Contoh Soal Hukum Kirchoff I dan II

soalbelajar.web.id – Contoh Soal Hukum Kirchoff I dan II. – Saat membahas hukum Kirchhoff sama artinya membahas masalah kelistrikan. Anda bisa memerhatikan rangkain listrik yang ada di dalam rumah, jika diperhatikan mungkin akan terlihat sedikit rumit karena banyak kabel-kabel yang digunakan dalam instalasinya.
Seluruh rangkaian listrik yang dipasang di rumah Anda mempunyai banyak titik percabangan. Di masing-masing titik percabangan itu Anda dapat menentukan besarnya kuat arus listrik dengan menggunakan hukum Kirchhoff. Seperti apa cara menentukannya?

Namun sebelum dapat menentukan besarnya kuat arus listrik beserta dengan contoh soal hukum kirchoff ada baiknya Anda terlebih dahulu mengetahui apa yang dimaksud dengan hukum kirccoff. Berikut penjelasannya:

Daftar Isi

Apa Itu Hukum Kirchoff

Seorang ilmuwan Fisika yang berasal dari Jerman, yaitu Gustav Robert Kirchhoff menemuman hukum Kirchhoff. Penelitian Kirchhoff sebenarnya tidak hanya berfokus pada sistem kelistrikan saja, namun juga spektroskopi dan termodinamika.

Pada tahun 1845 Ilmuwan dari lulusan Universitas Albertus Konigsberg ini berhasil merumuskan hukum rangkain listrik. Sampai saat ini hukum Kirchhoff banyak digunakan dalam rekayasa kelistrikan. Terdapat 2 Hukum Kirchhoff yang harus Anda ketahui, berikut diantaranya:

Hukum Kirchhoff I

Hukum Kirchhoff I ini juga disebut juga dengan hukum percabangan karena disebabkan hukum ini memenuhi kekekalan muatan. Tidak ada akumulasi muatan listrik pada setiap titik dalam rangkaian pada keadaan tunak. Dengan begitu dalam setiap titik akan meninggalkan titik tersebut dengan jumlah yang sama dengan jumlah muatan yang masuk.

Sebelum ke contoh soal hukum kirchoff hukum Kirchhoff 1 menyatakan bahwa:

“Melalui titik percabangan jumlah arus listrik yang masuk dalam satu rangkaian listrik akan sama dengan melalui titik percabangan jumlah arus yang keluar”

Hukum Kirchhoff 1 secara umum rumus dapat dituliskan sebagai berikut:

ΣImasuk = ΣIkeluar

Dalam rentang waktu Δt, muatan q1 = l1Δt mengalir melalui titik percabangan dari arah kiri. Dalam rentang waktu Δt juga, muatan q2 = l2 Δ t dan q_3 = l_3 Δ t bergerak ke arah kanan meninggalkan titik percabangan.

Muatan akan terkonservasi di titik percabangan karena muatan tersebut bukan berasal dari titik percabangan dan tidak menumpuk pada titik tersebut dalam keadaan tunak, yaitu:

I2 = I1 + I3

Hukum Kirchhoff II

Dalam suatu rangkaian tertutup hukum Kirchhoff II dinyatakan bahwa jumlah aljabar gaya listrik dan penurunan tegangan sama dengan nol. Dalam rangkaian tersebut penurunan tegangan sama dengan nol berarti tidak ada energi listrik yang hilang, sehingga energi listrik bisa digunakan seluruhnya.

Sebelum kepada contoh soal hukum kirchoff jika Anda ingin tahu ilustrasi rangkaian Hukum Kirchhoff II, simak gambar berikut.

Hukum Kirchhoff II dirumuskan sebagai berikut.

VAB = ΣIR + ΣE

VAB = E1 – E2 + I (R1 + R2 + R3)

Untuk menentukan kuat arus listrik pada rangkaian bercabang dan tertutup akan digunakan hukum kirchoff II ini.
Untuk menggunakan Hukum Kirchhoff II ini, terdapat beberapa aturan yang harus Anda perhatikan, diantaranya sebagai berikut.

