1. Kelas 10 Fisika

Hukum Kirchoff

Pada materi kali ini kita akan belajar mengenai hukum kirchoff. Materi yang akan kita bahas adalah hukum kirchoff 1 dan 2, meliputi bunyi, rumus, dan contoh soal beserta pembahasannya. Berikut pembahasannya lengkapnya:

Pengertian Hukum Kirchoff

Menyederhanakan rangkaian dengan cara seri maupun paralel mungkin bisa dilakukan untuk rangkaian-rangkaian yang sederhana, tetapi untuk rangkaian yang lebih rumit cara seri dan paralel sulit dilakukan. Cara yang digunakan untuk memecahkan rangkaian-rangkaian yang lebih rumit adalah dengan menggunakan Kirchoff. 

Jadi, hukum kirchoff merupakan hukum yang digunakan untuk mengetahui besar arus yang mengalir pada setiap bagian rangkaian yang rumit.

Tahukah kalian, siapa penemu Hukum Kirchoff? 

Robert Gustav Kirchoff merupakan penemu Hk. Kirchoff 1 atau biasa dikenal dengan Kirchoff’s Current Law (KCL) dan Hk. Kirchoff 2 yang dikenal dengan Kirchoff’s Voltages Law (KVL). 

Artikel Terkait

  • Aljabar Matematika: Dasar-dasar dan Kegunaannya dalam Kehidupan Sehari-hari
    by Amanda Rayta (Studio Literasi) on Januari 18, 2024 at 1:51 am

    Matematika adalah salah satu cabang ilmu yang paling penting dalam kehidupan kita. Salah satu konsep yang sangat penting dalam matematika adalah aljabar. Umumnya, materi aljabar ini kita mulai mempelajarinya sejak kelas 7 SMP.  Aljabar matematika melibatkan penggunaan simbol dan variabel untuk memecahkan masalah dan menjelaskan hubungan antara angka. Namun pada artikel ini lebih fokus untuk Artikel Aljabar Matematika: Dasar-dasar dan Kegunaannya dalam Kehidupan Sehari-hari pertama kali tampil pada Studio Literasi.

  • Tentang Vektor: Definisi, Macam, dan Penerapannya
    by Amanda Rayta (Studio Literasi) on Januari 16, 2024 at 2:43 am

    Dalam dunia matematika, terdapat banyak konsep yang penting dan perlu kita pahami. Salah satunya adalah vektor. Materi vektor ini diajarkan untuk jenjang SMA untuk jurusan IPA yang termasuk daftar mata pelajaran Matematika Peminatan IPA mulai dari kelas 10.  Vektor merupakan salah satu konsep dasar yang memiliki peranan penting dalam berbagai bidang, seperti fisika, matematika, dan Artikel Tentang Vektor: Definisi, Macam, dan Penerapannya pertama kali tampil pada Studio Literasi.

  • Pola Bilangan: Definisi, Jenis, dan Contoh dalam Matematika
    by Amanda Rayta (Studio Literasi) on Januari 12, 2024 at 1:18 am

    Sobat Literasi, tahukah kamu kalau materi tentang pola bilangan merupakan salah satu materi yang cukup populer. Bahkan, pola bilangan juga kerap muncul saat ujian nasional. Pola bilangan ini sebenarnya sudah kita pelajari mulai saat kita kelas 1 SD. Pada awalnya, pelajaran ini berupa pengenalan susunan angka. Dalam matematika, pola bilangan kita gunakan untuk mempelajari hubungan Artikel Pola Bilangan: Definisi, Jenis, dan Contoh dalam Matematika pertama kali tampil pada Studio Literasi.

  • Larutan: Definisi, Jenis, Sifat, dan Fungsi Sehari-hari
    by Amanda Rayta (Studio Literasi) on Januari 12, 2024 at 12:55 am

    Bagi kamu yang berada di jurusan IPA saat SMA, pasti kamu pernah mempelajari larutan. Larutan sendiri termasuk materi dari mata pelajaran kimia. Mungkin yang kamu ingat  mengenai larutan yaitu suatu cairan yang terdiri dari 2 zat yang bercampur sehingga menghasilkan suatu larutan. Melalui artikel ini, Sobat Literasi akan mengetahui lebih lanjut tentang larutan, termasuk definisi, Artikel Larutan: Definisi, Jenis, Sifat, dan Fungsi Sehari-hari pertama kali tampil pada Studio Literasi.

