Jurnal Hukum Kirchoff Hukum Kirchoff (L6) Angely Putry , Nella Permatasari b, Riko Darwin b, Ade Suryani Hamur b a Teknik Pertanian, Senin dan Shift II, Universitas Andalas b,b,b Laboratorium Dasar Fisika, Universitas Andalas a
[email protected] Laboratorium Dasar Fisika Unand, Kampus Limau Manis, 25163
Abstrak Hukum kirchoff adalah hukum yang digunakan untuk mengetahui arus yang mengalir pada tiap bagian rangkaian yang rumit. Hukum kirchoff mempelajari hukum tegangan Kirchoff dan hukum arus Kirchoff, serta mempelajari hukum rangkaian loop banyak. Pada rangkaian tertutup suatu cabang sama dengan jumlah arus lewat dari cabang tersebut. Terdapat dua hukum yang berlaku, diantaranya hukum Kirchoff I dan hukum Kirchoff II. Pada percobaan dapat dilakukan pembuktian terhadap hukum tersebut apakah berlaku atau tidak.
Rangkaian yang digunakan dalam percobaan ada tiga, yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian multiloop. Pada rangkaian seri akan didapatkan kesimpulan bawa arus yang masuk sama dengan arus yang keluar sesuai dngan hukum kirchoff I. Pada rangkaian paralel didapatkan bahwa arus yang mengalir dibagi dimana sebagian arus mengalir ke suatu alat dan sebagian lagi mengalir ke alat yang lain. Pada rangkaian multiloop didapatkan bahwa pengukuran yang dilakukan akan lebih mudah menggunakan multiloop, karena telah mencakup amperemeter, voltmeter dan tegangan. Kata kunci : hukum kirchoff, rangkaian seri, rangkaian r angkaian paralel, rangkaian multiloop (rangkaian luar) menuju potensial rendah I. Pendahuluan Hukum Kirchoff dapat digunakan untuk disebut kutub negatif. menganalisis suatu rangkaian yang kompleks. Hukum ini merupakan salah Untuk mengetahui besarnya arus yang satu teori elektronika untuk menganalisis mengalir dalam rangkaian, dapat lebih lanjut tentang rangkaian elektronika. digunakan hukum Kirchoff: Loop merupakan suatu rangkaian atau suatu jalan konduksi yang tertutup. Titiktitik cabang dalam jaringan (rangkaian) Pada rangkaian tertutup, jumlah sumber merupakan tempat bertemunya beberapa tegangan akan sama dengan jumlah konduktor. penurunan potensial. Jumlah arus yang masuk dalam percabangan akan sama dengan jumlah arus yang keluar dari Arus listrik yang telah dipelajari, mengalir persimpangan tersebut. bagaikan aliran dari dataran tinggi ke dataran rendah atau arus listrik itu merupakan aliran arus dari potensial tinggi disebut kutub positif melalui kabel
Dalam alirannya, arus listrik juga mengalami cabang-cabang. Ketika melalui percabangan, Arus listrik akan terbagi pada setiap percabangan dan besarnya tergantung ada tidaknya hambatan pada cabang tersebut. Jika hambatan pada cabang tersebut besar, maka arus listrik yang melalui cabang tersebut mengecil. Pada rangkaian listrik, kita dapat menemukan rangkaian listrik yang bercabang-cabang. Untuk menghitung besaran arus listrik yang mengalir pada setiap cabang, seorang ahli fisika bernama Gustav Kirchoff (1824-1887) mengemukakan dua aturan hukum yang digunakan untuk membantu perhitungan tersebut. Hukum kirchoff pertama disebut hukum titik cabang dan hukum Kirchoff kedua disebut hukum loop. Suatu titik cabang dalam suatu rangkaian adalah tempat bertemunya beberapa buah konduktor. Sebuah loop adalah jalan konduksi yang tertutup.
