HUKUM KIRCHOFF I DAN II

 

1.       NAMA GURU                                  : ROSMAWATI, S.Pd

2.       MATA PELAJARAN                         : FISIKA

3.       KELAS                                               : XII IPA 3

4.       PERTEMUAN                                  : KE-3

5.       KD                                                    : Menganalisis prinsip kerja  peralatan listrik searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari

6.       TUJUAN PEMBELAJARAN             : Mengidentifikasi Hukum I Kirchoff dan Hukum II Kirchoff serta mampu Melakukan Percobaan Kerja Rangkaian Listrik Searah (DC)

7.       MATERI                                           : Hukum Kirchoff I dan II

8.       METODE                                          : Discovery Learning

9.       STRATEGI                                        : Pendekatan saintifik

10.   PENGEMBANGAN MATERI        : 

Penjelasan Lengkap Hukum I dan II Kirchhoff | Fisika Kelas 12

Hukum Kirchhoff ditemukan oleh Gustav Robert Kirchhoff yang merupakan ahli fisika asal Jerman. Kirchhoff menjelaskan hukumnya tentang kelistrikan ke dalam dua bagian, yaitu Hukum I Kirchhoff dan Hukum II Kirchhoff. 

 

Hukum I Kirchhoff

Hukum ini merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik yang mengalir tidaklah berubah. Jadi, pada suatu percabangan, laju muatan listrik yang menuju titik cabang sama besarnya dengan laju muatan yang meninggalkan titik cabang itu. Nah, di fisika, laju muatan listrik adalah kuat arus listrik. Oleh karena itu, bunyi Hukum I Kirchhoff lebih umum ditulis: 

Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik cabang akan sama dengan  jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik itu.

Hukum I Kirchhoff biasa disebut Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL).

Berdasarkan gambar di atas, besar kuat arus total yang melewati titik percabangan a secara matematis dinyatakan Σ Imasuk = Σ Ikeluar yang besarnya adalah I1 = I2 + I3.

 

Hukum II Kirchhoff

Hukum ini berlaku pada rangkaian yang tidak bercabang yang digunakan untuk menganalisis beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup. Hukum II Kirchhoff biasa disebut Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL). Bunyi Hukum II Kirchhoff adalah:

Jumlah aljabar beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup adalah sama dengan nol.

Versi lain Hukum II Kirchhoff, yaitu pada rangkaian tertutup, berbunyi: jumlah aljabar GGL (ε) dan jumlah penurunan tegangan (IR) sama dengan nol. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai: Σ ε+Σ IR = 0.

 

Berdasarkan gambar di atas, total tegangan pada rangkaian adalah Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0. Hukum II Kirchhoff ini menjelaskan bahwa jumlah penurunan beda potensial sama dengan nol artinya tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian atau semua energi listrik diserap dan digunakan. 

Untuk menganalisis suatu rangkaian listrik menggunakan Hukum II Kirchhoff diperlukan beberapa aturan atau perjanjian.

1. Pilih loop untuk masing-masing lintasan tertutup dengan arah tertentu. Pada dasarnya pemilihan arah loop bebas namun jika memungkinkan usahakan searah dengan arah arus. Maksudnya bebas disini bebas yah arahnya mau searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.

2. Pada suatu cabang, jika arah loop sama dengan arah arus maka penurunan tegangan (IR) bertanda positif, jika berlawanan arah maka penurunan tegangan (IR)  bertanda negatif. Contohnya gini. Kalo misalkan arah loop searah jarum jam terus arah arusnya juga searah jarum jam, maka nanti penurunan tegangan (IR) positif karena sama-sama searah jarum jam.

Kalo misalkan nanti loopnya berlawanan arah jarum jam tapi arusnya searah jarum jam maka IR-nya bertanda negatif.

3. Jika saat mengikuti arah loop, kutub sumber tegangan yang lebih dulu dijumpai adalah kutub positif maka GGL bertanda positif.

Sebaliknya, jika kutub yang lebih dahulu dijumpai adalah kutub negatif maka GGL bertanda negatif.

Supaya kamu lebih paham, ayo coba kerjakan contoh soal di bawah ini!

