Hukum Kirchoff

Mengenal Hukum Kirchoff yang Dapat Menjelaskan Bagaimana Rumitnya Rangkaian Listrik Dalam Rumah

Bagi yang sedang mempelajari atau tertarik dengan IPA khususnya fisika, tentu tidak asing dengan Hukum Kirchoff. Seorang Fisikawan asal Jerman bernama Gustav Robert Kirchoff (1824-1887) merupakan orang yang berkontribusi dibalik hukum kirchoff pada tahun 1845. Penerapan hukum ini dapat ditemui ketika kita melihat ke dalam rumah yaitu banyaknya rangkaian listrik yang tersusun yang membuat banyak peralatan dapat bekerja dengan baik.

Susunan rangkaian listrik yang dipasang dalam rumah tentu memiliki titik-titik percabangan. Untuk menentukan bagaimana kuat lemahnya arus listrik dalam percabangan di dalam rumah itu dapat menggunakan bantuan hukum kirchoff. Bagaimana itu bisa terjadi?

Dalam ilmu elektronika atau kelistrikan, Hukum Kirchoff berguna sebagai metode untuk menghitung tegangan dan arus listrik dalam suatu rangkaian listrik. Sebagai contoh sederhana, hukum ini mencoba menjelaskan bagaimana proses yang terjadi antara baterai, lampu, dan saklar. Lampu dapat menyala apabila kutub positif pada baterai dapat mengalirkan listrik ke kutub negatifnya saat saklar dalam keadaan terbuka.

Sebaliknya, saat saklar dalam keadaan tertutup tidak akan ada aktivitas listrik di dalamnya besarnya muatan listrik dari baterai sebanding dengan muatan listrik yang dikeluarkan. Secara teori, hukum ini terbagi menjadi dua yaitu Hukum Kirchoff 1 dan Hukum Kirchoff 2.

1. Hukum Kirchoff 1

Pada hukum kirchoff 1 dikenal sebagai hukum yang berkaitan dengan cara bagaimana arus listrik dalam menghadapi suatu titik percabangan yang dilaluinya. Nama lain hukum 1 ini adalah Kirchoff’s Current Law (KCL) atau hukum kekekalan muatan listrik. Adapun bunyi Hukum Kirchoff 1 yaitu “Jumlah arus listrik yang masuk dalam suatu percabangan nilainya sama dengan arus yang keluar dari rangkaian tersebut”.

Dilihat dari bunyi hukum ini cukup sederhana untuk memahaminya karena arus masuk yang melewati titik percabangan nilainya sama dengan arus yang keluar, artinya jika arus masuknya sebesar 5 maka arus keluarnya juga nilainya sama, yaitu 5. Rumus yang digunakan dalam hukum Kirchoff 1 yaitu sebagai berikut:

Hukum Kirchoff

Untuk mempermudah memahami rumus Hukum Kirchoff 1, berikut ini contoh soal beserta penyelesaiannya.

Hukum Kirchoff
Dalam suatu rangkaian listrik diketahui bahwa I3 sebesar 3 Ampere, I1 sebesar 7 Ampere, I2 sebesar 0,5 Ampere. Hitunglah arus listrik pada I4 dan I5!

Cara Penyelesaian
Diketahui :
I1 = 7 Ampere
I2 = 0,5 Ampere
I3 = 3 Ampere

Masukan rumus Hukum Kirchoff 1
∑Imasuk = ∑Ikeluar
I1 = I5

Jika I1 bernilai 7, maka nilai I5 harus sama. Maka nilai yang sebanding adalah 7
I2 + I3 + I4 = I5
0,5 + 3 + I4 = I5
3,5 + I4 = I5
I4 = 7 – 3,5 Ampere
I4 = 3,5 Ampere

Maka nilai dari I4 adalah 3,5 Ampere dan nilai dari I5 adalah 7 Ampere.

Contoh lain dari Hukum Kirchoff 1 yaitu dalam suatu rangkaian listrik diketahui bahwa I1 sebesar 5 Ampere, I2 sebesar 6 Ampere, dan I4 sebesar 3 ampere. Hitunglah I3 apabila I1 + I2 merupakan arus masuk dan I3 + I4 merupakan arus keluar!

Cara Penyelesaian
Diketahui :
I1 = 5 Ampere
I2 = 6 Ampere
I4 = 3 Ampere
I1 + I2 = arus masuk dan I3 + I4 = arus keluar

Masukkan rumus Hukum Kirchoff 1
∑Imasuk = ∑Ikeluar
I1 + I2 = I3 + I4
5 + 6 = I3 + 3
11 = I3 + 3
11-3 = I3
8 = I3

Maka nilai arus listrik pada I3 sebesar 8 Ampere

2. Hukum Kirchoff 2

Hukum kedua ini digunakan untuk menghitung tekanan potensial dalam suatu aliran listrik. Untuk nama lain dari Hukum Kirchoff 2 adalah Kirchoff Voltage Law (KVL) atau hukum tegangan Kirchoff. Hukum Kirchoff 2 digunakan dalam perhitungan tekanan beda potensial arus listrik dalam sebuah rangkaian yang tertutup.
Adapun bunyi Hukum Kirchoff 2 yaitu ”Jumlah aljabar gaya gerak listrik (GGL) dan jumlah penurunan tegangan dalam suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol.”. Adapun yang dimaksud dengan penurunan tegangan listrik disini yaitu tidak adanya energi listrik yang hilang dalam suatu rangkaian listrik. Maka dari itu, energi listrik yang diserap digunakan dengan maksimal. Rumus yang digunakan dalam Hukum Kirchoff 2 adalah sebagai berikut:

∑Ɛ + ∑IR = 0
Keterangan:
∑Ɛ : Jumlah aljabar Gaya Gerak Listrik (GGL) (volt)
∑IR : Jumlah penurunan tegangan (volt)
I : Arus Listrik (Ampere)
R : Hambatan (Ohm/Ω)

Dalam Hukum Kirchoff 2 ada aturan dalam rangkaian listrik yang tersusun yaitu sebagai berikut:
– Pilihlah loop untuk masing-masing lintasan tertutup ke arah yang ditentukan. Loop bisa searah jarum jam atau berlawanan jarum jam, untuk mempermudah pilih yang searah jarum jam.
– Apabila arah loop sama dengan arah arus listrik maka penurunan tegangan (IR) akan bernilai positif. Sebaliknya jika arah loop berlawanan dengan arah arus listrik, maka IR akan bernilai negatif.
– Ketika loop menemui kutub positif, maka nilai GGL positif.
– Juga sebaliknya, apabila yang dijumpai ternyata kutub negatif, maka GGL bertanda negatif.
Untuk lebih memahami bagaimana cara kerja Hukum Kirchoff 2 dan penggunaan rumusnya, simak contoh soal dibawah ini.

Simak gambar rangkaian listrik berikut!

Hukum Kirchoff

Berdasarkan rangkaian listrik di atas, hitung besar kuat arus listrik yang mengalir!
Cara Penyelesaian

Diketahui :
Ɛ1 = 8 V
Ɛ2 = 14 V
R1 = 5 Ω
R2 = 7 Ω
R3 = 3 Ω

Dalam soal arah loop dan arus listrik sama-sama berlawanan arah, maka IR akan bernilai positif. Sementara arah loop yang dijumpai adalah negatif, maka nilai GGL nya akan negatif.

Masukan Rumus Hukum Kirchoff 2
∑Ɛ + ∑IR = 0
-Ɛ2 + Ɛ1 + IR3 + IR2 + IR1 = 0
-14 + 8 + I(3) + I(7) + I(5) = 0
-6 + I(15) = 0
I(15) = 6
I = 6/15
I = 0,4 Ampere

Maka kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian di soal tersebut sebesar 0,4 Ampere.
Dengan begitu, mempelajari Hukum Kirchoff untuk memahami suatu rangkaian listrik menjadi penting. Kita menjadi tahu bagaimana arus listrik bekerja sehingga membantu kita dalam beraktivitas. Bagi yang tertarik untuk mempelajari listrik, memahami cara kerja Hukum Kirchoff mutlak diperlukan.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *