Belajar Pintar Materi SMP, SMA, SMK

Hukum Kirchoff

Hukum Kirchoff ditemukan oleh Gustav Robert Kirchhoff yang merupakan ahli fisika asal Jerman. Kirchhoff menjelaskan hukumnya tentang kelistrikan ke dalam dua bagian, yaitu Hukum I Kirchhoff dan Hukum II Kirchhoff.

Agar lebih jelas, yuk kita simak penjelasan Hukum I dan II Kirchoff berikut!

Hukum I Kirchoff itu membahas tentang arus yang ada di percabangan pada suatu rangkaian tertutup. Landasan dari bunyi hukum ini adalah “Hukum Kekekalan Muatan” yang berbunyi “Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik cabang akan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik itu”.

Hukum I Kirchhoff biasa disebut Hukum Arus Kirchoff atau Kirchhoff's Current Law (KCL).

Berdasarkan gambar di atas, besar kuat arus total yang melewati titik percabangan adalah I₁ = I₂ + I₃.

Nah, kalau Hukum II Kirchoff ini membahas tentang loop. Tujuan dari hukum ini adalah untuk menganalisis beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup. Bunyi Hukum II Kirchoff adalah: “Jumlah aljabar GGL dan jumlah penurunan tegangan (IR) sama dengan nol”.

Hukum II Kirchhoff biasa disebut Hukum Tegangan Kirchoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).

Berdasarkan gambar di atas, total tegangan pada rangkaian adalah V_ab + V_bc + V_cd + V_da= 0.

Selain itu, ada juga beberapa aturan yang harus sobat perhatikan. Sobat mesti nentuin dulu arah dari loopnya, lalu nerapin hal-hal berikut:

Jika arah loop bertemu dengan kutub positif (+), maka ggl bertanda (+)
Jika arah loop bertemu dengan kutub negatif (-) terlebih dahulu, maka ggl bertanda (-)
Jika arah arus listrik searah dengan arah loop, maka tanda arus listrik adalah positif (+)
Jika arah arus listrik berlawanan dengan arah loop, maka tanda arus listrik adalah negatif (-)

Energi Dan Daya Listrik

Pernahkah terbesit di pikiran sobat pintar saat menggunakan barang-barang elektronik seperti setrika?

Lalu bagaimana barang tersebut bisa bekerja?

Yuk! simak pembahasan berikut ini.

Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas atau cahaya pada alat-alat listrik tersebut, karena arus biasanya agak besar, dan terjadi banyak tumbukan antara elektron dan atom pada kawat. Pada setiap tumbukan, terjadi transfer energi dari elektron ke atom yang ditumbuknya, sehingga energi kinetik atom bertambah dan menyebabkan suhu elemen kawat semakin tinggi.

Daya yang diubah oleh peralatan listrik merupakan energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V.

Daya listrik merupakan kecepatan perubahan energi yang diubah tiap satuan waktu, dirumuskan:

Muatan yang mengalir tiap satuan waktu Q/t merupakan arus listrik (I), sehingga didapatkan:

P = I V

Persamaan diatas menunjukkan bahwa daya yang dihasilkan dapat diubah oleh suatu perangkat untuk nilai arus I yang melewatinya dan beda potensial V di antara ujung-ujung penghantar. Satuan daya listrik dalam SI adalah watt (1 W = 1 J/s). Daya atau laju perubahan energi pada hambatan R dapat dituliskan berdasarkan Hukum Ohm sebagai berikut:

P = I². R

Keterangan:
P = daya listrik (watt)
I = kuat arus listrik (A)
R = hambatan kawat penghantar
V = beda potensial listrik (V)

Energi listrik pada suatu sumber arus listrik dengan beda potensial selama selang waktu tertentu dinyatakan oleh:

W = V I t

Karena P = I V, maka: W = P t

Jadi daya listrik juga didefinisikan sebagai banyaknya energi listrik tiap satuan waktu. Sedangkan energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

Satuan energi listrik adalah joule (J). Energi listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari oleh pelanggan listrik diukur dengan satuan kWh (kilowatt-hour). 1 kWh = 3,6x10⁶ J.

Semakin banyak nilai Kwh yang ditampilkan Kwh meter maka semakin besar biaya penggunaan listrik, oleh karena itu kita harus bijak dalam menggunakan daya listrik dirumah ya sobat pintar!

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Dua buah bola lampu masing-masing tertulis 60 watt, 120 volt dan 40 watt, 120 volt. Jika kedua bola lampu tersebut dihubungkan seri pada tegangan 120 volt maka jumlah daya pada kedua bola lampu tersebut adalah ….

A. 100 W
B. 50 W
C. 24 W
D. 20 W
E. 18 W

JAWABAN BENAR

24 W

PEMBAHASAN

R₁ = V₁²/P₁
      = 120²/60
      = 14400/60
      = 240 ohm
R₂ = V₂²/P₂
       = 120²/40
       = 14400/40
       = 360 ohm
lampu seri : Rs = R₁ + R₂
                           = 240 + 360
                           = 600 ohm
maka, daya ke-2 lampu :
P = V²/Rs
    = 120²/600
    = 14400/600
    = 24 watt

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Hukum II Kirchhoff biasa disebut hukum …

A. Hukum Arus Kirchoff
B. Kirchhoff’s Voltage Law (KVL)
C. Kirchhoff's Current Law (KCL)
D. Hukum Energi Kirchoff
E. Hukum Hambatan Kirchoff

JAWABAN BENAR

Kirchhoff’s Voltage Law (KVL)

PEMBAHASAN

Hukum II Kirchhoff biasa disebut Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL)

Perhatikan gambar rangkaian berikut!

Besar kuat arus yang mengalir pada rangkain tersebut adalah…

A. 0,6 A
B. 1,2 A
C. 1,6 A
D. 2,0 A
E. 2,5 A

JAWABAN BENAR

1,6 A

PEMBAHASAN

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Banyaknya energi listrik tiap satuan waktu disebut …

A. Daya listrik
B. Energi listrik
C. Hukum I Kirchoff
D. Hukum II Kirchoff
E. Hukum ohm

JAWABAN BENAR

Daya listrik

PEMBAHASAN

Daya listrik merupakan kecepatan perubahan energi yang diubah tiap satuan waktu atau daya listrik juga didefinisikan sebagai banyaknya energi listrik tiap satuan waktu.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Sebuah hambatan 20 ohm dihubungkan pada baterai yang bertegangan 6 volt. Tentukan daya yang diserap hambatan dan energi yang diserap hambatan selama setengah menit!

A. 1,8 watt dan 54 joule
B. 1,2 watt dan 52 joule
C. 1,8 watt dan 52 joule
D. 1,2 watt dan 50 joule
E. 1,2 watt dan 54 joule