Materi Fisika SMA – Rumus Hukum Khircoff

AhmadDahlan.Net – Suatu rangkaian listrik biasanya memiliki arus yang mengalir di dalam nya, sumber tegangan, dan juga hambatan. Sebelumnya, kita sudah mengetahui bagaimana hubungan antara sumber tegangan, kuat arus, dan hambatan listrik dalam Hukum Ohm.

Saat ini kita akan membahas mengenai bagaimana perilaku kuat arus listrik dan beda potensial listrik dalam suatu rangkaian yang akan dibahas dalam Hukum Khirchoff.

A. Pengertian Hukum Khirchoff

Hukum Khirchoff merupakan hukum yang membahas mengenai kuat arus listrik dan beda potensial listrik dalam suatu rangkaian listrik. Hukum ini pertama kali dikemukakan oleh fisikawan asal Jerman yang bernama Gustav Robert Khirchoff. Hukum Khirchoff terbagi dalam dua bagian, yaitu Hukum I Khirchoff dan Hukum II Khirchoff.

B. Persamaan Hukum Khirchoff

1. Hukum Khirchoff 1

Hukum Khirchoff I menyatakan bahwa besar arus listrik yang masuk ke suatu titik percabangan akan sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari titik percabangan tersebut.

Berdasarkan gambar di atas, besar kuat arus listrik yang masuk ke percabangan menurut Hukum Khirchoff I adalah :

ΣI_{masuk}=ΣI_{keluar}

I_1=I_2+I_3

Keterangan,
I₁ : Besar kuat arus listrik yang masuk ke percabangan (A)
I₂ : Besar kuat arus listrik percabang (A)
I₃ : Besar kuat arus listrik percabang (A)

2. Hukum Khirchoff II

Hukum khirchoff II berlaku pada rangkaian listrik seri (tidak bercabang) dan tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol.

Secara umum persamaan Hukum Khircoff II dapat dituliskan sebagai berikut :

ΣIR+Σε=0

Keterangan,
I : kuat arus listrik (A)
R : bersar hambatan (Ω)
ε : gaya gerak listrik (V)

Terdapat beberapa aturan dalam menganalisa rangkaian menggunakan Hukum Khirchoff II, yaitu :

1. Arah loop ditentukan searah jarum jam atau berlawanan arah dengan jarum jam
2. Besar penurunan tegangan ΣIR akan bernilai positif apabila searah dengan arah loop
3. Besar penurunan tegangan ΣIR akan bernilai negatif apabila berlawanan arah dengan arah loop
4. Gaya gerak listrik Σε akan bernilai positif apabila loop bertemu dengan kutub positif sumber tegangan
5. Gaya gerak listrik Σε akan bernilai negatif apabila loop bertemu dengan kutub negatif sumber tegangan

C. Contoh Soal

Perhatikan gambar rangkaian berikut ini!

Apabila diketahu R₁ = 2 Ω, R₂ = 4 Ω, dan R₃ = 6 Ω, maka besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah?

Pembahasan

Dik :
ε₁ = 9 V
ε₂ = 3 V
R₁ = 2 Ω
R₂ = 4 Ω
R₃ = 6 Ω

Dit :
I = ?

Pembahasan :
1. Tentukan arah dari loop

Berdasarkan gambar di atas, arah loop ditentukan searah dengan jarum jam.

2. Mencari nilai I

Berdasarkan Hukum Khircoff II diperoleh :

ΣIR+Σε=0

I(R_1+R_2+R_3)+ε_1-ε_2=0

ε₂ bernilai negatif karena arah loop pertama kali bertemu dengan kutub negatif sumber tegangan 2

I(2\ Ω+4\ Ω+6\ Ω)+9\ V-3\ V=0

I(12\ Ω)+6\ V=0

I(12\ Ω)=-6\ V

I=\frac{-6\ V}{12\ Ω}

I=-0,5\ A

Besar ΣIR bernilai negatif karena besar kuat arus yang diperoleh negatif. Sehingga dapat disimpulkan bahwa penurunan tegangan (ΣIR) berlawanan arah dengan arah loop.