Bunyi, Rumus, Referensi Soal Aturan Kirchhoff
Hukum Kirchhoff – Seperti kebanyakan hukum-hukum fisika yang lain, aturan ini juga di ambil dari nama penemunya yaitu Gustav Robert Kirchhoff pada tahun 1845. Hukum kirchhoff yaitu bab dari ilmu Elektronika yang membahas wacana arus dan tegangan (beda potensial) dalam rangkaian listrik. Kemudian Kirchhoff membaginya menjadi dua bab yaitu Hukum Kirchhoff 1 dan Hukum Kirchhoff 2. Dibawah ini akan kita bahas secara detail Bunyi Hukum Kirchhoff I dan Kirchhoff II, rumus, tumpuan soal dan pembahasannya.
Pada dasarnya, aturan kirchhoff menerangkan wacana rangkaian sederhana yang terdiri dari lampu, baterai, dan sakelar yang saling terhubung satu sama lain. Ketika sakelar dalam posisi terbuka (tidak tersambung), arus listrik belum mengalir dan lampu tetap padam. Ketika sakelar dalam posisi tertutup (disambungkan), arus listrik akan mengalir dari kutub positif ke kutub negatif baterai dan menciptakan lampu akan menyala.
Hukum Kirchhoff I Berbunyi:
Perhatikan rangkaian listrik sederhana diatas ini, rangkaian ini menjelaskan suara aturan kirchhoff I jikalau berpengaruh arus yang masuk sama dengan berpengaruh arus yang keluar. Secara matematis pernyataan ini sanggup ditulis sebagai berikut Σ Imasuk = Σ Ikeluar.
Rumus aturan kirchhoff I adalah:
Hukum Kirchhoff II Berbunyi:
Hukum Kirchhoff II Versi Lain Berbunyi:
Dari gambar rangkaian diatas sanggup disimpulkan bahwa Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0. Hukum Kirchhoff II ini menjelaskan bahwa jumlah penurunan tegangan sama dengan nol, artinya tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian semua energi listrik diserap dan digunakan.
Rumus aturan kirchhoff I adalah:
1. Apabila arah berpengaruh arus listrik searah dengan arah loop dan berpengaruh arus listrik bertemu dengan kutub positif (+) potensial tegangan terlebih dahulu, maka tanda tegangan GGL yaitu (+).
2. Apabila arah berpengaruh arus listrik searah dengan arah loop dan berpengaruh arus listrik bertemu dengan kutub negatif (-) potensial tegangan terlebih dahulu, maka tanda tegangan GGL yaitu (-).
2. Apabila arah berpengaruh arus listrik berlawanan dengan arah loop, maka tanda berpengaruh arus listrik yaitu (-).
Rangkaian tertutup (loop) yang ada dalam sebuah rangkaian listrik sanggup lebih dari satu. Ketika akan memakai aturan kirchhoff II pada rangkaian tertutup, ada beberapa aturan yang harus diperhatikan. Berikut yaitu aturan penggunaan rangkaian tertutup (loop):
Apabila dalam rangkaian terdapat satu loop, maka berpengaruh arus searah yang mengalir mempunyai besaran sama dengan I. Jika rangkaian di buat loop a-b-c-d maka secara matematis sanggup ditulis:
Σε+ΣI.R = 0
(ε1 – ε2) + (R4+r2+R3+r1) = 0
Perhatikan gambar rangkaian dibawah ini:
Secara matematis urutan rumus sanggup ditulis:
Loop I
-ε1 + I (r1+R1) + I1(R2) = 0 (dua arus di loop I)
Loop II
ε2 – I1.R2 + I2 (R3+r2) = 0 ( dua arus di loop 2, I1 yang berlawanan dari arah loop)
Agar kau lebih paham mengenai aturan kirchhoff, ayo kita coba kerjakan tumpuan soal aturan kirchhoff dibawah ini.
Diketahui:
I1 = 5A
I2 = 1A
I3 = 2A
Ditanyakan:
I4 = ..?
Jawab:
Dari gambar diatas belum diketahui apakah I4 arus masuk atau arus keluar. Oleh alasannya yaitu itu, kita menciptakan perkiraan awal bahwa arus pada I4 yaitu arus keluar.
Maka arus yang masuk yaitu :
I2 + I3 = 1 + 2 = 3A
Jasi Arus yang keluar yaitu :
I1 + I4 = 5 + I4
3 = 5 + I4
I4 = 3 – 5
I4 = -2
Karena hasil yang didapat yaitu nilai negatif, maka berbeda dengan perkiraan kita sebelumnya berarti arus I4 yaitu arus masuk.
Pembahasan:
Diketahui:
R1 = 10Ω
R2 = 20Ω
R3 = 40Ω
V1 = 10V
V2 = 20V
Ditanya:
R3 = ...?
Jawab:
Pada rangkaian diatas, terdapat 3 percabangan, 2 titik, dan 2 loop bebas (independent). Maka gunakan Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff) untuk persamaan pada titik A dan titik B berikut:
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 yaitu hasil dari penjumlahan I1 dan I2, maka persamaannya sanggup kita buat menyerupai dibawah ini :
Persamaan 1 : 10 = 10I1 + 40(I1 + I2) = 50I1 + 40I2
Persamaan 2 : 20 = 20I2 + 40(I1 + I2) = 40I1 + 60I2
Makara dikala ini kita mempunyai 2 persamaan, dari persamaan tersebut kita mendapat 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 yaitu -0.143 + 0.429 = 0.286 Ampere
Sedangkan Tegangan yang melewati R3 yaitu 0.286 x 40 = 11.44 Volt
Tanda Negatif (-) pada arus I1 mengambarkan arah alir arus listrik yang diasumsikan dalam rangkaian diatas yaitu salah. Makara arah alir arus listrik seharusnya menuju ke V1, sehingga V2 (20V) melaksanakan pengisian arus (charging) terhadap V1.
Itu ia tadi klarifikasi lengkap mengenai bunyi, rumus, contoh soal Hukum Kirchhoff I dan Kirchhoff II. Semoga artikel diatas sanggup menambah wawasan dan melatih kau menuntaskan soal-soal aturan kirchhoff lainnya. Oh ya! Jangan hingga salah dikala memilih arah loop ya. Jika ada kesalahan dalam penulisan atau rumus, tolong ingatkan kami dengan menulis di kolom komentar. Semoga bermanfaat!
Referensi:
https://blog.ruangguru.com/penjelasan-hukum-i-dan-ii-kirchoff
https://teknikelektronika.com/pengertian-bunyi-hukum-kirchhoff-1-2/
Sumber https://bacacoding.blogspot.com/
Daftar isi
Pada dasarnya, aturan kirchhoff menerangkan wacana rangkaian sederhana yang terdiri dari lampu, baterai, dan sakelar yang saling terhubung satu sama lain. Ketika sakelar dalam posisi terbuka (tidak tersambung), arus listrik belum mengalir dan lampu tetap padam. Ketika sakelar dalam posisi tertutup (disambungkan), arus listrik akan mengalir dari kutub positif ke kutub negatif baterai dan menciptakan lampu akan menyala.
A. Bunyi Hukum Kirchhoff I
Kirchhoff I berlaku untuk rangkaian bercabang yang berkaitan dengan arah arus dikala melewati titik percabangan. Hukum Kirchhoff I sering disebut Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL).Hukum Kirchhoff I Berbunyi:
Kuat arus total yang masuk melewati titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan berpengaruh arus total yang keluar dari titik percabangan.
Perhatikan rangkaian listrik sederhana diatas ini, rangkaian ini menjelaskan suara aturan kirchhoff I jikalau berpengaruh arus yang masuk sama dengan berpengaruh arus yang keluar. Secara matematis pernyataan ini sanggup ditulis sebagai berikut Σ Imasuk = Σ Ikeluar.
Rumus aturan kirchhoff I adalah:
I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6
B. Bunyi Hukum Kirchhoff II
Kirchhoff II berlaku untuk rangkaian tidak bercabang yang dipakai untuk menganalisis tegangan (beda potensial) pada sebuah rangkaian tertutup. Hukum Kirchhoff II sering disebut dengan Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).Hukum Kirchhoff II Berbunyi:
Total beda potensial (tegangan) pada suatu rangaian tertutup yaitu nol.
Hukum Kirchhoff II Versi Lain Berbunyi:
Pada rangkaian tertutup jumlah aljabar GGL (ε) dan jumlah penurunan potensial (IR) sama dengan nol.
Dari gambar rangkaian diatas sanggup disimpulkan bahwa Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0. Hukum Kirchhoff II ini menjelaskan bahwa jumlah penurunan tegangan sama dengan nol, artinya tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian semua energi listrik diserap dan digunakan.
C. Rumus Hukum Kirchhoff
Rumus aturan kirchhoff I adalah:
I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6
Rumus Hukum Kirchhoff II adalah: Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0
1. Perjanjian Tanda untuk Tegangan GGL
Perjanjian Tanda untuk Tegangan GGL (ε):1. Apabila arah berpengaruh arus listrik searah dengan arah loop dan berpengaruh arus listrik bertemu dengan kutub positif (+) potensial tegangan terlebih dahulu, maka tanda tegangan GGL yaitu (+).
2. Apabila arah berpengaruh arus listrik searah dengan arah loop dan berpengaruh arus listrik bertemu dengan kutub negatif (-) potensial tegangan terlebih dahulu, maka tanda tegangan GGL yaitu (-).
2. Perjanjian Tanda Untuk Arah Kuat Arus Listrik (I) pada penurunan potensial tegangan (I.R)
1. Apabila arah berpengaruh arus listrik searah dengan arah loop, maka tanda berpengaruh arus listrik yaitu (+).2. Apabila arah berpengaruh arus listrik berlawanan dengan arah loop, maka tanda berpengaruh arus listrik yaitu (-).
