AMPERMETER-VOLTMETER-AVOMETER

Transkripsi

1 mpermeter, oltmeter dan vometer KEGITN BELJ 1. LNDSN TEOI MPEMETE-OLTMETE-OMETE Dalam Fska Dasar II pada pokok bahasan gaya magnetk dan momen gaya magnetk, telah dbahas mengena bagamana kumparan berarus dapat berputar d dalam medan magnet. Hal tu menjad prnsp kerja dar alat ukur lstrk analog sepert galvanometer, ampermeter dan voltmeter. Dalam modul n kta tdak akan membcarakan mengena prnsp kerja dar alat ukur lstrk analog tu lag, melankan mengena bagamana kta dapat menggunakan alat-alat ukur lstrk tu untuk kebutuhan menganalss rangkaan lstrk. Hal tu pentng agar anda dapat memaham dan dapat melakukan pengukuran besaran-besaran lstrk sepert kuat arus, beda potensal dan hambatan lstrk, sehngga memungknkan anda untuk dapat menganalss rangkaan lstrk. Berdasarkan komponen rangkaan dan cara kerjanya, alat ukur lstrk dbedakan atas alat ukur lstrk analog dan alat ukur lstrk dgtal. lat ukur lstrk dgtal pada prnspnya terdr dar rangkaan elektronk yang berfungs mengubah snyal-snyal lstrk dar besaran lstrk yang akan dukur menjad angka-angka yang menyatakan nla besaran lstrk yang dukur tu. lat ukur lstrk analog pada prnspnya terdr dar sebuah kumparan yang dpasang sedemkan rupa d dalam suatu medan magnet sehngga a dapat berputar karena pengaruh momen gaya megnetk yang bekerja padanya ketka dlalu arus lstrk. Dengan demkan pada alat ukur lstrk analog n besaran lstrk yang akan dukur dterma oleh alat ukur dalam bentuk kuat arus lstrk yang dalrkan melalu kumparan yang dpasang sedemkan rupa d dalam medan magnet sehngga kumparan dapat berputar. Besarnya kuat arus lstrk dar besaran lstrk yang dukur tu danalogkan dengan besarnya sudut putaran kumparan tu. Jad jarum penunjuk skala alat ukur lstrk analog n merupakan satu kesatuan dan berputar bersama-sama dengan kumparan d dalam alat ukur tu, dan skala yang dtunjuk oleh jarum penunjuk tu sesunggunya adalah sudut putaran yang sudah dkalbras menjad nla besaran lstrk yang dukur sepert kuat arus lstrk, beda potensal lstrk atau 3

2 mpermeter, oltmeter dan vometer hambatan lstrk. Pada dasarnya alat ukur lstrk analog adalah hasl pengembangan dar sebuah galvanometer yatu alat untuk memerksa ada atau tdak adanya arus lstrk dalam suatu rangkaan. Dengan menggunakan hambatan shunt, hambatan multpler atau sebuah sumber ggl maka galvanometer dubah menjad ampermeter, voltmeter dan ohmmeter. mpermeter adalah alat untuk mengukur kuat arus lstrk, voltmeter adalah alat untuk mengukur beda potensal lstrk, dan ohmmeter adalah alat untuk mengukur hambatan lstrk. Berdasarkan objek ukurnya, alat ukur lstrk dbedakan atas alat ukur lstrk DC (DC = Drect Current) atau alat ukur lstrk searah, dan alat ukur lstrk C (C = lternatng Current) atau alat ukur lstrk bolak balk. Untuk memperoleh hasl ukur yang bak, pemakaan kedua jens alat ukur lstrk DC dan C n tdak boleh dpertukarkan satu sama lan.. mpermeter mpermeter adalah alat untuk mengukur kuat arus lstrk. Berdasarkan arus lstrk yang dukurnya ampermeter dbedakan atas ampermeter DC dan ampermeter C. mpermeter DC dgunakan untuk mengukur kuat arus lstrk DC, mpermeter C dgunakan untuk mengukur kuat arus lstrk C. Untuk memperoleh hasl ukur yang bak, maka kedua jens ampermeter DC dan C n tdak boleh dpertukarkan pemakaannya. Bagamanakah pemasangan ampermeter dalam rangkaan yang akan dukur kuat arusnya? Karena ampermeter dmaksudkan untuk mengukur kuat arus, maka kuat arus yang akan dukur tu hendaknya masuk (seluruhnya) ke dalam ampermeter dan nlanya tdak boleh lebh besar dar batas ukur maksmum ampermeter tu. gar kuat arus yang akan dukur masuk kedalam ampermeter, maka ampermeter harus dpasang ser dengan bagan rangkaan yang akan dukur kuat arusnya. Untuk ampermeter DC pemasangan tu harus tepat memperhatkan kutub postf dan kutub negatfnya. Pada gambar 1.(a) dsampng n dlukskan sebuah rangkaan sederhana yang terdr dar sebuah hambatan dan sebuah sumber gaya (a) gerak lstrk (gg) msalnya batera, dan pada gambar 1.(b) dlukskan sebuah ampermeter, r 4

