Aturan Kirchhoff: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Pengantar:

Kita tahu bahwa resistansi ekivalen tunggal, (RT) dapat ditemukan ketika dua atau lebih resistor dihubungkan bersama dalam kedua seri jika nilai arus yang sama mengalir melalui semua komponen., paralel jika mereka memiliki tegangan yang sama diterapkan di mereka. atau kombinasi keduanya, dan bahwa rangkaian ini mematuhi Hukum Ohm. Namun, terkadang dalam rangkaian kompleks seperti jaringan jembatan atau T, kita tidak dapat menggunakan Hukum Ohm saja untuk menemukan tegangan atau arus yang bersirkulasi di dalam rangkaian seperti pada gambar (1).

Untuk jenis perhitungan ini, kita memerlukan aturan tertentu yang memungkinkan kita mendapatkan persamaan rangkaian dan untuk ini kita dapat menggunakan Hukum Sirkuit Kirchhoff.[1]

Langkah 1: Definisi Umum dalam Analisis Sirkuit:

Sebelum kita masuk ke aturan Kirchhoff. pertama-tama kita akan mendefinisikan hal-hal dasar dalam analisis rangkaian yang akan digunakan dalam menerapkan aturan Kirchhoff.

1-Sirkuit - sirkuit adalah jalur konduksi loop tertutup di mana arus listrik mengalir.

2-Path – satu baris elemen atau sumber penghubung.

3-Node - node adalah persimpangan, koneksi, atau terminal dalam sirkuit di mana dua atau lebih elemen sirkuit terhubung atau bergabung bersama memberikan titik koneksi antara dua atau lebih cabang. Sebuah node ditunjukkan oleh sebuah titik.

4-Cabang – cabang adalah satu atau sekelompok komponen seperti resistor atau sumber yang terhubung antara dua node.

5-Loop – loop adalah jalur tertutup sederhana di sirkuit di mana tidak ada elemen sirkuit atau simpul yang ditemui lebih dari satu kali.

6-Mesh – mesh adalah jalur seri loop tertutup tunggal yang tidak mengandung jalur lain. Tidak ada loop di dalam mesh.

Langkah 2: Dua Aturan Kirchhoff:

Pada tahun 1845, seorang fisikawan Jerman, Gustav Kirchhoff mengembangkan sepasang atau seperangkat aturan atau hukum yang berhubungan dengan konservasi arus dan energi dalam rangkaian listrik. Kedua aturan ini umumnya dikenal sebagai Hukum Kirchhoff Sirkuit dengan salah satu hukum Kirchhoff berurusan dengan arus yang mengalir di sekitar sirkuit tertutup, Hukum Tegangan Kirchhoff, (KCL) sedangkan hukum lainnya berkaitan dengan sumber tegangan yang ada dalam rangkaian tertutup, Hukum Tegangan Kirchhoff, (KVL).

Langkah 3: Menerapkan Aturan Kirchhoff:

Kami akan menggunakan sirkuit ini untuk menerapkan KCL dan KVL sebagai berikut:

1-Bagi sirkuit menjadi beberapa loop.

2-Set arah arus menggunakan KCL. Atur 2 arah arus sesuai keinginan, kemudian gunakan untuk mendapatkan arah arus ketiga seperti pada gambar (4).

Menggunakan Hukum Arus Kirchhoff, simpul KCLAt A: I1 + I2 = I3

Pada simpul B: I3 = I1 + I2 Menggunakan Hukum Tegangan Kirchhoff, KVL

persamaan diberikan sebagai: Loop 1 diberikan sebagai: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10(I1) + 40(I3)

Loop 2 diberikan sebagai: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20(I2)+ 40(I3)

Loop 3 diberikan sebagai: 10 – 20 = 10(I1) – 20(I2)

Karena I3 adalah jumlah dari I1 + I2 kita dapat menulis ulang persamaan sebagai; Persamaan. No 1: 10 = 10I1 + 40(I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Persamaan. No 2: 20 = 20I2 + 40(I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Kami sekarang memiliki dua "Persamaan Simultan" yang dapat direduksi untuk memberi kita nilai I1 dan I2 Substitusi I1 dalam hal I2 memberi kita

nilai I1 sebagai -0,143 Amp Pergantian I2 dalam hal I1 memberi kita nilai I2 sebagai +0,429 Amps

Sebagai: I3 = I1 + I2 Arus yang mengalir pada resistor R3 diberikan sebagai: I3= -0,143 + 0,429 = 0,286 Amps

dan tegangan melintasi resistor R3 diberikan sebagai: 0,286 x 40 = 11,44 volt

Tanda negatif untuk I1 berarti bahwa arah aliran arus yang awalnya dipilih salah, tetapi tetap valid. Faktanya, baterai 20v sedang mengisi baterai 10v.[2]

Langkah 4: Skema Rangkaian KiCAD:

Langkah-langkah membuka kicad:

Langkah 5: Langkah Menggambar Sirkuit di Kicad:

Langkah 6: Simulasi Multisim Sirkuit:

Catatan:

Aturan Kirchhoff dapat diterapkan untuk rangkaian AC dan DC di mana jika AC, resistansi akan mencakup kapasitor dan koil tidak hanya resistansi ohmik.

Langkah 7: Referensi:

[1]https://www.electronics-tutorials.ws/dccircuits/dcp_4.html

[2]https://www.britannica.com/science/Kirchhoffs-rules