Laporan Praaktikum Fisika Jembatan Wheatstone
-
Upload
asri-arum-sari -
Category
Documents
-
view
1.372 -
download
27
description
Transcript of Laporan Praaktikum Fisika Jembatan Wheatstone
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2
Rangkaian Jembatan Wheatstone
Dosen Pengasuh : Jumingin, S.Si
Disusun Oleh :
Asri Arum Sari
12222014
Tadris Biologi
Fakultas Tarbiyah
Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang
2013
1
DAFTAR ISI
Daftar Isi.................................................................................................... 1
Latar Belakang.......................................................................................... 2
Tujuan Praktikum.................................................................................... 2
Tinjauan Pustaka...................................................................................... 2
Alat............................................................................................................. 6
Prosedur Praktikum................................................................................. 7
Hasil dan Pembahasan............................................................................. 8
Kesimpulan................................................................................................ 11
Lampiran
Daftar pustaka
2
1. Latar Belakang
Listrik adalah salah satu bentuk energi yang banyak digunakan oleh
manusia. Bentuk energi listrik mudah diubah ke bentuk lain seperti energi
bunyi, energi panas, energi cahaya, dan energi gerak. Sarana untuk
mengalirkan listrik adalah kawat logam. Namun, listrik tidak mengalir begitu
saja dalam kawat logam karena ada hambatan yang menghalanginya. Besarnya
hambatan bergantung pada jenis logam dari kawat tersebut.
Salah satu cara untuk mengukur hambatan listrik dengan menggunakan
jembatan Wheatstone. Jembatan Wheatstone adalah alat untuk mengukur
hambatan listrik yang tidak diketahui besarnya. Alat ini diciptakan Samuel
Hunter Christi dan dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1943.
Penggunaannya dengan mengukur arus yang mengalir pada galvanometer
hingga sama dengan nol karena potensial pada kedua ujungnya sama besar
(Suryatmo 1974, dalam Lutfii,2009)
Jembatan Wheatsone merupakan suatu susunan rangkaian listrik untuk
mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui harganya(bessarnya). kegunaan
dari jembatan Wheatstone adalah untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan
cara arus yang mengalir pada galvonometer sama dengan nol (karena patensi
ujung-ujungnya sangat besar) sehingga dapat dirumuskan dengan perkalian
silang (Lister 2003 dalam Lutfii,2009).
2. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum adalah :
mahasiswa memahami konsep dari rangkaian jembatan wheatstone
3. Tinjauan Pustaka
3.1 Jembatan Wheatstone
Jembatan Wheatstone adalah alat ukur yang ditemukan oleh Samuel
Hunter Christie pada 1833 dan meningkat kemudian dipopulerkan oleh Sir
Charles Wheatstone pada tahun 1843. Ini digunakan untuk mengukur suatu
yang tidak diketahui hambatan listrik dengan menyeimbangkan dua kali dari
3
rangkaian jembatan, satu kaki yang mencakup komponen diketahui kerjanya
mirip dengan aslinya potensiometer.
Jembatan Wheatstone adalah suatu alat pengukur, alat ini dipergunakan
untuk memperoleh ketelitian dalam melaksanakan pengukuran terhadap suatu
tahanan yang nilainya relatif kecil sekali umpamanya saja suatu kebocoran
dari kabel tanah/ kartsluiting dan sebagainya. (Suryatmo, 1974 dalam
Lutfii,2009).
Jembatan Wheatstone adalah alat yang paling umum digunakan untuk
pengukuran tahanan yang teliti dalam daerah 1 sampai 100.000 Ω. Jembatan
Wheatstone terdiri dari tahanan R1, R2, R3, dimana tahanan tersebut
merupakan tahanan yang diketahui nilainya dengan teliti dan dapat diatur.
(Lister, 1993 dalam Lutfii,2009).
(Google, images, 2010)
Contoh terapan jembatan wheatstone : sebagai thermometer, penguat-
intensitas cahaya, indicator desakan
Sebagai thermometer, salah satu pelawan di dalam jembatan ditukar
dengan thermisitor. Thermisitor ini akan mengindera perubahan-perubahan
suhu ( Perubahan suhu akan mengubah harga perlawanan thermisitor, dan
perubahan perlawanan ini berakibat perubahan tegangan V . Perubahan
tegangan V dapat ditampilkan oleh alat ukur yang tertera dalam derajat
Celcius (Wasito.S.2006)
3.2 Hukum Dasar Rangkaian Listrik Yang Berhubungan Dengan
Jembatan Wheatstone
Hukum Kirchoff
4
Jaringan yang kompleks dapat dianalisa dengan menggunakan
hokum kirchoff. Untuk ini didefinisikan dua istilah. Suatu titik cabang
dalam suatu suatu jaringan adalah tempat bertemunya beberapa buah
konduktor. Sebuah loop adalah suatu jalan konduksi yang tertutup
(Sutrisno dan Tan Ik Gie, 1979). Maka dari itu hokum kirchoff terbagi
2:
1. Hukum I Kirchoff (Bambang Murdaka Eka Jati dan Tri Kuntoro
Priyambodo,2009)
Hukum ini disebut pula hokum kirchoff tentang arus listrik
(Kirchoff Current Law= KCL). Hukum ini menyatakan bahwa
superposisi semua arus listrik yang menuju ke titik cabang adalah
nol. Hukum ini dilandasi oleh hokum kekekalan muatan listrik.
