Hukum Kirchoff: Pengertian, Penemu dan Contoh Soalnya Lengkap

Hukum Kirchoff

Waktuku.com – Sebagai salah satu orang yang saat ini mempelajari fisika dalam bidang kelistrikan tentu saja anda akan menemukan hukum Kirchoff. Di mana hukum tersebut memang terdapat di dalam setiap materi fisika khususnya kelistrikan.

Bagaimanakah penjelasan secara lengkap berdasarkan sejarah ditemukannya Hukum Kirchoff 1 dan 2? Berikut ini adalah penjelasan yang bisa Anda pahami.

Penemu Hukum Kirchoff

Sosok ahli fisika bernama Gustav Robert Kirchhoff merupakan pencetus Hukum Kirchoff yang selama ini sudah kita pelajari. Dia adalah salah satu ilmu oper ke muka yang lahir di kota Konigsberg, Prusia Timur pada 12 Maret 1824.

Selain menguasai fisika sirsak merupakan orang yang memberikan banyak sekali kontribusi tentang pemahaman dasar spektroskopi, rangkaian listrik, radiasi benda panas dan juga emisi. Dan sampai saat ini teori tentang rangkaian emisi terkenal dikenal dengan Kirchoff.

Pada tahun 1845, girls of mampu merumuskan sirkuit hitam pada teknik listrik ketika dia masih mahasiswa. Pada saat itu dia menyelesaikan studi untuk mengisi sebuah seminar namun hasil dari penemuannya kemudian dipakai untuk penelitian untuk mendapatkan gelar doktor.

Kemudian pada tahun 1857, mampu menghitung jika sinyal listrik pada sebuah resistansi kawat akan berbanding dengan kecepatan cahaya. Kemudian pada tahun 1862 kirchhoff dianugerahi medali sebagai hasil risetnya pada jaringan tetap menggunakan spektrum matahari. Pelatihan ini juga inversi garis terang yang terdapat pada spektrum cahaya buatan.

Selain itu Kirchoff juga memberikan banyak sekali kontribusi dalam bidang spektroskopi saat dia mampu meresmikan 3 hukum yang berkaitan dengan spektral komposisi cahaya dari hasil pancaran objek pijar, serta mampu membangun substansial dari penemuan yang telah di nyatakan Anders Jonas Angstrom dan David Alter.

Kirchoff juga banyak memberikan kontribusi pada bidang optik ketika dia mampu memecahkan persamaan Maxwell sebagai dasar kuat dari adanya prinsip Hyugen.
Gustav Robert Kirchhoff meninggal di tahun 1887 atas penemuan pentingnya sampai saat ini Kirchoff menjadi salah satu penemuan yang sudah diakui dunia sebagai salah satu hasil penelitian terbaik di sepanjang sejarah.

Dasar Teori Hukum 1 dan 2 Kirchoff

Sebagai dasar teori, kirchoff kemudian membagi menjadi 2 hukum yaitu hukum I dan II Kirchoff untuk memudahkan para peneliti lanjutan untuk mengembangkan. Dari dua hukum tersebut memang pada dasarnya memiliki maksud menjabarkan rangkaian sederhana yang biasanya terjadi pada rangkaian lampu, baterai dan saklar yang saling berhubungan.

Ketika saklar pada posisi terbuka maka arus listrik yang belum mengalir tidak akan mampu menghidupkan lampu. Sedangkan pada saat saklar pada posisi tersambung, maka arus listrik akan mengalir dan membuat dua kutub positif dan negatif baterai dapat menyalakan lampu. Berikut ini penjelasan lengkap mengenai Kirchoff I dan II.

Hukum 1 Kirchoff

Pada hukum Kirchoff I yang seringkali disebut dengan Kirchoff Current Law oleh sebagian orang disimpulkan sebagai hukum arus. Karena berkaitan dengan rangkaian bercabang yang semuanya saling berkaitan dengan beberapa arus ketika memiliki titik percabangan.

Bunyi Hukum Kirchoff I yakni : :Jumlah semua arus listrik yang masuk melewati titik percabangan pada sebuah rangkaian listrik jumlah sama dengan arus keluar yang melewati titik percabangan itu”.

Sehingga secara matematis hukum Kirchoff I tersebut disimpulkan menjadi rumus: Σ Imasuk = Σ Ikeluar yang jumlah besarnya yakni I1 = I2 + I3

Sebagai pembuktian langsung, silahkan memperharikan soal dibawah ini:

Diketahui : I1 = 5A , I2 = 1A dan I3 = 2A
Pertanyaan : Hitungkah arus yang mengalir pada AB (I4) ?

Jadi saat itu arus yang masuk didalam rangkaian adalah :
I2 + I3 = 1 + 2 = 3A

Sedangkan arus yang keluar didalam rangkaian adalah :
I1 + I4 = 5 + I4
3 = 5 + I4
I4 = 3 – 5
I4 = -2

Mengingat nilai yang diperoleh merupakan nilai negatif, maka dapat disimpulkan jika arus I4 tersebut merupakan arus masuk.

