√Hukum I Kirchhoff ⊗ Full Pembahasanya

Pembahasan Soal MIPA , Baik dari segi perhitungan serta rumus singkatnya, sangatlah dibutuhkan untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan yang dihadapi oleh setiap siswa.Kebanyakan dari siswa itu kurang menyukainya karena mereka menganggapnya sangatlah rumit dan susah dengan berbagai rumus yang ada.

√Hukum I Kirchhoff ⊗ Full Pembahasanya

Dan jika kita lihat dari sisi yang positif, MIPA -Matemarika dan csnya jika kita nalar dari segi logika sebenarnya sangatlagh mudah. Dan kita tidak perlu menghapal rumusnya. Sebab pada dasarnya MIPA meruapakan ilmu pasti yang memang sudah di tentukan dan di golongkan solusi dari permasalahan yang ada,.

Trik Menyukai MIPA : kita jangan anggap MIPA itu pelajaran yang membosankan,dan susah, saat belajar MIPA kita hubungankan dengan dengan kehidupan sehari-hari, belajar MIPA bisa kita buat ke sebuah cerita yang menarik

Hukum I Kirchhoff

Hukum I Kirchhoff disebut juga hukum titik cabang menyatakan bahwa arus listrik yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan arus listrik yang keluar dari titik cabang tersebut. Titik cabang pada rangkaian listrik merupakan titik di mana dua atau lebih dari dua konduktor bertemu, seperti titik a pada gambar di samping.

I adalah arus listrik yang masuk ke titik cabang, sedangkan I1 dan I2 adalah arus listrik yang keluar dari titik cabang, I = I1 + I2. Contoh lain, amati gambar di bawah.

I adalah arus listrik yang masuk, sedangkan I1, I2 dan I3 adalah arus listrik yang keluar, I = I1 + I2 + I3.

Hukum I Kirchhoff didasarkan pada hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa muatan bersifat kekal, sehingga muatan listrik yang masuk harus sama dengan muatan listrik yang keluar, tidak ada muatan listrik yang hilang. Arus listrik merupakan muatan listrik yang mengalir selama selang waktu tertentu. Karena muatan listrik kekal maka arus listrik yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan arus listrik yang keluar dari titik cabang tersebut.

Hukum I Kirchhoff dikemukakan oleh Gustav Kirchhoff (1824-1887), seorang fisikawan Jerman.

Contoh soal 1 :

I1 = 2 Ampere, I2 = 3 Ampere, I3 = 5 Ampere, I4 = 3 Ampere. Tentukan I5!

Pembahasan

I masuk = I keluar

I1 + I3 = I2 + I4 + I5

2 A + 5 A = 3 A + 3 A + I5

7 A = 6 A + I5

I5 = 7 A – 6 A

I5 = 1 Ampere

Contoh soal 2 :

I = 10 Ampere, I1 = 2 Ampere, I2 = 4 Ampere. Tentukan I3!

Pembahasan

I masuk = I keluar

I = I1 + I2 + I3

10 A = 2 A + 4 A + I3

10 A = 6 A + I3

I3 = 10 A – 6 A

I3 = 4 Ampere

Hukum II Kirchhoff

Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial listrik pada keliling suatu rangkaian tertutup sama dengan nol. Hukum II Kirchhoff didasarkan pada hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi bersifat kekal.

Agar lebih memahami hal ini, bayangkan muatan listrik bergerak dalam suatu rangkaian tertutup, seperti pada gambar di samping. Ketika muatan listrik melewati suatu hambatan listrik (R), energi potensial listrik berkurang karena terpakai pada hambatan tersebut. Jika muatan listrik melewati hambatan listrik yang lain, energi potensial listrik berkurang lagi karena terpakai lagi pada hambatan tersebut. Selanjutnya ketika muatan listrik melewati sumber tegangan listrik dari potensial rendah ke potensial tinggi, energi potensial listrik bertambah. Ketika kembali ke titik semula, energi potensial listrik sama seperti semula, di mana perubahan energi potensial listrik bernilai nol. Ketika menerapkan hukum II Kirchhoff pada suatu rangkaian listrik, kita menggunakan perubahan tegangan listrik, bukan perubahan energi potensial listrik.

Rangkaian seperti pada gambar di atas dapat dianalisis menggunakan hukum Ohm (V = I R) dan rumus hambatan seri atau hambatan paralel. Rangkaian yang lebih kompleks seperti gambar di samping dapat dianalisis menggunakan hukum I Kirchhoff dan hukum II Kirchhoff.

Berikut ini beberapa aturan tanda ketika menggunakan hukum II Kirchhoff untuk menganalisis suatu rangkaian.

Pertama, pilih arah arus secara sembarang, apakah searah putaran jarum jam atau berlawanan putaran jarum jam. Jika jawaban bernilai negatif, arah arus listrik yang sebenarnya berlawanan dengan arah arus yang dipilih. Bila jawaban bernilai positif, arah arus listrik yang sebenarnya sama dengan arah arus yang dipilih.

Kedua, ketika melewati sumber tegangan listrik dari potensial tinggi ke potensial rendah (+ ke -), terjadi penurunan tegangan listrik sehingga tegangan listrik bernilai negatif (ΔV = –ε). Sebaliknya jika bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi (- ke +), terjadi peningkatan tegangan listrik sehingga tegangan listrik bernilai positif (ΔV = ε).

Ketiga, ketika melewati hambatan listrik, jika loop searah dengan arah arus listrik maka tegangan listrik bernilai negatif (ΔV = – I R). Sebaliknya apabila arah loop berlawanan dengan arah arus listrik, tegangan listrik bernilai positif (ΔV = I R).

