Isran Mohamad Pakaya

I. ACARA II : Hukum Kirchhoff

II. HARI/TANGGAL : Selasa, 01 Mei 2018

III. TUJUAN :

Memahami tentang hukum Kirchhoff.
Mampu menerapkan hukum Kirchhoff pada rangkaian Resistor seri maupun paralel.

IV. DASAR TEORI

Gustav Robert Kirchhoff (lahir di Königsberg, Prusia, 12 Maret 1824 - meninggal di Berlin, Jerman, 17 Oktober 1887 pada umur 63 tahun) dia adalah seorang fisikawan Jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan. Dia menciptakan istilah radiasi “benda hitam” pada tahun 1862. Gustav robert pernah menggambarkan komposisi spektrum optik obyek-obyek pijar. Kirchhoff merupakan ilmu fisika yang berfungsi untuk mengukur rangkaian arus dan tegangan listrik. Bedasarkan hukum Kirchhoff dibagi menjadi dua pertama hukum Kirchhoff I dan hukum Kirchhoff II. Hukum Kirchhoff I merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik yang ada pada sebuah sistem tertutup adalah tetap. Hal ini berarti dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus listrik yang masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang ke luar percabangan itu. Hukum Kirchhoff II adalah hukum kekekalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkaian tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah sumber tegangan dan tegangan jatuh dalam sebuah rangkaian tertutup (Loop) sama dengan nol (Fajri, Dwitha. 2016).

Hukum I Kirchhoff berbunyi “jumlah aljabar dari arus yang menuju/ masuk dengan arus yang meninggalkan/keluar pada satu titik sambungan/cabang sama dengan nol “ Hukum I Kirchhoff merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik yang ada pada sebuah sistem tertutup adalah tetap. Hal ini berarti dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus listrik yang masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang ke luar percabangan itu. Untuk lebih jelasnya tentang Hukum I Kirchhoff, perhatikanlah rangkaian berikut ini:

Hukum Kirchhoff I

Hukum II Kirchhoff adalah hukum kekekalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkaian tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar dari GGL (Gaya Gerak Listrik) sumber beda potensial dalam sebuah rangkaian tertutup (Loop) sma dengan nol. Secara matematis, Hukum II Kirchhoff ini dirumuskan dengan persamaan Untuk Kirchhoff II sendiri lebih fokus terhadap tegangan, dengan bunyi teorinya adalah "Jumlah dari tegangan yang terdapat dalam suatu rangkaian tertutup adalah sama dengan 0". Berarti yang kita perhatikan disana adalah sumber tegangan yang berada pada rangkaian tersebut, dengan melihat polaritas inputannya dapat kita tulis didalam rumus E(IR) dengan jumlah n = 0. Intinya adalah baik itu Kirchoff I maupun II penjumlahan di dalam satu rangkaian tersebut adalah sama dengan 0, tetapi yang membedakan adalah parameter yang kita lihat didalamnya. Hukum Kirchhoff II dipakai untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian bercabang dalam keadaan tertutup (saklar dalam keadaan tertutup). Perhatikan gambar berikut:

Hukum Kirchhoff II

Hukum Kirchhoff II berbunyi: "Dalam rangkaian tertutup, Jumlah aljabar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol". Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, atau dalam arti semua energi listrik bisa digunakan atau diserap. Untuk Kirchhoff II sendiri lebih fokus terhadap tegangan, dengan bunyi teorinya adalah "Jumlah dari tegangan yang terdapat dalam suatu rangkaian tertutup adalah sama dengan 0 (Dina, Sawijiing. 2014).

Hukum ini berlaku pada rangkaian yang tidak bercabang yang digunakan untuk menganalisis beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup. Hukum II Kirchhoff biasa disebut Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltge Law (KVL). Bunyi Hukum II Kirchhoff: Total beda potensial (tegangan) pada suatu rangaian tertutup adalah nol. Versi lain Hukum II Kirchhoff yaitu pada rangkaian tertutup jumlah aljabar GGL (ε) dan jumlah penurunan potensial (IR) sama dengan nol.

Berdasarkan gambar di atas, total tegangan pada rangkaian adalah Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0. Hukum II Kirchhoff ini menjelaskan bahwa jumlah penurunan beda potensial sama dengan nol artinya tidak ada energi listri yang hilang dalam rangkaian atau semua energi listrik diserap dan digunakan (Adistiana, Dwi, Karina. 2018).

V. ALAT DAN BAHAN

A. Alat

1. Multimeter : 1 Unit

B. Bahan

1. Catudaya (baterai 9 VDC) : 1 Buah

2. Jumper : 2 Buah

3. Projectboard : 1 Unit

4. Resistor 220 Ω : 2 Buah

5. Resistor 330 Ω : 1 Buah

VI. CARA KERJA

A. Percobaan Hukum Kirchhoff Pada Rangkaian Seri.

1. Susun rangkaian seperti gambar di bawah ini, dengan ketentuan nilai seperti berikut.

2. Ukurlah besar resistansi total pada rangkaian (Rtotal)

3. Beri tengangan sebesar 9 VDC, kemudian ukur basar tegangan pada masing-masing Resistor (VR1, VR2, VR3) dan jumlahkan kemudian dan bandingkan dengan Vsumber.

4. Ukur besar arus yang mengalir pada rangkaian (I)

5. Buktikan hukum Kirchhoff pada rangkainan di atas

B. Percobaan Hukum Kirchhoff Pada Rangkaian Paralel.

1. Susun rangkaian seperti gambar di bawah ini, dengan ketentuan nilai seperti berikut.

2. Ukurlah besar resistansi total pada rangkaian (RPengganti).

3. Beri tengangan sebesar 9 VDC, kemudian ukur basar arus pada masing-masing Resistor (IR1, IR2, IR3) dan jumlahkan kemudian dan bandingkan dengan Itotal.

4. Ukur besar tegangan pada rangkaian (V).

5. Buktikan hukum Kirchhoff pada rangkainan di atas.

VII. HASIL PENGAMATAN

A. Tabel Pengamatan

B. Perhitungan

VIII. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini kita akan membahas hukum Kirchhoff, hukum Kirchhoff merupakan dua persamaan yang berhubungan dengan arus dan beda potensial (umumnya dikenal dengan tegangan) dalam rangkaian listrik. Hukum Kirchhoff ada 2 yaitu, Hukum Kirchhoff I berbunyi “ Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabagan”. Hukum Kirchhoff I dikenal sebagai hukum percabangan (Junction Rule), karena hukum ini memenuhi kekekalan muatan. Hukum ini diperlukan untuk rangkaian yang multisimpal yang mengandung titik-titik percabangan ketika arus mulai terbagi. Pada keadaan tunak, tidak ada akumulasi muatan listrik pada setiap titik dalam rangkaian. Dengan demikian, jumlah muatan yang masuk di dalam setiap titik akan meninggalkan titik tersebut dengan jumlah yang sama. sedangkan Hukum Kircchoff II berbunyi “Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah beda potensialnya harus sama dengan nol”. Hukum Kirchhoff II juga sering disebut sebagai hukum simpal (Loop Rule), karena pada kenyataannya beda potensial diantara dua titik percabangan dalam satu rangkaian pada keadaan tunak adalah konstan. Hukum ini merupakan bukti dari adanya hukum konservasi energi. Jika kita memiliki suatu muatan Q pada sembarang titik dengan potensial V, dengan demikian energi yang dimiliki oleh muatan tersebut adalah QV. Selanjutnya, jika muatan mulai bergerak melintasi simpal tersebut, maka muatan yang kita miliki akan mendapatkan tambahan energi atau kehilangan sebagian energinya saat melalu Resistor baterai atau elemen lainnya. Namun saat kebali ke titik awalnya, energinya akan kembali menjadi QV.

Alat yang digunakan pada saat praktikum adalah satu unit Multimeter digital dan bahan yang digunakan adalah 1 buah Catudaya ( baterai 9 VDC ), 2 buah Jumper, 1 unit Projectboard, 2 buah Resistor 220 ohm dan 1 buah Resistor 330 Ohm. Percobaan hukum Kirchhoff pada rangkaian seri dilakukan dengan menyusun rangkaian dengan ketentuan nilai yang ditentukan kemudian mengukur besar resistansi total kemudian memberi tegangan sebesar 10 VDC kemudian ukur besar tegangan pada masing – masing resistor (VR1, VR2, VR3) dan jumlahkan kemudian bandingkan dengan VSumber kemudian mengukur arus yang mengalir pada rangkaian (I) kemudian menuliskan data pada atas tabel dan yang terakhir adalah menghitung nilai resistansi total (Rtotal) tegangan pada masing – masing resistor (VR1, VR2, VR3) dan arus yang mengalir pada rangkaian (I) dengan menggunakan rumus pada hukum ohm dan buktikan hukum Kirchhoff pada rangkaian diatas.

Percobaan hukum Kirchhoff pada rangkaian paralel adalah dilakukan dengan cara menyusun rangkaian seperti pada buku petunjuk kemudian mengukur besar referensi pengganti pada rangkaian (pengganti) kemudian memberi tegangan sebesar 10 VDC kemudian ukur besar arus pada masing – masing Resistor (IR1, IR2, IR3) dan tegangan pada rangkaian (V) dengan menggunakan rumus pada hukum ohm dan buktikan hukum Kirchoff pada rangkaian tersebut.

Perhitungan pada rangkaian seri adalah (Rtotal) = 770 Ω  5%, VR1 = 2,64 V, VR2 = 2,64 V dan VR3 = 3,96 V, besar arus (I) = 0,012 A dan hukum Kirchhoff = 0. Pada rangkaian paralel yaitu Rpeng = 82,5 Ω, besar arus IR1= 0,042 A, IR2 = 0,042 A dan IR3 = 0,028 A, VBatrai = 9,31 V dan hukum Kirchhoff = 0. Tegangan pada rangkaian tersebut sama dengan nol, dimana tegangan sumber adalah potensial yang baik dan tegangan beban adalah tegangan yang turun.

Perbedaan rangkaian seri dan paralel adalah rangkaian paralel komponen listriknya dipasang secara bersusun atau berjajar sehingga tiap bagian memiliki cabang masing-masing. Cabang-cabang tersebut terhubung dengan catu daya sebagai sumber energi listrik. Pada rangkaian paralel, arus yang mengalir ke tiap-tiap cabang berbeda besarnya. Karena masing-masing cabang terhubung dengan kutub positif dan kutub negatif pada Catudaya, maka tegangan untuk tiap bagian-bagiannya adalah sama besar. Sedangkan dengan rangkaian seri, kabel penghubung semua komponen tidak bercabang sepanjang rangkaian itu sehingga arus listrik hanya melewati satu jalan atau satu arah saja. Arus listrik yang mengalir disini akan sama besar tetapi tegangan atau beda potensialnya berbeda. Tegangan pada rangkaian seri merupakan hasil jumlah dari tegangan masing-masing hambatan dimana nilai hambatannya diperoleh dengan membagi tegangan dengan kuat arus. Dalam praktikum ini Kendala-Kendala yang dialami selama praktikum adalah dari segi fasilitas kurangnya pendingin ruangan karena ruangan yang agak sempit sehingga pengap dengan adanya praktikan maupun co-ass di ruangan tersebut.

IX. KESIMPULAN

Dari praktikum yang kita telah laksanakan dan berdasrkan hasil praktik yang kita lakukan dapat disimpulkan bahwa:

Jumlah tegangan yang masuk sama dengan tegangan yang keluar. Jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar.
Pada rangkaian paralel jumlah arus yang masuk pada satu percabangan berbanding terbalik dengan besarnya nilai Resistor.
Dalam rangkaian tertutup, Jumlah aljabar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.
Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan.
Hasil yang didapat pada saat melakukan perhitungan kuat arus pada rangkaian paralel adalah I1, I2, I3 yaitu nilainya 0,042 A, 0,042 A, 0,028 A. Arus pada Itot nilainya 0,112 A.
Tegangan pada rangkaian seri pada setiap masing-masing Resistor yaitu VR1= 2,64 V, VR2= 2,64 V, dan VR3= 3,96 V. arus pada ITot nilainya 0,012 A dan hambatan total yaitu Rtot nilainya 770 Ω ± 5 %.

DAFTAR PUSTAKA

Fajri, Dwitha. 2016. “Laporan Praktikum 2 Elektronika-Hukum Kirchoff “. http://www. academia.edu/29162508/laporan_praktikum_2_elektronika-hukum_kirchoff.docx.html. Diakses pada 08 Mei 2018, Pukul 19.27 WIB.

Dina, Sawijiing. 2014. “Livewire dan Cara Menggunakannya”. http://sawijiningdina. wordpress.com/2014/10/11/livewire-dan-cara-menggunakannya.html. Diakses pada 08 Mei 2018, Pukul 00.25 WIB.

Adistiana, Dwi, Karina. 2018. “Penjelasan Hukum I dan II Kirchoff“. http://blog. ruangguru.com/penjelasan-hukum-i-dan-ii-kirchoff.html. Diakses pada 09 Mei 2018. Pukul 00.25 WIB.

Isran Mohamad Pakaya

Pages

Laporan Elektronika Hukum Kirchhoff