Hukum Kirchoff

2

B. Perumusan Masalah Rumusan masalah dalam melakukan percobaan ini antara lain: 1. Bagaimana menunjukan arus yang menuju titik cabang sama dengan arus yang meninggalkan titik cabang ? 2. Bagaimana mengukur besarnya arus pada tiap titik cabang pada hambatan yang berbeda?

C. Pembatasan Masalah Batasan masalah praktikum ini yaitu membahas tentang Hukum Kirchoff dengan menunjukan arus yang menuju titik cabang sama dengan arus yang meninggalkan titik cabang dan mengukur besarnya arus pada tiap titik cabang pada hambatan yang

D. Tujuan Pratikum Tujuan pada pratikum ini adalah sebagai berikut: 1. Menunjukan arus yang menuju titik cabang sama dengan arus yang meninggalkan titik cabang 2. Mengukur besarnya arus pada tiap titik cabang pada hambatan yang berbeda

E. Manfaat Pratikum Manfaat praktikum ini yaitu dapat memahami dan mengetahui hukum Kirchoff tentang besar arus yang mengalir menuju titik cabang pada hambatan yang berbeda.

3

4

Ini berarti bahwa berlaku : 𝐼𝐴 = 𝐼𝐵 = 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 yang merupakan bentuk lain dari hukum konservasi muatan (Khairul, 2011:74-75)

arus yang masuk pada titik percabangan sama dengan kuat arus yang keluar pada titik percabangan tersebut. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum I Kirchoff, yang secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut. 𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 = 𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟

Gambar 2.3. Jumlah arus tiap titik pada rangkaian bercabang

Pada Gambar 2.3, terlihat bahwa jumlah mobil di jalan utama A sebanyak lima buah, kemudian mobil tersebut berpencar di persimpangan sehingga yang melewati jalan satu sebanyak 2 buah dan jalan dua sebanyak tiga buah. Pada persimpangan yang lain, mobil-mobil tersebut bertemu lagi di jalan utama B sehingga mobil yang melewati jalan utama B sama dengan jumlah mobil yang melewati jalan satu dan dua atau jumlah mobil yang melewati jalan utama A.

Hukum II Kirchhoff atau hukum loop menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial yang mengelilingi lintasan tertutup pada suatu rangkaian harus sama dengan nol. Hukum ini di dasarkan pada hukum kekekalan energi. Secara matematis hukum II Kirchhoff dapat dinyatakan sebagai berikut. ∑ 𝐸 = ∑(𝐼 × 𝑅) Pada perumusan hukum II Kirchhoff, mengikuti ketentuan sebagai berikut. a. Semua hambatan (R) dihitung positif.

5

b. Pada arah perjalanan atau penelusuran rangkaian tertutup (loop), jika sumber arus berawal dari kutub negatif ke kutup positif, maka gglnya dihitung positif. Jika sebaliknya dari kutub positif ke kutub negatif, maka ggl nya dihitung negatif

Gambar 2.4. Tanda positif dan negatif ggl (Nurachmandani, 2009 :198-201)

Hukum Kirchoff arus (Kirchoff Current Law / KCL) : “Jumlah aljabar arus yang melalui sebuah titik simpul adalah nol”. Dapat juga dikatakan bahwa arus yang masuk kedalam suatu titik percabangan adalah sama dengan arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Secara matematis dapat dituliskan : ∑𝐼 = 0 Hukum Kirchoff tegangan (Kirchoff Voltage Law / KVL) : “Jumlah aljabar tegangan secara vektoris pada suatu loop tertutup adalah nol”. Bahwa tegangan pada sumber yang mencatu pada suatu rangkaian adalah sama dengan jumlah tegangan pada tiap elemen pada rangkaian tersebut. Secara matematis dapat dituliskan : ∑𝑉 = 0 (Prayoga, 2014)

Hukum Kirchoff terdiri dari dua persamaan yang membahas tentang kekekalan muatan dan energi dalam rangkaian listrik, dan pertama dijabarkan pada tahun 1845 oleh Gustav Kirchhoff. Hukum Kirchhoff terbagi menjadi dua macam, yaitu Kirchhoff Current Law atau KCL dan Kirchhoff Voltage Law atau KVL. Kirchoff Current Law

6

Hukum ini berbunyi: “Jumlah secara aljabar arus listrik pada suatu titik cabang sama dengan nol”. Secara ringkas: ∑ 𝐼𝑖 = 0 ∑𝑉 = 0

KVL (Kirchoff Voltage Law) Hukum Kirchhoff tentang tegangan didasarkan pada hukum kekekalan energi. Ketika muatan listrik q berpindah dari potensial tinggi ke potensial rendah, di mana beda potensialnya ∆V, maka energi muatan itu akan turun sebesar q∆V. Hukum tegangan Kirchoff berbunyi: “Jumlah secara aljabar tegangan listrik dalam suatu rangkaian tertutup adalah nol” Secara ringkas dapat ditulis ∑𝑉 = 0 ∑ 𝑉𝑖 = 0 (Wahyudi, 2015) Hukum Kirchoff I berbunyi “jumlah aljabar dari arus yang menuju/ masuk dengan arus yang meninggalkan/keluar pada satu titik sambungan/cabang sama dengan nol “ Hal ini dapat digambarkan melalui Gambar 6 berikut ini. Hukum tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut : ∑𝑖 = 0 𝑖1 + 𝑖2 + 𝑖3 − 𝑖4 − 𝑖5 = 0 dimana: Arus yang masuk (𝑖1 , 𝑖2 , 𝑖3 ) diberi tanda positif. Arus yang keluar (𝑖4 dan 𝑖5 ) diberi tanda negatif

