Hukum II Kirchoff dengan Satu Loop

Pada postingan sebelumnya Mafia Online sudah membahas mengenai konsep Hukum I Kirchhoff, yang menjelaskan tentang arus yang mengalir pada rangkaian yang bercabang. Sedangkan pada postingan ini akan membahas mengenai konsep Hukum II Kirchhoff, yang akan membahas mengenai rangkaian tertutup (loop).

Hukum II Kirchhoff atau disebut juga dengan istilah aturan loop yang didasarkan pada hukum kekekalan energi. Di mana energi pada suatu rangkaian tertutup adalah kekal. Walaupun Hukum I Kirchhoff dengan Hukum II Kirchhoff berbeda, tetapi pada saat menyelesaikan masalah rangkaian dengan dua loop atau lebih selain menggunkan Hukum II Kirchhoff juga akan berlaku Hukum I Kirchhoff. Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah aljabar perubahan tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol. Secara matematis pernyataan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

Sekarang coba perhatikan gambar di atas! Gaya gerak listrik (ggl) ε dari sumber tegangan menyebabkan arus listrik mengalir sepanjang loop. Arus listrik di dalam loop mendapat hambatan sehingga mengalami penurunan tegangan. Persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

Untuk memudahkan pemahaman anda mengenai hukum II kirchhoff, maka materi ini akan Mafia Online bagi menjadi dua bagian yaitu rangkaian dengan satu loop dan rangkaian dengan dua loop atau lebih. Sebelum mempelajari lebih jauh mengenai rangkaian tertutup (loop) sebaiknya anda mengetahui terlebih dahulu aturan-aturan (perjanjian) dalam loop tersebut, yaitu:

a) jika arah arus searah dengan arah loop, maka i bertanda positif

b) jika arah loop bertemu dengan kutub positif sumber tegangan, maka ε bertanda positif.

Rangkaian dengan satu loop

Gambar di atas merupakan salah satu contoh rangkaian dengan satu loop. Sekarang coba anda perhatikan gambar rangkaian tersebut! Pada rangkaian tersebut, arus yang mengalir adalah sama, yaitu I. Misalkan anda mengambil arah loop searah dengan arah I, yaitu a-b-c-d-a. Selanjutnya, kuat arus I dapat dihitung dengan Hukum II kirchhoff berikut.

Ʃε + ƩIR = 0

Dengan mengikuti aturan loop pada gambar satu loop di atas akan berlaku:

- ε₁ + ε₂ + I (r₁ + r₂ + R) = 0

Contoh Soal Rangkaian dengan Satu Loop

Perhatikan gambar di bawah ini!

Hitunglah kuat arus yang mengalir pada rangkaian dan hitung juga tegangan yang mengalir pada BD (V_BD)!

Jawab:

Berdasarkan Hukum II Kirchhoff, di dalam rangkaian tertutup tersebut berlaku: Ʃε +ƩIR = 0. Untuk memudahkan pengerjaan soal kita cari terlebih dahulu nilai dari Ʃε, yaitu:

Ʃε = –ε₁–ε₂–ε₃+ε₄

Ʃε = –36V  – 16V – 20V + 12V

Ʃε = –60V

Selanjutnya kita akan cari nilai dari ƩIR, yakni:

ƩIR = IR₁+Ir₁+IR₂+Ir₂+IR₃+Ir₃+IR₄+Ir₄+IR₅

ƩIR = I(R₁+ r₁+R₂+r₂+R₃+r₃+R₄+r₄+R₅)

ƩIR = I(6+2+6+0,5+5+0,8+6+0,7+3)Ω

ƩIR = I(30)Ω

Sekarang kembali menggunakan persamaan Hukum II Kirchhoff yakni:

Ʃε + ƩIR = 0

–60V + I(30)Ω = 0

I(30)Ω = 60V

I = 60V/30Ω

I = 2A

Jadi besarnya arus yang mengalir pada loop tersebut adalah 2A.

Sekarang kita akan cari besarnya tegangan yang mengalir di BD (V_BD). Anda dapat menghitung V_BD dengan menggunakan lintasan BAD atau BCD. Untuk membuktikan apakah kedua jalur tersebut memiliki tegangan yang sama kita gunakan kedua jalur tersebut.

Untuk jalur BAD, yakni:

V_BD =Ʃε + ƩIR

V_BD =16V+36V+I(0,5+6+2+3)Ω

V_BD =52V+I(11,5)Ω

V_BD =52V+(-2A)(11,5Ω)

V_BD =52V-23V

V_BD =29V

Sedangkan untuk jalur BCD, yakni:

V_BD =Ʃε + ƩIR

V_BD = -20V+12V+I(6+0,8+5+0,7+6)Ω

V_BD = -8V+I(18,5)Ω

V_BD = -8V+(2A)(18,5Ω)

V_BD =-8V+37V

V_BD =29V

Jadi, tegangan yang mengalir di BD sebesar 29 Volt.

Oke demikian postingan mafia Online tentang hukum II Kirchhoff yang membahas rangkaian dengan satu loop. Untuk rangkaian dengan dua loop atau lebih silahkan baca postingan berikutnya.

Share :

Facebook Google+ Twitter

Related Posts :