• Untuk masing-masing rangkaian tertutup dengan arah tertentu tentukan loop

• Jika searah loop, penurunan tegangan (ΣIR) diberi tanda positif (+). Sebaliknya, jika berlawanan dengan arah loop penurunan tegangan (ΣIR) diberi tanda negatif (-).

• Saat Anda mengikuti arah loop yang telah ditentukan lalu menjumpai kutub positif sumber tegangan, maka gaya gerak listriknya (ΣE) bertanda positif (+). Sebaliknya, saat menjumpai kutub negatif sumber tegangan, gaya gerak listriknya (ΣE) bertanda negatif (-).

Penerapan Hukum Kirchhoff II

Hukum Kirchhoff II digunakan saat Anda menjumpai suatu rangkaian tertutup yang tidak bisa diselesaikan dengan rangkaian seri maupun paralel. Dalam hukum kirchoff Ii ini mempunyai rangkaian dengan ciri lebih dari satu ggl di dalamnya. Berikut contoh soal hukum kirchoff :

Contoh soal 1 Hukum Kirchhoff

Sumber ; quipper.com

Diketahui:

Tentukan besarnya arus listrik yang melalui I3 dan I5, jika pada suatu arus listrik dengan besar arus listrik yang melalui I2= 1 A, I1= 3 A, I4= 0,5 A.

Diketahui:

I2= 1 A, I1= 3 A, I4= 0,5 A

Ditanya: I3 dan I5 =…?

Pembahasan:

Untuk menyelesaikan masalah ini, Anda bisa menggunakan prinsip Hukum Kirchhoff I. Adapun untuk menyelesaikan soal ini menggunakan persamaan sebagai berikut.

ΣImasuk = ΣIkeluar

I1= I5
I2 + I3 + I4 = I5
1 + I13 + 0,5 = 3
I3 = 3 – 1,5
I3 =1,5 A

Oleh karena jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar, maka besarnya arus listrik yang melalui I5 = 3 A.Jadi, besarnya kuat arus yang melalui I3 dan I5 berturut-turut adalah 1,5 A dan 3 A.

Contoh soal 2 Hukum Kirchhoff

Contoh soal hukum kirchoff Sebuah elemen sekunder memiliki gg E1 dan E2 seperti gambar berikut.

Sumber ; quipper.com

Diketahui E1= 12 volt, r1 = 1 Ω, R1= 1,5 Ω, E2= 6 volt, r2 = 1 Ω, R2= 0,5 Ω, dan R3= 1 Ω. Tentukan tegangan jepit BC
Diketahui:

E1= 12 volt
r1 = 1 Ω
R1= 1,5 Ω
E2= 6 volt
r2 = 1 Ω
R2= 0,5 Ω
R3= 1 Ω

Ditanya: VBC =…?

Pembahasan:

Karena pada rangkaian ini di dalamnya memiliki 2 ggl, maka soal ini bisa diselesaikan dengan Hukum Kirchhoff II. Anda harus menentukan model loopnya terlebih dahulu.

Dalam hal ini bebas. Artinya, Anda bisa menentukan arah loopnya searah atau berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Arah loop yang digunakan pada pembahasan kali ini searah dengan putaran jarum jam.
Dari gambar di atas diperoleh rumusan sebagai berikut.

ΣIR+ΣE = 0

I(r1+r2+r1+R2+R3) – E1 – E2 = 0
I(1+1+1,5+0,5+1) – 12 – 6 = 0
5I-6=0
I = 6/5 =1,2 A

Tegangan jepit BC dirumuskan sebagai berikut.

VBC= E2+Ir2

= 6 + 1,2 (1)

= 7,2 volt

Jadi, tegangan jepit BC adalah 7,2 volt.

Contoh Soal 3

Perhatikan gambar rangkaian tertutup dibawah ini!

Sumber ; studiobelajar.com

Contoh soal hukum kirchoff kuat arus yang mengalir pada rangkaian apabila R_1 = 2Ω, R_2 = 4Ω dan R_3 = 6Ω, adalah:

Jawaban:

Anda terlebih dahulu tentukan arah arus dan arah loop, dalam hal ini tentukan arah loop searah dengan arah jarum jam.

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