Hukum Kirchoff: Pengertian, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasannya

hukum kirchoff
ilustrasi oleh dribbble.com

Hukum Kirchoff adalah dua persamaan yang melibatkan arus dan beda potensial (biasanya disebut tegangan) dalam suatu rangkaian listrik.

Pada tahun 1845, fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) pertama kali memperkenalkan hukum ini.

Banyak dari rangkaian listrik sederhana (seperti pada gambar di bawah) yang tidak dapat diselesaikan dengan hanya mengganti kombinasi rangkaian seri dan paralel resistor menjadi rangkaian ekuivalen saja.

contoh rangkaian hukum kirchhoff
Contoh Rangkaian listrik yang tidak bisa diselesaikan dengan mengganti kombinasi rangkaian seri atau paralel menjadi rangkaian ekuivalen

Pada gambar di atas, tegangan pada R1 dan R2 tidaklah sama karena adanya ggl  ε1 dan ε2. Sehingga, rangkaian kedua resistor ini tidaklah paralel juga bukan rangkaian seri, karena arus yang mengalir pada kedua resistor tidaklah sama.

Terdapat hukum yang berlaku pada rangkaian seperti di atas yang memliki arus tetap (tunak) yaitu hukum Kirchhoff 1 dan 2.

Hukum kirchoff 1

Hukum Kirchhoff 1 dikenal sebagai hukum percabangan (junction rule), karena hukum ini memenuhi kekekalan muatan. Pada keadaan arus tetap, tidak ada akumulasi muatan listrik pada setiap titik dalam rangkaian.

Dengan demikian, jumlah muatan yang masuk di dalam setiap titik akan meninggalkan titik tersebut dengan jumlah yang sama.

Hukum Kirchhoff 1 menyatakan bahwa: “Jumlah arus listrik yang masuk melalui titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan jumlah arus yang keluar melalui titik percabangan tersebut”

hukum kirchhoff 1 tentang titik percabangan
Ilustrasi hukum Kirchoff 1

Gambardi atas menunjukkan suatu titik percabangan dari 3 buah kawat yang dialiri arus  I1, I2, dan I3.

Secara umum rumus hukum Kirchhoff 1 dapat dituliskan sebagai berikut:

\Sigma I_{masuk} = \Sigma I_{keluar}
l_1 = l_2 + l_3

Hukum Kirchhoff 2

Bunyi hukum Kirchhoff 2 adalah sebagai berikut:

“Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah beda potensialnya harus sama dengan nol”

Hukum Kirchhoff 2 juga sering disebut sebagai hukum loop (loop rule), karena pada kenyataannya beda potensial diantara dua titik percabangan dalam satu rangkaian pada keadaan arus tetap adalah konstan.

Baca juga:  Reaksi Adisi: Pengertian, Proses, Contoh dan Manfaat [LENGKAP]

Hukum ini merupakan bukti dari adanya hukum konservasi energi. Jika kita memiliki suatu muatan q pada sembarang titik dengan potensial V, dengan demikian energi yang dimiliki oleh muatan tersebut adalah qV.

Selanjutnya, jika muatan mulai bergerak melintasi loop tersebut, maka muatan yang kita miliki akan mendapatkan tambahan energi atau kehilangan sebagian energinya saat melalu resistor baterai atau elemen lainnya. Namun saat kembali ke titik awalnya, energinya akan kembali menjadi qV.

Sebagai contoh penggunaan hukum ini adalah gambar di bawah, dua baterai yang berisi hambatan dalam r1 dan r2 serta ada 3 hambatan luar. Kita akan bisa menentukan arus dalam rangkaian tersebut sebagai fungsi GGL dan hambatan.

rangkaian hukum kirchoff

Secara umum rumus hukum Kirchhoff 2 dapat dinyatakan sebagai berikut:

\Sigma IR + \Sigma \epsilon = 0

Contoh Soal Hukum Kirchhoff

Contoh Soal 1:

Perhatikan gambar rangkaian tertutup dibawah ini!

contoh soal hukum kirchoff

Apabila R1= 2 Ohm, R2 = 4 Ohm dan R3 = 6 Ohm, maka kuat arus yang mangalir pada rangkaian adalah …

Jawaban:

Kita terlebih dahulu tentukan arah arus dan arah loop, dalam hal ini kita akan menentukan arah loop searah dengan arah jarum jam.

arah loop rangkaian kirchoff 2

Dengan menerapkan hukum Kirchhoff 2, kita akan dapatkan nilai arus listrik sebagai berikut:

\Sigma IR + \Sigma \epsilon = 0
i \cdot R_1 - E_1 + i \cdot R_2 + i \cdot R_3 + E_2 = 0
i (R_1 + R_2 + R_3) + E_2 - E_1 = 0
i (2 \Omega + 4 \Omega + 6 \Omega) + 3V - 9V = 0
12i - 6V = 0

12i = 6V maka i = 0.5 A

Contoh Soal 2

Pada rangkaian listrik di bawah ini diberikan diberikan R1 = 4 Ohm dan R2 = 2 Ohm. Jika saklar S ditutup, tentukan besarnya daya pada R1!

contoh soal loop rangkaian listrik hukum kirchoff

Jawaban:

Kita tentukan arah loop sebagai berikut:

contoh soal arah loop hukum kirchoff

Kita akan menerapkan hukum Kirchhof 1, dimana:

l_1 = l_2 + l_3

Dan berdasarkan hukum yang kedua:

contoh soal dan pembahasan hukum kirchoff

Demikian pembahasan mengenai hukum kirchoff, Semoga bermanfaat. Jika ada pertanyaan silahkan sampaikan di kolom komentar ya.

Mahasiswa Fisika Universitas Diponegoro. Tertarik dengan segala hal baru di dunia ilmu pengetahuan.