BAB 1
MAKALAH
ALAT UKUR ARUS SEARAH DAN APLIKASINYA
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Alat Ukur Listrik
Oleh:Deacy Rubicca (060210102162)Norma Asiyah (080210102014)
Endah Catur K (080210102023)Ita Dwi Puspita (080210102034)
Ahmad Nanang Rasyid (080210102043)
Lisa Nesmaya (080210102052)JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JEMBER
2009DAFTAR ISI
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
1.2 Rumusan Masalah1.3 TujuanBAB 2. PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Arus Searah2.2Galvanometer Suspensi2.2.1 Mekanisme Kumparan Putar Magnet Permanen
2.3 Macam-macam Alat Ukur Arus Searah
2.3.1 Amperemeter Arus Searah
2.3.2 Voltmeter Arus Searah2.3.3 Ohmmeter
2.4 Prinsip Kerja Alat Ukur Arus Searah2.4.1 Prinsip kerja Multimeter2.4.2 Prisip kerja Galvanometer2.4.3 Prinsip kerja Ohmmeter2.5 Aplikasi Alat Ukur Arus Searah dalam Kehidupan Sehari-hari2.5.1 Voltmeter2.5.2 Ammeter2.5.3 Ohmmeter2.5.4 Multi MeterBAB 3. PENUTUP
3.1 Kesimpulan
3.2 SaranDAFTAR PUSTAKABAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebesaran listrik seperti arus, tegangan, daya dan sebagainya tidak dapat secara langsung kita tanggapi dengan panca indera kita. Untuk memungkinkan pengukuran maka kebesaran listrik ditransformasikan melalui suatu fenomena fisis yang akan memungkinkan pengamatan melalui panca indera kita, misalnya kebesaran listrik seperti arus ditransformasikan melalui suatu fenomena fisis ke dalam kebesaran mekanis. Perubahan tersebut bisa merupakan suatu rotasi melalui suatu sumbu yang tertentu. Besar sudut rotasi tersebut berhubungan langsung dengan kebesaran arus listrik yang yang akan kita amati, sehingga dengan demikian maka pengukuran dikembalikan menjadi pengukuran terhadap suatu perputaran, dan besar sudut adalah menjadi ukuran kebesaran listrik yang ingin diukur. Hal ini adalah lazim untuk suatu pengukuran arus dan alat ukur demikian ini disebut pada umumnya sebagai pengukur amper. Kumpulan dari peralatan listrik yang bekerja atas dasar prinsip-prinsip tersebut akan disebutkan di sini sebagai alat ukur listrik.Yang dimaksud dengan alat pengukur adalah untuk memungkinkan mengamati besar arus yang dimaksudkan. Di samping kebesaran arus, masih banyak pula kebesarn listrik lainnya seperti tegangan, daya, energi, frekwensi dan sebagainya. 1.2 Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah yang hendak kami bahas dalam makalah ini, diantaranya:1.2.1 Apa pengertian arus searah ?1.2.2 Bagaimana cara kerja galvanometer ?1.2.3 Apa saja macam-macam alat ukur arus searah itu ?1.2.4 Bagaimana prinsip kerja alat ukur arus searah ?1.2.5 Bagaimana aplikasi alat ukur arus searah dalam kehidupan sehari-hari ?1.3 TujuanAdapun tujuan yang hendak kami peroleh pada pembuatan makalah ini, diantaranya:1.3.1 Untuk mengetahui pengertian arus searah.1.3.2 Untuk mengetahui cara kerja galvanometer.
