Halo Quipperian! Kamu yang sedang belajar soal listrik dan kelistrikan pada mata pelajaran Fisika, pasti mulai akrab atau setidaknya sering mendengar soal hukum Kirchoff 1 dan 2.
Nah buat kamu khususnya anak kelas 12 yang sedang atau akan masuk ke pembahasan hukum Kirchoff 1 dan 2, yuk kita kupas satu per satu mengenai pengertian, rumus, hingga kegunaan hukum Kirchoff 1 dan 2 secara aplikatif agar kamu lebih mudah memahami.
Pengertian Hukum Kirchoff
Secara sederhana, hukum Kirchoff 1 dan 2 adalah dua persamaan yang melibatkan arus dan tegangan dalam suatu rangkaian listrik.
Hukum Kirchoff pada dasarnya membahas tentang konduksi listrik yang berkaitan dengan hukum konservasi energi. Dengan begitu, hukum Kirchoff sangat penting dipelajari sebagai dasar untuk memahami arus dan tegangan dalam rangkaian listrik, terutama rangkaian listrik tertutup.
Kapan Hukum Kirchoff digunakan?
Kalau kamu memperhatikan instalasi listrik di dalam rumahmu, pasti ada banyak kabel-kabel yang saling terangkai satu sama lain yang terlihat rumit. Walaupun rumit, dapat dipastikan rangkaian tersebut memiliki titik percabangan.
Nah, untuk menentukan besaran arus dan tegangan listrik pada setiap titik percabngan, kamu dapat menggunakan persamaan hukum Kirchoff.
Siapakah Penemu Hukum Kirchoff?
Sesuai namanya, hukum Kirchoff dipopulerkan oleh seorang ilmuwan Fisika asal Jerman, Gustav Robert Kirchhoff. Sebenarnya, keahlian Kirchoff difokuskan pada bidang fisika termodinamika, namun pada 1845 ia menemukan rumus hukum rangkaian untuk rekayasa listrik.
Kirchhoff yang menghabiskan sebagian masa hidupnya menjadi guru besar dan profesor fisika di Universitas Albertus Konigsberg ini menyumbangkan kontribusi kepada perkembangan ilmu pengetahuan.
Ada banyak kontribusi Kirchoff yang disumbangkan untuk dunia ilmu pengetahuan di antaranya adalah rumus persamaan hukum rangkaian untuk rekayasa listrik (1845), hukum radiasi termal atau yang dikenal dengan termodinamika (1859), serta banyak berkontribusi besar untuk spektroskopi. Hingga saat ini, hukum Kirchoff banyak digunakan dalam rekayasa kelistrikan.
Apa Bunyi Hukum Kirchoff?
Seperti yang sudah dijelaskan di atas, hukum Kirchoff terbagi atas hukum Kirchoff 1 dan hukum Kirchoff 2. Keduanya memiliki perbedaan yakni:
Bunyi Hukum Kirchoff 1
Hukum Kirchoff I menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk dalam suatu percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar percabangan atau jumlah arus pada suatu titik sama dengan nol. Oleh karena itu hukum ini biasa disebut sebagai hukum percabangan.
Bunyi hukum Kirchoff 1 adalah “jumlah kuat arus listrik yang masuk ke satu titik cabang akan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik tersebut.”
Bunyi Hukum Kirchoff 2
Sementara Hukum Kirchhoff II menyatakan bahwa di dalam suatu rangkaian tertutup, jumlah gaya listrik dan penurunan tegangan sama dengan nol.
Penurunan tegangan sama dengan nol berarti tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut. Dengan demikian, energi listrik bisa digunakan atau diserap seluruhnya.
Bunyi dari hukum Kirchoff 2 adalah “jumlah keseluruhan voltase yang ada di sekitar loop tertutup di dalam rangkaian memiliki besar yang sama dengan nol.”
Apa Fungsi Hukum Kirchoff?
Fungsi Hukum Kirchoff pada dasarnya adalah untuk menentukan besarnya kuat arus dan tegangan listrik di masing-masing titik percabangan listrik. Karena punya bunyi yang berbeda, Hukum Kirchoff 1 dan Hukum Kirchoff 2 memiliki fungsi yang berbeda.
Fungsi Hukum Kirchoff 1
Sesuai bunyi Hukum Kirchoff 1, ketika arus listrik melewati percabangan, maka arus tersebut akan terbagi ke setiap cabang. Fungsi Hukum Kirchoff 1 adalah untuk menghitung besarnya arus yang terbagi tersebut.
