Penjelasan Singkat Bagaimana Hukum Kirchoff Bekerja

Pada tahun 1845, Gustav Kirchoff (fisikawan Jerman) memperkenalkan seperangkat hukum yang mengatur arus dan tegangan di rangkaian listrik. Hukum Kirchoff umumnya disebut sebagai Hukum Kirchoff 1 - Arus KCL dan Hukum Kirchoff 2 - Tegangan KVL.

Hukum Kirchoff 1 menyatakan bahwa, dalam rangkaian tertutup, arus yang masuk pada simpul sama dengan arus yang meninggalkan pada simpul. Hukum Kirchoff 2 menyatakan bahwa jumlah aljabar dari tegangan pada simpul dalam rangkaian tertutup sama dengan nol.

Ketika kita amati dalam tutorial Resistoryang memiliki resistansi tunggal, (RT) dapat ditemukan ketika beberapa rangkaian terhubung resistor secara seriatau resistor secara paralel, rangkaian ini mematuhi hukum Ohm.

Tapi, di rangkaian listrik yang kompleks, kita tidak dapat menggunakan hukum ini untuk menghitung tegangan dan arus. Untuk jenis perhitungan ini, kita dapat menggunakan Hukum Kirchoff 2 dan Hukum Kirchoff 1.

Hukum Kirchoff

Hukum Kirchoff terutama berkaitan dengan tegangan dan arus di rangkaian listrik. Hukum-hukum ini dapat dipahami sebagai hasil dari persamaan Maxwell dalam batas frekuensi rendah. Mereka sempurna untuk Rangkaian DC dan Rangkaian AC pada frekuensi di mana panjang gelombang radiasi elektromagnetik sangat besar ketika kita bandingkan dengan rangkaian lain.

Ada berbagai hubungan antara tegangan dan arus dari rangkaian listrik. Hubungan ini ditentukan oleh Hukum-hukum Kirchoff seperti Hukum Kirchoff 2 dan Hukum Kirchoff 1. Hukum ini digunakan untuk menentukan impedansi jaringan yang kompleks atau hambatan listrik yang setara dan arus yang mengalir di beberapa cabang n/w.

Hukum Kirchoff 1 - Arus KCL

Hukum Kirchoff 1 - Arus KCL atau hukum pertama Kirchoff menyatakan bahwa; arus total dalam rangkaian tertutup, arus masuk pada simpul sama dengan arus yang meninggalkan pada simpul atau jumlah aljabar arus pada simpul dalam rangkaian elektronik sama dengan nol.

Dalam diagram di atas, arus dilambangkan dengan a, b, c, d dan e. Menurut Hukum Kirchoff 1, arus masuk adalah a, b, c, d dan arus keluar adalah e dan f dengan nilai negatif. Persamaannya dapat ditulis sebagai

a+b+c+d= e + f

Umumnya dalam rangkaian listrik, istilah simpul atu node mengacu pada persimpangan atau koneksi beberapa komponen atau elemen atau jalur pembawa arus seperti komponen dan kabel. Dalam rangkaian tertutup, aliran arus yang masuk atau keluar dari jalur simpul harus ada. Hukum ini digunakan untuk menganalisis rangkaian paralel.

Hukum Kirchoff 2 - Tegangan KVL

Hukum Kirchoff 2 - Tegangan KVL atau hukum kedua Kirchoff menyatakan bahwa; jumlah aljabar dari tegangan dalam rangkaian tertutup sama dengan nol atau jumlah aljabar dari tegangan pada simpul sama dengan nol.

Hukum ini mengatur tegangan. Misalnya, rangkaian di atas dijelaskan. Sumber tegangan 'a' terhubung dengan lima komponen pasif, yaitu b, c, d, e, f yang memiliki perbedaan tegangan di antaranya. Secara hitung, perbedaan tegangan antara komponen-komponen ini bertambah karena komponen-komponen ini dihubungkan secara seri.

Menurut Hukum Kirchoff 2, tegangan melintasi komponen pasif dalam suatu rangkaian selalu sama & berlawanan dengan sumber tegangan. Oleh karena itu, jumlah perbedaan tegangan di semua elemen dalam suatu rangkaian selalu nol.

a+b+c+d+e+f=0

Istilah Teori Rangkaian DC Umum

Rangkaian DC umum terdiri dari berbagai istilah teori

Rangkaian (circuit): Rangkaian DC adalah lintasan tertutup yang menjalankan lajur di mana arus listrik mengalir.

Lajur (path): Lajur tunggal digunakan untuk menghubungkan sumber atau elemen.

Simpul (node): Simpul adalah koneksi dalam rangkaian di mana banyak elemen dihubungkan bersama, dan itu adalah dilambangkan dengan titik.

Cabang (branch): cabang adalah satu atau kumpulan elemen yang terhubung antara dua simpul seperti resistor atau sumber.

Loop (lingkaran): Loop dalam rangkaian adalah jalur tertutup, di mana tidak ada elemen atau node rangkaian yang bertemu lebih dari satu kali.

Jala (mesh): Jala tidak mengandung jalur tertutup, tetapi itu adalah loop terbuka tunggal, dan tidak mengandung komponen apa pun di dalam jala.

Contoh Hukum Kirchoff

Dengan menggunakan rangkaian ini, kita dapat menghitung arus yang mengalir dalam resistor 40Ω

Rangkaian di atas terdiri dari dua node, yaitu A dan B, tiga cabang dan dua loop independen.

Terapkan Hukum Kirchoff 1 - Arus KCL ke rangkaian di atas, maka kita bisa mendapatkan persamaan berikut.

Pada node A dan B kita bisa mendapatkan persamaan

I1 + I2 = I2 dan I2 = I1 + I2

Menggunakan Hukum Kirchoff 2 - Tegangan KVL, persamaan kita bisa mendapatkan persamaan berikut

Dari loop1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2

Dari loop2 : 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3

Dari loop3: 10-20 = 10I1-20 I2

Persamaan I2 dapat ditulis ulang sebagai

Persamaan 1 = 10 = 10I1 +40 (I1 + I2) = 50 I1 +40 I2

Persamaan 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 +60 I2

Sekarang kita memiliki dua persamaan bersamaan yang dapat direduksi untuk memberikan nilai I1 dan I2

Penggantian I1 dalam hal I2 memberikan nilai I1 = -0.143 Amps

Penggantian I2 dalam hal I1 memberikan nilai I2 = +0.429 Amps

Kita tahu persamaan I3 = I1 + I2

Aliran arus dalam resistor R3 ditulis sebagai -0.143 + 0.429 = 0.286 Amps

Tegangan pada resistor R3 ditulis sebagai: 0.286 x 40 = 11.44 volt

Tanda -ve untuk 'I' adalah arah aliran arus yang awalnya lebih disukai keliru, pada kenyataannya, baterai 20 volt sedang mengisi baterai 10 volt.

Ini semua tentang hukum Kirchoff, yang mencakup Hukum Kirchoff 1 - Arus KCL dan Hukum Kirchoff 2 - Tegangan KVL. Hukum-hukum ini digunakan untuk menghitung arus dan tegangan dalam rangkaian linier, dan kita juga dapat menggunakan analisis loop untuk menghitung arus di setiap loop.