Hukum Kirchhoff, Mudah! - LISTRIK PRAKTIS BLOGS

Hukum Kirchhoff, Mudah!

...

Hukum Kirchhoff, Mudah!

Hukum Kirchhoff adalah dua persamaan yang membahas kekekalan muatan dan energi dalam sirkuit listrik, dan pertama dijabarkan pada tahun 1845 oleh Gustav Kirchhoff. Kedua hukum sirkuit ini dapat diturunkan dari persamaan Maxwell, tapi Kirchhoff ada sebelum Maxwell dan menggunakan pekerjaan dari Georg Ohm untuk menghasilkan hukumnya. ( Pengertian dikutip dari wikipedia.org ). Pada artikel ini saya akan mencoba menjelaskan tentang kedua hukum kirchhoff tersebut dengan disertai contoh analogi sederhana, mudah-mudahan bisa lebih mengenal dan memahami hukum kirchhoff dengan mudah.

Hukum Kirchhoff terdiri dari 2 bagian yaitu :

1. Hukum Kirchhoff I tentang arus atau lebih dikenal dengan istilah KCL ( Kirchhoff's Current Law )

2. Hukum Kirshhoff  II tentang tegangan atau lebih dikenal dengan istilah KCL ( Kirchhoff's Voltage Law )


Hukum Kirchhoff I


Hukum Kirchhoff  I atau dikenal juga sebagai hukum Kirchhoff arus atau KCL ( Kirchhoff's Current Law ) adalah konsep yang sebenarnya sangat mudah sekali untuk dipahami. Hukum ini menyatakan bahwa :

" jumlah aljabar semua arus pada titik percabangan sama dengan nol ". atau bisa juga disimpulkan bahwa jumlah dari Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut .

contoh hukum Kirchhoff arus
contoh hukum Kirchhoff arus

Dari gambar diatas berdasarkan hukum Khirchhoff 1 bisa disimpulkan:

i2 + i3 = i1 + i4 + i5 .... (1) --> ( jumlah dari Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut )

atau :

i2 + i3 + (- i1) + (- 14) + (- i5) = 0 .... (2) ---> ( jumlah aljabar semua arus pada titik percabangan sama dengan nol )

Nilai tanda + dan - pada persamaan diatas sebenarnya adalah menandakan arah arus terhadap titik percabangan. Ingat... Arus merupakan besaran vektor dimana selain memiliki nilai, arus pun memiliki arah. Anda boleh saja menukar / merubah tanda + dan - pada besaran arus diatas, tetapi tetap harus mengikuti acuan terhadap titik percabangannya. contoh, persamaan diatas boleh anda rubah jadi seperti ini :

(-i2) + (-i3) + i1 + i4 + i5 = 0

Contoh soal dengan gambar yang sama seperti diatas diketahui  i1=3A;  i2=7A;  I3=8A; i4=6A, Berapakah arus yang mengalir di i5 ?

solusi :
solusi rangkaian hukum kirchhoff arus
solusi rangkaian hukum kirchhoff arus

Hukum khirchhoff 1,  i2 + i3 = i1 + i4 + i5
                                 i5 = i2 + i3 -i1 - i4
                                 i5 = 7A + 8A - 3A - 6A = 6A

Jadi , arus  yang mengalir di i5 adalah 5 A. Mari kita buktikan dengan memakai persamaan (2), apakah jumlah aljabar semua arus pada titik percabangan sama dengan nol ?

i2 + i3 + (- i1) + (- 14) + (- i5) = 0
7A + 8A + (-4A) + (-6A) + (-5A) = 0 .... ( terbukti !!!) 

atau anda bisa menggunakan persamaan lain yang sudah anda rubah seperti yang sudah dijelaskan diatas :

(-i2) + (-i3) + i1 + i4 + i5 = 0
(-7A) + (-8A) + 3A + 6A + 6A = 0 .... ( terbukti !!!)

