PENGUKURAN TAHANAN SECARA TIDAK LANGSUNG
I. TUJUAN Mengenal dua macam rangkaian untuk mengukur arus dan
tegangan Mengena pengaruh tahanan dalma alat ukur serta ikut
memperhitungkan pengaruh itu ke dalam hasil ukur Mengerti cara
menggambar dan menulis sistim koordinat Mengerti cara-cara
menunjukkan hubungan fungsional dalam tabel maupun dalam grafik
lengkungan.
II. TEORI DASAR2.1 Penentuan Tahanan Secara Tidak
LangsungTahanan (dan daya) dari hambatan yang hanya terdiri atas
hambatan murni dapat dihitung berdasarkan hasil pengukuran tegangan
dan arus yang dipasang atau mengalir dalam hambatan itu.2.1.1
Pengaruh tahanan dalam alat ukur atas hasil ukur Bila tegangan yang
dipasang pada suatu hambatan dan arus yang mengalir didalamnya
harus diukur, ada 2 (dua) macam rangkaian pengukuran.
VRRVAVIVARangkaian bRRangkaian aVIRIVIVA
Rangkaian ini ditinjau terhadapHambar R akan mengukur
TeganganArus
Dengan tepat dan telitiDalam rangkaian ini
AmperemeterTegangan yang Dalam hambatandipasang pada
RangkaianAkan tetapi juga
Arus yang mengalirJatuh teganganPada Voltmeterpada
Amperemeter
Kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh hal-hal diatas dalam
praktek dapat diabaikan bila
IV IR/100VA VR/100
Atau
Tahanan dalam Tahanan dalamvoltmeteramperemeterRdv 100 RRda
R/100
Biasanya persyaratan ini dapat dipenuhi dengan pemilihan alat
ukur dan rangkaian penukuran yang tepat. Bila persyaratan diatas
tidak dapat dipenuhi, maka hasil ukur yang dipengaruhi oleh tahanan
dalam alat ukur tadi dapat dikoreksi dengan bantuan
hubungan-hubungan berikut:
Harga
Arus yang sebenarnyategangan yang sebenarnyaMengalir
dalamterpasang pada
Hambatan adalah :
IR = I VVR = V VAIV = V/R IVVA = RIA IIR = I V/RDVVR = V RDA
I
2.2 Sistim Salib SumbuUntuk dapar menggambarkan hubungan antara
dua buah besaran dengan betul dan tepat diperlukan salib sumbu
tegak. Sumbu horizontal disebut obsis atau sumbu x dan tegak
disebut ordinat atau sumbu y.Titik potong kedua sumbu adalah titik
nol atau titik awal sumbu. Pada kedua sumbu ditulis dan diukurkan
angka dari besaran-besaran yang saling berhubungan. Setiap titik
dalam sistim salib sumbu ini selalu mempunyai dua harga, harga x
dan y. Daerah diantara kedua sumbu disebut kuadran (I - IV). Tidak
selamanya keempat kuadran ini dibutuhkan. Pada umumnya, untuk dapat
menunjukkan hubungan-hubungan secara grafis diperlukan hanya 1 atau
2 kuadran.
Pemilihan SkalaSetiap sumbu dalam sistem salib sumbu
masing-masing dimaksudkan untuk dapat menggambarkan besaran-besaran
fisis. Untuk dapat memenuhi tujuan ini perlu ditentukan terlebih
dahulu skala yang tepat. Dalam memilih skala ini, perlu
diperhatikan agar hatga-harga antara dua harga yang tercantum dapat
dibaca atau ditaksi dengan baik.Contoh :
0 10 20 30 40 V (V) 20 30 40Besar satuanTugas : tabel berikut
ini menunjukkan suatu contoh. Pilih dan tentukanlah hal yang
tepat.
Pemilihan SkalaPenulisan
TepatKurang tepatLengkapKurang lengkap
0 1 2 3 V
0 1 2 3 V
0 1 2 V
0 3 6 9 V
2.3 Lengkung, karakteristik dan fungsi-fungsiBila harga atau
nlai suatu besaran fisis tergantung pada besaran lain maka secara
matematis hal ini didefinisikan sebagai besaran tadi merupakan
fungsional tergantung satu sama lain.Hubungan dan ketergantungan
fungsional ini dapat ditunjukkan atau digambarkan melalui
persamaan, tabel angka atau diagram lengkung.Contoh :Luas permukaan
lingkaran tergantung pada besar diameter lingkaran itu.
Persamaan :
A = d2 1/4
A (mm2)A = (t)dTabel
d (mm)10A (mm2)
10,7854
253,142
37,069
4d (mm2)321012,569
Untuk dapar menggambarkan suatu lengkung, harus terlebih dahulu
diketahui beberapa titik dalam lengkung itu. Titik ini diperoleh
dari hasil pengukuran dan perhitungan. Besaran yang tergantung
(dalam contoh diatas luas lingkaran) ditempatkan disumbu Y, sedang
besaran lain yang tidak tergantung (dikenal juga dengan sebutan
variabel) ditempatkan disumbu X.Dalam satu sistem sumbu salib dapat
digambarkan beberapa besaran yang masing-masing tergantung pada
satu besaran variabel yang sama.Sesudah beberapa harga besaran yang
tergantung pada suatu besaran variabel dihitung atau diukur, maka
perlu ditentukan harga-harga lain dari besaran itu untuk berbagai
harga fisis dari variabel itu. Harga-harga yang didapat, disusun
dalam satu tabel. Sesudah itu baru dapat digambarkan dalam satu
sistem salib itu sebagai beberapa titik yang tertentu. Karena suatu
garis itu merupakan susunan titik-titik yang tak terhingga
jumlahnya maka harga besaran diantara dua titik yang dihitung atau
diukur tadi harus dicari dengan cara interpolasi. Jadi bila suatu
fingsi Y = t (x), maka lengkung yang digambar haruslah menjadi
suatu lengkung yang kontiniu. Contoh :
V
I
III. ALAT DAN BAHAN Amperemeter DC analog1 buah Voltmeter DC
analog1 buah Sumber tegangan searah, 12 V, 3 A1 buah Tahanan geser
6, 8 ohm, 3 A1 buah Tahanan 2k2 ohm, 1 w1 buah Saklar pindah1 buah
Transformator, belitan untuk 3 A1 buah Tahanan 22k ohm1 buah Papan
percobaan1 buah Kabel penghubung10 buah
IV. LANGKAH KERJA4.1 Arus pada voltmeterUkurlah tegangan V dari
sumber tegangan searah 12 volt. hitung berapa besar arus yang
mengalir dalam voltmeter.
A
Arus Iv akan makin besar dengan membesar menunjukkan jarum
voltmeter.+-
12 V
V
Catatan : perhatikan bahwa arus Iv juga dapat dihitung dari
besarnya tegangan pada voltmeter dan tahanan dalam voltmeter pada
skala maksimum tertentu. Tahanan ini ditulis pada alat ukur
besarnya ditulis untuk masing-masing sakala maksimum atau harga
yang disebut konstanta voltmeter (= ohm per volt untuk skala
maksimum)
4.2 Penurunan tegangan pada AmperemeterBuatlah rangkaian
berikut.
V
I
Makin besar penunkukkan jarum makin besar jatuh tegangan pada
amperemeterA
VAv12VR =2K2
Catatan : jatuh tegangan VA pada amperemeter dapat pula dihitung
dengan arus I dan tahanan dalam amperemeter RA.
Biasanya jatuh tegangan pda setiap skala maksimum pada alat-alat
ukur selalu diberikan.
V. HASIL DAN ANALISA5.1 HASIL5.1.1 Arus pada Voltmeter
NoTegangan Sumber (Volt)Arus I (mA)Tegangan (Volt)Batas Ukur
ArusTegangan
10002,510
224,51,952,510
349,23,82,510
4613,95,82,510
5818,77,752,510
6104,59,82,550
7127,5122,550
5.1.2 Penurunan Tegangan pada Amperemeter
NoTegangan Sumber (Volt)Tahanan 2k2 Arus I (mA)Tegangan
(Volt)Batas Ukur
ArusTegangan
102k2002,510
222k28,822510
342k217,542510
462k29,55,92510
582k284,57,752510
6102k245102550
7122k255122550
5.1.3 Penurunan Tegangan pada Amperemeter
NoTegangan Sumber (Volt)Tahanan 2k2 Arus I (mA)Tegangan
(Volt)Batas Ukur
ArusTegangan
1022k002,510
2222k122,510
3422k1,83,852,510
4622k3,25,72,510
5822k3,57,52,510
61022k4,810,12,550
71222k5,5122,550
5.2 ANALISA5.2.1 Analisa Arus pada VoltmeterDari hasil percobaan
pada tabel 5.1.1 dapat kita cari nilai arus I dengan cara
perhitungn dengan menggunakan rumus :
Sebelum mencari nilai arus Iv dicari terlebih dahulu niai Rdv
nya dengan cara membagikan nilai tegangan terukur dengan arus pada
voltmeter yang terukur.Perhitungannya yaitu sebagai berikut :
Dari hasil perhitungan diatas terlihat adanya perbedaan antara
Iv hasil pengukuran dengan Iv hasil perhitungan yang dapat
disebabkan adanya faktor kesalahan pada alat ukur atau juga dapat
dikarenakan kesalahan pada praktikan pada saat membaca hasil
pengukuran pada alat ukur.5.2.2 Analisa penurunan tegangan dengan
amperemeter
Perhitungan diatas merupakan perhitungan jatuh tegangan (VA)
berdasarkan hasil tabel 5.1.2 dengan tahanan 2k2 ohm.