1.3.3 Untuk mengetahui macam-macam alat ukur arus searah.1.3.4 Untuk mengetahui prinsip kerja alat ukur arus searah.
1.3.5 Untuk mengetahui aplikasi alat ukur arus arus searah dalam kehidupan sehari-hari.BAB 2. PEMBAHASAN2.1 Pengertian Arus Searah
Listrik arus searah atau DC (Direct Current) adalah aliran arus listrik yang konstan dari potensial tinggi ke potensial rendah. Pada umumnya ini terjadi dalam sebuah konduktor seperti kabel, namun bisa juga terjadi dalam semikonduktor, isolator, atau juga vakum seperti halnya pancaran elektron atau pancaran ion. Dalam listrik arus searah, muatan listrik mengalir ke satu arah, berbeda dengan listrik arus bolak-balik (AC). Istilah lama yang digunakan sebelum listrik arus searah adalah arus galvanis.2.2 Galvanometer SuspensiPengukuran arus searah sebelumnya menggunakan galvanometer. Instrumen ini merupakan pelopor instrumen kumparan putar, dasar bagi kebanyakan alat-alat penunjuk arus searah yang dipakai secara umum. Sebuah kumparan kawat halus bergantung di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah magnet permanen. Menurut hukum dasar gaya elektromagnetik, kumparan tersebut akan berputar di dalam medan magnetik bila dialiri oleh arus listrik. Gantungan kumparan yang terbuat dari serabut halus berfungsi sebagai pembawa arus dari dan ke kumparan, dan keelastisitasan serabut tersebut membangkitkan suatu torsi yang melawan perputaran kumparan. Kumparan akan terus berdefleksi (menyimpang) sampai gaya elektromagnetiknya mengimbangi torsi mekanis lawan dari gantungan. Dengan demikian penyimpangan kumparan merupakan ukuran bagi arus yang dibawa oleh kumparan tersebut. Dengan penyempurnaan baru, galvanometer suspensi masih digunakan dalam pengukuran-pengukuran di laboraturium.
Persamaan untuk pengembangan torsi yang diturunkan dari hukum dasar elektomagnetik :
T = B . A . I . N
Dimana:
T = torsi dalam newton meter ( N-m)
B = kerapatan fluks di dalam senjang udara (Wb/m)
A = luas efektif kumparan (m)
I = arus dalam kumparan putar (A)
N = jumlah lilitan kumparan
Persamaan di atas menunjukkan bahwa torsi yang dibangkitkan berbandig langsung dengan kerapatan fluks medan di kumparan berputar, arus kumparan dan konstanta-konstanta kumparan ( luas dan jumlah lilitan). Karena kerapatan fluks dan luas kumparan merupakan parameter-parameter yang tetap bagi sebuah instrumen, maka torsi yang dibangkitkan merupakan indikasi langsung dari arus di dalam kumparan. Torsi ini menyebabkan defleksi jarum keadaan mantap di mana dia diimbangi oleh torsi pegas pengontrol. Galvanometer dianggap sebagai alat penunjuk sederhana dimana defleksi jarum berbanding langsung dengan besarnya arus yang dialirkan ke kumparan. Di bawah ini merupakan gambar galvanometer suspensi :
Sifat dinamik Galvanometer dapat diamati dengan memutuskan arus yang dimasukkan, sehingga kumparan berayun kembali dari posisi penyimpangan menuju posisi nol. Akan terlihat bahwa sebagai akibat kelembaman dari sistem yang berputar, jarum berayun melewati titik nol dalam arah yang berlawanan, dan kemudian berosilasi ke kiri dan ke kanan sekitar titik nol. Gerakan sebuah kumparan putar di dalam medan magnet, dikenali dari 3 kwantitas :
1. momen inersia kumparan putar terhadap sumbu putarnya
2. torsi lawan yang dihasilkan oleh gantungan kumparan
3. konstanta redaman
2.2.1 Mekanisme Kumparan Putar Magnet PermanenGerak dArsonval (dArsonval movement)Gerakan dasar kumparan putar magnet permanen sering disebut gerak dArsonval. Pengamatan dari gambar di atas menunjukkan sebuah magnet permanen berbentuk sepatu kuda dengan potongan-potongan kutub besi lunak yang menempel padanya, terdapat sebuah silinder besi lunak untuk menghasilkan medan magnet yang sama atau homogen, di dalam senjang udara antara kutub-kutub dan silinder. Kumparan dililitkan pada sebuah kerangka logam hingga dapat berputar secara bebas. Jarum penunjuk yang dipasang di bagian atas kumparan bergerak sepanjang skala yang telah terbagi-bagi dan menunjukkan defleksi dan berarti menunjukkan arus tersebutJenis amperemeter atau voltmeter yang paling umum ialah galvanometer kumparan berputar. Di bawah ini merupakan gambar galvanometer kumparan berputar :Pada galvanometer ini sebuah kumparan kawat berporos yang mengandung arus dibelokkan oleh interaksi kemagnetan antara arus ini dengan medan magnet yang permanen. Daya hambat kumparan alat ini (jenis biasa) kira-kira antara 10 sampai 100 , dan arus yang hanya kira-kira beberapa miliampere sudah akan menyebabkan defleksi penuh. Defleksi ini berbanding (proportional) dengan arus dalam kumparan, tetapi karena kumparan itu merupakan konduktor linier, maka arus itu berbanding dengan perbedaan potensial antara terminal kumparan, dan defleksinya juga berbanding dengan perbedaan potensial ini.