Hukum 2 Kirchoff

Pada Hukum 2 Kirchoff digunakan untuk melakukan analisa tegangan yang memiliki beda potensial melalui komponen elektronika yang terdapat pada suatu rangkaian tertutup. Kemudian hukum Hukum II Kirchoff mendapat sebutan sebagai hukum tegangan Kirchoff.
Bunyi hukum II Kirchoff yaitu : “Semua total tegangan yang terdapat di dalam rangkaian tertutup(loop) berjumlah 0”.

Maka dapat dirumuskan dengan : Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0 atau Σε + ΣI. R = 0
Pada dasarnya hukum II Kirchoff menerangkan jika sama sekali tidak akan ada energi listrik yang hilang selama di dalam rangkaian semua listriknya diserap ataupun dipakai.

Semua jumlah sebuah rangkaian tertutup (loop) yang terdapat di dalam sebuah rangkaian listrik memang bisa lebih dari satu. Pada saat menggunakan hukum Kirchoff II di sebuah rangkaian tertutup, terdapat beberapa aturan yang harus diperhatikan. Berikut ini adalah aturan tersebut:

Rangkaian Dengan Satu Loop

Jika di dalam rangkaian terdapat satu loop, maka kuat arus yang searah itu mengalir memiliki besaran sama dengan I. Jika rangkaian tersebut dibuat loop a-b-c-d maka akan menjadi sebuah persamaan :

Σε + ΣI. R = 0
(ε1 – ε2) + I (R4 + r2 + R3 + r1) = 0

Rangkaian Dua Loop atau Lebih
Di dalam rangkaian yang memiliki dua loop ataupun lebih, bisa dipecahkan menggunakan

rumus satu loop. Namun harus memperhatikan kuat arus yang terdapat di dalam setiap percabangan. Cara menentukan bisa mengikuti langkah berikut ini:

– Silakan menentukan simbol kuat arus di setiap percabangan yang sekiranya penting.
– Kemudian Sederhanakanlah semua susunan seri atau paralel dari resistor.
– Kemudian tentukanlah arah dari masing-masing loop
– Silakan menuliskan persamaan dari setiap loop dan menerapkan Hukum Kirchoff II.
– Simpulkanlah dengan menuliskan persamaan arus pada setiap percabangan untuk menghitungnya.

Urutan rumus:
Loop I
-ε1 + I(r1+R1) + I1(R2) = 0 (terdapat dua arus di loop I)
Loop II
ε2 – I1.R2 + I2 (R3 + r2) = 0 (terdapat dua arus di loop 2, I1 yang berlawanan dari arah loop)

Contoh Soal
Diketahui: R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 40Ω, V1 = 10V, V2 = 20V
Pertanyaan : Hitunglah arus yang saat itu melewati resistor R3 ?

Jawab :
Pada rangkaian terdapat 3 buah percabangan, ada 2 titik, serta 2 loop bebas.
Pakai Hukum Kirchhoff I terlebih dahulu untuk mendapatkan persamaan yang ada di titik A dan titik B
Titik A :I1 + I2 = I3
Titik B :I3 = I1 + I2

Pakai Hukum Kirchhoff II pada Loop 1, Loop 2 serta Loop 3.
Loop 1 :10 = R1 x I1 + R3 x I3 = 10I1 + 40I3
Loop 2 :20 = R2 x I2 + R3 x I3 = 20I2 + 40I3
Loop 3 :10 – 20 = 10I1 – 20I2
Didalam persamaan I3 merupakan hasil penjumlahan dari I1 serta I2, silahkan merubah persamaannya menjadi:

Persamaan 1 :10 = 10I1 + 40(I1 + I2) = 50I1 + 40I2
Persamaan 2 :20 = 20I2 + 40(I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Setelah menemukan d2 persamaan, maka nilai I1 serta I2 dapat dihitung menjadi :
nilai I1 = -0.143 Ampere
nilai I2 = +0.429 Ampere

Didalam persama I3 = I1 + I2
Dapat disimpulkan arus listrik yang saat itu mengalir di R3 yakni -0.143 + 0.429 = 0.286 Ampere

Dan Tegangan yang melalui R3 yakni 0.286 x 40 = 11.44 Volt

Setelah memahami beberapa penjelasan di atas, tentu saja Anda semua akan semakin mengetahui pengertian secara menyeluruh tentang hukum Kirchoff yang terbagi menjadi dua yaitu hukum Kirchoff I dan II.

Semoga uraian di atas menjadi tambahan wawasan dan pengetahuan anda sebagai salah satu orang yang saat ini ingin mempelajari tentang pelajaran fisika dan elektronika. Semoga bermanfaat!