Cara Penggunaan Alat Ukur Listrik

Cara Penggunaan Alat Ukur Listrik- Arus listrik adalah aliran muatan-muatan listrik yang melalui suatu penghantar. Dalam suatu rangkaian listrik, dapat terjadi arus listrik jika terdapat beda potensial listrik (beda tegangan listrik). Semakin banyak muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu dikatakan semakin besar (kuat) arus listriknya. Arah arus listrik dalam suatu rangkaian listrik yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah. Kuat arus listrik dapat diukur dengan alat amperemeter, yang dapat dirakit dari alat basic meter yang dipasang dengan Shunt. Beda potensial listrik dapat diukur dengan alat voltmeter, yang dapat dirakit dari alat basic meter yang dipasang dengan Multiflier.

1. Cara membaca skala hasil ukur amperemeter dan voltmeter

a. Amperemeter

Amperemeter adalah alat ukur arus listrik. Amperemeter sering dicirikan dengan simbol A pada setiap rangkaian listrik. Satuan arus listrik dalam satuan SI adalah ampere atau diberi simbol A. Amperemeter harus dipasang seri dalam suatu rangkaian, arus listrik yang melewati hambatan R adalah sama dengan arus listrik yang melewati amperemeter tersebut. Pada gambar 5.16 amperemeter juga mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya ampere-meter tersebut menyebabkan arus listrik dalam rangkaian sedikit berkurang. Idealnya, suatu amperemeter harus memiliki hambatan yang sangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian juga sangat kecil. Komponen dasar suatu amperemeter adalah galvanometer, yaitu suatu alat yang dapat mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer mempunyai hambatan yang sering disebut sebagai hambatan dalam galvanometer, R_g. Amperemeter mempunyai skala penuh atau batas ukur maksimum. Dalam kenyataannya kita harus mengukur arus listrik yang nilai arusnya jauh lebih besar dari batas ukur maksimumnya. Susunan suatu amperemeter dengan menggunakan galvanometer jika dipakai untuk mengukur arus yang lebih besar dari batas ukurnya maka harus dipasang suatu hambatan paralel terhadap galvano-meter (sebagai amperemeter) ditunjukkan pada Gambar 5.17.

Gambar 5.17. Susunan suatu amperemeter dengan menggunakan galvanometer G dengan hambatan dalam R_g dan suatu hambatan R_p

Jika arus yang akan diukur I = nI_G maka arus yang melalui hambatan pada galvanometer adalah I_G, sedang arus melalui hambatan yang dipasang paralel adalah (n – 1) I_G. Dengan menggunakan Hukum I Kirchhoff maka diperoleh:

I = I_G (n-1)I_G

Pada hubungan paralel maka beda potensial sama, maka:

I_G.R_g = (n – 1) I_g  .R_p

Sehingga:

R_p = (R_g) / (n – 1)

dengan R_P adalah hambatan paralel, dan R_G adalah hambatan dalam galvanometer (amperemeter).

Sebelum Anda mempraktikkan penggunaan amperemeter dan voltmeter, perhatikan contoh membaca hasil ukur dengan amperemeter dan voltmeter berikut.

Alat ukur listrik Amperemeter

Keterangan:

Batas ukur maks = 1A

Hasil ukur = (12/50) x 1A = 0,24 A

b. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur tegangan listrik. Voltmeter sering dicirikan dengan simbol V pada setiap rangkaian listrik. Voltmeter harus dipasang paralel dengan ujung-ujung hambatan yang akan diukur beda potensialnya. Penggunaan voltmeter untuk mengukur beda potensial listrik ditunjukkan pada Gambar 5.18. Satuan beda potensial listrik dalam satuan SI adalah volt atau diberi simbol V. Voltmeter sendiri mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya voltmeter tersebut menyebabkan arus listrik yang melewati hambatan R sedikit berkurang. Idealnya, suatu voltmeter harus memiliki hambatan yang sangat besar agar berkurangnya arus listrik yang melewati hambatan R juga sangat kecil. Komponen dasar suatu voltmeter adalah galvanometer. Galvanometer mempunyai hambatan yang sering disebut sebagai hambatan dalam galvanometer, R_g. Susunan suatu voltmeter dengan menggunakan galvanometer ditunjukkan pada Gambar 5.19.