Pada peristiwa ini jumlah muatan yang terlibat tidak bertambah
ataupun berkurang. Untuk arus listrik di kawat ke I yaitu Ib dari
sejumlah N arus yang menuju ke titik cabang maka KCL secara
matematis dapat ditulis :
∑I=1
N
I i=0 ; i=1,2,3 , …, N
Superposisi ini menganut ketentuan bahwa arus listrik
yang menuju ke titik cabang ditulis positif sedangkan yang
meninnggalkan titik cabang ditulis negative
5
Mengacu pada persamaan di atas maka persamaan untuk gambar
diatas dapat ditulis:
∑I=1
N
I i=0 ; sehingga I 1+ I 2−I3−I 4−I 5=0
2. Hukum II Kirchoff(Bambang Murdaka Eka Jati dan Tri Kuntoro
Priyambodo,2009)
Hukum ini disebut juga hukum kirchoff tentang tegangan
(Kirchoff Voltage Law=KVL). Hukum ini enyatakan bahwa
jumlah aljabar beda potensial diuntai tertutup adlah nol.Untuk
beda potensial ke I adalah ∆VI dari N buah komponen yang
memberikan beda potensial di untai tertutup, secara matematis
KVL ditulis :
∑I=1
N
V i=0 ; i=1,2,3 ,…,N
3.3 Galvanometer
Jika konduktor pengalir arus ditempatkan dalam medan magnet
dihasilkan gaya pada konduktor yang cenderung menggerakkan
konduktor itu dalam arah tegak lurus medan. Prinsip ini digunakan dalam
instrument pendeteksi arus. Instrument pendeteksi arus yang peka disebut
galvanometer. (Lister, 1993 dalam Lutfii, 2009).
Galvanometer merupakan instrument sangat peka dan dapat
mengukur arus yang sangat lemah. Galvanometer terdiri atas sebuah
komponen kecil berlilitan banyak yang ditempatkan dalam sebuah medan
magnet begitu rupa sehingga garis-garis medan akan menimbulkan kopel
pada kumparan apabila melalui kumparan ini ada arus. (Flink, 1985
dalam Lutfii, 2009).
Di dalam teori pengukuran listrik yang dimaksudkan dengan
pengukuran Galvano yaitu suatu instrument yang dipergunakan untuk
memperlihatkan arus yang lemah. Untuk menyatakan dengan jelas
6
kadang-kadang dipisahkan juga untuk instrument-instrumen yang peka
(sensitif), yang banyak dipakai di laboratorium dan terutama sistem
jembatan yang banyak kita jumpai. (Suryatmo, 1974 dalam Lutfii,2009).
Galvanometer adalah alat yang dipergunakan untuk deteksi dan
pengukuran arus. Kebanyakan alat itu kerjanya tergantung pada momen
yang dilakukan pada kumparan di dalam medan magnet. (Pratama, 2010
dalam Lutfii,2009).
4. Alat
Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah :
1. Hambatan standar dan hambatan geser
Hambatan standar sebagai hambatan/tahanan yang sudah diketahui nilai
hambatannya. hambatan geser sebagai resistor yang belum dikatahui nilai
hambatannya
2. Galvanometer
sebagai alat untuk mendeteksi adanya arus listrik pada rangkaian
wheatstone
3. Catu daya
Catu daya berfungsi untuk mengontrol kestabilan tegangan output
dengan mengubah-ubah lebar untuk menyaklarkan transitor penyaklar
dan sebagai sumber arus/PLN.
4. Kabel-kabel penghubung 4 buah
Kabel penghubung berfungsi sebagai penghubung ke rangkaian.
5. Kontak geser sebagai saklar, alat untuk memutus dan menyambung arus
listrik
5. Prosedur Praktikum
1. Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan ( konsultasikan dengan dosen
pengasuh atau asisten)
2. Susun rangkaian aeperti pada skema gambar dibawah ini :
7
3. Hidupkan catu daya, dengan masukan tegangan 3 volt DC (minta dosen
pengasuh atau asisten)
4. Tentukan harga Rs. Atur kontak geser sehingga galvanometer menunjukan
angka nol.
5. Catat panjang L1 dan L2
6. Ulangi langkah 3, 4, dan 5 untuk 10 kali perulangan. Tanyakan kepada
asisten besarnya Rs tersebut.
7. Ulangi langkah diatas untuk harga Rs yang lain.
6. Hasil dan Pembahasan
6.1 Hasil
No. L1 L2 Rx
1. 7 cm 93 cm 7.5 ohm2. 20,5 cm 79,5 cm 25.8 ohm3. 62,5 cm 37,5 cm 166.7 ohm4. 58,8 cm 41,2 cm 142.7 ohm5. 52,3 cm 47,7 cm 109.6 ohm6. 59 cm 41 cm 143.9 ohm
7. 50 cm 50 cm 100.0 ohm8. 39 cm 61 cm 63.9 ohm9. 44 cm 56 cm 78.6 ohm10. 42 cm 58 cm 72.4 ohm
R x1=
l1
l2
× RS
8
¿ 793
× 100
¿7,5 ohm
R x2=
l1
l2
× RS
¿ 20,579,5
×100
¿25,8 ohm
R x3=
l1
l2
× RS
¿ 62,537,5
×100
¿166,7 ohm
R x4=
l1
l2
× RS
¿ 58,841,2
× 100
¿142,7 ohm
R x5=
l1
l2
× RS
¿ 52,347,7
×100
¿109,6 ohm
R x6=
l1
l2
× RS
¿ 5941
× 100
¿143,9 ohm
R x7=
l1
l2
× RS
¿ 5050
×100
¿100 ohm
R x8=
l1
l2
× RS
9
¿ 3961
×100
¿63,9 ohm
R x9=
l1
l2
× RS
¿ 4456
×100
¿78,6 ohm
R x10=
l1
l2
× RS
¿ 4258
× 100
¿72,4 ohm
6.2 Pembahasan
Dari hasil yang sudah ada dapat diketahui bahwa konsep dari
jembatan wheatstone yaitu melakukan perbandingan antara besar
hambatan yang telah diketahui dengan besar hambatan yang belum
diketahui yang tentunya dalam keadaan Jembatan disebut seimbang yaitu
Galvanometer menunjukkan pada angka nol. Maka dapat diketahui
bahwa pada percobaan pertama jika L1 = 7 cm , maka l2 = 93 cm maka
RX1 = 7,5 ohm selanjutnya pada percobaan kedua jika L1 = 20,5 cm ,
maka l2 = 79,5 cm maka RX2 = 25,8 ohm, selanjutnya pada percobaan
ketiga jika L1 = 62,5 cm , maka l2 = 37,5 cm maka RX3 = 166,7 ohm
Pada percobaan keempat jika L1 = 58,8 cm , maka l2 = 41,2 cm maka
RX4 = 142,7 ohm pada percobaan kelima jika L1 = 52,3 cm , maka l2 =
47,7 cm maka RX5 = 109,6 ohm pada percobaan keenam jika L1 = 59 cm ,
maka l2 = 41 cm maka RX6 = 143,9 ohm pada percobaan ketujuh jika L1 =
50 cm , maka l2 = 50 cm maka RX7 = 100 ohm pada percobaan ke delapan
jika L1 = 39 cm , maka l2 = 61 cm maka RX8 = 63,9 ohm pada percobaan
kesembilan jika L1 = 44 cm , maka l2 = 56 cm maka Rx9 = 78,6 ohm pada
percobaan kesepuluh jika L1 = 42 cm , maka l2 = 58cm maka RX10 = 72,4
ohm. Kaitan antara konsep jembatan wheatstone dengan hasil praktikum
yakni sangat berkaitan dimana konsep jembatan wheatstone itu
10
melakukan perbandingan dengan hambatan yang sudah diketahui
sedangkan pada praktikum juga kita menggunakan hambtan yang sudah
diketahui
Kesalahan kesalahan dalam praktikum yang terjadi disebabkan oleh
praktikan sendiri dan juga dari alat praktikum. Ditinjau dari praktikan,
praktikan tersebut biasanya belum memahami konsep daari jembatan
wheatstone sehingga hasil yang dicapai kurang maksimal. Dan juga arus
yang berlebihan dapat mengakibatkan perubahan permanen pada tahanan,
kondisi ini tidak boleh terjadi, karena akan terjadi kesalahan pada pengukuran-
pengukuran selanjutnya, dan karena itu untuk mengatasi masalah ini, maka
disipasi daya dalam lengan-lengan jembatan harus dihitung sebelumnya,
sehingga nilai arus dapat dibatasi pada nilai yang aman.
Dalam pengukuran tahanan-tahanan rendah, ggl termal pada rangkaian
jembatan atau rangkaian galvanometer dapat menyebabkan masalah. Untuk
mengatasinya diperlukan galvanometer yang lebih sensitif dilengkapi dengan
sistem suspensi tembaga, sehingga kontak antara logam-logam yang tidak sama
dan ggl termal dapat dicegah.
7. Kesimpulan
Dari praktikum yang telah dilaksanakan dapat disimpulkan bahwa
Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri dari empat buah
hambatan seperti R1 , R2 dan R3 merupakan hambatan yang sudah diketahui,
sedangkan Rx adalah hambatan yang akan di cari besarnya konsep dari
jembatan wheatstone yaitu melakukan perbandingan antara besar hambatan
yang telah diketahui dengan besar hambatan yang belum diketahui yang
tentunya dalam keadaan Jembatan disebut seimbang yaitu Galvanometer
menunjukkan pada angka nol, Galvanometer adalah alat ukur yang memiliki
kepekaan tinggi oleh karena itu galvanometer dipakai pengukuran dengan
tegangan kecil.
11
DAFTAR PUSTAKA
Jati, Bambang Murdaka Eka dan Tri Kuntoro Priyambodo.2009. Fisika Dasar untuk Mahasiswa Ilmu Komputer dan Informatika. Andi Offset:Yogyakarta
Lutfii,2009.Jembatan Wheastone. http://loophee. files. wordpress .com /2011/02/ jembatan-wheatstone1.doc. Diakses pada Senin.,17 Juni 2013 pukul 20.00 WIB
Sutrisno dan Tan Ik Gie. 1979. Fisika Dasar: Listrik, Magnet, dan Termofisika.ITB:Bandung
S.Wasito.2006. Vademekum Elektronika. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta
12
lampiran
Gambar Alat Praktikum
13
lampiran
Evaluasi
1. Jelaskan apa kegunaan dari rangkaian jembatan wheatstone dan bagaimana
prinsip bekerjanya jembatan wheatstone tersebut ?
Kegunaan dari rangkaian jembatan wheatstone yakni mengukur resistensi
dengan keakuratan yang tinggi dan jembatan Wheatstone dipergunakan
untuk memperoleh ketelitian dalam melaksanakan pengukuran terhadap
suatu tahanan yang nilainya relative kecil sekali umpamanya saja suatu
kebocoran dari kabel tanah/ kortsluiting. Dapat mengukur perubahan
hambatan yang sangat kecil pada penghantar. Contoh aplikasi : strain
gauge, yang digunakan untuk mengukur regangan material (baja atau
beton) didasarkan pada perubahan kecil penghantar yang berdeformasi
akibat gaya eksperimen. Perubahan kecil dimensi penampang dihitung dari
peribahan hambatan pada rangkaian jembatan wheatstone yang
dihubungkan sensor ke alat pencatat data logger untuk setiap transducer.
Prinsip kerja dari jembatan wheatstone yaitu melakukan perbandingan
antara besar hambatan yang telah diketahui dengan besar hambatan yang
belum diketahui yang tentunya dalam keadaan Jembatan disebut seimbang
yaitu Galvanometer menunjukkan pada angka nol.
2. Hitung besar Rx untuk hambatan murni beserta kesalahan relative dan
literaturnya ?
Dalam mencari RX untuk hambatan murni yaitu
Rx RX−RX ( RX−RX )2
14
7.5 -83.61 6990.632
25.8 25.8 665.64
166.7 166.7 27788.89
142.7 142.7 20363.29
109.6 109.6 12012.16
143.9 143.9 20707.21
100 100 10000
63.9 63.9 4083.21
78.6 78.6 6177.96
72.4 72.4 5241.76
∑ RX=¿¿911.1 ∑ ( R X−R X )2=¿114030.8
Hambatan murni = 911,1 ΩNilai kesalahan :
S=√ ( RX−RX )2
n(n−1)
¿√ 114030,890
¿√1267,01¿35,59 Ω
Dari pengolahan data di atas maka didapatkan nilai kesalahan yakni
sebesar 35,59 Ω hal ini disebabkan oleh beberapa factor yakni kesalahan
dalam pengukuran, kemampuan alat yang terbatas,dan kesalahan praktikan
yang kurang cermat dan teliti
Pembahasan soal no 2 ini berdasarkan literature dari
Lutfii,2009.Jembatan Wheastone. http://loophee. files. wordpress .com /2011/02/ jembatan-wheatstone1.doc. Diakses pada Senin.,17 Juni 2013 pukul 20.00 WIB
15
16