Contoh Soal Hukum Kirchoff I

Contoh Soal Hukum Kirchoff I - Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang hukum Ohm. Hukum Ohm menjelaskan bahwa hambatan dan beda potensial adalah besaran-besaran yang saling berpengaruh satu sama lain terhadap arus listrik. Nah, pada topik ini, kalian akan belajar tentang hukum yang juga masih berkaitan dengan hambatan, yaitu hukum Kirchoff I.

Pada abad ke 19, seorang fisikawan asal Jerman, yaitu Gustav Robert Kirchoff berhasil menemukan suatu cara untuk menentukan kuat arus pada rangkaian listrik bercabang. Nah, aturan inilah yang kemudian dikenal sebagai hukum Kirchoff. Terdapat 2 aturan di dalam hukum Kirchoff, tetapi pada topik ini, kalian hanya akan mempelajari hukum Kirchoff I yang didasarkan pada hukum kekekalan muatan. Hukum kekekalan muatan menyatakan bahwa jumlah muatan yang masuk pada setiap titik akan meninggalkan atau keluar dari titik tersebut dengan jumlah muatan yang sama. Titik tersebut dikenal sebagai persambungan (junction rule) seperti pada gambar di bawah ini.

$Q_{masuk}=Q_{keluar}$

$Q_1+Q_2=Q_3$

Jika muatan mengalir dalam selang waktu t, maka kuat arus yang dihasilkan sebagai berikut.

$\frac{Q_1}{t}+\frac{Q_2}{t}=\frac{Q_3}{t}$

Berdasarkan hukum ini, Kirchoff menyatakan suatu aturan yang dikenal sebagai hukum Kirchoff I. Adapun pernyataan hukum Kirchoff I adalah "pada rangkaian tertutup, jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan." Secara matematis, hukum Kirchoff I dapat ditulis sebagai berikut.

$\sum I_{masuk}=\sum I_{keluar}$

Bagaimana besar kuat arus pada percabangan di atas? Menurut hukum Kirchoff I, arus yang masuk haruslah sama dengan arus yang keluar, sehingga persamaan arus rangkaian di atas adalah:

$I_1+I_2=I_3$

Sederhana sekali bukan pemanfaatan hukum Kirchoff pada rangkaian listrik yang mungkin selama ini kalian gunakan? 

Contoh Soal

Perhatikan percabangan listrik berikut.

Bila besar I2 sama dengan I, besar I3 tiga kali lebih besar daripada I1 dimana I3 dan I4 memiliki besar arus yang sama. Berapakah arus yang keluar dari I3 dan I4?
Penyelesaian
Diketahui:
I2 = I
I3 = 3I
Ditanyakan: I1 dan I4?
Jawab:

$I_{masuk}=I_{keluar}$

$I_2+I_3=I_1+I_4$

$I+3I=I_1+I_1$

$4I=2I_1$

$I_1=2I$

Jadi, besar arus yang mengalir keluar dari I1 = I4 = 2I.

S1

Kuat arus pada rangkaian listrik bercabang dapat dianalisis menggunakan ....

S2

Jika arus masuk melalui dua titik percabangan kemudian arus tersebut keluar melalui 3 titik percabangan. Besar muatan total yang keluar dirumuskan sebagai ....

S3

Perhatikan percabangan berikut.

I1 dialiri arus sebesar 8 A dan I2 sama dengan I3. Pada percabangan 3, 4, dan 5 diberi hambatan R3, R4, dan R5 masing-masing sebesar 3 Ohm, 5 Ohm, dan 15 Ohm. Arus yang mengalir melalui I3 adalah ....

S4

Perhatikan percabangan berikut.

Kuat arus pada percabangan 1, 2, dan 4 berturut-turut adalah 3 A, 5 A, dan 7 A. Banyaknya muatan yang mengalir pada percabangan 3 tiap 2 s dan arahnya adalah ....

S5

Perhatikan percabangan berikut.

Percabangan yang sesuai dengan persamaan $I_1-I_4+I_2=I_3-I_6+I_5$ ditunjukkan oleh huruf ....

S6

Jika arus 4 A dan 3 A keluar dari suatu percabangan, maka muatan yang masuk percabangan tersebut selama 1 s adalah ....

S7

Selain hukum Kirchoff terdapat hukum lain yang memiliki ketentuan serupa tentang kekekalan listrik dinamis. Hukum yang dimaksud adalah ....

S8

Perhatikan gambar percabangan berikut.

Jika I1 = $\frac{2}{5}$I, I2 = $\frac{3}{4}$I, dan beda potensial rangkaian V, maka hambatan pada I3 adalah ....

S9

Perhatikan gambar percabangan rangkaian arus listrik berikut.

Persamaan hukum Kirchoff untuk menyatakan rangkaian di atas adalah ....

S10

Perhatikan percabangan rangkaian listrik berikut.

Jika I1 memiliki hambatan 6 Ohm, I2 memiliki hambatan 2 Ohm, dan I3 memiliki hambatan 3 Ohm, maka kuat arus yang mengalir pada I1, I2 dan I3 berturut-turut adalah ... A.

Share this post