Pengertian Hukum Kirchoff, Bunyi, Rumus dan Contoh Soal

by Trianilus
0 comment 151 views
Pengertian Hukum Kirchoff, Bunyi, Rumus dan Contoh Soal

Apakah Anda mengenal Hukum Kirchoff? Jika belum mengenal, Anda tentunya pernah melihat rangkaian listrik di dalam rumah, kan? Apa yang Anda pikirkan saat melihat rangkaian listrik itu? Semrawut. Ya, mungkin Anda kebingungan dengan kabel-kabel yang semrawut di dalam rangkaian listrik tersebut.

Nah, perlu Anda ketahui bahwa rangkaian listrik tersebut mempunyai banyak titik percabangan. Untuk menentukan besarnya kuat arus listri pada setiap titik percabangan itu, kita harus memahami Hukum Kirchoff.

Berikut penjelasan tentang pengertian, bunyi, rumus Hukum Kirchoff. Ada juga contoh soal dan penyelesaiannya pada bagian akhir.

Pengertian Hukum Kirchoff

Seperti namanya, Hukum Kirchoff ditemukan oleh Gustav Robert Kirchoff, ilmuwan Fisika yang berasal dari Jerman. Ilmuwan alumnus Universitas Albertus Konigsberg ini sukses merumuskan hukum rangkaian listrik pada 1845.

Hingga kini, Hukum Kirchoff masih banyak digunakan dalam rekayasa kelistrikan. Lalu, apa Hukum Kirchoff itu?

Hukum Kirchoff adalah sebuah hukum dalam ilmu elektronika yang berfungsi untuk menganalisis arus dan tegangan dalam rangkaian. Hukum ini dibagi ke dalam dua bagian, yakni Hukum Kirchoof 1 dan Hukum Kirchoff 2.

Berikut penjelasan tentang Hukum Kirchoof 1 dan Hukum Kirchoof 2 beserta bunyi dan rumusnya:

Hukum Kirchoof 1

Hukum Kirchoff 1 adalah Hukum Kirchoff yang erat kaitannya dengan arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchoff 1 ini memiliki nama lain Kirchoff’s Current Law (KCL) atau Hukum Arus Kirchoff.

Bunyi hukum Kirchoff 1:

“Arus total yang masuk melalui suatu titik percangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.”

Berikut rangkaian sederhana Hukum Kirchoff 1:

Hukum Kirchoff 1

Berdasarkan rangkaian di atas, kita dapat menyimpulkan dalam bentuk rumus, bahwa:

∑ I masuk = ∑ I keluar

Atau I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6

Hukum Kirchoff 2

Hukum Kirchoff 2 adalah Hukum Kirchoff yang digunakan untuk menganalisa tegangan unsur-unsur elektronika pada suatu rangkaian tertutup. Hukum Kirchoff 2 ini memiliki nama lain Kirchoff’s Voltage Law (KVL) atau Hukum Tegangan Kirchoff.

Bunyi Hukum Kirchoff 2:

“Jumlah tegangan pada suatu rangkaian tertutup sama dengan 0 (nol).”

Berikut rangkaian sederhana Hukum Kirchoff 2:

Hukum Kirchoff 2

Berdasarkan rangkaian di atas, kita dapat menyimpulkan dalam bentuk rumus, bahwa:

Rumus Hukum Kirchoff 2 Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0

Hukum Kirchoff 2 dapat digunakan untuk menentukan kuat arus listrik pada rangkaian bercabang dan tertutup. Untuk menggunakannya, Anda harus memerhatikan beberapa aturan yang harus dipatuhi:

  1. Tentukan loop untuk setiap rangkaian tertutup dengan arah tertentu;
  2. Jika searah loop, penurunan tegangan (∑IR) dibubui tanda positif (+). Sementara itu, jika berlawanan dengan arah loop, penurunan tegangan (∑IR) dibubui tanda positif (-);
  3. Saat Anda mengikuti arah loop yang telah ditentukan lalu menemukan kutub positif sumber teganganm maka gaya gerak listriknya (∑E) bertanda positif (+). Sementara itu, saat menemukan kutub negatif sumber tegangan maka gaya gerak listriknya (∑E) bertanda negative (-).
Baca :   Memahami Prinsip & Konsep Termodinamika

Contoh Soal Hukum Kirchoff 1 dan Pembahasannya

Setelah kita memahami pengertian, rumus dan bunyi Hukum Kirchoff 1 maupun Hukum Kirchoff 2, mari kita melihat contoh soal kedua hukum tersebut. Anda juga dapat mengetahui pembahasannya di bawah contoh soal.