Pasalnya, besaran arusnya tergantung ada atau tidaknya hambatan di cabang tersebut. Jika hambatan besar maka berakibat pada arus listrik yang mengecil, begitupun sebaliknya.
Fungsi Hukum Kirchoff 2
Sesuai bunyinya, Hukum Kirchoff 2 berlaku untuk rangkaian listrik tak bercabang dengan tujuan menganalisis tegangan atau beda potensial dalam suatu rangkaian tertutup.
Dengan begitu, fungsi Hukum Kirchoff 2 adalah untuk membantu menyelesaikan permasalahan jika rangkaian yang didapati tidak sesederhana.
Dengan kata lain, fungsi Hukum Kirchoff 2 adalah untuk menyederhanakan perhitungan arus pada rangkaian yang tidak bisa disederhanakan dengan kombinasi seri dan paralel.
Apa Rumus Hukum Kirchoff?
Dedikasi Gustav Kirchoff pada dunia Fisika di bidang kelistrikan menghasilkan rumusan hukum rangkaian untuk rekayasa listrik. Sesuai dengan fungsinya, rumusan ini juga terbagi atas Rumus Hukum Kirchoff 1 dan Rumus Hukum Kirchoff 2.
Rumus Hukum Kirchoff 1
Hukum Kirchoff I menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk dalam suatu percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar percabangan atau jumlah arus pada suatu titik sama dengan nol. Berdasarkan hal tersebut, Hukum Kirchoff 1 secara matematis dirumuskan sebagai berikut:
Adapun kuat arus merupakan jumlah muatan yang mengalir pada suatu penghantar dalam selang waktu tertentu, sehingga muatan listrik bersifat kekal. Artinya, muatan listrik yang masuk maupun keluar titik percabangan selalu sama.
Rumus Hukum Kirchoff 2
Hukum Kirchoff 2 menyatakan bahwa di dalam suatu rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya listrik dan penurunan tegangan sama dengan nol. Penurunan tegangan sama dengan nol berarti tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut.
Dengan demikian, energi listrik bisa 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 susah dilihat karena implementasinya berbentuk sebuah rumusan dalam menjalankan rangkaian listrik. Apa yang dapat kita lihat hanyalah komponen listrik menggunakan rangkaian paralel ataupun seri.
Dalam penerapan Hukum Kirchoff, kalau kamu menggunakan rangkaian seri pada lampu di rumahmu, maka lampu yang berada dekat dengan sumber listrik akan menyala lebih terang dari pada lampu yang berada jauh dari sumber listrik.
Namun, kalau kamu menyusun lampu dengan dengan rangkaian paralel, seluruh lampu yang terpasang akan punya tingkat keterangan yang sama, tidak bergantung pada jarak dengan sumber listrik.
Contoh Soal Hukum Kirchoff
Agar lebih mudah memahami penerapan Hukum Kirchoff, sebaiknya kamu langsung mempelajari contoh soal.
Contoh Soal Hukum Kirchoff 1
Perhatikan rangkaian listrik berikut:
Diketahui besarnya arus listrik yang melalui I2 = 1 A, I1 = 3 A, I4 = 0,5 A, maka berapakah besaran arus listrik yang melalui I3 dan I5?
Jawab:
Untuk menyelesaikan masalah ini, Quipperian bisa menggunakan prinsip Hukum Kirchhoff I dengan rumus persamaan sebagai berikut:
Oleh karena jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar, maka besarnya arus listrik yang melalui I5 = 3 A.
Simpulan dari persamaan di atas adalah, besarnya kuat arus yang melalui I3 dan I5 berturut-turut adalah 1,5 A dan 3 A.
Contoh Soal Hukum Kirchoff 2
Perhatikan rangkaian listrik berikut ini:
Berapakah besarnya arus yang melalui I3?
Nah, untuk menentukan besarnya arus pada I3, Quipperian bisa menggunakan persamaan Hukum Kirchoff 2 seperti berikut.
Simpulan
Ternyata mempelajari Hukum Kirchoff tidak terlalu rumit bukan selama kita memahami prinsip dan kegunaan baik itu Hukum Kirchoff 1 maupun 2.
Untuk mendapatkan latihan soal lebih banyak lagi, Quipperian dapat membuka akun Quipper Video, ya. Quipper Video menyediakan ribuan soal beserta pembahasannya yang dapat diakses di manapun, kapanpun, dalam kondisi apapun. Selamat belajar!
