RANGKUMAN RANGKAIAN LISTRIK HUKUM KIRCHOFF DAN HUKUM OHM: KONSEP, RUMUS, DAN CONTOH SOAL

NAMA                : ILHAM TANZILAL AZIIZIR

NIM                    : 202231119

MATA KULIAH : RANGKAIAN LISTRIK D

PENGERTIAN HUKUM OHM

Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar tegangan listrik pada sebuah pengantar berbanding lurus dengan arus listrik yang mengaliri penghantar. Sebuah penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai hambatan tidak bergantung terhadap besar dan polaritas tegangan yang diberikan terhadap penghantar atau nilai hambatannya haruslah konstanta tetap. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, dikarenakan adanya penghantar ohmic, dan non-ohmic, tetapi istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan sejarah. Hukum ini menyatakan hubungan antara tegangan (V), arus listrik (I), dan hambatan (R) dalam sebuah rangkaian listrik.

Rumus Hukum Ohm:

$$V=I\times R$$

Dimana:

• V adalah tegangan listrik (Volt)
• I adalah arus listrik (Ampere)
• R adalah hambatan listrik (Ohm)

Penjelasan Hukum Ohm:

• Jika tegangan (V) meningkat, maka arus (I) juga akan meningkat jika hambatan (R) tetap.
• Jika hambatan (R) bertambah, maka arus (I) akan menurun jika tegangan (V) tetap.

Contoh Soal Hukum Ohm:

Soal 1: Jika sebuah resistor dengan hambatan 10 Ohm dialiri arus sebesar 2 Ampere, berapakah tegangan yang terdapat pada resistor tersebut?

Penyelesaian: Diketahui:

• R = 10 Ohm
• I = 2 A

Gunakan Hukum Ohm:

$$V = I \times R$$
$$V = 2 \, A \times 10 \, \Omega = 20 \, V$$

Jadi, tegangan pada resistor tersebut adalah 20 Volt.

PENGERTIAN HUKUM KIRCHOFF

Hukum-hukum Sirkuit Kirchhoff adalah dua persamaan yang membahas kekekalan muatan dan energi dalam sirkuit listrik, dan pertama dijabarkan pada tahun 1845 oleh Gustav Kirchoff. Hukum-hukum ini juga sering disebut sebagai Hukum Kirchhoff (lihat juga hukum Kirchoff untuk arti lain) dan sering kali digunakan dalam teknik elektro.

Kedua hukum sirkuit ini dapat diturunkan dari persamaan Maxwell, tetapi Kirchhoff ada sebelum Maxwell dan menggunakan pekerjaan dari Georg Ohm untuk menghasilkan hukumnya. 

Hukum Kirchoff Arus (KCL):

KCL menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke dalam sebuah titik pertemuan (node) dalam rangkaian listrik sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut.

                                                             ∑Imasuk​=∑Ikeluar​

Contoh Soal Hukum Kirchoff:

Soal 2 (KCL): Dua arus masuk ke sebuah titik dalam rangkaian listrik, yaitu 3A dan 2A. Jika terdapat arus yang keluar dari titik tersebut, berapakah besarnya arus keluar?

Penyelesaian: Berdasarkan Hukum Kirchoff Arus (KCL), jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar.

$$I_{\text{masuk}} = I_{\text{keluar}}$$ $$3 \, A + 2 \, A = I_{\text{keluar}}$$ $$I_{\text{keluar}} = 5 \, A$$

Jadi, arus yang keluar dari titik tersebut adalah 5 Ampere.

Hukum Kirchoff Tegangan (KVL):

Hukum ini juga disebut sebagai Hukum kedua kirchhoff, Hukum putaran (loop) Kirchhoff, dan KVL (Kirchhoff's Voltage Law).

Prinsip kekekalan energi mengatakan bahwa

Jumlah terarah (melihat orientasi tanda positif dan negatif) dari beda potensial listrik (tegangan) di sekitar sirkuit tertutup sama dengan nol.

                                                                atau

secara lebih sederhana, jumlah dari emf dalam lingkaran tertutup ekivalen dengan jumlah turunnya potensial pada lingkaran itu.

                                                                atau

Jumlah hasil kali resistansi konduktor dan arus pada konduktor dalam lingkaran tertutup sama dengan total emf yang ada dalam lingkaran (loop) itu.

KVL menyatakan bahwa jumlah aljabar dari semua tegangan dalam suatu loop tertutup dalam rangkaian listrik sama dengan nol.

                                                                           ∑V=0

Contoh Soal Hukum Kirchoff:

Soal 3 (KVL): Diketahui sebuah loop tertutup dengan sumber tegangan 12V, resistor 2 Ohm dengan arus 3A, dan resistor lain 4 Ohm. Berapakah tegangan pada resistor 4 Ohm tersebut?

Penyelesaian: Berdasarkan Hukum Kirchoff Tegangan (KVL), jumlah aljabar tegangan dalam loop harus sama dengan nol.

$$V_{\text{sumber}} - (I \times R_1) - (I \times R_2) = 0$$
$$12V - (3A \times 2\Omega) - (3A \times 4\Omega) = 0$$
$$12V - 6V - 12V = 0$$

Jadi, tegangan pada resistor 4 Ohm adalah 12 Volt.

Kesimpulan:

Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff sangat berguna dalam menganalisis rangkaian listrik sederhana maupun kompleks. Hukum Ohm menghubungkan tegangan, arus, dan hambatan, sementara Hukum Kirchoff membantu menganalisis arus dan tegangan pada rangkaian bercabang. Memahami kedua hukum ini adalah langkah penting dalam memahami dasar-dasar kelistrikan.