Jurnal Hukum Kirchoff Hukum Kirchoff (L6) Angely Putrya, Nella Permatasarib, Riko Darwinb, Ade Suryani Hamurb Teknik Pertanian, Senin dan Shift II, Universitas Andalas
a
b,b,b
Laboratorium Dasar Fisika, Universitas Andalas
[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
paralel, rangkaian multiloop I. Pendahuluan Hukum Kirchoff dapat digunakan untuk menganalisis suatu rangkaian yang kompleks. Hukum ini merupakan salah satu teori elektronika untuk menganalisis lebih lanjut tentang rangkaian elektronika. Loop merupakan suatu rangkaian atau suatu jalan konduksi yang tertutup. Titik-titik cabang dalam jaringan
(rangkaian)
merupakan
tempat
bertemunya
beberapa konduktor. Arus listrik yang telah dipelajari, mengalir bagaikan aliran dari dataran tinggi ke dataran rendah atau arus listrik itu merupakan aliran arus dari potensial tinggi disebut kutub positif melalui kabel (rangkaian luar) menuju potensial rendah disebut kutub negatif. Untuk mengetahui besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian, dapat digunakan hukum Kirchoff:
Pada rangkaian tertutup, jumlah sumber tegangan akan sama dengan jumlah penurunan potensial. Jumlah arus yang masuk dalam percabangan akan sama dengan jumlah arus yang keluar dari persimpangan tersebut. 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
perhitungan
hukum tersebut.
yang
digunakan
Hukum
kirchoff
untuk
membantu
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. 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: I (masuk) = I (keluar)
Sehingga: 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 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 sedangkan
V = I.R Pada rangkaian tidak bercabang (seri), tegangan listrik dapat ditulis menjadi V = V1 + V2 + V3 Sedangkan kuat arus di setiap titik sama besar. 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
supply DC 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)
I (A)
1.
3
2,869
0,081
2.
4
3,519
0,1
3.
6
4,492
0,128
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)
I1 (A)
I3 (A)
1.
3
0,00012
0,00012
0,00012
2.
4
0,00014
0,00014
0,00014
3.
6
0,00018
0,00018
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
2
E (V)
3
4
E2 (V)
6
3
R1 (Ω)
32,1
32
R2 (Ω)
26,5
26,7
R3 (Ω)
18,2
19,8
I1 (A)
0,00007
0,00009
I2 (A)
0,00013
0,00005
I3 (A)
0,00001
0,00006
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 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 dengan arus yang keluar. Pada rangkaian paralel, arus setiap percobaan sama, namun Ia dan Ib masih berbeda. Pada rangkaian multiloop hambatan yang didapatkan antara praktikum sama denagn teori. V. Ucapan Terima Kasih Terima kasih kepada koordinator umum dan koordinator jurusan yang bersedia mengkoordinir jalannya praktikum. Terima
kasih
kepada
asisten
laboratorium
yang
telah
membimbing praktikan selama melakukan praktikum. 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.
Universitas. Jakarta: Erlangga.
1994. Fisika
Untuk
2.
Resnivock, Robert. 1995. Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga.
3.
1998. Fisika Dasar. Bandung:ITB.
4.
Zeamanski,
Sears.
Universitas. Jakarta: Erlangga.
1984. Fisika
Untuk