muatan persatuan waktu yang keluar, maka titik cabang akan kelebihan muatan positif. Tetapi pada kenyataannya seluruh sistem dalam keadaan normal. Jadi, pengandaian ini menunjukkan bahwa muatan persatuan waktu yang masuk dan keluar adalah sama. Besar dari hukum Kirchoff II adalah hukum hukum kekekalan energi yang diterapkan pada rangkaian tertutup. Pemakaian hukum II Kirchoff pada rangkaian tertutup yaitu karena ada rangkaian yang tidak dapat disederhanakan menggunakan kombinasi seri-paralel. Hukum II Kirchoff sendiri berbunyi, “di dalam sebuah rangkaian tertutup (loop), jumlah aljabar gaya gerak listrik(ggl) dengan penurunan tegangan(R) adalah sama dengan nol. Secara sistematis dapat ditulis dengan ε + IR = 0
Pertama, kita membahas tentang hukum Kirchoff. Hukum ini merupakan hukum kekekalan muatan lisrik yang ada pada sistem tertutup adalah tetap. Secara sederhana, hukum Kirchoff I menyatakan bahwa, ”jumlah arus yang masuk pada sebuah titik cabang sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut.” Secara matematis dapat ditulis menjadi:
sedangkan V = I.R Pada rangkaian tidak bercabang (seri), tegangan listrik dapat ditulis menjadi
I (masuk) = I (keluar)
V = V1 + V2 + V3
Sehingga:
Sedangkan kuat arus di setiap titik sama besar.
I1 = I2 + I3 + I4 Kebenaran hukum Kirchoff I dapat dibuktikan dengan hukum kekekalan muatan. Kuat arus adalah muatan yang mengalir per satuan waktu. Seandainya muatan persatuan waktu yang masuk titik cabang lebih besar daripada jumlah
Pada rangkaian bercabang (paralel), tegangan listrik sama besar, dimana V = V1 + V2 + V3 Sedangkan kuat arusnya adalah :
I = I1 + I2 + I3 Jadi, rangkaian paralel kebalikan dari rangkaian seri. II. Metode Penelitian 2.1. Alat dan Bahan Papan rangkaian digunakan untuk meletakkan susunan rangkaian seri maupun paralel. Set hambatan digunakan sebagai hambatan yang akan dialiri arus listrik. Power supplyDC digunakan untuk mengalirkan arus listrik pada rangkaian. Multimeter digunakan untuk mengukur besar arus dan tegangan arus yang mengalir pada rangkaian. 2.2. Prosedur percobaan Percobaan pertama adalah mempelajari hukum tegangan Kirchoff. Langkah pertama yaitu rangkaian disusun sesuai gambar. Kemudian tegangan sumber, arus di setiap masukan R diukur, tegangan pada R1 R2 R3 diukur. Percobaan ini dilakukan untuk harga R yang lain.
Percobaan kedua yaitu menentukan hukum Kirchoff hukum Kirchoff pada rangkaian paralel. Langkah pertama adalah rangkaian disusun seperti gambar. Kedua, tegangan sumber dan arus di setiap percabangan diukur. Percobaan ketiga yaitu mempelajari hukum arus kirchoff. Prosedur pertama adalah rangkaian disusun seperti gambar, kemudian besar tegangan E ditentukan, dan arus yang lewat pada hambatan R1 R2 R3 R4, dan R5 diukur dan dicatat arahnya. Percobaan terakhir adalah mempelajari rangkaian multiloop. Langkah kerja yang dilakukan adalah rangkaian disusun seperti gambar, kemudian masing-masing tegangan diukur, arus yang mengalir pada hambatan R1,R2, dan R3 juga diukur. Percobaan tersebut diulangi dengan tegangan sumber yang berbeda.
III. Hasil dan Pembahasan 3.1 Analisis hasil pengukuran Dari percobaan yang dilakukan ternyata tidak semua data yang diperoleh sesuai dengan teori yang ada. Hal ini dikarenakan kurang telitinya praktikan dalam melakukan percobaan dan masih kurang memahami penggunaan multimeter. Pada rangkaian seri data yang diperoleh saat praktikum memliki hasil yang hampir sama dengan teori yang ada. Artinya data yang didapatkan telah mendekati keakuratan. Seperti pada bunyi hukum Kirchoff I, hasil yang didapatkan adalah arus yang masuk sama dengan arus yang keluar. Tabel 1. Rangkaian Seri
No.