Gambar 4. (a) Hubungan dalam sebuah amperemeter. (b) hubungan dalam sebuah voltmeter.
Pertama-tama marilah kita bahas galvanometer sebagai amperemeter. Untuk mengukur arus dalam suatu rangkaian, sebuah amperemeter harus disisipkan dalam seri pada rangkaian itu. Jika disisipkan dengan cara ini, galvanometer yang kita maksud di atas akan mengukur setiap arus dari 0 sampai 1 mA. Tetapi, daya hambat kumparannya akan memperbesar daya hambat total rangkaian, sehingga arus sesudah galvanometer disisipkan, walaupun ditunjukkan dengan tepat oleh alat ini, mungkin jauh kurang dari arus sebelum galvanometer disisipkan. Jadi, dayahambat alat itu harus jauh lebih kecil dari dayahambat bagian lain rangkaian, sehingga kalau sudah disisipkan, alat itu tidak akan mengubah arus yang hendak kita ukur. Amperemeter yang sempurna haruslah nol daya hambatnya.
Selain itu, batas kemampuan galvanometer mengukur arus jika dipakai tanpa modifikasi, hanya sampai maksimum 1 mA. Batas kemampuannya ini dapat ditambah, dan dayahambat ekuivalennya sekalian dapat dikurangi, dengan cara paralel menghubungkan sebuah Rsh yang rendah dayahambatnya dengan kumparan bergerak galvanometer. Resistor ini paralel disebut shunt. Kumparan dan shunt dalam sebuah kotak, dengan batang pengikat untuk hubungan luar di a dan b.
Sekarang mari kita perhatikan konstruksi galvanometer. Guna galvanometer ialah untuk mengukur perbedaan potensial antara dua titik; untuk itu kedua terminalnya harus dihubungkan ke titik ini. Jelas kiranya galvanometer kumparan bergerak tak dapat digunakan untuk mengukur perbedaan potensial antara dua bola bermuatan. Kalau terminal galvanometer dihubungkan pada kedua bola, maka kumparannya akan menjadi lintasan yang bersifat menghantar dari bola yang satu ke bola yang lain. Akan ada arus sesaat pada kumparan itu, tetapi muatan pada kedua bola akan berubah sampai seluruh sistem berada pada potensial yang sama. Hanya jika dayahambat alat itu begitu besarnya sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk mencapai equilibrium, galvanometer dapat dipakai untuk maksud tersebut di atas. Voltmeter sempurna tak terhingga dayahambatnya, dan meskipun dayahambat electrometer dapat dianggap tak terhingga, galvanometer kumparan-kumparan hanya dapat mendefleksi kalau ada arus dalam kumparannya, dan dayahambatnya harus terbatas.
Galvanometer kumparan-berputar dapat dipakai untuk mengukur perbedaan potensial antara terminal suatu sumber, atau antara dua titik pada sebuah rangkaian yang ada sebuah sumber di dalamnya, sebab sumber itu mempertahankan adanya perbedaan potensial antara titik-titik tersebut, di sini pun timbul komplikasi.
Telah ditunjukkan bahwa bila sebuah sumber berada pada sebuah rangkaian terbuka, perbedaan potensial antara terminalnya sama dengan ggl-nya. Karena itu, untuk mengukur ggl itu tampaknya kita hanya perlu mengukur perbedaan potensial tersebut. Tetapi kalau kedua terminal sebuah galvanometer dihubungkan pada terminal-terminal sumber itu membentuk sebuah rangkaian tertutup yang mengundang arus. Perbedaan potensial sesudah galvanometer dihubungkan, meskipun ditunjukkan dengan tepat oleh alat ini, tidaklah sama dengan , tetapi dengan -Ir, dan kurang dari sebelum alat ukur tersebut dihubungkan. Seperti juga amperemeter, alat ini pun mengubah besaran yang hendak diukur. Jelas kiranya bahwa dayahambat voltmeter sebaiknya sebesar mungkin, tetapi tidak perlu tak berhingga.
