Di hukum Kirchhoff, dikenal sebagai hukum jala dan hukum kita, masing-masing adalah hukum konservasibiayalistrik dan dari energi dalam rajutan dan simpul sirkuit listrik. Hukum-hukum ini diciptakan oleh fisikawan Jerman GustavRobertKirchoff dan digunakan untuk menganalisis rangkaian listrik yang kompleks, yang tidak dapat disederhanakan.
Lihat lebih banyak: Apa penyebab sambaran petir? Akses dan pahami apa yang dimaksud dengan pecahnya kekuatan dielektrik
Pengantar Hukum Kirchhoff
Untuk mempelajari cara menggunakan hukumdiKirchoff, kita perlu memahami apa yang kita,ranting dan rajutan dari sirkuit listrik. Mari kita periksa definisi sederhana dan objektif dari masing-masing konsep ini:
Kita: adalah di mana ada cabang di sirkuit, yaitu, ketika ada lebih dari satu jalur untuk lewatnya arus listrik.
Ranting: adalah bagian dari sirkuit yang terletak di antara dua node berurutan. Sepanjang cabang, arus listrik selalu konstan.
Rajutan: mereka adalah jalur tertutup di mana kita mulai dari sebuah simpul dan kembali ke simpul yang sama. Dalam sebuah mesh, jumlah dari potensial listrik selalu sama dengan nol.
Pada gambar berikut kami menunjukkan sirkuit yang menyajikan node, cabang dan mesh, periksa:
Hukum 1 Kirchhoff: hukum simpul
Menurut hukum Kirchoff, jumlahdari semua arus yang datang ke simpul dari sirkuit harus sama dengan jumlah semua arus yang meninggalkan simpul yang sama.. Hukum ini merupakan konsekuensi dari prinsip kekekalan muatan listrik. Menurutnya, apapun fenomenanya, muatan listrik awal akan selalu sama dengan muatan listrik akhir proses.
Perlu diperhatikan bahwa arus listrik adalah kebesaran skalar dan maka dari itu, tidak memiliki arah atau arti. Jadi, ketika kita menambahkan intensitas arus listrik, kita hanya memperhitungkan jika arus tiba atau pergi simpul.
Periksa gambar di bawah ini, di dalamnya kita menerapkan hukum 1 Kirchhoff untuk arus listrik masuk yang meninggalkan simpul:
Hukum 2 Kirchhoff: hukum mesh mesh
Hukum kedua Kirchhoff menyatakan bahwa jumlahDaripotensilistrik sepanjang loop tertutup harus sama dengan nol. Hukum seperti itu berasal dari prinsip konservasi energi, yang berarti bahwa semua energi yang dipasok ke jaring sirkuit dikonsumsi oleh elemen yang ada di jaring itu.
Secara formal, hukum ke-2 Kirchhoff ditulis sebagai penjumlahan dari semua potensial listrik, seperti yang ditunjukkan pada gambar ini:
Jumlah N arus yang datang dan meninggalkan simpul dalam rangkaian sama dengan 0.
Lihat juga: Berapa biaya untuk mengisi ulang baterai ponsel Anda? Kami melakukan perhitungan untuk Anda!
Kamu potensilistrik Dari resistor mesh harus dihitung dengan hambatan dari masing-masing elemen ini, dikalikan dengan arus listrik yang melewatinya, sejalan dengan Hukum Ohm 1 :
kamu – tegangan atau potensial listrik (V)
R – hambatan listrik (Ω)
saya – arus listrik (A)
Jika jala yang dilalui mengandung elemen lain, seperti generator atau penerima, kita perlu tahu bagaimana mengidentifikasinya, karena simbol digunakan untuk mewakili generator dan penerima mereka sama. Oleh karena itu, kami mengamati arah arus listrik yang berjalan melalui elemen-elemen ini, mengingat bahwa, untuk generator dan penerima, bilah panjang mewakili represents potensipositif, sedangkan bilah yang lebih kecil mewakili potensinegatif:
generatornya mereka selalu dibawa oleh arus listrik yang masuk melalui terminal negatif, dengan potensi yang lebih kecil, dan keluar melalui terminal positif, dengan potensi yang lebih besar. Dengan kata lain, ketika melewati generator, arus listrik mengalami peningkatan potensial atau memperoleh energi.
penerima mereka dilalui oleh arus listrik yang masuk ke terminal positif dan meninggalkan terminal negatif, sehingga arus listrik “kehilangan” energi saat melewatinya.
Setelah belajar mengidentifikasi generator dan penerima mesh, perlu dipahami bagaimana menandatangani konvensi dari Hukum 2 Kirchhoff. Simak langkah-langkahnya:
Pilih arah yang sewenang-wenang untuk arus listrik: jika Anda tidak tahu arah arus listrik yang mengalir melalui rangkaian, pilih saja salah satu arah (searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam). Jika arah arus berbeda, Anda hanya akan mendapatkan arus dengan tanda negatif, jadi jangan terlalu khawatir untuk mendapatkan arah yang benar.
Pilih arah sirkulasi mesh: seperti yang kita lakukan untuk arus listrik, kita akan melakukannya untuk arah di mana jala dilintasi: pilih arah sewenang-wenang untuk melintasi setiap jala.
Tambahkan potensial listrik: jika Anda menjalankan resistor yang mendukung arus listrik, tanda potensial listrik akan positif, jika resistor yang disilangkan dilintasi oleh arus listrik dengan arah yang berlawanan, gunakan tanda negatif. Saat melewati generator atau penerima, perhatikan terminal mana yang Anda lewati terlebih dahulu: jika terminal negatif, potensial listrik harus negatif, misalnya.
Tahu lebih banyak: Asosiasi resistor - apa itu, jenis dan formula
Contoh Hukum Kirchhoff untuk Rangkaian Listrik
Mari kita periksa penerapan hukum Kirchoff. Pada gambar berikutnya, kami akan menunjukkan rangkaian listrik yang berisi tiga jerat, A, B dan C:
Sekarang, kami menunjukkan masing-masing loop dari rangkaian secara terpisah:
Pada gambar berikut, kami akan menunjukkan bagaimana arah yang dipilih jala-jala, serta arah yang ditentukan untuk arus listrik:
Selain digunakan untuk menentukan arah di mana kita akan melewati jerat, gambar sebelumnya mendefinisikan bahwa arus listrik yang tiba di simpul A, sayaT, sama dengan jumlah arus saya1 dan saya2. Oleh karena itu, menurut hukum 1 Kirchhoff, arus listrik pada simpul A mengikuti hubungan berikut:
Setelah kita mendapatkan hubungan sebelumnya, kita akan menerapkan Hukum 2 Kirchoffoff di jaring A, B dan C. Dimulai dengan mesh A dan berjalan searah jarum jam dari node A, kita melewati resistor sebesar 8 Ω, diterbangkan oleh arus saya1 juga di merasakansusunan acara, oleh karena itu, potensilistrik dalam elemen ini hanyalah 8i1. Kemudian kita menemukan terminalnegatif 24 V, yang dengan demikian akan memiliki sinyalnegatif:
Setelah kita mendapatkan arus listrik saya1, berdasarkan penerapan hukum ke-2 Kirchhoff pada mesh A, kita akan melakukan proses yang sama pada mesh B, dimulai dari node A, juga searah jarum jam:
Dengan persamaan pertama yang kita peroleh, melalui hukum 1 Kirchhoff, kita dapat menentukan intensitas arus iT:
Perhatikan bahwa untuk rangkaian yang digunakan sebagai contoh tidak perlu menentukan persamaan loop terluar C, namun beberapa: sirkuit yang sedikit lebih kompleks mengharuskan kita untuk menentukan persamaan semua mesh dan biasanya diselesaikan dengan metode. di penskalaan, Untuk Aturan Cramer atau oleh orang lain metode penyelesaian dari sistem linier.
Juga akses: Hubungan antara matriks dan sistem linier
Latihan tentang Hukum Kirchhoff
Pertanyaan 1) (Espcex - Aman) Gambar di bawah menunjukkan rangkaian listrik yang terdiri dari resistor ohmik, generator ideal, dan penerima ideal.
Daya listrik yang hilang pada resistor 4 rangkaian adalah:
a) 0,16W
b) 0,20W
c) 0,40 W
d) 0,72 W
e) 0,80 W
Templat: Huruf a
Resolusi:
Untuk menemukan daya yang hilang dalam resistor, kita perlu menghitung arus listrik yang mengalir melaluinya. Untuk ini, kita akan menggunakan hukum ke-2 Kirchhoff, melintasi sirkuit searah jarum jam.
Tanda yang kita temukan dalam jawaban menunjukkan bahwa arah arus yang kita ambil berlawanan dengan arah arus yang sebenarnya, oleh karena itu, untuk menghitung potensi dihamburkan dalam resistor, cukup gunakan rumus daya:
Berdasarkan perhitungan, jawaban latihannya adalah 0,16 W. Oleh karena itu, alternatif yang tepat adalah huruf a".
Pertanyaan 2) (Udesc) Menurut gambar, nilai arus listrik i1, saya2 Hei3 masing-masing sama dengan:
a) 2.0 A, 3.0 A, 5.0 A
b) -2.0 A, 3.0 A, 5.0 A
c) 3.0 A, 2.0 A, 5.0 A
d) 5.0 A, 3.0 A, 8.0 A
e) 2.0 A, -3.0 A, -5.0 A
Templat: Huruf a
Resolusi:
Mari selesaikan mesh di sebelah kiri menggunakan hukum ke-2 Kirchhoff, untuk melakukannya, kita akan melewati mesh searah jarum jam:
Selanjutnya, kita akan menerapkan hukum yang sama ke jala di sebelah kanan, melintasinya ke arah yang sama:
Akhirnya, mengamati simpul dari mana arus i terbenam3, adalah mungkin untuk melihat bahwa arus i1 Hei2, oleh karena itu, menurut hukum 1 Kirchhoff, kita dapat menulis bahwa dua arus ini ditambahkan bersama sama arus i3:
Berdasarkan hasil yang diperoleh, kami menyadari bahwa arus i1, saya2 Hei3 masing-masing sama dengan 2.0, 3.0 dan 5.0 A. Jadi, alternatif yang benar adalah huruf “a”.
Oleh Rafael Hellerbrock
guru fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-de-kirchhoff.htm