E (Volt)
Vtot (Volt)
1.
3
2,869
2.
4
3,519
3.
6
4,492
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka arus yang diperoleh juga semakin besar. Begitu juga dengan kecepatannya, ketika tegangan semakin besar kecepatan arus yang mengalirpun juga semakin besar. Pada rangkaian paralel data yang didapatkan memiliki nilai yang sedikit berbeda dengan teori. Arus yang didapatkan pada praktikum lebih besar daripada teori. Namun perbedaan yang dihasilkan tidak terlalu jauh. Bisa dikatakan bahwa data yang didapatkan hampir mendekati keakuratan. Tabel 2. Rangkaian Paralel
No.
E (Volt)
I1 (A)
1.
3
0,00012
2.
4
0,00014
3.
6
0,00018
Dari tabel diatas dapat dillihat bahwa semakin besar tegangan maka arus yang mengalirpun semakin besar. Namun, tidak terjadi perubahan pada setiap arus dari arus pertama sampai arus ketiga. Arus yang mengalir konstan. Pada rangkaian multiloop terdapat perbedaan yang cukup jauh antara praktikum dengan teori. Arus yang didapatkan terlalu kecil dari data yang seharusnya. Tabel 3. Rangkaian Multiloop
Sampel Pengukuran
1
E (V)
3
E2 (V)
6
R1 (Ω)
32,1
R2 (Ω)
26,5
R3 (Ω)
18,2
I1 (A)
0,00007
I2 (A)
0,00013
I3 (A)
0,00001
Dari data diatas dapat dilihat bahwa pengukuran pada data kedua lebih besar daripada pengukuran data pertama. Pada kedua sampel, tegangan dan hambatan semakin lama semakin besar. Namun berbeda dengan arusnya, arus yang didapatkan tidak konstan. Dari hasil praktikum yang didapatkan, diperoleh kesimpulan bahwa hukum Kircoff berlaku pada penerapannya. 3.2 Analisis nilai ralat
Dilihat pada tabel ralat, praktikum yang 0,00018 0,00018 telah dilakukan memiliki ketelitian yang rendah. Karena, masih terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara data yang diperoleh saat praktikum dengan teori yang telah ada. Pada rangkaian seri data yang diperoleh saat praktikum lebih besar dibandingkan denga teori. Pada rangkaian paralel data yang diperoleh saat praktikum tidak stabil dibanding teori. Pada rangkaian multiloop data yang diperoleh saat praktikum lebih kecil dibandigkan teori. IV. Kesimpulan Pada rangkaian seri hasil yang diperoleh antara teori dan praktikum sudah mendekati keakuratan walau terdapat sedikit perbedaan. Arus yang masuk sama 2 dengan arus yang keluar. Pada rangkaian paralel, arus setiap percobaan sama, 4 namun Ia dan Ib masih berbeda. Pada 3 rangkaian multiloop hambatan yang didapatkan antara praktikum sama denagn 32 teori.
26,7 V. Ucapan Terima Kasih 19,8 Terima kasih kepada koordinator umum dan koordinator jurusan0,00009 yang bersedia mengkoordinir jalannya praktikum. Terima kasih kepada asisten laboratorium yang 0,00005 telah membimbing praktikan selama melakukan praktikum. 0,00006 Terima kasih kepada rekan kerja yang telah bersedia untuk melatih kekompakan bersama selama berjalannya praktikum sehingga praktikum dapat berjalan dengan lancar. Referensi 1. Halliday, Resnick. 1994. Fisika Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga. 2. Resnivock, Robert. 1995. Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga. 3. 1998. Fisika Dasar. Bandung:ITB. 4. Zeamanski, Sears. 1984. Fisika Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.
