I2+I3+I4 =I5
1 + I3 + 0,5 = 3
I3 = 3 – 0,5
I3 = 1,5A
Jadi besarnya kuat arus listrik yang melewati I3 adalah 1,5 A dan melewati I5 adalah 3 A.
Hukum Kirchhoff
5 min read
Bunyi Hukum Kirchoff 2
Hukum Kirchoff 2 menyatakan bahwa dalam rangkaian loop (rangkaian tertutup), jumlah aljabar GGL dan jumlah penurunan potensialnya sama dengan nol. Atau bisa juga berbunyi bahwa beda potensial atau tegangan pada sebuah rangkaian tertutup adalah sama dengan nol.
Berbeda dengan hukum Kiirchoff I yang berlaku pada rangkaian listrik yang bercabang, hukum Kirchoff 2 ini berlaku dan digunakan pada rangkaian tertutup untuk menganalisa beda potensial atau tegangannya. Karena itu, hukum ini disebut juga dengan hukum tegangan Kirchoff.
Rumus Hukum Kirchhoff 2
Rumus hukum kirchhoff 2 adalah ∑V+∑(I⋅R)=0. Sebagai ilustrasinya, jika kita memiliki suatu muatan (Q) pada sembarang titik beda potensial (V), maka energi yang dimiliki oleh muatan tersebut adalah QV.
Kemudian jika muatan mengalami perpindahan (bergerak), maka muatan yang dimiliki akan mendapatkan tambahan energi atau kehilangan sebagian energi ketika melalu resistor baterai atau elemen rangkaian lainnya. Namun saat muatan kembali ke titik awal, maka energi akan kembali menjadi QV.
Jumlah rangkaian tertutup yang ada dalam satu rangkaian listrik tidak hanya ada 1 bahkan bisa dua atau lebih. Dalam penerapannya pada rangkaian tertutup, ada aturan yang harus diperhatikan:
- Tentukan loop masing-masing rangkaian dengan arah tertentu.
- Apabila searah loop, penurunan tegangannya diberikan tanda plus (+) begitu pula sebaliknya jika berlawanan arah dengan loop, penurunan tegangannya bertanda negatif (-).
- Jika ketika mengikuti arah loop, pada sumber tegangan ditemui lebih dulu kutub positifnya, maka GGL akan bertanda positif. Begitu juga sebaliknya jika yang ditemui lebih dulu adalah kutub negatif, maka GGL juga bertanda negatif (-).
Ketika rangkaian listrik AC atau rangkaian DC dianalisis berdasarkan hukum rangkaian Kirchhoff 2, Anda harus jelas dengan semua terminologi dan definisi yang menggambarkan komponen sirkuit seperti jalur, simpul, jerat, dan loop.
Contoh Soal Hukum Kirchhoff 2
a. Perhatikan gambar rangkaian listrik dibawah ini. Temukan arus yang mengalir pada Resistor 40Ω, R3!
Pembahasan :
# Langkah 1 : Rangkaian memiliki 3 cabang, 2 node (A dan B) dan 2 loop independen. Maka didapatkan persamaan :
- Node A : I1 + I2 = I3
- Node B : I3 = I1 + I2
# Langkah 2 : Menggunakan Hukum Tegangan Kirchhoff, didapatkan KVL persamaan sebagai berikut :
- Perputaran arus 1 : 10 = R1 I1 + R3 I3 = 10I1 + 40I3
- Perputaran arus 2 : 20 = R2 I2 + R3 I3 = 20I2 + 40I3
- Perputaran arus 3 : 10 – 20 = 10I1 – 20I2
# Langkah 3 : Karena I3 adalah jumlah dari I1 + I2, maka diperoleh persamaan berikut :
- Persamaan 1 : 10 = 10I1 + 40(I1 + I2) = 50I1 + 40I2
- Persamaan 2 : 20 = 20I2 + 40(I1 + I2) = 40I1 + 60I2
# Langkah 4 : Dari kedua hasil diatas, kita telah mendapatkan dua “Persamaan Simultan” yang bisa disederhanakan :
- Substitusi nilai I1 ke I2 = -0,143 Amps
- Substitusi nilai I2 ke I1 = +0,429 Amps
# Langkah 5 : Karena I3 = I1 + I2, Maka :
- Arus yang mengalir dalam resistor R3 adalah -0,143 + 0,429 = 0,286 Amps
- Tegangan yang melintasi resistor R3 adalah 0,286 x 40 = 11,44 volt
Penerapan Hukum Kirchhoff
Sama seperti hukum lain dalam ilmu Fisika, hukum Kirchoff juga diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Namun contoh penerapannya mungkin cukup sulit untuk dilihat secara kasat mata karena ini berupa sebuah rumus, bukan berupa komponen.
Setelah mengetahui bunyi hukum Kirchoff sebagaimana yang dijelaskan di atas, berikutnya adalah bagaimana penerapannya :
- Asumsikan semua tegangan dan hambatan diberikan. (V1, V2,… R1, R2, dst.)
- Tetapkan arus listrik yang mengalir ke setiap cabang (searah jarum jam atau berlawanan arah)
- Beri label setiap cabang dengan arus cabang. ( I1, I2, I3 dst.)
- Temukan persamaan hukum pertama Kirchoff untuk setiap simpul.
- Temukan persamaan hukum kedua Kirchoff untuk setiap loop independen dari rangkaian.
- Gunakan persamaan linier simultan yang diperlukan untuk menemukan arus listrik yang tidak diketahui.
Contoh penerapan hukum kirchhoff dalam kehidupan sehari hari yang pasti bisa dilihat adalah pada rangkaian listrik, baik itu parallel maupun seri. Misalnya ketika rangkaian listrik disusun secara seri, maka lampu yang dipasang paling dekat dengan sumber listrik memiliki nyala yang lebih terang.
Sementara ketika disusun secara parallel, maka semua lampu yang dipasang memiliki intensitas terang yang hampir sama, meski jaraknya dengan sumber listrik berbeda.
Kesimpulan :