Selain itu, daerah ukur galvanometer yang kita contohkan ini, bila dipakai tanpa modifikasi, dibatasi sampai harga maksimum 20 mV. Daerah ukurnya dapat diperluas, dan dayahambat ekuivalennya sekalian dapat dinaikkan dengan cara seri menghubungkan sebuah Rs yang tinggi dayahambatnya dengan kumparan bergerak voltmeter itu.2.3 Macam-macam Alat Ukur Arus Searah2.3.1 Amperemeter Arus Searah
Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter.Tahanan ShuntGerakan dasar dari sebuah amperemeter arus searah adalah galvanometer PMMC atau gerak dArsonval. Karena gulungan kumparan dari sebuah gerakan dasar adalah kecil dan ringan dia hanya dapat mengalirkan arus yang kecil. Bila yang dapat diukur arus yang besar, sebagian besar arus tersebut perlu dialirkan ke sebuah tahanan shunt.
Tahanan shunt dapat ditentukan dengan menerapkan analisa rangkaian konvensional. Karena tahanan shunt paralel terhadap alat ukur atau amperemeter, penurunan tegangan pada tahanan shunt dan alat ukur harus sama dan dituliskan:
Vshunt = Valat ukurIs Rs = Im Rm dan Rs = (Im Rm)/ Is
Karena Is = I Im, dapat dituliskan
Rs =( Im Rm)/ I ImDi mana :
Rm : tahanan dalam lat ukur
Rs : tahanan shunt
Im : arus defleksi skala penuh
Is : arus shunt
I : arus skala penuh
Shunt AyrtonShunt universal atau shunt Ayrton digunakan untuk mencegah kemungkinan pemakaian alt ukur tanpa tahanan shunt. Keuntungannya yaitu nilai tahanan total yang sedikit lebih besar dan memberikan kemungkinan yang sangat baik untuk menerapkan teori dasr rangkaian listrik dalam sebuah rangkaian praktis.
Tindakan pencegahan yang harus diperhatikan bila menggunakan sebuah ampermeter adalah:
1. Jangan sekali-kali menghubungkan ampermeter ke sumber tegangan.
2. Periksa polaritas yang tepat.
3. Bila menggunakan alat ukur rangkaian ganda, mula-mula gunakan rangkaian yang tertinggi kemudian turunkan sampai diperoleh defleksi yang sesungguhnya.
2.3.2 Voltmeter Arus Searah
Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran alat voltmeter berkali-kali lipatTahanan PengaliPenambahan sebuah tahanan pengali, mengubah gerakan dArsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah. Tahanan pengali membatasi arus ke alat ukur agar tidak melebihi arus skala penuh.
Nilai tahanan pengali untuk memperbesar batas ukur tegangan dapat ditentukan dengan persamaan:
Rs = (V Im Rm)/ Im = V/Im Rm V = Im (Rs + Rm)
Dimana :
Im = arus defleksi
Rm = tahanan
Rs = tahanan pengali
V = teganganVoltmeter Rangkuman Ganda
Jika sebuah voltmeter rangkuman ganda yang menggunakan sebuah skalar empat posisi dan empat pengali, nilai daripada tahanan-tahanan pengali dapat ditentukan dengan menggunakan metoda sebelumnya, atau dengan metoda sensitivitas2.3.3 Ohmmeter
Meskipun bukan alat ukur yang tinggi ketepatannya, ohmmeter adalah alat yang berguna untuk mengukur daya hambat dengan cepat. Alat ini terdiri atas sebuah galvanometer, sebuah resistor, dan sebuah sumber (biasanya baterai lampu senter) yang dihubungkan seri, seperti gambar berikut ini. Daya hambat R yang hendak diukur dihubungkan antara terminal x dan terminal y.
Daya hambat seri Rs, dipilih demikian rupa sehingga bila terminal ujung x dan terminal y mengalami hubungan rentas (yaitu, kalau R = 0) galvanometer akan mendefleksi penuh. Apabila rangkaian antara x dan y terbuka (yaitu, kalau R = ), galvanometer tidak akan mendefleksi. Untuk harga R antara nol dan tak berhingga, galvanometer mendefleksi sampai suatu titik antara 0 dan , bergantung kepada harga R, dan karena itu skala galvanometer dapat dikalibrasi untuk menunjukkan dayahambat R.
INCLUDEPICTURE "http://amboinas.files.wordpress.com/2009/06/060909_0619_rangkaianar71.png" \* MERGEFORMATINET Gambar 6.Ohmmeter Tipe SeriOhmmeter tipe seri mengandung sebuah gerak dArsonval yang dihubungkan seri denagn sebuah tahanan dan baterai ke sepasang terminal untuk hubungan ke tahanan yang tidak diketahui. Arus yang melalui alat ukur bergantung pada tahanan yang tidak diketahui, dan indikasi alat ukur sebanding dengan nilai yang tidak diketahui dengan syarat bahwa masalah kalibrasi diperhitungkan. Walaupun ohmmeter tipe seri merupakan desain yang populer dan dikenalkan secara luas untuk pemakaian umum, dia memiliki beberapa kekurangan, diantaranya yang penting adalah tegangan baterai yang berkurang secara perlahan-lahan karena waktu dan umur, akibatnya arus skala penuh berkuarang dan alat ukur tidak terbaca 0.
Ohmmeter Tipe ShuntAlat ini terdiri dari sebuah baterai yang dihubungkan seri dengan sebuah tahan pengatur R1 dan gerak dArsonval. Ohmmeter tipe shunt sesuai digunakan untuk pengukuran tahanan tahanan rendah.
2.4 Prinsip Kerja Alat Ukur Arus Searah2.4.1 Prinsip kerja Multimeter
Azas kerja pada kumparan putarDidalam elektronika ada jenis piranti yang sering dipakai yaitu piranti kumparan putar. Piranti ini terdiri dari komponen-komponen utama. Adapun komponen utamanya sebagai berikut:1. Besi permanent berbentuk tapal kuda2. Sepatu kutub3. Silinder dengan besi lunak4. Kumparan yang terbuat dari kawat tembaga lembut yang terlilit pada kerangka aluminium tipis5. Jarum tunjuk6. Pegas yang berbentukulir pipih tipis (ada dua)7. Papan skalaPrinsip kerja kumparan putarAlat ukur kumparan putar bekerja atas dasar prinsip dari adanya suatu kumparan listrik, yang ditempatkan pada medan magnet, yang berasal dari suatu magnet pemanen. Arus yang dialirkan melalui kumparan akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan putar tidak hanya dapat digunakan untuk mengukur arus searah, akan tetapi juga dapat digunakan untuk arus bolak-balik. Magnet permanan yang memiliki kutub utara dan selatan dan diantara kutub-kutub tersebut ditempatkan suatu silinder inti besi. Hal tersebut akan menyebabkan terbentuknya medan magnet yang rata pada celah diantara kutub magnet dan silinder inti besi besi, yang masuk melalui kutub-kutub ke dalam silinder, secara radial sesuai dengan arah-arah panah. Dalam celah udara ini ditempatkan kumparan yang dapat melalui sumbu. Bila arus searah yang tidak diketahui besarnya mengalir melalui kumparan tersebut, suatu gaya elektromagnetik/yang mempunyaiarah tertentu akan dikenakan pada kumparan putar, sebagai hasil antara arus dan medan magnet. Arah dari gaya dapat ditentukan menurut ketentuan dari tori fleming. Besarnya dari gaya ini dapat diturunkan dengan mudah. Pada setiap ujung dari sumbu, ditempatkan pegas yang salah satu ujungnya melakt padanya sedangkan ujung yang lain pada dasar tetap. Setiap pegas akan memberikan gaya reaksinya yang berbanding lurus dengan besar sudut rotasi dari sumbu dan berusaha untuk menahan perputaran. Jadi, dengan kata lain pegas membaerikan pada sumbu yang berlawanan arahnya.Peredaman pada kumparan putarDalam alat ukur kumparan putar, pada umumnya kumparan putarnya dibentuk kerangka berbahan aluminium. Secara listrik kerangka tersebut merupakan jaringan hubung pendek, dan memberikan pada kumparan momen peredam. Jika kumparan putar berputar yang disebabkan oleh arus yang melaluinya, maka dalam kerangkanya akan timbul arus induksi. Hal ini disebabkan karena putaran kerangka aluminium ini terjadi dalam medan magnet pada celah udara, sehingga tegangan yang berbanding lurus pada kecepatan perputaran akan diinduksikan dalam kerangka tersebut. Arah dari tegangan dapat ditentukan melalui hukum tangan kanan Fleming. Tegangan ini yang menyebabkan arus induksi mengalir ke dalam kerangka kumparan. Sebaliknya arah arus induksi ini akan memotong fluks magnet dalam celah udara bila kumparan berputar, dan akan dibangkitkan momen yang berbanding lurus dengan kecepatan putar. Akan tetapi arah dari momen ini adalah berlawanan dengan arah perputaran, menyebabkan perputaran terhambat. Dengan demikian, terjadilah redaman yang berusaha melawan perputaran.Manfaat Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur penting yang dipakai untuk bermacam arus, tidak hanya untuk arus searah, akan tetapi dengan alat-alat pertolongan lainnya, dapat pula dipakai untuk arus AC. Pengukuran arus AC dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan meter DC dan yang khusus untuk pengukuran AC. pembacaan arus dengan meter DC tidak akan bekerja dengan benar jika langsung digunakan untuk mengukur arus AC, sebab arah dari pergerakan jarum akan berubah sesuai setengah siklus dari arus AC. Pada prinsipnya alat ukur maknit tetap bergerak seperti kumparan pada motor listrik, yaitu tergantung polaritas voltase yang digunakan.Jika kita ingin menggunakan meter DC untuk mengukur arus AC, maka arus AC harus diubah terlebih dahulu ke bentuk DC. Kita dapat mengubahnya dengan menggunakan alat yang disebut dioda. Kita lihat dioda yang digunakan dalam suatu sirkit dapat menyelaraskan suatu frekuensi, yang berasal dari penyimpangan gelombang sinus. Mengapa dan bagaimana dioda dapat bekerja seperti itu? Ingat, dioda memiliki kanal satu arah tempat elektron mengalir, sehingga menjadi penyearah. Yang cukup mengherankan, arah yang ditunjukkan pada simbol dioda berlawanan dengan arah aliran elektron pada kenyataannya. Dalam bentuk jembatan, empat dioda akan melayani arah aliran arus AC yang melewati meter sehingga arah aliran arus AC konstan.2.4.2 Prisip Kerja Galvanometer
Gambar 5.1. Redaman pada galvanometer jenis kumparan putarGalvanometer pada umumnya dipakai untuk arus searah, tetapi prinsipnya menggunakan konstruksi kumparan putar. Prinsip kerjanya serupa dengan kumparan putar untuk pengukur arus. Agar enersia dari bagian yang berputar menjadi kecil, maka kerangka dari kumparan yang dipakai sebagai alat peredam dihilangkan (gambar 5.1). Apabila arus I yang akan mengalir melalui kumparan putar, maka tegangan lawan diinduksikan dalam kumparan putar yang disebabkan adanya rotasi dari kumparan putar sehingga menimbulkan arus Id. Arus ini digunakan sebagai momen peredam.
Dengan mengatur tahanan rd, Id akan berubah maka peredamnya dapat diatur. Besarnya rd menentukan derajat dari peredaman. Apabila keadaan peredaman kritis maka tahanan rd disebut tahanan luar untuk peredam kritis, besaran inilah yang disebut data galvanometer. Galvanometer arus searah tipe kumparan putar dapat digunakan sebagai alat penunjuk
2.4.3 Prinsip kerja Ohmmeter Telah diketahui bahwa tahanan arus listrik suatu benda baru dapat diukur bila dialirkan arus listrik ke benda tersebut. Pada Ohmmeter prinsipnya adalah benda dialiri listrik dan diukur tahanan listriknya. Sedangkan pada Ampermeter, yang mengukur besar kuat arus, tidak diperlukan sumber arus listrik karena sumbernya adalah benda yang diukur tersebut.Hambatan Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:R = V / I Atau dimana V adalah tegangan dan I adalah arus. Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R). Hukum Ohm Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri elektron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.Tenaga yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya.Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relatif antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewat ititik pada suatu titik. Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai massa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan, dan hambatan. Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm. Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut R untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber (seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah koran pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.Hukum Ohm
E = I R, I = E / R, R = I / E2.5 Aplikasi Alat Ukur Arus Searah dalam Kehidupan Sehari-hari
2.5.1 VoltmeterVolmeter digunakan untuk mengukur tegangan (tekanan listrik) antara dua titik dalam sirkuit listrik.
Voltmeter bisa digunakan untuk mengukur tingkat tegangan yang ada dalam batterei. Voltmeter juga digunakan untuk mengukur turunnya tegangan dalam sirkuit.
Diagram 12. Voltmeter dihubungkan parallel dengan sirkuit
yaitu positif ke positif, negatif ke negatif.Efek Pembebanan
Sensitivitas voltmeter arus searah merupakan faktor penting dalam pemilihan sebuah lat ukur untuk pengukuran tegangan tertentu. Sebuah voltmeter sensitivitas rendah dapat memberikan pembacaan yang tepat sewaktu mengukur tegangan dalam rangkaian-rangkaian tahanan rendah, tetapi jelas menghasilkan pembacaan yang tidak dapat dipercaya dalam rangkaian tahanan tinggi. Bila sebuah voltmeter dihubungkan antara dua titik di dalam sebuah rangkaian tahanan tinggi, dia bertindak sebagai shunt bagi bagian rangakaian sehingga memperkecil tahanan ekivalen dalam bagian rangakaian tersebut. Berarti voltmeter akan menghasilkan penunjukan tegangan yang lebih rendah dari yang sebenarnya sebelum dihubungkan. Efek ini disebut efek pembebanan.Tindakan pencegahan yang umum bila menggunakan sebuah voltmeter adalah: 1. Periksa polaritas yang benar
2. Hubungkan voltmeter paralel
3. Gunakan rangkaian tertinggi kemudian turunkan sampai diperoleh pembacaan nilai yang terbaik
4. Selalu hati-hati terhadap efek pembebanan.Mengukur TeganganJika nilainya tidak diketahui, pilihlah nilai tertinggi pada saklar putar. Hal ini akan mencegah rusaknya meter tersebut. Hubungkan Voltmeter positif (+) (merah) pada batterei positif (+) dan negatif (-) (hitam) pada negatif (-) batterei.
Tempatkan skala yang sesuai:
(Skala 0 20)
(Skala 0 50)
Sistem 12 Volt
Sistem 24 Volt
2.5.2 Ammeter
Ammeter digunakan untuk mengukur aliran arus dalam sirkuit listrik.
Ammeter dihubungkan seri dengan sirkuit. Putuskan sirkuit, kemudian sambung kembali dengan Ammeter.
Diagram 20. Sambungan Ammeter
Penggunaan Ammeter
Sirkuit yang akan ditest diatur dalam keadaan OFF (putuskan sirkuit dengan batterei atau pada hubungan dalam rangkaiannya). Atur saklar (knob) putar pada skala tertinggi. Hubungkan jarum penduga/probe positif + (merah) pada pada input +supply (sisi baterai) dan jarum penduga negatif - (hitam) pada sambungan input komponen. Nyalakan rangkaian beban dan perhatikan penyimpangan yang ditunjukkan oleh jarum meter. Jika pembacaan meter berada di bawah range, matikan rangkaian dan pindahkan saklar putar pada tingkat yang lebih kecil. Dengan demikian akan diperoleh hasil pembacaan yang lebih akurat. Hitung pembacaan meter dengan membaca skala range dan pembagian skala.
2.5.3 Ohmmeter
Ohmmeter digunakan untuk mengukur resistansi komponen atau rangkaian. Ohmmeter juga dapat dipergunakan untuk mengetes saklar, kabel dan sekering untuk mengetahui apakah terputus serta rangkaian terbuka.
Perubahan skala tidaklah linier.
Catatan :
Ke arah kanan perubahan hanya menandakan 1 satuan (terhadap nilai yang ditunjukkan oleh saklar putar)
Ke arah kiri perubahan menunjukkan nilai yang lebih besar dari 100 atau 1000 kali.
Diagram 14. OhmmeterOhmmeter harus memiliki sendiri baterai karena ohmmeter mengukur resistansi dengan mengalirkan arus melalui resistor. Oleh karena itu pada saat mengetes sebuah komponen atau rangkaian dengan menggunakan ohmmeter, sumber power supply harus diputus.
Ohmmeter mempunyai skala range yang menunjukkan lebih dari satu range nilai tahanan. Untuk menghitung resistansi, pembacaan pada skala dikalikan dengan nilai saklar putar yang dipilih.2.5.4 Multi Meter
Amperemeter, Voltmeter dan Ohmmeter, semuanya menggunakan gerak dArsonval. Perbedaannya yaitu sebuah instrumen tunggal dapat direncanakan untuk melakukan ketiga fungsi pengukuran tersebut, karena instrumen inidilengkapi dengan sebuah saklar posisi untuk menghubungkan rangkaian-rangkaian yang sesuai gerak dArsonval, disebut multimeter. Multimeter yang digunakan pada dasarnya ada dua (2) macam, yaitu tipe analog dan tipe digital. Masing-masing mempunyai kegunaan yang sama, keduanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan, tahanan (ohm) dan aliran arus (ampere). Meter-meter analog dihubungkan, dirubah skalanya dan diatur (dinolkan) sama seperti meter analog yang telah disebutkan di muka.Penggunaan Multimeter Digital
Multimeter digital memiliki penggunaan yang luas. Multimeter digital jauh lebih akurat daripada multimeter tipe analog. Meter macam ini memiliki pilihan saklar range untuk memilih kuantitas yang akan diukur (tegangan, arus, resistansi, dan lain-lain).
Meter yang ditunjukkan pada gambar berikut tidak memiliki skala range untuk tiap pilihan pengukuran. Meter ini autoranging (tidak perlu diatur range-nya).Pengukuran TeganganPilih DC V(arus searah) pada tombol range, pasang probe/colok merah positif (+) pada terminal positif baterai. Pasang probe hitam negatif (-) pada negatifPembacaan tegangan akan ditampilkan di layar meter.
Diagram 19. Sambungan Voltmeter.
Pengukuran ArusCatatan :Multimeter digital tidak bisa mengukur aliran arus besar, biasanya paling besar 10 ampere.
Pilih Am pada skala range. Lepaskan probe/jarum penduga merah positif (+) dan pasang pada terminal 10A. Matikan power supply dan putuskan hubungannya pada rangkaian dan hubungkan probe-probe meter dalam hubungan seri, nyalakan catu daya dan baca nilai yang ditunjukkan meter.
Diagram 20. Sambungan Ammeter
Pengukuran Tahanan
Lepaskan baterai. Pilih skala meter pada ( (ohm). Hubungkan probe/jarum penduga pada kedua ujung komponen. Pembacaan akan ditampilkan dalam (, K( (K=1000), atau M( (M=mega/juta). Selalu matikan meter jika tidak sedang digunakan.
Diagram 21. Ohmmeter.
Hubungkan probe/jarum penduga pengukur seperti yang ditunjukan pada gambar. Satuan tahanan ditunjukkan pada layar dalam (, K( atau M(.
Yakinkan bahwa alat yang diukur tidak terhubung dengan baterai, jika terjadi maka bisa timbul kerusakan pada meter.BAB 3. PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang kami peroleh pada pembahasan makalah ini yaitu:1. Listrik arus searah atau DC (Direct Current) adalah aliran arus listrik yang konstan dari potensial tinggi ke potensial rendah.2. Macam-macam alat ukur arus searah serta aplikasinya:a. AmpermeterAmperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. b. VoltmeterVoltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik dan bisa digunakan untuk mengukur tingkat tegangan yang ada dalam batterei. Voltmeter juga digunakan untuk mengukur turunnya tegangan dalam sirkuitc. Ohmmeter
Ohmmeter adalah alat yang berguna untuk mengukur daya hambat dengan cepat. Selain itu, ohmmeter digunakan untuk mengukur resistansi komponen atau rangkaian. Ohmmeter juga dapat dipergunakan untuk mengetes saklar, kabel dan sekering untuk mengetahui apakah terputus serta rangkaian terbuka.d. Multimeter
Multimeter yang digunakan pada dasarnya ada dua (2) macam, yaitu tipe analog dan tipe digital. Masing-masing mempunyai kegunaan yang sama, keduanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan, tahanan (ohm) dan aliran arus (ampere).
3.2 Saran
Untuk memahami dan mengerti cara penggunaan maupun aplikasi alat ukur searah dalam kehidupan sehari-hari diperlukan fasilitas alat ukur tersebut dan referensi dari buku-buku. Oleh karena itu, mahasiswa harus aktif demi tercapainya tujuan dari makalah ini.DAFTAR PUSTAKA
Cooper, William David. 1999. Instrumentasi elektronik dan teknik pengukuran. Jakarta: Erlangga
Sapiie, Sujana. 2000. Pengukuran dan alat-alat ukur listrik. Jakarta: Pradnya Paramita
http://amboinas.wordpress.com/2009/06/09/rangkaian-arus-searah-dan-alat-alatnya/http://acin.files.wordpress.com/2007/08/alat-ukur-searah/http://lestiatmo.wordpress.com/2007/11/04/alat ukur/Arus_searah.html
