Hukum Kirchhoff
Hukum Kirchhoff merupakan salah satu hukum dalam ilmu
Elektronika yang berfungsi untuk menganalisis arus dan tegangan dalam
rangkaian. Hukum Kirchoff pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli fisika
Jerman yang bernama Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) pada tahun 1845. Hukum
Kirchhoff terdiri dari 2 bagian yaitu Hukum Kirchhoff 1 dan Hukum Kirchhoft 2.
Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang berkaitan dengan dengan
arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchhoff 1 ini sering
disebut juga dengan Hukum Arus Kirchhoff atau
Kirchhoff’s Current Law
(KCL).
Bunyi Hukum Kirchhoff 1 adalah sebagai berikut :
“Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian
listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.”
Untuk lebih jelas mengenai Bunyi Hukum Kicrhhoff 1, silakan lihat rumus dan
rangkaian sederhana dibawah ini :
Berdasarkan Rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa :
I
1 + I
2 + I
3 = I
4 + I
5
+ I
6
Contoh Soal Hukum Kirchhoff
1
Dari rangkaian diatas, diketahui bahwa
I
1 = 5A
I
2 = 1A
I
3 = 2A
Berapakah I4 (arus yang mengalir pada AB) ?
Penyelesaian :
Dari gambar rangkaian yang diberikan diatas, belum diketahui apakah arus I4
adalah arus masuk atau keluar. Oleh karena itu, kita perlu membuat asumsi awal,
misalnya kita mengasumsikan arus pada I4 adalah arus keluar.
Jadi arus yang masuk adalah :
I
2 + I
3 = 1 + 2 = 3A
Arus yang keluar adalah :
I1 + I4 = 5 + I4
3 = 5 + I4
I4 = 3 – 5
I4 = -2
Karena nilai yang didapatkan adalah nilai negatif, ini berbeda dengan asumsi
kita sebelumnya, berarti arus I4 yang sebenarnya adalah arus masuk.
Pengertian dan Bunyi Hukum
Kirchhoff 2
Hukum
Kirchhoff 2 merupakan Hukum Kirchhoff yang digunakan untuk menganalisis
tegangan (beda potensial) komponen-komponen elektronika pada suatu rangkaian
tertutup. Hukum Kirchhoff 2 ini juga dikenal dengan sebutan Hukum Tegangan
Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).
Bunyi Hukum
Kirchhoff 2 adalah sebagai berikut :
“Total
Tegangan (beda potensial) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol”
Perhatikan rangkaian diatas, nilai-nilai Resistor yang terdapat di rangkaian
adalah sebagai berikut :
R1 = 10Ω
R2 = 20Ω
R3 = 40Ω
V1 = 10V
V2 = 20V
Berakah arus yang melewati resistor R3 ?
Penyelesaian :
Di dalam rangkaian tersebut, terdapat 3 percabangan, 2 titik, dan 2 loop
bebas (independent).
Gunakan Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff) untuk persamaan pada titik
A dan titik B
Titik A : I
1 + I
2 = I
3
Titik B : I
3 = I
1 + I
2
Gunakan Hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan Kirchhoff) untuk Loop 1, Loop 2
dan Loop 3.
Loop 1 : 10 = R1 x I
1 + R3 x I
3
= 10I
1 + 40I
3
Loop 2 : 20 = R2 x I
2 + R3 x I
3 =
20I
2 + 40I
3
Loop 3 : 10 – 20 = 10I
1 – 20I
2
Seperti yang dikatakan sebelumnya bahwa I
3 adalah hasil dari
penjumlahan I
1 dan I
2, maka persamaannya dapat kita buat
seperti dibawah ini :
Persamaan 1 : 10 = 10I
1 + 40(I
1 + I
2)
= 50I
1 + 40I
2
Persamaan 2 : 20 = 20I
2 + 40(I
1 + I
2)
= 40I
1 + 60I
2
Jadi saat ini kita memiliki 2 persamaan, dari persamaan tersebut kita
mendapatkan nilai I
1 dan I
2 sebagai berikut :
I
1 = -0.143 Ampere
I
2 = +0.429 Ampere
Seperti yang diketahui bahwa I
3 = I
1 + I
2
Maka arus listrik yang mengalir pada R
3 adalah -0.143 + 0.429 =
0.286
Ampere
Sedangkan Tegangan yang melewati R
3 adalah 0.286 x 40 =
11.44
Volt
Tanda Negatif (-) pada arus I
1 menandakan
arah alir arus
listrik yang diasumsikan dalam rangkaian diatas adalah salah. Jadi arah
alir arus listrik seharusnya menuju ke V
1, sehingga V
2 (20V)
melakukan pengisian arus (charging) terhadap V
1