Hukum Kirchhoff 1: Bunyi, Rumus, dan Contoh Soal
Hukum Kirchhoff 1 biasa dikenal sebagai Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL) adalah hukum pertama Kirchhoff yang berhubungan dengan kekekalan muatan yang masuk dan keluar dari titik percabangan.
Ini karena pada hukum Kirchhoff 1 menjelaskan tentang arah arus saat melewati titik percabangan. Bunyi hukum 1 kirchhoff adalah sebagai berikut:
“Jumlah arus listrik yang masuk melalui titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan jumlah arus listrik yang keluar melalui titik percabangan tersebut.”
Singkatnya adalah arus yang masuk sama dengan arus yang keluar, ∑Imasuk = ∑Ikeluar.
Untuk menentukan besarnya arus listrik yang mengalir di sekitar rangkaian listrik, perlu menggunakan hukum atau aturan tertentu yang memungkinkan untuk menuliskan arus tersebut dalam bentuk persamaan.
Oleh karena itu, digunakanlah hukum arus Kirchhoff di mana dapat diperuntukkan sebagai analisis rangkaian.
Contoh Soal
Hukum Kirchhoff akan lebih mudah dipahami apabila melihat atau mencoba langsung soal-soal. Oleh karena itu, di bawah sudah disediakan beberapa contoh soal dan jawaban beserta penjelasannya, di mana Anda dapat mencermatinya langsung.
Soal No.1
Arus listrik (I) yang nilainya positif artinya arus masuk atau arus yang memasuki titik percabangan/persimpangan. Sementara itu, arus yang nilainya negatif artinya arus keluar atau arus yang keluar dari titik percabangan.
Dengan demikian, I1 nilainya positif maka arah arusnya masuk sehingga tanda anak panah mengarah ke titik percabangan. I2 nilainya negatif maka arah arusnya keluar dan tanda anak panahnya menjauhi titik percabangan.
Soal nomor 1 yang ditanyakan adalah besarnya arus yang mengalir pada I3.
Cara pengerjaannya tentu dengan memasukkannya ke dalam persamaan ∑I = 0 atau I1 + I2 + I3 = 0.
Selanjutnya, arus yang sudah diketahui nilainya disubstitusikan ke persamaan.
Jawaban dari I3 adalah –8 A. Artinya, I3 arah arusnya keluar dan sesuai dengan persamaan, yaitu 12 + (–4) + (–8) = 0.
Soal No.2
Mengerjakan soal nomor 2 sama halnya dengan nomor 1. Sebelum mengerjakannya, identifikasi terlebih dahulu arah arus dari setiap cabang.
Kemudian, karena yang ditanyakan besar dan arah arus yang mengalir pada I3 maka untuk I1 dan I2 yang sudah diketahui besarnya arus, tinggal dimasukkan ke dalam persamaan.
Jawaban dari soal nomor 2 adalah besarnya I3 = 6 A. Artinya, I3 arah arusnya masuk karena nilainya positif.
Jadi, I1 dan I3 merupakan arus yang masuk titik percabangan, sedangkan I2 arah arusnya keluar.
Untuk mengetahui apakah benar atau salah maka cukup masukkan ke dalam persamaan. I1 + I2 + I3 = 0 menjadi 12 + (–18) + 6 = 0.
Soal No.3
Terdapat 4 cabang pada soal nomor 3, di mana yang sudah diketahui I1 nilainya negatif, I2 nilainya positif, dan I3 nilainya positif.
Sementara itu, yang ditanyakan adalah besar dan arah arus yang mengalir pada I4.
Untuk mengerjakannya juga sama, yaitu memasukkan nilai arus yang sudah diketahui ke dalam persamaan.
Kemudian, hasilnya adalah I4 memiliki besarnya arus yang mengalir –14 A sehingga arah arusnya keluar karena negatif.
Dalam hukum 1 Kirchhoff penjumlahan arus masuk dan arus keluar sama dengan 0.
Jadi, Imasuk – Ikeluar = 18 + (–18) = 0 atau jika dimasukkan ke dalam persamaan (–4) + 6 + 12 + (–14) = 0.
Soal No.4
Pada soal nomor 4 terdapat 5 cabang, di mana yang sudah di ketahui I1 nilainya positif, I2 nilainya negatif, dan I4 nilainya positif.
Sementara itu, yang ditanyakan adalah besar dan arah arus yang mengalir pada I3 dan I5. Namun, untuk I5 adalah 2 kali dari dari I3.
Cara mengerjakannya masukkan nilai arus yang sudah diketahui ke dalam persamaan.
Untuk I3 jawabannya adalah –9 A sehingga arah arusnya keluar.
Kemudian, I5 adalah I3 dikali 2 sehingga besarnya arus I5 = –18 A yang mana arah arusnya keluar.
Imasuk – Ikeluar = 38 + (–38) = 0 atau jika dimasukkan ke dalam persamaan I1 + I2 + I3 + I4 + I5 = 24 + (–11) + (–9) + 14 + (–18) = 0.
