Halo Quipperians! Anda yang sedang mempelajari kelistrikan dan kelistrikan dalam Fisika, pasti sudah tidak asing lagi atau paling tidak sering mendengar tentang hukum Kirchoff 1 dan 2.
Nah, bagi Anda khususnya siswa kelas 12 yang sedang atau akan memasuki pembahasan hukum Kirchoff 1 dan 2, mari kita kupas satu per satu mengenai pengertian, rumus, dan penggunaan aplikatif hukum Kirchoff 1 dan 2 agar Anda dapat memahami dengan lebih mudah.
Definisi Hukum Kirchoff
Secara sederhana, hukum Kirchoff 1 dan 2 adalah dua persamaan yang melibatkan arus dan tegangan dalam rangkaian listrik.
Hukum Kirchoff pada dasarnya membahas tentang konduksi listrik yang berkaitan dengan hukum kekekalan energi. Dengan demikian, sangat penting mempelajari hukum Kirchoff sebagai dasar untuk memahami arus dan tegangan pada rangkaian listrik, khususnya rangkaian listrik tertutup.
Kapan Hukum Kirchoff digunakan?
Jika diperhatikan instalasi listrik di rumah Anda, pasti banyak kabel yang dirangkai sehingga terlihat rumit. Meski rumit, bisa dipastikan rangkaian tersebut memiliki titik percabangan.
Nah, untuk menentukan besarnya arus dan tegangan listrik pada setiap titik percabangan, dapat menggunakan persamaan hukum Kirchoff.
Siapa Penemu Hukum Kirchoff?
Sesuai namanya, hukum Kirchoff dipopulerkan oleh fisikawan Jerman, Gustav Robert Kirchhoff. Sebenarnya keahlian Kirchoff terfokus pada bidang fisika termodinamika, namun pada tahun 1845 ia menemukan rumus hukum rangkaian untuk teknik elektro.
Kirchhoff, yang menghabiskan sebagian hidupnya sebagai profesor dan profesor fisika di Universitas Albertus Konigsberg, berkontribusi pada perkembangan sains.
Ada banyak kontribusi yang dibuat oleh Kirchoff untuk dunia sains, termasuk rumus persamaan hukum sirkuit untuk teknik elektro (1845), hukum radiasi termal, yang dikenal sebagai termodinamika (1859), dan membuat banyak kontribusi besar untuk spektroskopi. Hingga saat ini, hukum Kirchoff banyak digunakan dalam teknik kelistrikan.
Apakah Hukum Kirchoff itu?
Seperti yang telah dijelaskan di atas, hukum Kirchoff dibagi menjadi hukum Kirchoff 1 dan hukum Kirchoff 2. Keduanya memiliki perbedaan yaitu:
Hukum Kirchoff 1
Hukum Kirchoff I menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah arus yang meninggalkan percabangan atau jumlah arus pada suatu titik adalah nol. Oleh karena itu hukum ini biasa disebut dengan hukum percabangan.
Hukum Kirchoff 1 berbunyi “Jumlah kuat arus listrik yang memasuki sebuah titik cabang akan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik tersebut.”
Bunyi Hukum Kirchoff 2
Sedangkan Hukum Kirchhoff II menyatakan bahwa pada rangkaian tertutup, jumlah gaya listrik dan tegangan jatuh sama dengan nol.
Penurunan tegangan nol berarti tidak ada energi listrik yang hilang di sirkuit. Dengan demikian, energi listrik dapat digunakan atau diserap seluruhnya.
Hukum ke-2 Kirchoff berbunyi sebagai “jumlah dari semua tegangan di sekitar loop tertutup dalam suatu rangkaian sama dengan nol.”
Apa Fungsi Hukum Kirchoff?
Fungsi hukum Kirchoff pada dasarnya adalah untuk menentukan besarnya arus dan tegangan listrik pada setiap titik percabangan listrik. Karena memiliki bunyi yang berbeda, Hukum Kirchoff 1 dan Hukum Kirchoff 2 memiliki fungsi yang berbeda.
Fungsi Hukum Kirchoff 1
Menurut Hukum Kirchoff 1, ketika arus listrik melewati cabang, arus akan dibagi ke setiap cabang. Fungsi Hukum Kirchoff 1 adalah menghitung besarnya arus yang terbagi.
Pasalnya, besaran arus tergantung ada atau tidaknya hambatan di cabang. Jika hambatannya besar, maka menghasilkan arus listrik yang lebih kecil, begitu pula sebaliknya.
Fungsi Hukum Kirchoff2
Kedengarannya, Hukum Kirchoff 2 berlaku untuk rangkaian listrik tidak bercabang dengan tujuan menganalisis tegangan atau beda potensial dalam rangkaian tertutup.
Dengan begitu, fungsi Hukum Kirchoff 2 adalah untuk membantu memecahkan masalah jika rangkaian yang ditemukan tidak sesederhana itu.
Dengan kata lain, fungsi Hukum Kirchoff 2 adalah untuk menyederhanakan perhitungan arus dalam rangkaian yang tidak dapat disederhanakan dengan kombinasi seri dan paralel.
Apa Rumus Hukum Kirchoff?
Pengabdian Gustav Kirchoff pada dunia Fisika di bidang kelistrikan menghasilkan rumusan hukum rangkaian untuk teknik kelistrikan. Sesuai dengan fungsinya, formulasi ini juga dibagi menjadi Formula Hukum Kirchoff 1 dan Formula Hukum Kirchoff 2.
Rumus Hukum Kirchoff 1
Hukum Kirchoff I menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah arus yang meninggalkan percabangan atau jumlah arus pada suatu titik adalah nol. Berdasarkan hal tersebut, Hukum Kirchoff 1 secara matematis dirumuskan sebagai berikut:
Kuat arus adalah besarnya muatan yang mengalir dalam suatu penghantar pada selang waktu tertentu, sehingga muatan listrik tersebut bersifat kekal. Artinya, muatan listrik yang masuk dan keluar dari titik cabang selalu sama.
Rumus Hukum Kirchoff 2
Hukum ke-2 Kirchoff menyatakan bahwa dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya listrik dan jatuh tegangan adalah nol. Penurunan tegangan nol berarti tidak ada energi listrik yang hilang di sirkuit.
Dengan demikian, energi listrik dapat digunakan atau diserap seluruhnya. Secara matematis, rumus Hukum Kirchoff 2 adalah sebagai berikut:
Penerapan Hukum Kirchoff dalam Kehidupan Sehari-hari
Secara kasat mata penerapan Hukum Kirchoff sulit dilihat karena penerapannya berupa rumus dalam menjalankan rangkaian listrik. Yang dapat kita lihat hanyalah komponen kelistrikan yang menggunakan rangkaian paralel atau seri.
Dalam menerapkan Hukum Kirchoff, jika Anda menggunakan rangkaian seri pada lampu di rumah Anda, maka lampu yang dekat dengan sumber listrik akan menyala lebih terang daripada lampu yang jauh dari sumber listrik.
Namun, jika Anda menyusun lampu dengan rangkaian paralel, semua lampu yang terpasang akan memiliki tingkat kecerahan yang sama, terlepas dari jarak ke sumber listrik.
Contoh Soal Hukum Kirchoff
Agar lebih mudah memahami penerapan Hukum Kirchoff, sebaiknya segera pelajari contoh soalnya.
Contoh Soal Hukum Kirchoff 1
Perhatikan rangkaian listrik berikut ini:
Diketahui besarnya arus listrik yang melalui I2 = 1 A, I1 = 3 A, I4 = 0,5 A, maka berapakah besar arus listrik yang melalui I3 dan I5?
Menjawab:
Untuk menyelesaikan masalah ini, Quipperian dapat menggunakan prinsip Hukum Kirchhoff I dengan persamaan sebagai berikut:
Karena jumlah arus masuk sama dengan jumlah arus keluar, maka besarnya arus listrik yang melalui I5 = 3 A.
Kesimpulan dari persamaan di atas adalah, besarnya arus yang melalui I3 dan I5 masing-masing adalah 1,5 A dan 3 A.
Contoh Masalah Hukum Kirchoff 2
Perhatikan rangkaian listrik berikut ini:
Berapa besar arus yang melalui I3?
Nah, untuk menentukan besarnya arus pada I3, Quipperian dapat menggunakan persamaan Hukum Kirchoff 2 sebagai berikut.
Kesimpulan
Ternyata mempelajari Hukum Kirchoff tidak terlalu rumit asalkan kita memahami prinsip dan kegunaan dari Hukum Kirchoff 1 dan 2 tersebut.
Untuk mendapatkan lebih banyak soal latihan, Quipperian bisa membuka akun Video Quipper. Quipper Video menyediakan ribuan soal beserta pembahasannya yang dapat diakses dimanapun, kapanpun, dalam kondisi apapun. Selamat belajar!
