Pengertian dan Bunyi Hukum Kirchhoff
Hukum
Kirchhoff merupakan salah satu hukum dalam ilmu Elektronika yang berfungsi
untuk menganalisis arus dan tegangan dalam rangkaian. Hukum Kirchoff pertama
kali diperkenalkan oleh seorang ahli fisika Jerman yang bernama Gustav Robert
Kirchhoff (1824-1887) pada tahun 1845. Hukum Kirchhoff terdiri dari 2 bagian
yaitu Hukum Kirchhoff 1 dan Hukum Kirchhoft 2.
Pengertian dan Bunyi
Hukum Kirchhoff 1
Hukum Kirchhoff 1
merupakan Hukum Kirchhoff yang berkaitan dengan dengan arah arus dalam
menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchhoff 1 ini sering disebut juga dengan
Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL).
Bunyi Hukum
Kirchhoff 1 adalah sebagai berikut :
“Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam
suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik
percabangan tersebut.”
Untuk lebih
jelas mengenai Bunyi Hukum Kicrhhoff 1, silakan lihat rumus dan rangkaian
sederhana dibawah ini :
Berdasarkan
Rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa :
I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6
Contoh Soal Hukum
Kirchhoff 1
Dari
rangkaian diatas, diketahui bahwa :
I1 = 5A
I2 = 1A
I3 = 2A
Berapakah
I4 (arus yang mengalir pada AB) ?
Penyelesaian
:
Dari gambar
rangkaian yang diberikan diatas, belum diketahui apakah arus I4 adalah arus
masuk atau keluar. Oleh karena itu, kita perlu membuat asumsi awal, misalnya
kita mengasumsikan arus pada I4 adalah arus keluar.
Jadi arus
yang masuk adalah :
I2 + I3 = 1 +
2 = 3A
Arus yang
keluar adalah :
I1 + I4 = 5
+ I4
3 = 5 + I4
I4 = 3 – 5
I4 = -2
Karena
nilai yang didapatkan adalah nilai negatif, ini berbeda dengan asumsi kita
sebelumnya, berarti arus I4 yang sebenarnya adalah arus masuk.
Pengertian dan Bunyi Hukum Kirchhoff 2
Hukum
Kirchhoff 2 merupakan Hukum Kirchhoff yang digunakan untuk menganalisis
tegangan (beda potensial) komponen-komponen elektronika pada suatu rangkaian
tertutup. Hukum Kirchhoff 2 ini juga dikenal dengan sebutan Hukum Tegangan
Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).
Bunyi Hukum
Kirchhoff 2 adalah sebagai berikut :
“Total Tegangan (beda potensial) pada suatu rangkaian
tertutup adalah nol”
Untuk lebih
jelas mengenai Bunyi Hukum Kirchhoff 2
Berdasarkan
rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa :
Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0
Contoh Soal Hukum Kirchhoff 2
Perhatikan
rangkaian diatas, nilai-nilai Resistor yang terdapat di rangkaian adalah
sebagai berikut :
R1 = 10Ω
R2 = 20Ω
R3 = 40Ω
V1 = 10V
V2 = 20V
Berakah
arus yang melewati resistor R3 ?
Penyelesaian
:
Di dalam
rangkaian tersebut, terdapat 3 percabangan, 2 titik, dan 2 loop bebas
(independent).
Gunakan
Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff) untuk persamaan pada titik A dan titik
B
Titik A
: I1 + I2 = I3
Titik B
: I3 = I1 + I2
Gunakan
Hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan Kirchhoff) untuk Loop 1, Loop 2 dan Loop 3.
Loop
1 : 10 = R1 x I1 + R3 x I3 = 10I1 + 40I3
Loop
2 : 20 = R2 x I2 + R3 x I3 = 20I2 + 40I3
Loop
3 : 10 – 20 = 10I1 – 20I2
Seperti
yang dikatakan sebelumnya bahwa I3 adalah hasil dari penjumlahan I1 dan I2, maka persamaannya dapat kita buat seperti dibawah
ini :
Persamaan 1
: 10 = 10I1 + 40(I1 + I2) =
50I1 + 40I2
Persamaan 2
: 20 = 20I2 + 40(I1 + I2) =
40I1 + 60I2
Jadi saat
ini kita memiliki 2 persamaan, dari persamaan tersebut kita mendapatkan nilai I1 dan I2 sebagai
berikut :
I1 =
-0.143 Ampere
I2 =
+0.429 Ampere
Seperti
yang diketahui bahwa I3 = I1 + I2
Maka arus
listrik yang mengalir pada R3 adalah -0.143 + 0.429 = 0.286 Ampere
Sedangkan
Tegangan yang melewati R3 adalah 0.286 x 40 = 11.44 Volt
Tanda
Negatif (-) pada arus I1 menandakan arah alir arus listrik yang diasumsikan dalam rangkaian
diatas adalah salah. Jadi arah alir arus listrik seharusnya menuju ke V1, sehingga V2 (20V)
melakukan pengisian arus (charging) terhadap V1.
Referensi :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar