29 A

B. 17 A

C. 11 A

D. 6 A

E. 1 A

Jawab: C

Pembahasan:

Untuk menyelesaikan persoalan ini, kita harus menentukan titik percabangan dari rangkaian. Dimana titik percabangan menjadi acuan apakah arus listrik tersebut masuk atau keluar. Coba perhatikan gambar diatas!

Dimana arus listrik 14 A dan 6 A mendekati titik percabangan, maka disebut arus listrik masuk. Sedangkan arus listrik 9 A menjauhi titik percabangan, maka disebut arus listrik keluar. Dikarenakan pembahasan 2 maka arus yang terbaca pada amperemeter merupakan arus listrik keluar. Berdasarkan dengan hukum 1 Kirchoff, arus listrik yang ada pada rangkaian tertutup tidak berubah.

Demikianlah pembahasan materi pengertian hukum kirchhoff, bunyi hukum kirchhoff 1, bunyi hukum kirchhoff 2, rumus dan juga contoh soal beserta pembahasan seputar hukum kirchhoff. Jangan lupa pelajari juga pengertian efek doppler dan juga definisi efek rumah kaca yang telah kami sajikan di halaman lainnya.