Contoh soal 1 :

R1 = 200 Ω dan R2 = 300 Ω. ε = 12 Volt. Hitung kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian menggunakan hukum II Kirchhoff!

Pembahasan

Arah arus searah putaran jarum jam.

– I R1 – I R2 + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

I = 12 / 500

I = 0,024 Ampere

Jika dihitung menggunakan hukum Ohm dan rumus kombinasi resistor seri :

R = R1 + R2 = 200 + 300 = 500 Ω.

Rumus hukum Ohm :

V = I R

I = V / R = 12 / 500 = 0,024 Ampere.

Contoh soal 2 :

R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 Volt, ε2 = 12 Volt. Hitung besar dan arah arus listrik pada rangkaian!

Pembahasan

Pilih arah arus listrik dan arah loop sama dengan arah putaran jarum jam.

– I R1 – I R2 – ε1 – I R3 + ε2 = 0

– 100 I – 200 I – 9 – 300 I + 12 = 0

– 100 I – 200 I – 300 I + 3 = 0

– 600 I + 3 = 0

– 600 I = – 3

I = 3 / 600

I = 0,005 Ampere

Arus listrik bernilai positif sehingga arahnya sama dengan arah yang dipilih.

Pada soal ini hanya terdapat satu loop, pada contoh soal hukum Kirchhoff terdapat rangkaian yang memiliki beberapa loop sehingga perhitungannya menggunakan juga hukum I Kirchhoff dan terdapat kemungkinan arah loop berlawanan dengan arah arus listrik. 

Hukum II Kirchhoff

Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial listrik pada keliling suatu rangkaian tertutup sama dengan nol. Hukum II Kirchhoff didasarkan pada hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi bersifat kekal.

Agar lebih memahami hal ini, bayangkan muatan listrik bergerak dalam suatu rangkaian tertutup, seperti pada gambar di samping. Ketika muatan listrik melewati suatu hambatan listrik (R), energi potensial listrik berkurang karena terpakai pada hambatan tersebut. Jika muatan listrik melewati hambatan listrik yang lain, energi potensial listrik berkurang lagi karena terpakai lagi pada hambatan tersebut. Selanjutnya ketika muatan listrik melewati sumber tegangan listrik dari potensial rendah ke potensial tinggi, energi potensial listrik bertambah. Ketika kembali ke titik semula, energi potensial listrik sama seperti semula, di mana perubahan energi potensial listrik bernilai nol. Ketika menerapkan hukum II Kirchhoff pada suatu rangkaian listrik, kita menggunakan perubahan tegangan listrik, bukan perubahan energi potensial listrik.

Rangkaian seperti pada gambar di atas dapat dianalisis menggunakan hukum Ohm (V = I R) dan rumus hambatan seri atau hambatan paralel. Rangkaian yang lebih kompleks seperti gambar di samping dapat dianalisis menggunakan hukum I Kirchhoff dan hukum II Kirchhoff.

Berikut ini beberapa aturan tanda ketika menggunakan hukum II Kirchhoff untuk menganalisis suatu rangkaian.

Pertama, pilih arah arus secara sembarang, apakah searah putaran jarum jam atau berlawanan putaran jarum jam. Jika jawaban bernilai negatif, arah arus listrik yang sebenarnya berlawanan dengan arah arus yang dipilih. Bila jawaban bernilai positif, arah arus listrik yang sebenarnya sama dengan arah arus yang dipilih.

Kedua, ketika melewati sumber tegangan listrik dari potensial tinggi ke potensial rendah (+ ke -), terjadi penurunan tegangan listrik sehingga tegangan listrik bernilai negatif (ΔV = –ε). Sebaliknya jika bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi (- ke +), terjadi peningkatan tegangan listrik sehingga tegangan listrik bernilai positif (ΔV = ε).

Ketiga, ketika melewati hambatan listrik, jika loop searah dengan arah arus listrik maka tegangan listrik bernilai negatif (ΔV = – I R). Sebaliknya apabila arah loop berlawanan dengan arah arus listrik, tegangan listrik bernilai positif (ΔV = I R).

Contoh soal 1 :

R1 = 200 Ω dan R2 = 300 Ω. ε = 12 Volt. Hitung kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian menggunakan hukum II Kirchhoff!

Pembahasan

Arah arus searah putaran jarum jam.

– I R1 – I R2 + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

I = 12 / 500

I = 0,024 Ampere

Jika dihitung menggunakan hukum Ohm dan rumus kombinasi resistor seri :

R = R1 + R2 = 200 + 300 = 500 Ω.

Rumus hukum Ohm :

V = I R

I = V / R = 12 / 500 = 0,024 Ampere.

Contoh soal 2 :

R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 Volt, ε2 = 12 Volt. Hitung besar dan arah arus listrik pada rangkaian!

Pembahasan

Pilih arah arus listrik dan arah loop sama dengan arah putaran jarum jam.

– I R1 – I R2 – ε1 – I R3 + ε2 = 0

– 100 I – 200 I – 9 – 300 I + 12 = 0

– 100 I – 200 I – 300 I + 3 = 0

– 600 I + 3 = 0

– 600 I = – 3

I = 3 / 600

I = 0,005 Ampere

Arus listrik bernilai positif sehingga arahnya sama dengan arah yang dipilih.

Pada soal ini hanya terdapat satu loop, pada contoh soal hukum Kirchhoff terdapat rangkaian yang memiliki beberapa loop sehingga perhitungannya menggunakan juga hukum I Kirchhoff dan terdapat kemungkinan arah loop berlawanan dengan arah arus listrik. 

Tweet

Subscribe to receive free email updates: