Rangkaian Listrik: Aturan Kirchhoff

Pada bagian ini kita akan membahas hukum fisika yang terkait dengan rangkaian listrik, yakni aturan yang dikemukanan Kirchhoff.

Terdapat dua aturan Kirchhoff[1]; 

1. Aturan yang berkaitan dengan kekekalan muatan listrik.
2. Aturan yang berkaitan dengan kekekalan energi.

Pada aturan pertama, kekekalan muatan listrik, menyebabkan arus listrik yang masuk dan yang keluar pada suatu percabangan pada rangkaian listrik harus sama besar.

Sebagai contoh, seperti pada Gambar 1 berikut. 

Pada percabangan di Gambar 1, arus utama $I$ terbagi menjadi $I_1$ dan $I_2$ . Jadi, mengikuti aturan pertama Kirchhoff, maka arus yang masuk ke percabangan akan sama besar dengan arus yang keluar percabangan. Arus yang masuk adalah $I$, sedangkan arus yang keluar adalah $I_1+I+2$, sehingga bisa dirumuskan menjadi 
$I=I_1+I_2$.

Kemudian pada aturan kedua Kirchhoff, jumlah total dari perubahan potensial listrik pada suatu loop adalah nol.

Sebagai contoh, pada rangkaian listrik di Gambar 2,

terdapat 4 titik A, B, C, dan D. Masing-masing titik memiliki nilai potensial listrik tertentu. Misalkan jika titik A kita hubungkan ke ground, maka titik A akan memiliki potensial listrik sebesar
0 Volt.

Selanjutnya kalau kita mengikuti arah jarum jam dari titik A ke titik B dan seterusnya, maka titik B akan memiliki potensial listrik sebesar $+V$ Volt. Titik C akan memiliki potensial listrik sama besar dengan titik B (karena tersambung kabel yang resistansinya sangat rendah), sedangkan titik D akan memiliki potensial listrik yg sama besar dengan titik A. 

Selanjutnya, kalau kita ambil satu loop mengikuti arah putaran jarum jam, kita bisa cek beda potensial antara titik A dengan B, dan antara titik C dengan D.
$V_{AB}=V_A-V_B=-V$,
$V_{CD}=V_C-V_D=+V$,

sehingga kalau dijumlahkan semuanya akan menjadi
$V_{AB}+V_{CD}=0$.

Aturan kedua Kirchhoff ini sangat membantu ketika kita berurusan dengan rangkaian listrik yang

kompleks, terdiri dari dari rangkaian seri, paralel dan lebih dari satu baterai. 

[1] Douglas C. Giancoli(2009), Physics for Scientist & Engineer with Modern Physics, hal. 684, Pearson Education, Inc.