Gambar 5.19. Susunan suatu voltmeter dengan menggunakan galvanometer G dengan hambatan dalam R_g dan suatu hambatan R_S

Voltmeter mempunyai skala penuh atau batas ukur maksimum. Dalam kenyataannya sering kita harus mengukur tegangan listrik yang nilai tegangannya jauh lebih besar dari batas ukur maksimumnya. Susunan suatu voltmeter dengan menggunakan galvanometer jika dipakai untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari batas ukurnya maka harus dipasang suatu hambatan seri R_S terhadap galvanometer (sebagai voltmeter) ditunjukkan pada Gambar 5.17. Jika tegangan yang akan diukur V = n V_g maka arus yang melalui hambatan pada galvanometer adalah I_g yang sama. Besar hambatan R_S yang harus dipasang adalah : n V_g= V_S + V_g, karena arus sama besar maka:

n R_g = R_S + R_g atau R_S = (n – 1) R_g   …. (5.16)

dengan R_S = hambatan seri dan R_g hambatan dalam galvanometer (voltmeter).

Alat ukur listrik Voltmeter

Keterangan:

Batas ukur maks = 10V

Hasil ukur = (40/50) x 10V = 8V

2. Dalam Rangkaian alat listrik

Dalam serangkaian alat diperlukan cara tertentu. Untuk amperemeter harus dipasang secara seri dengan alat listrik, sedangkan voltmeter harus dipasang secara paralel dengan alat listrik. Perhatikan dibawah ini.

a. Rangkaian amperemeter

Rangkaian sebenarnya

b. Rangkaian voltmeter

Rangkaian sebenarnya

c. Ohmmeter

Ohmmeter adalah alat ukur hambatan listrik. Satuan hambatan listrik dalam satuan SI adalah ohm atau diberi simbol Ω. Pada pengukuran suatu hambatan listrik dilakukan dengan menghubungkan sebuah sumber tegangan yang sudah diketahui tegangannya secara seri dengan sebuah amperemeter dan hambatan yang akan diukur, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.20.

Gambar 5.20. Pengukuran hambatan listrik dengan menggunakan sebuah amperemeter Hasil nilai ukur hambatan dapat dihitung dan nilai tegangan sumber ε dan arus yang terbaca pada amperemeter, hasil alat ukur ini dikalibrasi sehingga pembacaannya menunjukkan hasil dalam ohm meskipun sesungguhnya yang diukur adalah arus. Suatu metode pengukuran suatu hambatan listrik yang sangat teliti telah ditemukan oleh seorang fisikawan Inggris Charles Wheatstone pada tahun 1843. Metode ini menggunakan suatu rangkaian yang disebut sebagai metode Jembatan Wheatstone, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.21.

Gambar 5.21. Metode Jembatan untuk mengukur besar suatu hambatan

Rangkaian pada Gambar 5.21 menunjukkan rangkaian jembatan Wheatstone yang terdiri atas hambatan R₁, R₂ dan R_S yang diketahui nilai hambatannya dan hambatan yang akan diukur R_X, sebuah galvanometer G dan sumber tegangan. Pada pengukuran ini R₁ dan R₂ dibuat tetap, sedang hambatan R_S dapat divariasi nilai hambatannya. Pada saat pengukuran, nilai R_S diatur sedemikian sehingga galvanometer menunjukkan angka nol. Pada kondisi arus galvanometer menunjuk nol disebut jembatan dalam keadaan seimbang atau potensial di titik P sama dengan potensial di titik Q sehingga diperoleh:

I₁.R₁ = I₂.R_S dan I₁ R₂ = I₂.R_x

atau:

R_x = (R₂/R₁) R_s