Lewati ke isi

Hukum Kirchhoff

Kurikulum: AP2, APC, A-level, 2de, Sek II

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Membuktikan hukum I dan hukum II Kirchhoff pada rangkaian dengan dua sumber.

Rangkaian

Di atas terdapat sumber 6 V, amperemeter, dan resistor 100 Ω; di bawah terdapat sumber 3 V, amperemeter, resistor 220 Ω, dan cabang ketiga — amperemeter dan resistor 330 Ω. Cabang-cabang bertemu di titik cabang A dan kembali ke kutub negatif sumber-sumber melalui titik cabang B (busbar).

Langkah kerja

  1. Catat pembacaan ketiga amperemeter. Amperemeter sumber bawah dipasang sedemikian rupa sehingga menunjukkan arus yang mengalir masuk ke sumber 3 V dari sisi titik cabang A.
  2. Buktikan hukum I untuk titik cabang A: arus yang datang dari sumber 6 V terbagi ke dua cabang lainnya, \(I_1 = I_2 + I_3\).
  3. Hitung tegangan pada resistor-resistor, \(U = I \cdot R\), dan buktikan hukum II untuk setiap loop.
  4. Atur sumber bawah ke 6 V dan ulangi.
Hasil yang diharapkan

\(I_1\) ≈ 18,0 mA, \(I_2\) ≈ 5,4 mA, \(I_3\) ≈ 12,7 mA; 5,4 + 12,7 ≈ 18,0 mA. Arus \(I_2\) mengalir masuk ke sumber 3 V melawan GGL-nya: sumber 6 V yang lebih kuat mengisinya. Loop dengan sumber 6 V: 1,80 V + 4,18 V ≈ 6 V. Loop dengan sumber 3 V dan resistor 330 Ω: 3 V + 1,19 V pada 220 Ω ≈ 4,18 V pada 330 Ω. Dengan 6 V pada sumber bawah, arus di cabangnya berbalik arah, dan amperemeter menunjukkan sekitar −4,7 mA; \(I_1\) ≈ 10,3 mA, \(I_3\) ≈ 15,0 mA, dan sekali lagi \(I_1 = I_2 + I_3\).

Pertanyaan

  1. Mengapa arus yang melalui sumber 3 V mengalir melawan GGL-nya?
  2. Pada tegangan sumber bawah berapa arus di cabangnya menjadi nol?
Jawaban
  1. Sumber 6 V menjaga titik cabang A sekitar 4,18 V di atas titik cabang B: itulah tegangan pada resistor 330 Ω. Tegangan ini lebih tinggi daripada GGL 3 V sumber bawah, sehingga selisihnya, sekitar 1,2 V pada resistor 220 Ω, mendorong sekitar 5,4 mA dari A masuk ke kutub positif sumber 3 V.
  2. Arus nol jika tidak ada tegangan pada resistor 220 Ω, yaitu jika tegangan sumber bawah sama dengan tegangan di titik cabang A. Dengan \(I_2 = 0\), sumber 6 V mengalirkan \(I_1 = I_3\) melalui 100 Ω dan 330 Ω yang terhubung seri, dan A berada pada 6 V · 330 / 430 ≈ 4,6 V, sehingga sumber bawah harus diatur ke sekitar 4,6 V.