Contoh Soal Hukum Kirchhoff Dan Pembahasan

Contoh Soal Hukum Kirchhoff - Berikut ini adalah kumpulan contoh soal-soal hukum kirchhoff lengkap dengan jawaban dan pembahasannya. Sebelum masuk ke contoh soal, alangkah baiknya kita mengetahui terlebih dahulu bunyi dan rumus hukum kirchhoff. Hal ini dilakukan untuk memudahkan kita dalam menyelesaikan soal-soal hukum Kirchhoff dibawah ini.

Daftar isi

A. Bunyi dan Rumus Hukum Kirchhoff I
B. Bunyi dan Rumus Hukum Kirchhoff II
C. Contoh Soal Hukum Kirchhoff dan Pembahasan

A. Bunyi dan Rumus Hukum Kirchhoff I

Hukum Kirchhoff I berbunyi:

Kuat arus total yang masuk melewati titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan kuat arus total yang keluar dari titik percabangan.

Rumus hukum kirchhoff I adalah:

I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6

B. Bunyi dan Rumus Hukum Kirchhoff II

Hukum Kirchhoff II berbunyi:

Total beda potensial (tegangan) pada suatu rangaian tertutup adalah nol.

Rumus hukum kirchhoff II dengan Satu Loop
Σε + ΣI. R = 0
(ε1 – ε2) + I (R4 + r2 + R3 + r1) = 0

Rumus Hukum Kirchhoff II dengan Dua Loop
Lihat masing-masing loop dengan hukum kirchoff II terlebih dahulu

Loop I
-ε1 + I(r1+R1) + I1(R2) = 0 (ada dua arus pada loop I)

Loop II
ε2 – I1.R2 + I2 (R3 + r2) = 0 (ada dua arus pada loop 2, I1 berlawanan dengan arah loop)

Pembahasan lebih lengkap mengenai Hukum Kirchhoff mulai dari bunyi, rumus, kaidah atau aturan-aturan hukum kirchhoff I dan II, bisa kamu lihat di artikel berikut.

C. Contoh Soal Hukum Kirchhoff dan Pembahasan

Menyelesaikan soal-soal adalah cara terbaik untuk mengerti dan memahami suatu hukum dan rumus. Ayo kita selesaikan soal-soal dibawah ini dengan baik dan benar sesuai kaidah-kiadah hukum kirchhoff.

1. Contoh Soal Hukum Kirchhoff I

Perhatikan gambar rangkaian arus diatas, terdapat 2 cabang masuk dan 2 cabang keluar. Jika besar I1 = 6A, I2 = 3A, dan I3 = 7A, berapakah besar nilai dari I4?

Pemabahasan:
Diketahui
I1 = 6A
I2 = 3 A
I3 = 7 A

Ditanya:
I4= …?

Jawab:
I1 + I2 = I3 + I4
6 + 3 = 7 + I4
9 = 7 + I4
I4 = 9-7 = 2A

2. Contoh Soal Hukum Kirchhoff II dengan Satu Loop

Perhatikan gambar diatas ini, tentukanlah:
a. Kuat arus yang mengalir melalui rangkaian
b. tegangan antara ab

Pembahasan:
a. Kita tentukan arah kuat arus dulu, kita anggap bahwa arah arus berlawanan dengan arah loop.

Contoh Soal Hukum Kirchhoff Dan Pembahasan

Σε + ΣI. R = 0
ε3 – ε2 + ε1 – I (R1 + R2 + R3) = 0
4 – 2 + 4 – I (15 + 5 + 10) = 0
6 – 30I = 0
30I = 6
I = 6/30 = 1/5 = 0,2 A

b. Tegangan antar a dan b (Vab)
Bila melewati jalur adcb (panjang)
Vab = ε3 – ε2 – I (R3 + R2) (I negatif karena berlawanan dengan arah I total)
Vab = 4-2 – 0,2 (10 + 5)
Vab = 2 – 0,2 (15)
Vab = 2 – 3 = -1 V

Bila melewati jalur ab (pendek)
Vab = -ε1 + I R1 ( I positif karena searah dengan I total)
Vab = – 4 + 0,2 (15)
Vab = -4 + 3 = -1 V
Jadi, tegangan antara titik a dan b (Vab) = -1 V

3. Contoh Soal Hukum Kirchhoff II dengan Dua Loop atau Lebih

Perhatikan gambar diatas ini, jika diketahui
ε1 = 16 V
ε2 = 8 V
ε3 = 10 V
R1 = 12 ohm
R2 = 6 ohm
R3 = 6 ohm

Berapakah nilai kuat arus yang melewati R2, jika hambatan sumber tegangan diabaikan?

Pembahasan:
Loop I
-ε1 – ε2 + I1.R2 + I.R1 = 0
-16 – 8 + I1.6 + I. 12 = 0
-24 + 6I1 + 12 I = 0
6I1 + 12I = 24
I1 + 2I = 4 …… (ketemu persamaan I)

Loop II
ε2 + ε3 -I1.R2 + I2.R3 = 0
8 + 10 – I1.6 + I2.6 = 0
18 – 6I1+ 6I2 = 0
-6I1+ 6I2 = – 18
-6(I1– I2) = 18
I1– I2 = 3
I1 = 3 +I2 …..(ketemu persamaan II)

Kita kombinasikan persamaan I dan II
I1 + 2I = 4
I1 + 2(I1 +I2) = 4
3I1 + 2I2 = 4 –> kita masukkan persamaan II
3(3 +I2) + 2I2 = 4
9 + 3I2 + 2I2 = 4
5I2 = -5
I2 = -1 A
I1 = 3 + I2 = 3 + (-1) = 2 A

Jadi, kuat arus yang melewati R2 adalah 2 Ampere.

4. Contoh soal hukum kirchhoff I dan II tambahan

Perhatikan gambar diatas ini, tentukanlah kuat arus yang mengalir pada rangkaian diatas!

Pembahasan:
Pertama-tama, kita tentukan arah arus dan arah loop. Dalam kasus ini kita coba tentukan arah loop searah dengan arah jarum jam.

Gunakan hukum kirchhoff II, maka akan didapat nilai arus listrik sebagai berikut:

Contoh soal ke 5

Perhatikan rangkaian arus listrik diatas, tentukanlah besar nilai daya pada R1, jika saklar S ditutup!

Pembahasan:
Pertama, kita tentukan arah loop seperti ini:

Selanjutnya, terapkan hukum kirchhoff I, dimana:
l1 = l2 + l3

Kemudian, kita cari berdasarkan hukum kirchhoff II:

Demikianlah contoh soal hukum kirchhoff dan pembahasannya. Semoga dengan banyak berlatih, kamu bisa dengan mudah menyelesaikan soal-soal fisika yang berhubungan dengan hukum kirchhoff. Semoga bermanfaat!

Referensi:
https://rumushitung.com/2014/09/12/hukum-kirchoff-dan-contoh-soal/
https://www.studiobelajar.com/hukum-kirchhoff/

BACA CODING