Contoh soal Hukum Kirchoff 1

Amati dan cermati rangkaian sederhana di atas. Diketahui:

I1 = 5A; I1 = 5A; I1 = 5A.

Pertanyaannya berapakah I4 (arus yang mengalir pada AB)?

Mari kita jawab pertanyaan di atas.

Rangkaian sederhana di atas belum mengabarkan apakan I4 termasuk arus keluar atau arus masuk. Jadi, kita harus membuat prediksi awal. Misalnya, kita memprediksi I4 adalah arus keluar.

Arus yang masuk ialah:

I2 + I3 = 1 + 2 = 3A

Arus yang keluar ialah:
I1 + I4 = 5 + I4
3 = 5 + I4
I4 = 3 – 5
I4 = -2

Dari penghitungan di atas, kita mendapatkan hasil negatif pada arus keluar. Hal ini berbeda dengan prediksi kita sebelumnya. Jadi arus I4 yang sebenarnya adalah arus masuk. Jadi I4 sama dengan 3A.

Contoh Soal Hukum Kirchoff 2 dan Pembahasannya

Contoh soal Hukum Kirchoff 2

Amati dan cermati rangkaian sederhana di atas. Rangkaian tersebut memiliki nilai-nilai resistor sebagai berikut:

R1 = 10Ω
R2 = 20Ω
R3 = 40Ω
V1 = 10V
V2 = 20V

Pertanyaannya, berapa arus yang melewati resistor R3?

Mari kita jawab pertanyaan di atas.

Setelah kita mengamati rangkaian sederhana di atas, kita menemukan 3 percabangan, 2 loop bebas dan 2 titik. Sebelumnya, kita harus menggunakan Hukum Kirchoff 1 untuk persamaan pada titik A dan titik B

Titik A :    I1 + I2 = I3
Titik B :    I3 = I1 + I2

Selanjutnya, kita menggunakan Hukum Kirchoff 2 untuk Loop 1 hingga Lopp 3.

Berikut rumus Hukum Kirchoff 2 untuk Loop 1, 2 dan 3: Loop 1: 10 = R1 x I1 + R3 x I3 = 10I1 + 40I3; Loop 2: 20 = R2 x I2 + R3 x I3 = 20I2 + 40I3; dan Loop 3: 10 – 20 = 10I1 – 20I2

Sebagaimana yang kita ketahui sebelumnya, I3 merupakan hasil dari penjumlahan I1 dan I2. Sehingga persamaannya bisa kita buat seperti ini:

Baca :   Pengertian Kemandirian Belajar

Persamaan 1: 10 = 10I1 + 40(I1 + I2)  =  50I1 + 40I2 dan persamaan 2: 20 = 20I2 + 40(I1 + I2)  =  40I1 + 60I2

Nah, kita sudah memiliki 2 persamaan. Dari persamaan tersebut kita memperoleh nilai I1 dan I2 seperti ini:

I1 = -0.143 Ampere
I2 = +0.429 Ampere

Sebagaimana yang kita ketahui sebelumnya, bahwa I3 = I1 + I2

Maka arus listrik yang mengalir pada R3 ialah -0.143 + 0.429 = 0.286 ampere

Sementara itu, tegangan yang melewati R3 ialah 0.286 x 40 = 11.44 volt.

Tanda negatif (-) dalam arus I1 menunjukkan bahwa arah alir arus listrik yang diasumsikan dalam rangkaian sederhana di atas ialah salah. Sehingga arah alir arus listrik seharusnya menuju ke V1, sehingga V2 (20V) melakukan pengisian arus terhadap V1.

Penemu Hukum Kirchoff

Setelah mengetahui pengertian, bunyi dan rumus Hukum Kirchoff beserta contoh soal dan pembahasannya, alangkah baiknya kita mengenal siapa penemunya. Sebagaimana yang telah dijelaskan di atas, Hukum Kirchoff ditemukan oleh Gustav Robert Kirchoff.

Kirchoff merupakan seorang ahli fisika asal Jerman yang lahir pada 12 Maret 1824. Ia lahir dari pasangan Fredrich dan Johanna Kirchoff. Kirchoff disebut-sebut sebagai anak yang memiliki masa depan yang menjanjikan. Ayah dan ibunya meyakini jika anaknya tersebut akan menyalurkan kecerdasannya ke banyak orang.

Kirchoff mengenyam pendidikan di Universitas Albertus Konigsberg. Ia mengisi hari-harinya dengan banyak membuat penelitian. Penelitian pertamanya adalah sesuatu yang berkaitan dengan arus listrik.

Pada tahun 1845, Kirchoff mendeklarasikan temuannya terkait rangkaian listrik, yang ia namai ‘Hukum Kirchoff’. Pada tahun 1847, Kirchoff lulus dari Universitas Albertus Konigsberg dan memutuskan untuk menjadi Privatdozent di Berlin. Perlu Anda ketahui, Privatdozent merupakan dosen yang tidak dibayar, setara dengan gelar doktor, namun mampu menghasilkan karya tulis ilmiah yang baik. Masih di tahun 1847, Kirchoff mengungkap pemahaman yang benar tentang bagaimana teori arus listrik dan elektrostatik harus digabungkan.

Pada tahun 1850, Kirchoff diangkat sebagai guru besar di Universitas Breslau. Kemudian, pada tahun 1854, ia menjadi profesor fisika di Universitas Heidelberg. Nah, saat inilah Kirchoff menemukan analisis spektrum. Ia menunjukkan bahwa setiap elemen mengeluarkan cahaya berwarna yang khas saat dipanaskan hingga berpijar. Dari penemuannya ini, akhirnya lahirlah dua elemen kimia baru, yakni cesium dan rubidium.

Pada tahun 1857, Kirchoff menikah dengan seorang wanita bernama Clara Richelot. Mereka dikaruniai tiga anak laki-laki dan dua anak perempuan. Clara kemudian wafat pada tahun 1869. Hal ini membuat Kirchoff mengurus semua anak-anaknya. Malangnya, si pemilik otak jenius itu mengalami disabilitas hingga membuatnya harus menggunakan kursi roda dan tongkat.

Baca :   Pedoman Penyusunan SKP Guru dan Contohnya

Pada tahun 1872, Kirchoff menikah lagi dengan seorang wanita bernama Luise Brommel. Kirchoff pada saat ini mendapatkan banyak tawaran mengajar di universitas-universitas. Namun ia menolaknya karena merasa sudah cukup senang dan nyaman di Heidelberg.

Pada tahun 1875, kesehatan Kirchoff mulai mengalami penurunan. Ia memutuskan untuk kembali ke Berlin. Di sana, Khirchoff menjabat sebagai ketua fisika matematika, yang membuatnya bisa mengajar tanpa melakukan aktivitas yang berlebihan. Ia pada akhirnya wafat pada 17 Oktober 1887 saat berusia 63 tahun. Gustav Robert Kirchoff dimakamkan di Pemakaman St. Matthaus Kirchoff di Berlin.

Karya-karya Kirchoff

Sebagaimana dijelaskan di atas, Kirchoff menyumbangkan 3 karya penting untuk peradaban fisika. Pertama, Hukum Kirchoff yang ditemukannya saat ia masih berstatus sebagai mahasiswa di Universitas Albertus Konigsberg pada 1845.

Kedua, Caesium dan Rubidium. Caesium adalah unsur kimia bersimbol ‘Cs’ dalam table periodik dan memiliki nomor atom 55. Unsur kimia ini berbentuk logal alkali berwarna putih keemasan dan lunak. Sementara itu, Rubidium adalah unsur kimia bersimbol Rb dalam table periodic dan memiliki nomor atom 37. Unsur kimia ini seperti caesium dan termasuk logam alkali (logam lunak) dengan warna perak keputihan.

Ketiga, Hukum Kirchoff dalam Spektroskopi, yang terkenal dengan 3 pernyataan Kirchoff. Berikut 3 pernyataan yang dimaksud:

  • Bila suatu benda gas atau cair yang memiliki tekanan tinggi dipijarkan maka akan menghasilkan cahaya dengan spectrum kontinu;
  • Jikalau suatu benda gas yang bertekanan rendah dipijarkan maka dia bakal membentuk sinar dengan bentuk spektrum emisi berupa garis-garis terang di panjang gelombang yang diskret, hal ini tergantung tingkatan energi atom-atom yang dikandung gas tersebut;
  • Bila spketrum kontinu dialirkan pada suatu benda gas dingin yang memiliki tekanan rendah maka akan menghasilkan cahaya dengan spectrum serapan berupa garis-garis gelap di panjang gelombang yang diskret, hal ini tergantung dengan tingkatan energi atom-atom yang dikandung gas dingin tersebut.

Demikian penjelasan tentang Hukum Kirchoff, bunyi dan rumus Hukum Kirchoff 1 dan Hukum Kirchoff 2, contoh soal dan pembahasannya serta penemu Hukum Kirchoff dan karya-karyanya. Semoga Anda mendapatkan wawasan dan pengetahuan baru dari pembahasan ini.

You may also like

Leave a Comment