Hukum II Kirchhoff

Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial listrik pada keliling suatu rangkaian tertutup sama dengan nol. Hukum II Kirchhoff didasarkan pada hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi bersifat kekal.

Hukum II Kirchhoff - 1Agar lebih memahami hal ini, bayangkan muatan listrik bergerak dalam suatu rangkaian tertutup, seperti pada gambar di samping. Ketika muatan listrik melewati suatu hambatan listrik (R), energi potensial listrik berkurang karena terpakai pada hambatan tersebut. Jika muatan listrik melewati hambatan listrik yang lain, energi potensial listrik berkurang lagi karena terpakai lagi pada hambatan tersebut. Selanjutnya ketika muatan listrik melewati sumber tegangan listrik dari potensial rendah ke potensial tinggi, energi potensial listrik bertambah. Ketika kembali ke titik semula, energi potensial listrik sama seperti semula, di mana perubahan energi potensial listrik bernilai nol. Ketika menerapkan hukum II Kirchhoff pada suatu rangkaian listrik, kita menggunakan perubahan tegangan listrik, bukan perubahan energi potensial listrik.

Hukum II Kirchhoff - 2Rangkaian seperti pada gambar di atas dapat dianalisis menggunakan hukum Ohm (V = I R) dan rumus hambatan seri atau hambatan paralel. Rangkaian yang lebih kompleks seperti gambar di samping dapat dianalisis menggunakan hukum I Kirchhoff dan hukum II Kirchhoff.

Berikut ini beberapa aturan tanda ketika menggunakan hukum II Kirchhoff untuk menganalisis suatu rangkaian.

Pertama, pilih arah arus secara sembarang, apakah searah putaran jarum jam atau berlawanan putaran jarum jam. Jika jawaban bernilai negatif, arah arus listrik yang sebenarnya berlawanan dengan arah arus yang dipilih. Bila jawaban bernilai positif, arah arus listrik yang sebenarnya sama dengan arah arus yang dipilih.

Kedua, ketika melewati sumber tegangan listrik dari potensial tinggi ke potensial rendah (+ ke -), terjadi penurunan tegangan listrik sehingga tegangan listrik bernilai negatif (ΔV = –ε). Sebaliknya jika bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi (- ke +), terjadi peningkatan tegangan listrik sehingga tegangan listrik bernilai positif (ΔV = ε).

Ketiga, ketika melewati hambatan listrik, jika loop searah dengan arah arus listrik maka tegangan listrik bernilai negatif (ΔV = – I R). Sebaliknya apabila arah loop berlawanan dengan arah arus listrik, tegangan listrik bernilai positif (ΔV = I R).

Contoh soal 1 :

Hukum II Kirchhoff - 1R1 = 200 Ω dan R2 = 300 Ω. ε = 12 Volt. Hitung kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian menggunakan hukum II Kirchhoff!

Pembahasan

Arah arus searah putaran jarum jam.

– I R1 – I R2 + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

I = 12 / 500

I = 0,024 Ampere

Jika dihitung menggunakan hukum Ohm dan rumus kombinasi resistor seri :

R = R1 + R2 = 200 + 300 = 500 Ω.

Rumus hukum Ohm :

V = I R

I = V / R = 12 / 500 = 0,024 Ampere.

Contoh soal 2 :

Hukum II Kirchhoff - 3R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 Volt, ε2 = 12 Volt. Hitung besar dan arah arus listrik pada rangkaian!

Pembahasan

Pilih arah arus listrik dan arah loop sama dengan arah putaran jarum jam.

– I R1 – I R2ε1 – I R3 + ε2 = 0

– 100 I – 200 I – 9 – 300 I + 12 = 0

– 100 I – 200 I – 300 I + 3 = 0

– 600 I + 3 = 0

– 600 I = – 3

I = 3 / 600

I = 0,005 Ampere

Arus listrik bernilai positif sehingga arahnya sama dengan arah yang dipilih.

Pada soal ini hanya terdapat satu loop, pada contoh soal hukum Kirchhoff terdapat rangkaian yang memiliki beberapa loop sehingga perhitungannya menggunakan juga hukum I Kirchhoff dan terdapat kemungkinan arah loop berlawanan dengan arah arus listrik. 

Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

error: