229: Fisika SMA: Rangkaian Tertutup – Loop

Lihat rangkaian terbuka yang ditunjukkan oleh Gambar 229.1. Kita sudah bahas bahwa beda potensial antara titik a dan b memenuhi persamaan

\( V_{ab} = \sum_a^b I R – \sum_a^b \epsilon \)

Apa yang terjadi jika titik a dan titik b disatukan? Kita akan dapatkan rangkaian tertutup seperti pada Gambar 229.2. Rangkaian tertutup ini dinamakan loop. Karena titik a dan b sudah disatukan maka \( V_{ab} = 0 \). Dengan demikian persamaan arus dan tegangan menjadi

\( \sum I R – \sum \epsilon = 0 \quad \quad \quad \quad \quad \quad (229.1)\)

Rangkaian dua loop

Jumlah loop dalam rangkaian tidak hanya satu, tetapi bisa banyak sekali. Sekarang kita bahas rangkaian yang terdiri dari dua loop. Prinsip yang digunakan sama dengan saat memecahkan persoalan satu loop. Hanya di sini akan muncul dua persamaan, karena ada dua arus yang harus dicari, yaitu arus yang mengalir pada masing-masing loop. Contohnya, kita tinjau rangkaian pada Gambar. 229.3

Arus yang mengalir pada tiap loop bisa dipilih sembarang. Jika nanti diperoleh nilai positif maka arah yang dipilih sudah benar. Tetapi jika diperoleh nilai negatif, maka arah arus sebenarnya berlawanan dengan arah yang dipilih, tetapi besarnya sama. Misalkan kita pilih arah arus seperti pada Gambar 229.4

Untuk masing-masing loop berlaku persamaan (229.1). Tinggal menyesuaikan nilai hambatan atau arus.

Mari kita tinjau loop atas.

\( \sum I R – \sum \epsilon = 0 \)

\( I_1 R_1 + I_1 R_2 + (I_1 – I_2) R_3 – \epsilon_1 = 0 \)

Catatan: \( \epsilon_1 \) diberi tanda positif karena arus masuk dari kutub negatif.

Kemudian kita tinjau loop bawah

\( \sum I R – \sum \epsilon = 0 \)

\(-( I_1 –I_2) R_3 + I_2 R_4 –( \epsilon_2 + \epsilon_3) = 0 \)

Catatan: \( \epsilon_2 \) diberi tanda negatif karena arus masuk dari kutub positif. \( \epsilon_3 \) diberi tanda poditif karena arus masuk dari kutub negatif.

Dari dua persamaan di atas kita memiliki dua variabel yang hendak dicari, yaitu \( I_1 \) dan \( I_2 \). Kita dapat mementukan dua arus tersebut setelah memasukkan nilai hambatan maupun tegangan. Memang langkah yang harus ditempuh kadang njlimet.