Hukum Kirchhoff: Dasar Analisis Arus dan Tegangan pada Rangkaian Listrik

Dalam analisis rangkaian listrik yang lebih kompleks, Hukum Kirchhoff merupakan prinsip fundamental yang melengkapi Hukum Ohm. Jika Hukum Ohm menjelaskan hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan pada satu elemen, maka Hukum Kirchhoff digunakan untuk menganalisis hubungan arus dan tegangan pada keseluruhan jaringan rangkaian.

Gustav Kirchhoff dan Kontribusinya

Hukum Kirchhoff diperkenalkan oleh fisikawan Jerman Gustav Kirchhoff pada tahun 1845. Ia mengembangkan dua hukum dasar yang berlaku pada semua rangkaian listrik berbasis prinsip kekekalan muatan dan kekekalan energi.

Dua hukum tersebut adalah:

1. Hukum Arus Kirchhoff (Kirchhoff’s Current Law / KCL)

2. Hukum Tegangan Kirchhoff (Kirchhoff’s Voltage Law / KVL)

   
   

1️⃣ Hukum Arus Kirchhoff (KCL)

Pernyataan Hukum

Jumlah arus yang masuk ke suatu titik percabangan (node) sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut.

Secara matematis:

$$\sum I_{masuk} = \sum I_{keluar}$$

atau dapat dituliskan sebagai:

$$\sum I = 0$$

(dengan konvensi arus masuk positif dan arus keluar negatif.

Hukum ini didasarkan pada Hukum Kekekalan Muatan, yaitu muatan listrik tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Ilustrasi KCL

Misalnya:

• Arus masuk: 5 A dan 3 A

• Arus keluar: 4 A dan I

Maka:

$$5 + 3 = 4 + I$$
$$I = 4 \text{ Ampere}$$

2️⃣ Hukum Tegangan Kirchhoff (KVL)

Pernyataan Hukum

Jumlah aljabar seluruh tegangan dalam satu loop tertutup adalah nol.

Secara matematis:

$$\sum V = 0$$

Hukum ini berdasarkan Hukum Kekekalan Energi, yaitu energi dalam sistem tertutup tidak hilang, hanya berubah bentuk.

Ilustrasi KVL

Contoh:

Sebuah rangkaian memiliki:

• Sumber tegangan: 12 V

• Dua resistor dengan drop tegangan: 5 V dan 7 V

Maka:

$$12 - 5 - 7 = 0$$

Hasilnya memenuhi KVL.