Ketika kita memasuki dunia kelistrikan, memahami bagaimana arus dan tegangan mengalir dalam rangkaian adalah hal yang sangat penting, terutama dalam rangkaian yang kompleks. Di sinilah Hukum Kirchhoff menjadi kunci. Dengan dua hukum utamanya—Hukum Arus dan Hukum Tegangan—kita dapat memetakan arus yang masuk dan keluar pada titik-titik percabangan, serta menghitung tegangan pada lintasan tertutup. Hukum ini memungkinkan kita menganalisis dan memecahkan masalah dalam berbagai rangkaian listrik, mulai dari rangkaian sederhana hingga yang rumit, dan menjadi fondasi bagi banyak aplikasi dalam teknik elektro dan fisika.
Pengertian Hukum Kirchhoff
Hukum Kirchhoff adalah dua prinsip dasar dalam ilmu kelistrikan yang membantu kita menganalisis arus dan tegangan dalam rangkaian listrik. Hukum ini penting dalam memahami bagaimana arus listrik dan tegangan berinteraksi di berbagai titik dalam rangkaian, terutama pada rangkaian yang lebih kompleks.
Hukum Kirchhoff terdiri dari dua hukum utama:
- Hukum Kirchhoff Arus (Hukum I Kirchhoff)
- Hukum Kirchhoff Tegangan (Hukum II Kirchhoff)
Belajar dengan Tutor Super Bimbel Lavender
1. Hukum Kirchhoff Arus (KCL – Kirchhoff’s Current Law)
Pernyataan Hukum I Kirchhoff: Di setiap titik percabangan (node) dalam rangkaian listrik, jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar.
Penjelasan: Saat ada arus yang masuk ke titik percabangan, semua arus tersebut akan terbagi ke berbagai cabang yang keluar dari titik tersebut. Jika kita menambahkan semua arus yang masuk dan keluar, hasilnya adalah nol.
Rumus Hukum I Kirchhoff:
Misalkan:
- Ada arus ( I1 ) dan ( I2 )yang masuk ke titik percabangan.
- Arus I3, I4 dan I5 keluar dari titik tersebut.
Maka:
Contoh Soal:
Jika pada suatu titik percabangan, arus yang masuk adalah 2 A dan 3A, sementara arus yang keluar sebesar 4A Berapakah arus yang keluar dari cabang lain?
Jawaban:
Dari hukum I Kirchhoff, kita dapat menuliskan:
Jadi, arus yang keluar dari cabang lain adalah 1A.
2. Hukum Kirchhoff Tegangan (KVL – Kirchhoff’s Voltage Law)
Pernyataan Hukum II Kirchhoff: Di setiap rangkaian tertutup, jumlah aljabar tegangan (potensial listrik) adalah nol.
Penjelasan: Hukum ini menyatakan bahwa jika kita mengikuti suatu lintasan tertutup dalam rangkaian listrik, maka jumlah dari seluruh tegangan sumber dan tegangan komponen akan kembali ke nilai nol. Hukum ini membantu kita mengetahui berapa tegangan pada setiap komponen dalam suatu rangkaian tertutup.
Rumus Hukum II Kirchhoff:
Misalkan ada tegangan dari sumber ( V_1 ), ( V_2 ), dan beberapa tegangan pada resistor ( V_R ). Maka kita dapat menuliskan:
Contoh Soal
Soal 1
Pada suatu titik percabangan, arus yang masuk adalah 4A dan 2A, sedangkan arus yang keluar dari cabang pertama adalah 3A. Berapa arus yang keluar dari cabang kedua?
Jawaban:
Menurut hukum I Kirchhoff:
Jadi, arus yang keluar dari cabang kedua adalah 3 A.
Soal 2
Dalam suatu rangkaian tertutup terdapat tiga komponen dengan tegangan V1 = 10; V2 = 5; , dan sebuah resistor yang mengakibatkan tegangan jatuh sebesar VR = 15. Apakah hukum II Kirchhoff dipenuhi?
Jawaban:
Kita hitung jumlah aljabar tegangannya:
Karena hasilnya nol, maka hukum II Kirchhoff dipenuhi.
Soal 3
Diberikan sebuah titik percabangan dengan tiga cabang arus. Jika arus yang masuk pada titik ini adalah 6A dan yang keluar adalah 2A dan 3A, berapakah arus yang keluar dari cabang ketiga?
Jawaban:
Dengan hukum I Kirchhoff:
Jadi, arus yang keluar dari cabang ketiga adalah 1A.
Soal 4
Sebuah rangkaian tertutup memiliki dua sumber tegangan V1= 12 dan V2 = 6, serta dua resistor dengan tegangan jatuh masing-masing Vr1 = 8 dan Vr2 = 10. Apakah hukum II Kirchhoff berlaku?
Jawaban:
Jadi, hukum II Kirchhoff berlaku pada rangkaian ini.
Soal 5
Dalam suatu titik percabangan, terdapat arus yang masuk sebesar 5A dan 7A, sementara arus yang keluar sebesar 6A dan ( I ). Hitunglah nilai ( I ).
Jawaban:
Dengan menggunakan hukum I Kirchhoff:
Materi ini memberikan pengenalan tentang Hukum Kirchhoff dan penerapannya dalam rangkaian sederhana. Latihan soal ini juga melatih pemahaman dasar konsep konservasi arus dan tegangan.
