HUKUM KIRCHOFF I. TUJUAN Setelah menyelesaikan percobaan Hukum Kirchoff ini diharapkan para peserta praktikum Fisika Dasar dapat: 1. Memahami hukum kirchoff tentang arus dan tegangan listrik 2. Menerapkan keguanaan hukum kirchoff pada rangkaian listrik sederhana 3. Mengukur besarnya arus dan tegangan listrik pada suatu rangkaian listrik DC sederhana II. TEORI Robert Gustav Kirchoff merupakan penemu Hukum Kirchoff I yang dikenal dengan Kirchoff s Current Law (KCL) dan Hukum Kirchoff II yang dikenal dengan Kirchoff s Voltages Law (KVL). Diamana Gustav Kirchoff menyatakan bahwa jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut yang pernyataan ini dekenal dengan bunyi Hukum Kirchoff I. Gustav Kirchoff juga menyatakan bahwa Didalam suatu rangkaian tertutup jumlah aljabar gaya gerak listrik dengan penurunan tegangan sama dengan nol yang kemudian dikenal sebagai Hukum Kirchoff II. Adapun Hukum Kirchoff I, dapat digambarkan sebagai berikut: Gambar 2. Hukum Kirchoff 1 Secara matematis, gambar disamping dapat dituliskan sebagai berikut: I masuk = I keluar I 1 + I 2 = I 3 + I 4 + I 5 Hukum Kircoff II secara matematis dapat ditulis sebagai berikut: ε + IR = 0 Pada penggunaan hukum Kirhoff II pada rangkaian tertutup (loop) terdapat beberapa aturan penting, yaitu: Pilih loop untuk masing-masing lintasan tertutup dengan arah tertentu Kuat arus bertanda positif (+) jika searah dengan loop dan bertanda negatif (-) jika berlawanan dengan arah loop Ketika mengikuti arah loop, kutub positif sumbertegangan dijumpai lebih dahulu maka ε bertanda positif (+) dan sebaliknya.
Gambar 3. Rangkaian satu loop Gambar 4. Rangkaian dua loop (Sears, 2002) Dalam rangkaian dengan satu loop, kuat arus yang mengalir adalah sama yaitu sebesar I. Dimana apabila pada rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3 dibuat loop a-b-cd-a, maka sesuai hukum Kirchoff I dapat ditulis: ε + IR = 0 ε 2 ε 1 + I R 4 + r 2 + R 3 + r 1 = 0 Selain itu, ada pula rangkaian yang memiliki dua loop atau lebih, dimana prinsipnya sama dengan satu loop, teteapi harus diperhatikan kuat arus pada setiap percobaannya. Dimana jika dua loop maka dapat diselesaikan dengan cara berikut berdasarkan gambar 4: Hukum Kirchoff I: I 1 + I 2 = I Loop I: ε 1 + Ir 1 + IR 1 + I 1 R 2 = 0 ε 1 + I r 1 + R 1 + I 1 R 2 = 0 Loop II: ε 2 + I 2 r 2 I 1 R 2 + I 2 R 3 = 0 ε 2 I 1 R 2 + I 2 r 2 + R 3 = 0 Terdapat berbagai macam alat ukur listrik yaitu amperemeter yang merupakan suatu alat untuk mengukur kuat arus listrik yang melalui suatu rangkaian listrik dan voltmeter yang merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik yang melalui suatu rangkaian listrik dan voltmeter yang merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik pada suatu rangkaian listrik. Amperemeter harus dipasang secara seri dengan bagian rangkaian atau komponen listrik yang akan diukur kuat arusnya, sedangkan voltmeter harus dipasang paralel dengan bagian rangkaian atau komponen listrik yang akan diukur tegannya. (Halliday dan Resnick, 1991)
III. PERALATAN Alat alat yang dipergunakan dalam percobaan ini adalah: 1) Baseboard (papan rangkaian) 2) Ampere-meter/multimeter 3) Volt-meter/multimeter 4) Sumber tegangan arus searah variable (0 15 volt) 5) Beberapa tahanan karbon 6) Kabel penghubung secukupnya IV. METODE PERCOBAAN A. Hukum Kirchoff tentang tegangan V 1 V 2 V 3 Gambar 1. Rangkaian untuk eksperimen KVL 1. Rangkailah tiga buah tahanan secara seri seperti pada gambar 1. 2. Tetapkan harga sumber tegangan E.Ukurlah beda tegangan pada kutub kutub R 1, R 2, dan R 3 sebagai V 1, V 2, dan V 3 3. Lakukan percobaan untuk tegangan sumber yang berbeda beda, yaitu dengan mengatur sumber tegangan pada: 0V, 2V, 4V, 6V, 8V, 10V, dan 12V 4. Catatlah E, V 1, V 2 dan V 3 untuk masing masing pengukuran
B. Hukum Kirchoff tentang arus Gambar 2. Rangkaian untuk KCL 1. Rangkailah tiga buah tahanan secara paralel seperti pada gambar 2 2. Tetapkan harga sumber tegangan E.Ukurlah beda tegangan pada kutub kutub R 1, R 2, dan R 3 sebagai I 1, I 2, dan I 3 3. Lakukan percobaan untuk tegangan sumber yang berbeda beda, yaitu dengan mengatur sumber tegangan pada: 0V, 2V, 4V, 6V, 8V, 10V, dan 12V 4. Catatlah E, I 1, I 2 dan I 3 untuk masing masing pengukuran
V. CONTOH DATA PENGUKURAN A. Untuk KVL V (Volt) V 1 (R = KΩ) V 2 (R = KΩ) V 3 (R = KΩ) 0 2 4 6 8 10 12 B. Untuk KCL V (volt) I (total) I 1 (ma) I 2 (ma) I 3 (ma) (ma) (R = KΩ) (R = KΩ) (R = KΩ) 0 2 4 6 8 10 12
DAFTAR PUSTAKA Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid II. Jakarta : Erlangga. Sears, Zemansky. 2002. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga.