202
Fisika SMAMA Kelas X
c. Arus yang searah dengan penelusuran loop dihitung positif, sedang
yang berlawanan dengan arah penelusuran dihitung negatif. d. Jika hasil akhir perhitungan kuat arus bernilai negatif, maka kuat arus
yang sebenarnya merupakan kebalikan dari arah yang ditetapkan.
a. Kuat Arus Listrik dalam Rangkaian Sederhana
Pada dasarnya sumber tegangan ggl memiliki hambatan dalam yang disimbul-
kan dengan r. Nilai r ini adalah nilai hambatan yang ada dalam ggl sumber te-
gangan pada suatu rangkaian. Perhatikan Gambar 7.17
Pada Gambar 7.17 melukiskan rang- kaian tertutup yang terdiri atas sebuah
sumbu arus dengan ggl E, hambatan da- lam r, dan sebuah penghambat dengan
hambatan R, sedang arus pada rangkaian I. Menurut hukum II Kirchhoff, pada rangkaian berlaku persamaan seperti
berikut.
E = I × r + I × R atau E = I r + R atau E
I r R
= +
Keterangan: E
: ggl sumber arus V I
: kuat arus A r
: hambatan dalam sumber arus
W
R : hambatan penghambat
W
Nilai I × R pada persamaan di atas merupakan tegangan penggunaan di luar sumber arus yang disebut tegangan jepit K. Jadi, persamaan di
atas dapat ditulis sebagai berikut. E = I × r + K atau K = E – I × r
Keterangan: K
: tegangan jepit V
Gambar 7. 17 Rangkaian tertutup
E I
Loop R
– +
Di unduh dari : Bukupaket.com
203
Listrik Dinamis
Sebuah kawat penghantar dengan hambatan 11,5 ohm dihubung- kan dengan sumber tegangan 6 V yang hambatan dalamnya 0,5 ohm.
Hitunglah kuat arus pada rangkaian dan tegangan jepitnya Diketahui :
a. R : 11,5
W
b. E : 6 V
c. r = 0,5
W
Ditanyakan: a. I = ...?
b. K = ...? Jawab
: a. Kuat arus pada rangkaian
6 =
0, 5 11, 5 0, 5
E I
R r =
= +
+
A b. Tegangan Jepit
K = I × R = 0,5 × 11,5 = 5,75 V
b. Kuat Arus Listrik dalam Rangkaian Majemuk Kompleks
Gambar 7.18 menunjukkan satu rangkaian tertutup yang
terdiri atas satu loop. Misalkan arah arus dan arah penelusuran
loop kita tentukan searah putar- an jarum jam. Menurut hukum
II Kirchhoff pada rangkaian ber- laku persamaan
× E
I R S = S
. Oleh karena itu persamaannya
menjadi seperti berikut.
1 2
3 1
1 2
2 3
4 3
E E
E I r
R r
R R
R r
- +
= +
+ + +
+ +
Jika pada penjabaran di atas dihasilkan nilai I negatif, maka arah arus yang sebenarnya adalah kebalikan dari arah yang ditentukan pada
gambar. Bagaimana jika penelusuran rangkaian berawal dari satu titik dan berakhir pada titik lain? Misalkan Anda akan menentukan tegangan
atau beda potensial antara titik A dan B pada Gambar 7.18. Berdasarkan Hukum II Kirchhoff dapat dihitung dengan persamaan berikut.
Contoh 7.6
Gambar 7.18 Rangkaian satu loop.
RaRangkaian satu loop.
A E
1
r
1
R
1
E
2
r
2
B
R
2
Loop R
3
D E
3
r
3
R
4
C
Di unduh dari : Bukupaket.com
204
Fisika SMAMA Kelas X
I × R
AB
V E
+ S = S
1 2
1 1
2 AB
V E
E I r
R r
+ -
= +
+
1 1
2 1
2 AB
V I r
R r
E E
= +
+ -
+
Untuk rangkaian yang memiliki dua loop atau lebih dapat diselesaikan dengan hukum II Kirchhoff dan hukum I Kirchhoff. Perhatikan Gambar
7.19
Pada gambar di atas dilukiskan rangkaian tertutup yang terdiri atas dua loop. Arah arus dan arah penelusuran tiap loop. Misalkan Anda bagi
menjadi seperti berikut. •
Loop I ABGFA ×
E I R
S = S
1 2
1 1
2 2
3 2
4
E E
I r R
r R
R I
R -
= +
+ + +
+ ´
• Loop II FEDGF
× E
I R S = S
3 3
6 3
5 4
× E
I R r
R I R
= + +
+ •
Penerapan Hukum I Kirchhoff I
2
= I
1
+ I
3
Gambar 7.19
Rangkaian dua loop.
A E
1
r
1
R
1
I
1
E
2
r
2
B R
2
F R
4
I
2
R
3
G R
5
E R
6
I
3
E
3
r
3
D
Di unduh dari : Bukupaket.com
205
Listrik Dinamis
1. Hitung kuat arus pada masing-masing penghambat pada gam- bar berikut
Diketahui : a. E
1
= 8 V b. R
1
= 4
W
c. E
2
= 18 V d. R
2
= 2
W
e. R3 = 6
W
Ditanyakan: a. I
1
= ...? b. I
2
= ...? c.
I
3
= ...? Jawab:
• Hukum I Kirchhoff
I
3
= I
1
+ I
2
............ 1 •
Loop I ×
E I R
S = S 8 = I
1
× 4 + I
3
× 6 8 = I
1
× 4 + I
1
+ I
2
6 8 = 10 I
1
+ 6 I
2
........... 2 •
Loop II E
2
= I
2
× R
2
+ I
3
× R
3
18 = I
2
× 2 + I
2
+ I
1
6 18 = 2 I
2
+ 6 I
1
+ 6 I
2
9 = 3 I
1
+ 4I
2
........... 3 Anda eliminasi persamaan 2 dan 3
1 2
1 2
1 1
16 20
12 27
9 12
- 11 11
- 1 I
I I
I I
I A
= +
= +
- =
=
Mertah
Contoh 7.7
I
1
I
2
R
1
I R
3
6
:
II R
2
2
:
8V E
1
I
3
18V E
2
Di unduh dari : Bukupaket.com
206
Fisika SMAMA Kelas X
S oal Kompetensi 7.5
Nilai I
1
, Anda masukkan ke persamaan 2 8 = 10 I
1
+ 6 I
2
8 = 10 –1 + 6 I
2
I
2
= 3 A Nilai I
2
, Anda masukkan pada persamaan 1 I
3
= I
1
+ I
2
= –1 + 3 = 2
I
1
negatif, berarti I berlawanan dengan arah yang telah ditentu- kan.
1. Perhatikan rangkaian berikut Jika lampu satu l
1
, lampu dua l
2
, dan lampu tiga l
3
memiliki hambatan yang sama identik, maka amperemeter ma-
nakah yang menunjukkan skala ter- tinggi dan terendah?
2. Perhatikan gambar rang-
kaian berikut Tentukan kuat arus yang
mengalir pada I
1
, I
2
, I
5
, dan I
6
serta arahnya
3. Berdasarkan Hukum II Kirchhoff, hitung kuat arus listrik pada rangkaian berikut
l
1
l
2
l
3
A
1
A
2
A
3
I = 20 A I
1
I
2
I
3
= 6 I
4
= 8 I
5
I
6
A D
B C
R
1
= 3
:
R
2
= 6
:
E
2
= 20v E
3
= 14v E
1
= 24v
Di unduh dari : Bukupaket.com
207
Listrik Dinamis
F. Rangkaian Hambatan Listrik