Berikut penjelasan mengenai Hukum Kirchoff 1 dan 2:

Hukum Kirchoff 1

Hk. Kirchoff 1 yaitu suatu hukum dalam fisika yang berkaitan dengan dengan arah arus listrik dalam menghadapi sebuah titik percabangan.

Hukum ini didasarkan pada hukum konservasi energi yang menyatakan bahwa dalam suatu rangkaian tertutup, tegangan yang diperoleh dan tegangan yang berkurang harus memiliki besar yang sama.

Bunyi Hukum Kirchoff 1

Bunyi hukum ini adalah sebagai berikut :

Di dalam suatu rangkaian bercabang, kuat arus listrik total yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik total yang keluar.

Rumus Hukum Kirchoff 1

Hukum ini memiliki rumus sebagai berikut :

Rumus Hukum Kirchoff I oleh Studioliterasi

Σ𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘=Σ𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 

𝐼 =𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3

Keterangan :

𝐼 merupakan arus listrik yang masuk ke titik percabangan, dan  𝐼1, 𝐼2, dan 𝐼3 adalah arus listrik yang keluar dari percabangan. 

Contoh Soal Hukum Kirchoff 1 

Berikut kami sajikan contoh soal beserta pembahasannya :

  1. Perhatikan gambar berikut :

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  ?

Penyelesaian :

Σ𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘=Σ𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 

⇔𝐼1 = 𝐼5 

Dikarenakan Σ𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘=Σ𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟, maka besarnya arus listrik yang melalui 𝐼5 = 3 A.

Σ𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘=Σ𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 

⇔ 𝐼1 = 𝐼5 

⇔ 𝐼2+𝐼3+𝐼4=𝐼5

⇔ 1+𝐼3+0,5=3

3=3-1,5

⇔ 𝐼3=1,5 A

Jadi, 𝐼3 =1,5 A dan 𝐼5 = 3 A.

  1. 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 !

Penyelesaian :

Σ𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘=Σ𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 

𝐼1+𝐼2  = 𝐼3+𝐼4

5+4    = 2+ 𝐼4

9-2     = 𝐼4

        7= 𝐼4

Jadi 𝐼4 = 7A, dengan arah menjauhi P

Hukum Kirchoff 2 :

Hk. Kirchoff 2 yaitu suatu hukum dalam fisika yang digunakan untuk menganalisis tegangan (beda potensial) pada komponen-komponen elektronika dalam suatu rangkaian yang tertutup.

Dalam hukum ini dinyatakan bahwa jumlah aljabar dari GGL (Gaya Gerak Listrik) sumber beda potensial dalam sebuah rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol.

Bunyi Hukum Kirchoff 2

Hukum ini berbunyi :

Dalam suatu rangkaian yang tertutup, tegangan totalnya bernilai sama dengan nol.

Kuat arus ( 𝐼 ) yang masuk ke dalam titik percabangan A sama dengan kuat arus yang keluar dari titik percabangan B :

Maka berlaku :

𝐼A=𝐼B = 𝐼 = 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3

Rumus Hukum Kirchoff 2

Rumus hukum ini adalah sebagai berikut :

Σ𝜀+Σ𝐼𝑅=0

Keterangan :

Σ𝜀 = Jumlah GGL sumber arus (v)

Σ𝐼𝑅 = Jumlah penurunan tegangan (v)

𝐼 = Arus listrik (A)

R = Hambatan (Ω)

Contoh Soal Hukum Kirchoff 2 

Berikut kami sajikan contoh soal beserta pembahasannya :

  1. Perhatikan gambar rangkaian berikut!

Dari rangkaian diatas, hitunglah :

  1. Kuat arus pada masing-masing cabang
  2. Beda potensial antara titik E & F, dan E & C

Penyelesaian :

a. Perhatikan rangkaian berikut :

Menurut Hk. 1 Kirchoff :

𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3…………….(1)

Loop 1 (AEFDA) :

ΣIR + ΣE = 0
𝐼1(R1+r1)+𝐼3.R3 – E1 = 0
3 𝐼1+ 3 𝐼3 – 6 = 0
3𝐼1 + 3 𝐼3 = 6
1+𝐼3 = 2 …………(2)

Loop 2 (BEFCB) :

Σ𝐼R + ΣE = 0
𝐼2 (R2+r2)+𝐼3.R3-E2 = 0
6𝐼2+3𝐼3-6 = 0
2𝐼2+𝐼3 = 2
2(𝐼3-𝐼1)+𝐼3 = 2
-2𝐼1+3𝐼3 = 2………….(3)

2×     (2):     2𝐼1 + 2𝐼3  = 4
    (3):    -2𝐼1 + 3𝐼3 = 2
        Hukum Kirchoff+
            5𝐼3 = 6
            𝐼3   = 1,2 A
      𝐼1 + 𝐼3  = 2
      𝐼1+1,2 = 2
    𝐼1 = 0,8 A

I2 = 𝐼3 = 𝐼1
𝐼2= 1,2 – 0,8  = 0,4 A

Jadi, 
𝐼1 = 0,8 A
𝐼2 = 0,4 A
𝐼3 = 1,2 A

b. VEF = Σ𝐼R + ΣE

VEF = 𝐼3R3+0 = 1,2 × 3 = 3,6 Volt

VEC = Σ𝐼R + ΣE

VEC = -𝐼2 (R2+r2)+E2

VEC = -0,4 (6) + 6 = 3,6 Volt

2. Perhatikan gambar berikut!

Diketahui :

E1=10 V, E2=10 V, dan E3=4 V

R1=5Ω, R2=1Ω, R3=3Ω, R4=1Ω, dan R5=5Ω

Ditanya :

Daya yang melalui R3?

Penyelesaian :

Pertama tentukan arah rangkaiannya. Dari ketiga sumber gaya gerak listrik (GGL) yang ada, diketahui bahwa E3 memiliki nilai paling kecil dibandingkan E1 dan E2, sehingga anggaplah arah loopnya seperti ini:

Dari gambar di atas, diperoleh persamaan untuk menentukan 𝐼3 melalui hk. Kirchoff 1 yaitu :

𝐼3 = 𝐼1 + 𝐼2

Selanjutnya, kita cari persamaan dari loop 1 dengan menggunakan rumus hk. Kirchoff 2 :

ΣE + Σ𝐼R = 0
E1 + E3 + (R1 + R2) 𝐼1 + R3.𝐼3 = 0
-10+ 4+ (5+1) 𝐼1+ 3.𝐼3 = 0 
-6+ (6)𝐼1 + 3.𝐼3 = 0
-6+ (6) 𝐼1 + 3. (𝐼1 + 𝐼2) = 0
-6+ 9 𝐼1+ 3 𝐼2 = 0
9 𝐼1 + 3 𝐼2 = 6
3 𝐼1 + 𝐼2 = 2
𝐼2 = 2-3 𝐼1

Loop 2

ΣE + ΣIR = 0
E2+ E3+ (R4+R5) 𝐼2+ R3.𝐼3 = 0
-10V+4V+(1Ω+5Ω)I2+3Ω (𝐼1+𝐼2) = 0
-6V+ 6Ω 𝐼2+ 3Ω𝐼1+ 3Ω 𝐼2 = 0
9Ω 𝐼2+ 3Ω 𝐼1 = 6
3 𝐼2+ 𝐼1 = 2

Selanjutnya, kita bisa mencari besarnya nilai 𝐼1 dan𝐼2 dari dua persamaan yang telah kita hitung. Di sini, gunakan metode substitusi, sehingga:

3 𝐼2 + 𝐼1 = 2
3 (2-3 𝐼1) + 𝐼1 = 2
6 – 9 𝐼1 + 𝐼1 = 2
-10 𝐼1 = -8
𝐼1 = 8/10 atau 4/5 A

Dengan demikian, besarnya arus kedua adalah:

𝐼2 = 2-3 𝐼1
𝐼2 = 2-3 (⅘)
𝐼2 = 10/5 – 12/5
𝐼2 = -⅖ A

Lalu,

𝐼3 = 𝐼1 + 𝐼2
𝐼3 = ⅘ A + (-⅖) A
𝐼3 = ⅖ A

Jadi, dayanya :

P = (𝐼3)2 R3
P = (⅖)2 3
P = 0,48 W

Jadi, besar daya yang melalui R3 adalah 0,48 W

Hukum Kirchoff Tegangan

Hukum ini menyatakan bahwa pada suatu loop yang tertutup, jumlah sumber tegangan serta tegangan jatuh adalah nol.