Rangkaian tertutup (loop) yang ada dalam sebuah rangkaian listrik sanggup lebih dari satu. Ketika akan memakai aturan kirchhoff II pada rangkaian tertutup, ada beberapa aturan yang harus diperhatikan. Berikut yaitu aturan penggunaan rangkaian tertutup (loop):
3. Peraturan Rangkaian Dengan Satu Loop
Apabila dalam rangkaian terdapat satu loop, maka berpengaruh arus searah yang mengalir mempunyai besaran sama dengan I. Jika rangkaian di buat loop a-b-c-d maka secara matematis sanggup ditulis:
Σε+ΣI.R = 0
(ε1 – ε2) + (R4+r2+R3+r1) = 0
4. Peraturan Rangkaian dengan Dua Loop atau lebih
Apabila dalam rangkaian terdapat dua loop atau lebih, sanggup di selesaikan dengan rumus satu loop. Tapi harus memerhatikan berpengaruh arus yang terdapat di dalam setiap percabangan. Cara memilih berpengaruh arus di setiap percabangan sanggup mengikuti langkah berikut:- Tentukan simbol berpengaruh arus di setiap percabangan yang sekiranya penting.
- Kemudian sederhanakan semua susunan seri atau paralel dari resistor.
- Selanjutnya tentukan arah dari tiap-tiap loop.
- Tuliskan persamaan dari setiap loop dengan menerapkan Hukum Kirchhoff II.
- Terakhir, simpulkan dengan menulis persamaan arus di setiap percabangan untuk dihitung memakai aturan kirchhoff.
Perhatikan gambar rangkaian dibawah ini:
Secara matematis urutan rumus sanggup ditulis:
Loop I
-ε1 + I (r1+R1) + I1(R2) = 0 (dua arus di loop I)
Loop II
ε2 – I1.R2 + I2 (R3+r2) = 0 ( dua arus di loop 2, I1 yang berlawanan dari arah loop)
Agar kau lebih paham mengenai aturan kirchhoff, ayo kita coba kerjakan tumpuan soal aturan kirchhoff dibawah ini.
D. Contoh Soal Hukum Kirchhoff dan Pembahasan
Contoh soal 1
Perhatikan gambar rangkaian dibawah ini. Hitunglah I4 (arus yang mengalir pada AB)! Pembahasan:
Diketahui:
I1 = 5A
I2 = 1A
I3 = 2A
Ditanyakan:
I4 = ..?
Jawab:
Dari gambar diatas belum diketahui apakah I4 arus masuk atau arus keluar. Oleh alasannya yaitu itu, kita menciptakan perkiraan awal bahwa arus pada I4 yaitu arus keluar.
Maka arus yang masuk yaitu :
I2 + I3 = 1 + 2 = 3A
Jasi Arus yang keluar yaitu :
I1 + I4 = 5 + I4
3 = 5 + I4
I4 = 3 – 5
I4 = -2
Karena hasil yang didapat yaitu nilai negatif, maka berbeda dengan perkiraan kita sebelumnya berarti arus I4 yaitu arus masuk.
Contoh soal 2
Perhatikan gambar rangkaian dibawah ini. hitunglah arus yang melewati resistor R3!Pembahasan:
Diketahui:
R1 = 10Ω
R2 = 20Ω
R3 = 40Ω
V1 = 10V
V2 = 20V
Ditanya:
R3 = ...?
Jawab:
Pada rangkaian diatas, terdapat 3 percabangan, 2 titik, dan 2 loop bebas (independent). Maka gunakan Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff) untuk persamaan pada titik A dan titik B berikut:
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 yaitu hasil dari penjumlahan I1 dan I2, maka persamaannya sanggup kita buat menyerupai dibawah ini :
Persamaan 1 : 10 = 10I1 + 40(I1 + I2) = 50I1 + 40I2
Persamaan 2 : 20 = 20I2 + 40(I1 + I2) = 40I1 + 60I2
Makara dikala ini kita mempunyai 2 persamaan, dari persamaan tersebut kita mendapat 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 yaitu -0.143 + 0.429 = 0.286 Ampere
Sedangkan Tegangan yang melewati R3 yaitu 0.286 x 40 = 11.44 Volt
Tanda Negatif (-) pada arus I1 mengambarkan arah alir arus listrik yang diasumsikan dalam rangkaian diatas yaitu salah. Makara arah alir arus listrik seharusnya menuju ke V1, sehingga V2 (20V) melaksanakan pengisian arus (charging) terhadap V1.
Itu ia tadi klarifikasi lengkap mengenai bunyi, rumus, contoh soal Hukum Kirchhoff I dan Kirchhoff II. Semoga artikel diatas sanggup menambah wawasan dan melatih kau menuntaskan soal-soal aturan kirchhoff lainnya. Oh ya! Jangan hingga salah dikala memilih arah loop ya. Jika ada kesalahan dalam penulisan atau rumus, tolong ingatkan kami dengan menulis di kolom komentar. Semoga bermanfaat!
Referensi:
https://blog.ruangguru.com/penjelasan-hukum-i-dan-ii-kirchoff
https://teknikelektronika.com/pengertian-bunyi-hukum-kirchhoff-1-2/
Sumber https://bacacoding.blogspot.com/
