Hukum Arus Kirchhoff dan Hukum Tegangan Kirchhoff

Hukum Kirchhoff: Seorang fisikawan Jerman Gustav Kirchhoff mengembangkan dua hukum yang memungkinkan analisis yang mudah dari interkoneksi sejumlah elemen rangkaian.

Hukum pertama berkaitan dengan aliran arus dan dikenal sebagai Hukum Arus Kirchhoff (Kirchhoff’s Current Law/KCL) sedangkan yang kedua berkaitan dengan penurunan tegangan dalam jaringan tertutup dan dikenal sebagai Hukum Tegangan Kirchhoff (Kirchhoff’s Voltage Law/KVL).

KCL menyatakan bahwa penjumlahan arus pada sambungan tetap nol dan menurut KVL jumlah gaya gerak listrik dan penurunan tegangan dalam rangkaian tertutup tetap nol.

Saat menerapkan KCL, arus masuk dianggap positif dan arus keluar dianggap negatif. Demikian pula, Saat menerapkan KVL, kenaikan potensial dianggap positif dan penurunan potensial dianggap negatif.

KVL dan KCL membantu dalam menemukan hambatan listrik analog dan impedansi dari sistem yang kompleks. Ini juga menentukan arus yang mengalir melalui setiap cabang jaringan.

Kedua hukum dijelaskan di bawah ini

Hukum Arus Kirchhoff menyatakan bahwa “jumlah aljabar dari semua arus pada setiap titik simpul atau persimpangan sirkuit adalah nol”.

Σ I = 0

Arah arus masuk ke simpul dianggap positif sedangkan arus keluar dianggap negatif. Kebalikan dari ini juga dapat diambil, yaitu arus masuk sebagai negatif atau arus keluar sebagai positif. Itu tergantung pada pilihan Anda.

Persamaan (1) juga dapat ditulis sebagai:

Jumlah arus masuk = Jumlah arus keluar

Menurut Hukum Arus Kirchhoff, jumlah aljabar arus yang masuk ke simpul harus sama dengan jumlah aljabar arus yang meninggalkan simpul dalam jaringan listrik.

Hukum Tegangan Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah aljabar dari tegangan (atau tegangan turun) di setiap jalur tertutup dari jaringan yang melintang dalam satu arah adalah nol. Dengan kata lain, dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar dari semua gaya gerak listrik dan jumlah aljabar dari semua penurunan tegangan (produk arus (I) dan hambatan (R)) adalah nol.

Σ E + Σ V = 0

Gambar di atas menunjukkan sirkuit tertutup juga disebut sebagai mesh. Sesuai dengan Hukum Tegangan Kirchhoff:

Di sini, arus I yang diasumsikan menyebabkan penurunan tegangan positif ketika mengalir dari potensial positif ke negatif sementara potensi negatif turun ketika arus mengalir dari potensial negatif ke positif.

Mempertimbangkan gambar lain yang ditunjukkan di bawah ini dan mengasumsikan arah arus i.

Karena itu,

Terlihat bahwa tegangan V1 negatif pada persamaan (2) dan persamaan (3) sedangkan V2 negatif pada persamaan (2) tetapi positif pada persamaan (3). Ini karena perubahan arah arus yang diasumsikan pada kedua gambar.

Pada gambar A, arus pada sumber V1 dan V2 mengalir dari polaritas negatif ke positif sedangkan pada gambar B arus pada sumber V1 adalah negatif ke positif tetapi untuk V2 adalah polaritas positif ke negatif.

Untuk sumber dependen dalam rangkaian, KVL juga dapat diterapkan. Dalam hal perhitungan daya dari sumber apa pun, ketika arus masuk ke sumber, daya diserap oleh sumber sedangkan sumber memberikan daya jika arus keluar dari sumber.

Penting untuk mengetahui beberapa istilah yang digunakan dalam rangkaian saat menerapkan KCL dan KVL seperti node, Junction, branch, loop, mesh. Mereka dijelaskan dengan bantuan rangkaian yang ditunjukkan di bawah ini:

Node adalah titik dalam jaringan atau sirkuit di mana dua atau lebih elemen sirkuit bergabung. Misalnya, pada diagram rangkaian di atas, A dan B adalah titik simpul.

Persimpangan adalah titik dalam jaringan di mana tiga atau lebih elemen rangkaian bergabung. Ini adalah titik di mana arus dibagi. Dalam rangkaian di atas, B dan D adalah persimpangan.

Bagian dari jaringan yang terletak di antara dua titik persimpangan disebut Cabang. Pada rangkaian di atas DAB, BCD dan BD merupakan cabang dari rangkaian tersebut.

Jalur tertutup dari jaringan disebut loop. ABDA, BCDB adalah loop dalam diagram rangkaian di atas yang ditunjukkan.

Bentuk paling dasar dari loop yang tidak dapat dibagi lagi disebut mesh.