Pengertian dan Hukum Kirchoff II

Pengertian dan Hukum Kirchoff II - Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang hukum Kirchoff I. Pada topik ini, kalian akan belajar tentang hukum Kirchoff II. Apa sih perbedaan kedua hukum tersebut? Simak ulasannya berikut ini.

Pengertian dan Hukum Kirchoff II

        Hukum Kirchoff I memuat metode untuk menghitung kuat arus dalam rangkaian listrik bercabang, sedangkan hukum Kirchoff II memuat metode untuk menghitung jumlah tegangan pada suatu lintasan tertutup. Hukum Kirchoff II menyatakan bahwa “pada suatu rangkaian tertutup (loop), jumlah aljabar dari gaya gerak listrik (potensial listrik) dan penurunan tegangannya sama dengan nol.” Secara matematis, dapat dirumuskan sebagai berikut.

∑ε+∑IR=0 $\sum \epsilon +\sum IR=0$

Keterangan:
ε = gaya gerak listrik (V);
I = kuat arus listrik (A); dan
R = hambatan listrik (Ohm).

Berdasarkan persamaan di atas, jumlah aljabar potensial listriknya sama dengan nol. Hal itu menunjukkan bahwa, tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, sehingga dasar perumusan hukum Kirchoff II adalah kekekalan energi. Perjanjian tanda untuk ggl (ε) dan kuat arus (I) dalam persamaan di atas adalah sebagai berikut.
a. Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah loop dan negatif jika berlawanan dengan arah loop.
b. Apabila menjumpai kutub positif, maka gglnya bertanda positif dan berlaku sebaliknya.
        Penggunaan hukum Kirchoff II ini hanya berlaku pada rangkaian tertutup. Jika ada rangkaian listrik yang terdiri dari beberapa rangkaian tertutup, maka analisisnya menggunakan rangkaian tertutup satu per satu. Hukum ini juga digunakan untuk menentukan suatu tegangan sumber yang belum diketahui arus atau hambatannya.

Hukum Kirchoff II untuk 1 Loop

Contoh rangkaian tertutup 1 loop ditunjukkan oleh gambar berikut.

Gambar di atas merupakan contoh rangkaian 1 loop tertutup yang terdiri dari dua buah sumber tegangan dan satu komponen hambatan. Pada rangkaian tersebut, arus listrik yang mengalir dalam rangkaian sama, yaitu I. Untuk mendapatkan penyelesaian rangkaian tertutup tersebut, berikut ini langkah-langkahnya.

1. Buatlah loop pada rangkaian tersebut dan tentukan arahnya, misalnya kalian memilih loop abcda. 
2. Arus yang searah dengan arah loop bernilai positif dan sebaliknya jika berlawanan arah loop dianggap negatif
3. Gunakan aturan loop untuk menentukan beda potensial setiap elemen. Aturan loop tersebut adalah sebagai berikut.

a. Jika loop bergerak dari a ke b (searah dengan arus dan melewati sebuah hambatan), maka terjadi perubahan potensial -IR.

b. Jika loop bergerak dari a ke b (berlawanan dengan arah arus dan melewati sebuah hambatan), maka terjadi perubahan potensial IR.

c. Jika loop bergerak dari a ke b (melewati ggl listrik dari kutub negatif ke kutub positif), maka terjadi perubahan potensial ε.
d. Jika loop bergerak dari a ke b (melewati ggl listrik dari kutub positif ke kutub negatif), maka akan terjadi perubahan potensial –ε.

4. Jumlahkan beda potensial pada setiap elemen dalam loop, kemudian gunakan rumus ΔV = 0, sehingga diperoleh besaran listrik yang ingin diketahui.

Hukum Kirchoff II untuk 2 Loop

Rangkaian yang memiliki dua loop atau lebih disebut juga rangkaian majemuk. Langkah-langkah dalam menyelesaikan rangkaian majemuk ini adalah sebagai berikut.

1. Tentukan arah loop yang dipilih.
2. Tentukan arah kuat arus listrik pada tiap titik percabangan.
3. Tulislah persamaan-persamaan arus untuk tiap titik cabang menggunakan hukum Kirchoff I.
4. Tuliskan persamaan-persamaan pada setiap loop menggunakan persaman hukum Kirchoff II.
5. Hitunglah besaran-besaran yang ditanyakan menggunakan metode eliminasi atau subtitusi.

Contoh Soal

Jika titik A ditanahkan, berapakah kuat arus yang melalui rangkaian? 
Penyelesaian
Diketahui:
R = 4 Ohm
ε1 = 9 V
r1 = 0,5 Ohm
ε2 = 12 V
r2 = 0,5 Ohm
Ditanyakan: I ?
Jawab:

∑ε+∑IR=0 $\sum \epsilon +\sum IR=0$

ε1−ε2+I(R+r1+r2)=0 ${\epsilon }_1-{\epsilon }_2+I$

$\left(R+r_1+r_2\right)=0$

I=ε2−ε1R+r1+r2=12−94+0,5+0,5$I=\frac{{\epsilon }_2-{\epsilon }_1}{R+r_1+r_2}=\frac{12}{}$

$\frac{-9}{4+0,5+0,5}$

I=35=0,6$I=\frac{3}{5}=0,6$ A

Jadi, kuat arus yang mengalir dalam rangkaian adalah 0,6 A.

Share this post