1. Suatu rangkaian listrik ditunjukkan seperti gambar berikut ini.

Dengan menggunakan hukum II Kirchhoff, besar kuat arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian tersebut adalah…

Diketahui:

ε1 = 6 V

ε2 = 12 V

R1 = 2 Ω

R2 = 6 Ω

R3 = 4 Ω

Ditanya: I ?

Jawab:

 

2. Perhatikan gambar rangkaian listrik dibawah ini!

 

Jika diketahui ε1 = 16 V; ε2 = 8 V; ε3 = 10 V; R1 = 12 ohm; R2 = 6 ohm; dan R3 = 6 ohm. Besar kuat arus lisrik I adalah…

Jawab:

Hukum I Kirchhoff:

Loop I (atas):

Loop II (bawah):

Substitusikan persamaan (1) ke persamaan (3):

Eliminasi persamaan (2) dan persamaan (4):

Oke, sekarang kamu sudah mengerti kan penjelasan Hukum I dan II Kirchhoff? Ingat, jangan sampai salah dalam menentukan arah loop, ya.

LATIHAN TUGAS

1. Diketahui sebuah rangkaian seperti berikut, dengan arus listrik 3A mengalir dari X ke Y sehingga besar beda potensial antara X dan Y adalah 12. Tentukan berapa besar hambatan R!

2. Diketahui besar arus listrik yang melalui 𝐼2= 1 A,𝐼1= 3 A,𝐼4= 0,5 A. Hitunglah besar arus listrik yang melalui 𝐼3 dan 𝐼5 ?

3. Pada titik P dari suatu rangkaian listrik yang bercabang, dan memiliki kuat arus I1 = 5A, I2 = 4A, I3 = 2A. Arah arus I1=I2 adalah arus masuk sedangkan arus I3=I4 adalah arus keluar, maka hitunglah besar I4 !

 

BAB ARUS LISTRIK SEARAH

 

Mata Pelajaran      : Fisika

Kelas                                        : KELAS 12 IPA 4, 12 IPA 3 DAN 12 IPA 5

Guru Pengampu                        : Rosmawati, S.Pd

KD                                            : Menganalisis prinsip kerja peralatan listrik searah (DC) berikut keselamatannya dalam kehidupan sehari-hari

Pengertian Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada penghantar setiap sekon. 

Aliran muatan itu disebabkan oleh adanya beda potensial di antara dua ujung penghantar. 

Secara matematis, banyak sedikitnya arus yang mengalir itu menghasilkan suatu besaran yang disebut kuat arus listrik, dan kuat arus listrik dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

I = kuat arus listrik (Ampere);

Q = muatan listrik (C); dan

t = waktu (s).

Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik pada suatu rangkaian adalah amperemeter atau multimeter. 

Besarnya kuat arus yang terukur menggunakan amperemeter bisa ditentukan dengan persamaan berikut.

Perhatikan contoh berikut.

Berdasarkan gambar di atas, nilai yang ditunjuk alat (amperemeter) adalah 30, skala yang dipilih maksimal 5 A, dan skala terbesar pada layar adalah 100. 

Dengan demikian, besarnya kuat arus yang terukur adalah sebagai berikut.

Jadi, kuat arusnya 1,5 A.

Setelah Quipperian tahu pengertian arus listrik, tentu Quipperian tahu kan apa itu rangkaian listrik arus searah?

Rangkaian listrik arus searah adalah rangkaian listrik yang muatannya bergerak satu arah saja, sehingga polaritasnya tetap. 

Namun, jenis rangkaian ini jarang digunakan untuk keperluan sehari-hari. Jenis rangkaian yang kamu gunakan di rumah sehari-hari termasuk rangkaian listrik arus bolak-balik (AC).

Baca Juga: Rumus Tegangan Listrik Menurut Hukum Ohm & Konsep Usaha

Hukum Ohm

Oleh karena pada rangkaian listrik arus searah polaritasnya tetap, maka berlaku hukum Ohm. 

Seorang ilmuwan asal Jerman, George Simon Ohm, berhasil merumuskan hubungan antara tegangan, kuat arus, dan hambatan pada suatu rangkaian. 

Menurut Ohm, besarnya tegangan pada suatu rangkaian berbanding lurus dengan kuat arus yang ditimbulkan. Semakin besar tegangan, semakin besar kuat arusnya. 

Secara matematis, hukum Ohm dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:

I = kuat arus listrik (A);

V = tegangan listrik (V); dan

R = hambatan listrik (Ohm).