Fungsi Galvanometer Dan Rangkaian Jembatan Wheatstone [PDF]

Citation preview

FUNGSI GALVANOMETER



Fungsi Galvanometer adalah alat untuk mendeteksi dan mengukur arus listrik yang kecil. Galvanometer juga adalah alat yang digunakan untuk menentukan kehadiran, arah, dan kekuatan dari arus listrik dalam konduktor. Galvanometer didasarkan pada penemuan oleh Hans C. Oersted bahwa jarum magnetik dibelokkan oleh kehadiran arus listrik dalam konduktor terdekat. Ketika arus listrik melewati konduktor, jarum magnetik cenderung berbelok di sudut kanan ke konduktor sehingga arah paralel ke garis induksi di sekitar konduktor dan yang poin Kutub Utara ke arah di mana garis-garis ini induksi mengalir. Secara umum, sejauh mana jarum ternyata tergantung pada kekuatan saat ini. Galvanometer pertama, jarum magnetik bebas digantung di sebuah lilitan dari kawat; magnet itu tetap dan kumparan bergerak. Galvanometer moderen saat ini, kumparan type movable dan disebut d’Arsonval galvanometers (temuan oleh Arsene d’Arsonval, fisikawan Perancis). Jika pointer melekat ke kumparan bergerak maka akan menunjukkan skala yang sudah dikalibrasi, galvanometer dapat digunakan untuk mengukur secara kuantitatif saat itu. Galvanometers dikalibrasi seperti yang digunakan dalam banyak alat pengukur listrik. Amperemeter DC, alat untuk mengukur arus searah. Karena arus berat akan merusak galvanometer, maka disediakan bypass, atau shunt sehingga hanya dikenal persentase tertentu saat ini melewati galvanometer. Voltmeter DC, yang dapat mengukur tegangan langsung, terdiri dari galvanometer yang dikalibrasi dan dihubungkan secara seri dengan hambatan tinggi. Untuk mengukur tegangan antara dua titik, voltmeter dihubungkan satu sama lain. Arus yang melalui galvanometer (pointer membaca) akan sebanding dengan tegangan.



Rangkaian Listrik Jembatan Wheatstone Sebelum membahas mengenai jembatan Wheatstone, sebaiknya kamu baca terlebih dahulu tentang Konsep Dasar Kelistrikan agar prinsip-prinsip jembatan Wheatstone lebih mudah kamu pahami. http://fisikaveritas.blogspot.com: Diizinkan menyalin artikel ini jika mencantumkan FISIKAVERITAS sebagai sumbernya Rangkaian Listrik Jembatan (Electrical Bridge) adalah rangkaian listrik yang digunakan untuk mengukur nilai-nilai besaran listrik seperti resistansi (R) yang merupakan kemampuan untuk menghambat arus listrik; kapasitansi (C), yang merupakan kemampuan untuk menyimpan muatan listrik; dan induktansi (L), yang merupakan kemampuan untuk membuat arus listrik yang menghasilkan medan magnet. (Terjemahan Bebas dari Microsoft ® Encarta ® 2009) Secara umum, rangkaian listrik jembatan adalah rangkaian listrik yang dirangkai seperti gambar berikut



Rangkaiannya mirip jembatan dalam pengertian sehari-hari, di mana Galvanometer selaku jembatannya. Kadang-kadang, rangkaian listrik jembatan disebut rangkaian jembatan saja. Ada banyak rangkaian jembatan, di antaranya: 1. Rangkaian Jembatan Wheatstone 2. Rangkaian Jembatan Wien 3. Rangkaian Jembatan Kelvin 4. Dsb. Komponen listrik dan kegunaan dari rangkaian-rangkaian di atas pun berbeda, untuk jembatan Wheatstone, kegunaannya antara lain adalah a. Mengukur resistansi (R) suatu bahan –selain dengan menggunakan Voltmeter dan Amperemeter–. (yang menjadi bahasan kita di sini) b. Sebagai rangkaian pengondisi pada suatu sensor. (tidak dibahas di posting ini) Oke, kita mulai.. Suatu rangkaian disebut rangkaian jembatan Wheatstone jika rangkaiannya seperti gambar di bawah ini:



Perlu diingat bahwa selain kabel, komponen listrik jembatan Wheatstone hanya Galvanometer (pendeteksi arus listrik) dan resistor atau bahan lain yang bersifat resistif misalnya kawat dsb.



Galvanometer



Resistor Misalnya R1, R2, dan R3 sudah kita ketahui nilainya, dan kita akan mencari tahu berapa besarnya Rx dengan jembatan Wheatstone! (dengan R1 dan R3 dapat diubah-ubah besarnya) Cara untuk mengetahui Rx adalah dengan mengubah-ubah R1 atau R3 sampai Galvanometer tidak mendeteksi adanya arus listrik yang mengalir padanya, jika sudah demikian, catat nilai R1, R2, dan R3 yang menyebabkan Galvanometer tidak mendeteksi arus listrik tadi. Kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk menghitung Rx.



Dari mana asal rumus ini? Sekarang, kita tinjau dan analisis rangkaian jembatan Wheatstone di atas. Kita memilih Galvanometer tidak mendeteksi adanya arus listrik yang mengalir padanya agar perumusan jauh lebih mudah, mari kita lihat perumusannya. Jika tidak ada arus listrik yang mengalir melewati Galvanometer artinya Vbd = 0, ini mengakibatkan Vab = Vad, dan Vbc = Vdc ; serta i1 = i3 dan i2 = i4 ; dan karenanya iG = 0.



Bagi persamaan (1) dengan persamaan (2), ingat bahwa i1 = i3 dan i2 = i4 ;



Pada prakteknya, untuk mengukur resistansi suatu resistor yang tidak diketahui, kita mengganti dua buah resistor dengan sebuah kawat. Rangkaiannya menjadi seperti berikut (klik gambar untuk memperbesar gambarnya)



Ingat kembali bahwa



Pada kawat, kita menggeser-geser kabel penghubung dari Galvanometer sampai Galvanometer tidak mendeteksi adanya arus yang mengalir pada Galvanometer tersebut. Maka rumus



Dapat diganti menjadi bentuk di bawah ini



Dengan asumsi bahwa kawat yang digunakan ini berbahan dengan ρ dan luas penampang A yang seragam di sepanjang kawat. Nah, untuk mengukur resistansi suatu resistor atau bahan resistif lainnya kita dapat menggunakan rangkaian di bawah ini



Dengan menggeser-geser kabel penghubung dari Galvanometer di kawat sampai Galvanometer tidak mendeteksi arus listrik, catat panjang kawat L1 dan L2, kemudian gunakan rumus berikut untuk mengetahui besarnya resistansi Rx.