Hukum Kirchoff Tegangan oleh Studioliterasi

Gambar di atas menunjukkan bahwa jika sumber tegangan dijumlahkan dengan tegangan jatuh pada keempat komponen, maka hasilnya adalah nol. Hal ini ditunjukkan pada persamaan berikut :

V1+V2+V3+V4-E=0

Hukum Kirchoff Arus

Hukum ini menyatakan bahwa dalam sebuah percabangan, jumlah arus listrik yang masuk ke titik percabangan dan yang keluar dari titik percabangan adalah nol.

Hukum Kirchoff Arus oleh Studioliterasi

Dari gambar diatas, jika keenam komponen arus tersebut dijumlahkan, maka hasilnya adalah nol, seperti persamaan berikut ini :

𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼6 – 𝐼3 – 𝐼4 – 𝐼5 = 0

Nah itulah materi Hukum Kirchoff yang telah kita rangkum. Dari rumus-rumus dan contoh soal yang telah kita bahas, sebenarnya mudah sekali mengerjakannya. Dengan banyak belajar dan mencoba mengerjakan latihan soal, kalian pasti bisa. Semoga bermanfaat!

Cek artikel Fisika lainnya: Fisika

Reaksi orang terhadap cerita ini.

Komentar untuk: Hukum Kirchoff
  • September 16, 2021

    Terimakasih materinya

    Balas

Tulis respon

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

ARTIKEL TERBARU

Halo, kawan literasi. Pernahkah kalian mendengarkan istilah debit dan kredit? Istilah ini sering kalian dengar saat melakukan pembayaran di bank atau mengurus keperluan administrasi sekolah. Sebenarnya kata tersebut memiliki arti yang luas dalam bidang akuntansi dan perbankan, tidak bisa kita artikan dalam satu bidang saja. Hmm, menarik nih!  Oh iya, terus apa kalian pernah mendengar […]
Halo, kawan literasi. Bagaimana kabarnya? Aku harap kalian sehat-sehat saja ya. Pembahasan kali ini tak kalah menarik dari sebelumnya, lho. Yap, hari ini kita akan membahas sesuatu yang ada di sekitar kita. Wah, apa ya? Coba tebak! Benar, kita akan membahas tentang rangkaian listrik.  Sebelumnya kita memulai, apakah kalian menyadari bahwa listrik mempunyai peranan penting […]

Trending

Halo kawan literasi, bagaimana kabar kalian? aku harap baik-baik saja, ya. Pada pembahasan artikel fisika ini masih berhubungan dengan kelistrikan yaitu hukum ohm. Nah, pasti kalian sedikit banyak mengenal hukum fisika tersebut. Ternyata dalam rangkaian listrik, harus mempunyai hambatan dengan besar tertentu, lho. Mau tau kenapa?  Daripada penasaran, ayo kita belajar hukum fisika ini mulai […]
Kegiatan transaksi sangat berkaitan dengan alat pembayaran. Semakin bertambahnya zaman, teknologi dan informasi di bidang ekonomi dan perbankan semakin berkembang. Analogi sederhananya adalah keadaan dahulu semaju sekarang, alat pembayaran hanya menggunakan uang logam dan uang kertas.  Ternyata, manusia menemukan beberapa keterbatasan dalam melakukan pembayaran. Jadi, muncullah beberapa metode atau alat pembayaran yang efektif dan efisien […]
Salah satu alat optik yang paling dipakai oleh orang-orang yang di sekitar adalah kacamata. Seperti yang kita tahu, kacamata adalah alat bantu penglihatan untuk melihat objek dengan jelas. Nah, kawan literasi apakah kalian menyadari bahwa kacamata memiliki sistem khusus untuk memudahkan mata melihat benda dari jarak dekat maupun jauh?  Atau sesederhana kamera yang sering kita […]