5.2.3 Analisa penurunan tegangan dengan amperemeter
Dari hasil perhitungan diatas merupakan perhitungan jatuh
tegangan (VA) dengan mencari nilai tahanan dalam (RdA) nya terlebih
dahulu.
I (mA)Arus pada voltmeterBerikut ini merupakan grafik dari hasil
tabel 1, 2, dan 3 dengan menggunakan I terukur dan tegangan sumber.
Grafik di bawah ini merupakan grafik fungsi tegangan sumber
terhadap arus yang terukur.
VI. TUGAS DAN PERTANYAAN6.1 Ukurlah tegangan V dari sumber
tegangan searah 12 volt. berapa besar arus yang mengalir dalam
voltmeter. Arus Iv ini diukur dengan rangkaian :
Jawab :Diketahui : Vs = 12 voltDitanya : Iv dari rangkaian
?Penyelesaian :Arus Iv diukur berdasarkan rangkaian dengan diberi
tegangan sumber sebesar 12 volt adalah 7,5 mA.
6.2 Dengan rangkaian berikut amperemeter dipakai untuk mengukur
arus I yang mengalir dari hambatan R. Berapa besar jatuh tegangan
VA pada amperemeter A ? (ukurlah VA)
Jawab :Diketahui : Vs = 12 volt R = 2k2 ohmDitanya : VA (jatuh
tegangan) ?Penyelesaian :
6.3 Tahanan murni dari belitan suatu transformator harus
dihitung dengan mangukur arus dan tegangan dalam rangkaian berikut.
Saklar pemindah dipasang dalam rangkaian voltmeter sedemikian
sehingga tegangan dapat diukur sebelum atau sesudah
ampermeter.Rangkaian percobaan :
AV IR
VR12V DC RR121
Data dan pengamatan yang harus dilakukan :Untuk setiap posisi
scalar pemindah ukurlah 5 macam harga arus dan tegangan.
Gambarkanlah tegangan sebagai fungsi dari arus Berapa besar tahanan
yang dihasilkan dari kedua macam pengukuran (kemiringan garis
lurus) ?Yang mana yang lebih tepat ?Sesuai butir 2.1.1 hitunglah
harga sebenarnya dari :1. Arus IR pada posisi saklar kanan (1)2.
Tegangan VR pada posisi saklar kiri (2)
6.4 Tahanan beban R harus dicari dengan bantuan pengukuran arus
dan tegangan pada rangkaian berikut. Suatu saklar pemindah pada
rangkaian voltmeter akan memungkinkan pengukuran tegangan sesudah
atau sebelum ampermeter (1) atau (2).Rangkaian percobaan ;
AVIR
12V DC10kRVR 1 2
Data dan pengamatan yang harus dilakukan untuk setiap posisi
saklar pemindah, ukurlah arus untuk 5 (lima) macam tegangan.
Gambarkanlah arus sebagai fungsi tegangan dalam system salip
sumbu.Berapa besar tahanan yang diberikan oleh kedua garis fungsi
tadi (= kemiringan garis lurus)? Pengukuran mana yang lebih
teliti?Hitung berdasarkan butir 2.1.1 hargaa. Arus pada saklar
pemindah posisi satub. Tegangan VR pada saklar pemindah posisi
duaYang sebenarnya.
VII. KESIMPULANSelesaikan praktikan melakukan percobaan dapat
disimpulkan bahwa : Arus pada voltmeter Iv dapat dihitung dari
besarnya tegangan pada voltmeter dan tahanan dalam voltmeter pada
skala maksimum tertentu dengan rumus :
Penurunan tegangan pada amperemeter (jatuh tegangan VA) dapat
dihitung dengan rumus :
Dengan mencari terlebih dahulu harga tahanan dalam
amperemeter.
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0
2
4
6
8
10
12
Vs
0
2
4
6
8
10
12
10
30
20
80
70
60
50
40
Volt (V)
Tahanan 2k2 ohm
0
2
4
6
8
10
12
1
3
2
5
4
I (mA)
Volt (V)
Tahanan 22k ohm
Y
-X
X
-Y
3
4
2
3
1
2
4
Kuadran II
Kuadran I
Kuadran IV
Kuadran III
4
Absis