Analogi sederhana yang bisa mempermudah anda memahami hukum kirchhoff arus ini adalah analogi aliran air pada sebuah pipa bercabang. Arus listrik yang mengalir bisa anda analogikan sebagai aliran air. jika sumber air mengalirkan air sejumlah 100 liter, dan dipercabangan terbagi 2 aliran air, maka air yang keluar pada percabangan tersebut jika dijumlahkan akan sama dengan jumlah air sumber yang dialirkan yaitu 100 liter, dengan catatan tidak ada kebocoran air ditengah jalan tentunya. mudah khan ... :)


Hukum Kirchhoff II


Hukum Kirchhoff  II atau dikenal juga sebagai hukum Kirchhoff tegangan atau KVL ( Kirchhoff's Voltage Law ) menyatakan bahwa :

" Jumlah aljabar dari semua tegangan dalam sebuah loop tertutup sama dengan nol "


Contoh KVL
Contoh KVL

Dari gambar diatas maka mengacu pada arah loop, berlaku rumus berdasarkan KVL yaitu :

VR1 + VR2 - Vs = 0

Anda tidak perlu bingung kenapa tanda Vs menjadi negatif, lihat kembali gambar diatas dan lihat arah loop ( panah berwarna merah ), ketika loop tersebut bertemu Vs, maka polaritas Vs yang pertama ditemuai adalah polaritas negatif sehingga pada rumus jumlah aljabar tegangan di KVL, Vs menjadi -Vs.

Penentuan arah loop bisa kita tentukan sendiri, untuk rangkaian sederhana diatas arah loop ideal adalah dari polaritas positif menuju polaritas negatif. Sebenarnya arah loop terbalikpun tidak masalah terutama untuk rumus KVL, hanya saja perhitungan di rumus KCL nantinya akan ada perbedaan nilai + dan - pada arus dengan nilai besaran arus yang sama. tanda + menandakan arah arus sudah sesuai dengan loop yang kita tentukan, dan - menandakan arah arus berlawanan arah dengan loop yang kita tentukan. Tanda - pada nilai arus yang dihasilkan sebenarnya bisa menjadi faktor koreksi terhadap arah loop arus aktual yang sebenarnya.

Analogi sederhana dari KVL ini adalah seperti orang yang mendaki gunung dengan jarak puluhan kilo meter, kemudian setelah sampai dipuncak, sipendaki kembali turun ketempat awal pendakian, sehingga kalau dijumlahkan jarak antara mendaki sampai puncak kemudian turun kembali ke tempat awal pendakian tersebut adalah nol kilo meter. Demikian juga dengan hukum Kirchhoff tegangan ini, Jumlah aljabar dari semua tegangan dalam sebuah loop tertutup sama dengan nol.  

Langsung saja saya berikan contoh soal rangkaian yang solusinya menggunakan hukum kirchhoff KVL dan KCL.
 
Contoh soal KVL & KCL
Contoh soal KVL & KCL


Dari gambar rangkaian diatas, tentukan besarnya arus I1, I2, I3 ?

Solusi :
 
 Tentukan asumsi arah loop arus dari rangkaian tersebut.

Penentuan arah loop arus rangkaian
Penentuan arah loop arus rangkaian

Solusi perhitungan metoda kirchhoff
Solusi perhitungan metoda kirchhoff


Loop 3 = 10Ω.I1 + 20Ω.(-I2)+ 9V – 6V = 0 ........ (3)

I2 bernilai negatif karena pada Loop 3 arah arus prediksi I2 berlawanan dengan arah Loop 3. Anda bisa gunakan formulasi di loop 3 ini untuk mengecek kebenaran arus yang anda hitung. Langsung substitusikan I1, I2, I3 ke persamaan Loop 3 :

10Ω.(0,02727) + 20Ω.(-0,16364)+ 9V – 6V = 0 ( terbukti !!! )


Dari hasil jawaban nilai arus diatas ternyata I1, I2 dan I3 tidak ada yang bernilai negatif, artinya asumsi arah loop arus yang dibuat sudah sesuai dengan aktualnya seperti pada gambar.

Untuk penyelesaian soal rangkaian yang sama dengan metode lain anda bisa membaca artikelnya di " Cara Memahami Teorema Thevenin dengan Mudah " dan " Cara Memahami Teorema Norton dengan Mudah "

Demikian penjelasan singkat untuk mengenal dan memahami hukum Kirchhoff dengan mudah. Saran, masukan ataupun koreksi silahkan meninggalkan jejak di kolom komentar.


Wassalam.

Jika Anda menyukai Artikel di blog ini, Silahkan klik disini untuk berlangganan gratis via email, atau ketikan email anda pada kotak yang disediakan kemudian klik tombol "Subscribe" Jangan lupa cek email untuk verifikasi. Nama email anda kami rahasiakan. GRATISSS!!!
loading...

0 Komentar untuk "Hukum Kirchhoff, Mudah!"

Silahkan berkomentar yang sesuai dengan topik, Mohon Maaf komentar dengan nama komentator dan isi komentar yang berbau P*RN*GRAFI, OB*T, H*CK, J*DI dan komentar yang mengandung link aktif, Tidak akan ditampilkan!

Back To Top