3 mpermeter, oltmeter dan vometer DC dpasang dalam rangkaan sederhanha tu untuk mengukur kuat arus yang melalu hambatan. dalam rangkaan tu. Untuk tu maka ampermeter dpasang ser dengan hambatan tu. Perhatkan! : Batas ukur ampermeter harus lebh besar dar kuat arus yang akan dukur (b), r Gambar 1. Pengukuran kuat arus lstrk Dalam rangkaan pada gambar 1. (a), kuat arus yang mengalr dalam rangkaan adalah o r Sedangkan kuat arus yang akan terbaca oleh ampermeter pada rangkaan dalam gambar 1. (b) adalah r kbat adanya hambatan dalam ampermeter, maka kuat arus yang terukur () selalu menjad lebh kecl dar kuat arus yang akan dukur ( o ). gar nla hasl ukur atau kuat arus yang terukur mendekat nla yang sesungguhnya atau kuat arus yang akan dukur, maka nla hambatan dalam ampermeter harus sekecl-keclmya. Dengan demkan dapat dsmpulkan bahwa suatu ampermeter akan memlk keteltan semakn tngg jka nla hambatan dalamnya semakn kecl. Jad salah satu cr ampermeter yang bak adalah memlk nla hambatan dalam yang kecl. Pada rangkaan pengukuran, harus sudah dperhtungkan seyakn-yaknnya bahwa nla batas ukur ampermeter ( ) lebh besar dar nla kuat arus yang akan dukur ( o ). kan tetap jka dperkrakan atau apalag kalu sudah dyakn bahwa kuat arus yang akan dukur nlanya lebh besar dar batas ukur ampermeter yang akan dgunakan, maka cara membuast rangkaan pengukuran langsung sepert tu akan merusak ampermeter, oleh sebab tu tdak dperbolehkan, malonkan harus menggunakan sebuah hambatan shunt yang drangka parallel dengan ampermeter tu sepert pada gambar 2. Hambatan shunt berfungs untuk menympangkan sebagan kuat arus yang akan dukur sehngga kuat arus yang melalu ampermeter lebh kecl atau maksmal sama dengan batas ukur ampermeter tu. Berapakah nla hambatan shunt yang harus dpasang? 5

4 mpermeter, oltmeter dan vometer gar dengan pemasangan hambatan shunt tu kuat arus yang melalu ampermeter tdak melbh melankan maksmal sama dengan nla batas ukur ampermeter ( ), maka hambatan shunt tu harus mampu dlalu kuat arus ( s ) yang besarnya s 0 Jka semua suku persamaan d atas kta bag dengan, maka dperoleh atau S S 0 1 S (b) ( n 1) o, r s Gambar 2. Hambatan shunt s Karena hambatan shunt terhubung parallel dengan hambatan dalam ampermeter, maka beda potensal pada hambatan shunt ( S ) sama dengan beda potensal pada ampermeter ( ) sehngga persamaan d atas dapat dubah menjad S... (1) n 1 Pada persamaan d atas n = o / adalah kelpatan bulat dar batas ukur yang dngnkan dengan pemasangan nla maksmal hambatan shunt. Dalam bentuk nyata ampermeter, pada umumnya shunt sudah terpasang menjad satu kesatuan d dalam ampermeter. Oleh sebab tu, ampermeter pada umumnya memlk batas ukur yang bermacam-macam, lebh dar satu batas ukur. Bla dalam pengukuran kuat arus dgunakan ampermeter sepert tu, maka pengukuran basaanya dmula dengan menggunakan batas ukur yang terbesar terlebh dahulu, bla batas ukur tu terlalu besar baru d ubah dengan batas ukur yang lebh kecl. Pengukuran sebaknya dlakukan dengan batas ukur tertentu sehngga ketka menunjukkan nla yang dukur jarum menympang kra-kra d tengah-tengah antara skala nol dan maksmumnya. 6

5 mpermeter, oltmeter dan vometer B. oltmeter oltmeter adalah alat untuk mengukur beda potensal lstrk. Berdasarkan beda potensal lstrk yang dukurnya voltmeter dbedakan atas voltmeter DC dan voltmeter C. oltmeter DC dgunakan untuk mengukur beda potensal lstrk DC, voltmeter C dgunakan untuk mengukur beda potensal lstrk C. Untuk memperoleh hasl ukur yang bak, maka kedua jens voltmeter DC dan C n tdak boleh dpertukarkan pemakaannya. Bagamanakah pemasangan voltmeter pada komponen rangkaan yang akan dukur beda potensal lstrknya? Karena voltmeter dmaksudkan untuk mengukur beda potensal lstrk, maka beda potensal lstrk yang akan dukur tu hendaknya dterma (seluruhnya) oleh voltmeter dan nlanya tdak boleh lebh besar dar batas ukur maksmum voltmeter tu. gar beda potensal lstrk yang akan dukur dterma oleh voltmeter, maka voltmeter harus dpasang paralel dengan komponen atau bagan rangkaan yang akan dukur beda potensal lstrknya. Untuk voltmeter DC pemasangan tu harus tepat memperhatkan kutub postf dan kutub negatfnya. Pada gambar 1.(a) dsampng n dlukskan sebuah rangkaan sederhana yang terdr dar sebuah hambatan dan sebuah sumber gaya gerak lstrk (gg) msalnya batera, dan pada gambar 1.(b) dlukskan sebuah voltmeter DC dpasang dalam rangkaan sederhanha tu untuk mengukur beda potensal lstrk yang pada hambatan. Untuk tu maka voltmeter dpasang paralel dengan hambatan tu. Perhatkan! : Batas ukur voltmeter harus lebh besar dar beda potensal lstrk yang akan dukur (a) (b), r, r Gambar 3. Pengukuran kuat arus lstrk Dalam rangkaan pada gambar 3. (a), beda potensal lstrk pada adalah 7

6 mpermeter, oltmeter dan vometer atau dalam bentuk lan o 0 r 1 1 r Sedangkan beda potensal lstrk yang akan terbaca oleh voltmeter pada rangkaan dalam gambar 3. (b) adalah 1 1 r 1 dengan adalah hambatan dalam voltmeter. Tampak bahwa, akbat adanya hambatan dalam voltmeter, maka beda potensal lstrk yang terukur () selalu menjad lebh kecl dar beda potensal lstrk yang akan dukur ( o ). gar nla hasl ukur atau beda potensal lstrk yang terukur mendekat nla yang sesungguhnya atau beda potensal lstrk yang akan dukur, maka nla hambatan dalam voltmeter harus sebesarbesarnya. Dengan demkan dapat dsmpulkan bahwa suatu voltmeter akan memlk keteltan semakn tngg jka nla hambatan dalamnya semakn besar. Jad salah satu cr voltmeter yang bak adalah memlk nla hambatan dalam yang besar. Pada rangkaan pengukuran, harus sudah dperhtungkan seyakn-yaknnya bahwa nla batas ukur voltmeter ( ) lebh besar dar nla beda potensal lstrk yang akan dukur ( o ). kan tetap jka dperkrakan atau apalag kalau sudah dyakn bahwa beda potensal lstrk yang akan dukur nlanya lebh besar dar batas ukur voltmeter yang akan dgunakan, maka cara membuat rangkaan pengukuran langsung sepert tu akan merusak voltmeter, oleh sebab tu tdak dperbolehkan, melankan harus menggunakan sebuah hambatan multpler yang drangka ser dengan voltmeter tu sepert pada gambar 4. Hambatan multpler berfungs untuk membag beda potensal lstrkyang akan dukur sehngga tdak seluruhnya bekerja hanya pada voltmeter. Berapakah nla hambatan shunt yang harus dpasang? 8

7 mpermeter, oltmeter dan vometer gar dengan pemasangan hambatan multpler tu beda potensal lstrk bekerja pada voltmeter tdak melbh batas ukurnya melankan maksmal sama dengan nla batas ukur voltmeter ( ), maka hambatan multpler tu harus mampu menerma beda potensal lstrk ( M ) yang besarnya M 0 yang dapat dubah menjad atau M 0 1 M ( n 1) M, r Gambar 4. Hambatan multpler M M n 1 Karena hambatan multpler terhubung ser dengan hambatan dalam voltmeter, maka kuat arus pada hambatan multpler ( M ) sama dengan kuat arus pada voltmeter ( ) sehngga persamaan d atas dapat dsederhanakan menjad M Pada persamaan d atas n = o / adalah kelpatan bulat dar batas ukur yang dngnkan dengan pemasangan nla mnmal hambatan multpler. Dalam bentuk nyata voltmeter, pada umumnya mulktpler sudah terpasang menjad satu kesatuan d dalam voltmeter. Oleh sebab tu, voltmeter pada umumnya memlk batas ukur yang bermacam-macam, lebh dar satu batas ukur. Bla dalam pengukuran beda potensal lstrk dgunakan voltmeter sepert tu, maka pengukuran basanya dmula dengan menggunakan batas ukur yang terbesar terlebh dahulu, bla batas ukur tu terlalu besar baru d ubah dengan batas ukur yang lebh kecl. Pengukuran sebaknya dlakukan dengan batas ukur tertentu sehngga ketka menunjukkan nla yang dukur jarum menympang kra-kra d tengah-tengah antara skala nol dan maksmumnya. 9 n 1... (2)

8 mpermeter, oltmeter dan vometer C. Ohmmeter Ohmmeter adalah alat untuk mengukur hambatan lstrk. Pada dasarnya, ohmmeter adalah sebuah galvanometer yang dlengkap dengan shunt dan dhubungkan ser dengan sebuah batera, sehngga ketka kedua ujung termnalnya dhubungkan dengan suatu hambatan akan mengalr arus dar bater ke hamatan yang dukur tu, kemudan masuk ke galvanometer yang sudah dlengkap shunt sehngga berfungs sebaga ampermeter. Kuat arus yang melalu ampermeter tu nlanya dkalbras menjad nla hambatan yang dukur. Bagan dasar atau pokok dar Ohmmeter adalah sepert pada gambar 5 d bawah n. Pada gambar 5 d sampng n adalah hambatan yang akan dukur, dan bagan rangkaan yang berada dalam kotas putusputus adalah Ohmmeter yang terdr dar sebuah galvanometer yang parallel dengan hambatan shunt dan keduanya dhubungkan ser dengan sebuah batera, r Gambar 5. Ohmmeter Melhat rangkaan pada gambar 5 tu dapat dsmpulkan bahwa jka jarum penunjuk skala ohmmeter bergerak menunjuk pada suatu nla skala, berart ada arus lstrk yang mengalr melalu hambatan yang akan dukur nlanya. Kesmpulan n dgunakan sebaga prnsp untuk menggunakan ohmmeter untuk memerksa ada atau tdak adanya kontak lstrk antara dua ujung kabel, antara dua bagan yang dsambungkan, untuk memerka apakah sebuah lampu sudah putus flamennya atau belum, dan sebaganya. S G D. OMETE vometer sebaga stlah dapat dpandang sebaga kependekan dar amper-volt-ohmmeter, dgunakan sebaga nama bag sebuah alat yang dengan mengatur tombol selektornya dapat dfungskan sebaga ampermeter, atau sebaga voltmeter, atau sebaga ohm meter. Dengan dlengkap oleh bermacam-macam nla shunt dan multpler, maka sebuah avometer basanya memlk bermacam-macam batas ukur untuk kuat arus dan beda potensal lstrk. vometer juga dapat dgunakan untuk mengukur kuat arus dan beda potensal lstrk C dan DC dengan batas-batas tertentu.. 10

9 mpermeter, oltmeter dan vometer B. KEGITN PECOBN MPEMETE-OLTMETE-OMETE a. Tujuan Setelah melakukan percobaan n anda dharapkan mampu : 1. Memasang rangkaan lstrk vometer 2. Mengukur kuat arus C dan DC dengan ampermeter C dan DC 3. Mengukur tegangan C dan DC dengan voltmeter C dan DC 4. Menganalss rangkaan lstrk sederhana. b. lat dan Bahan 1. vometer 2. mpermeter C 3. mpermeter DC 4. oltmeter C 5. oltmeter DC 6. Power supply 5 mper C/DC ; 0 12 volt C/DC 7. Lampu C/DC 12 volt 8. heostat 1 ; 20 ohm 9. Skrng Kabel penghubung c. Prosedur Percobaan 1. Perksa alat-alat yang akan anda gunakan dan catat data-data tentang skala terkecl (nol atau negatf), nla skala terkecl, skala terbesar, batas ukur, hambatan dalam, jens tegangan dan kuat arusnya (C atau DC). 2. Putar tombol selektor avometer pada poss ohmmeter, kemudan gunakan ohm meter tu untuk memerksa konds lampu, kabel penghubung, dan skrng, bla ada yang rusak (tdak ada koneks) mnta gant yang baru. Ukur hambatan lampu! 3. Putar tombol selektor avometer pada poss DC volt (mula dar nla yang 11

10 mpermeter, oltmeter dan vometer terbesar). 4. Nyalakan power sumplay pada tegangan keluaran DC mula dar nla tegangan terendahnya. 5. Kemudan coba gunakan hasl langkah ke 3 untuk mengukur tegangan keluaran dar power supply pada setap nla tegangan keluarannya. 6. Putar tombol selektor avometer pada poss C volt (mula dar nla terbesar). 7. Nyalakan power sumplay pada tegangan keluaran C mula dar nla tegangan terendahnya. 8. Kemudan coba gunakan hasl langkah ke 6 untuk mengukur tegangan keluaran dar power supply pada setap nla tegangan keluarannya. 9. Matkan (off-kan) power supply, kemudan buat rangkaan sepert pada gambar 6. oltmeter DC L mpermeter DC Lampu C/DC L FUSE S Power supply DC Skrng heostat FUSE S Gambar 6. Pengukuran kuat arus dan tegangan pada lampu 10. Nyalakan ( ON -kan) power supply pada tegangan DC 6 volt, atur rheostat agar penunjukkan jarum ampermeter dan voltmeter kra-kra d tengah-tengah. Catat nla kuat arus dan tegangan pada ampermeter dan voltmeter. 11. Ulang langkah 9 dan 10 untuk nla kuat arus dan tegangan yang berbeda-beda sebanyak 10 kal. 12. Ulang langkah 9 dengan rangkaan sepert pada gambar Nyalakan ( ON -kan) power supply pada tegangan DC 6 volt, atur rheostat agar penunjukkan jarum ampermeter dan voltmeter kra-kra d tengah-tengah. Catat nla kuyat arus dan tegangan pada ampermeter dan voltmeter. 14. Ulang langkah 12 dan 13 untuk nla kuat arus dan tegangan yang berbeda-beda sebanyak 10 kal. 12

11 mpermeter, oltmeter dan vometer oltmeter DC L mpermeter DC Lampu C/DC L FUSE S Power supply DC Skrng heostat 15. Ulang langkah 9 s/d 14 untuk power supply, ampermeter dan voltmeter C. 16. Ulang percobaan d atas untuk dua buah lampu yang dsusun ser dan parallel! FUSE S Gambar 7. Pengukuran kuat arus dan tegangan pada lampu d. Pertanyaan 1. Berapakah hambatan dalam voltmeter dan ampermeter yang dgunakan? 2. Berapakah hambatan lampu ketka anda ukur dengan ohmmeter? 3. Dengan data yang anda peroleh, buat grafk tegangan dan kuat arus! 4. Berapakah nla hambatan lampu berdasarkan grafk pada pertanyaan nomor 3 d atas? 5. Samakah nla hambatan lampu pada pertanyaan nomor 2 dan 4 d atas? Mengapa demkan? 6. pa perbedaan antara rangkaan pada gambar 6 dan rangtkaan pada gambar 7? 7. Dalam hal apakah rangkaan dalam gambar 6 lebh telt dar rangkaan dalam gambar 7? 8. Dalam hal apakah rangkaan dalam gambar 7 lebh telt dar rangkaan dalam gambar 6? 9. Berapakah nla hambatan masng-masng dar kedua lampu pada rangkaan ser dan parallel? 10. Berapakah nla hambatan ser dan nla hambatan parallel dar kedua lampu tu menurut hasl percobaan? 11. Samakah nla hambatan lampu pada pertanyaan nomor 10 datas dbandngkan dengan nlannya bla dhtung mengggunakan rumus hambatan ser dan parallel? Mengapa demkan? 13

12 mpermeter, oltmeter dan vometer FOMT LEMB KEJ PKTIKUM Nama : NIM : UPBJJJ : Modul : Percobaan :. DT PECOBN : 1. Keadaan laboratorum : Keadaan Sebelum percobaan Sesudah percobaan Suhu O C O C Tekanan cm Hg cm Hg Kelembaban relatf % % 2. Data Percobaan a. Data alat-alat yang dgunakan No Nama alat Hambatan dalam 1 vometer 2 mpermeter C 3 mpermeter DC 4 oltmeter C 5 oltmeter DC 6 Power supply 7 Lampu heostat Nla skala terkecl Batas ukur b. angkaan olt-amper-meter DC (Gambar 6). Percobaan ke (volt (amper)

13 mpermeter, oltmeter dan vometer c. angkaan volt-amper-meter DC (Gambar 7). Percobaan ke (volt (amper) d. angkaan volt-amper-meter C (Sepert gambar 6). Percobaan ke (volt (amper) e. angkaan volt-amper-meter C (Sepert gambar 6). Percobaan ke (volt (amper)

14 mpermeter, oltmeter dan vometer B. PEMBHSN Buat pembahasan hasl percobaan anda dalam kerta kosong, kemudan lamprkan dan kumpulkan bersama-sama dengan format lembar kerja praktkum n, dserta juga dengan jawaban anda atas pertanyaan-pertanyaan pada bagan d sesudah prosedur percobaan d atas! 16