7

Gambar 2.5. Gambar yang Menjelaskan Hukum Kirchoff I Hukum Kirchoff II ini berbunyi “di dalam satu rangkaian listrik tertutup jumlah aljabar antara sumber tegangan dengan kerugian-kerugian tegangan selalu sama dengan nol.” Dirumuskan : ∑ 𝑉 + ∑ 𝐼𝑅 = 0

Yang dimaksud dengan kerugian tegangan yaitu besarnya tegangan dari hasil kali antara besarnya arus dengan hambatan yang dilalui. Secara mudah untuk memahami rumus di atas (lihat Gambar 7), apabila tegangan V diberi tanda positif, maka besarnya tegangan IR harus diberi tanda negatif. Sehingga : +𝑉 − 𝐼𝑅 = 0

Gambar 2.6. Gambar Penjelasan Hukum Kirchoff II (Ari, 2012)

8

9

4.

Resistor

5.

Kabel penghubung

6.

Catu daya DC

B. Langkah Kerja 1. Menyiapkan alat dan bahan 2. Merangkai alat dengan 3 hambatan, hambatan 2 dan 3 disusun bercabang seperti pada gambar 3. Menghubungkan rangkaian dengan catu daya 4. Menghubungan rangkaian dengan ampere meter 5. Mengatur tegangan sumber pada catu daya menjadi 9 volt 6. Mengukur arus total yang masuk ke rangkaian dan mengukur arus yang masuk ke hambatan 1 dengan memasang kabel penghubung ampere meter setelah kabel positif catu daya pada rangkaian 7. Membaca besar arus pada ampere meter 8. Mengukur besar arus yang keluar dari hambatan R1 dengan memasang kabel penghubung ampere meter setelah hambatan R1 9. Membaca besar arusnya pada ampere meter 10. Mengukur arus yang masuk ke hambatan R2 dengan memasang kabel penghubung ampere meter setelah hambatan R1

10

11. Membaca besar arus pada ampere meter 12. Mengukur arus yang keluar dari hambatan R2 dengan memasang kabel penghubung ampere meter setelah hambatan R2 13. Membaca besar arus pada ampere meter 14. Mengukur arus yang masuk ke hambatan R3 dengan memasang kabel penghubung ampere meter sebelum hambatan R3 15. Membaca besar arus yang masuk menuju hambatan R3 16. Mengukur besar arus yang keluar dari hambatan R3 dengan memasang kabel penghubung setelah hambatan R3 17. Membaca besar arus yang keluar dari hambatan R3 pada ampere meter 18. Mengukur arus total yang keluar dari rangkaian dengan memasang kabel penghubung ampere meter sebelum kabel penghubung negatif catu daya 19. Membaca arus total yang keluar pada ampere meter 20. Melakukan kembali langkah 5-19 dengan mengubah tegangan pada catu daya menjadi 12 volt

Gambar 3.1. Rangkaian percobaan Kirchoff

11

12

kembali kegiatan yang sama dengan mengubah tegangan pada catu daya menjadi 12 volt.

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan diperoleh hasil pada tegangan 9 volt arus total yang masuk ke rangkaian sebesar 0,04 A. Pada hambatan R1 sebesar 470 Ω arus yang masuk dan keluar dari hambatan sebesar 0,004 A dan0,004 A. Pada hambatan R2 sebesar 100 Ω diperoleh arus yang masuk dan keluar dari hambatan sebesar 0,038 A dan 0,04 A. Pada hambatan R3 sebesar 47 Ω diperoleh arus yang masuk dan keluar dari hambatan sebesar 0,22 x 10-4 A dan 0,22 x 10-4 A. Arus total yang keluar dari rangkaian ini sebesar 0,004 A. Percobaan ke 2 dilakukan dengan tegangan sebesar 12 volt diperoleh arus total yang masuk ke rangkaian sebesar 0,068 volt. Pada hambatan R1 sebesar 470 Ω diperoleh arus yang masuk dan keluar dari hambatan sebesar 0,068 A dan 0,068 A. Pada hambatan R2 sebesar 100 Ω diperoleh arus yang masuk dan keluar dari hambatan sebesar 0,058 A dan 0,062 A. Pada hambatan R3 sebesar 47 Ω diperoleh arus yang masuk dan keluar dari hambatan sebesar 0,62 x 10-4 A dan 0,62 x 10-4 A. Dan arus total yang keluar dari rangkaian sebesar 0,068 A.

Pada percobaan kali ini diperoleh hasil pengamatan dengan tegangan sebesar 9 volt diperoleh arus total yang mengalir ke rangkaian sebesar 0,004 A dan arus yang total yang keluar dari rangkaian sebesar 0,004 A. Pada tegangan 12 volt arus total yang masuk kerangkaian sebesar 0,068 A dan arus total yang keluar dari rangkaian sebesar 0,068 A. berdasarkan data tersebut arus total yang yang masuk ke rangkaian sama besar dengan arus total yang keluar dari rangkaian. Berdasarkan teori Kuat arus I yang masuk dalam suatu titik percabangan sama dengan arus yang keluar dari titik percabangan. Maka dapat disimpulkan bahwa hasil percobaan sesuai dengan teori yaitu besar arus yang masuk menuju titik percabangan sama dengan arus yang keluar dari titik cabang.

Dalam percobaan terdapat kendala seperti catu daya dan ampere meter yang kurang berfungsi, pada saat akan melihat besar arus terdapat tekanan pada meja praktikum, karena tekanan dapat mempengaruhi bergesernya jarum penunjuk

13

pada ampere meter dan pada saat melihat nilai arus pada ampere meter tidak tegak lurus.