Senin, 09 Mei 2011

Alat ukur listrik

ALAT UKUR LISTRIK
Setelah mempelajari kegiatan ini, Anda diharapkan mempunyai
kemampuan sesuai indikator dibawah ini:
1. membedakan jenis alat ukur listrik;
2. menyebutkan fungsi alat ukur listrik;
3. menjelaskan cara pengukuran kuat arus listrik; dan
4. menjelaskan cara pengukuran tegangan listrik.
Saat Anda berbicara tentang listrik, tidak akan terlepas dari besaranbesaran
yang ada pada listrik itu sendiri. Masih ingatkah Anda apa besaran
itu? Pada modul pertama kelas X, Anda telah mengetahui bahwa besaran:
sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dalam satuan. Besaran yang
ada pada listrik antara lain kuat arus disebut Ampermeter, sedangkan alat untuk
mengukur tegangan atau beda potensial antara dua titik disebut Volt meter. Alat
ukur yang akan kita pelajari pada kegiatan ini adalah alat ukur listrik digital. Alat ukur
listrik analog mempunyai ketidaktelitian sekitar 3% sampai 4%. Alat inilah yang biasa
tersedia di laboratorium-laboratorium IPA di sekolah.
I. Ampermeter
Ampermeter merupakan alat untuk mengukur arus listrik. Bagian terpenting dari
Ampermeter adalah galvanometer. Galvanometer bekerja dengan prinsip gaya
antara medan magnet dan kumparan berarus.
Galvanometer dapat digunakan langsung untuk mengukur kuat arus searah yang
kecil. Semakin besar arus yang melewati kumparan semakin besar simpangan
pada galvanometer. Cara kerja galvanometer ini akan dibahas lebih lanjut pada
saat Anda mempelajari medan magnetik di kelas XII jurusan IPA.
Ampermeter terdiri dari galvanometer yang dihubungkan paralel dengan resistor
yang mempunyai hambatan rendah. Tujuannya adalah untuk menaikan batas ukur
ampermeter. Hasil pengukuran akan dapat terbaca pada skala yang ada pada
ampermeter.
6
Bagaimana cara menggunakan Ampermeter?
Misalkan Anda akan mengukur kuat arus yang melewati rangkaian pada gambar
1. Misalkan R adalah lampu, maka:
Gambar 1. a. gambar rangkaian sederhana dengan sumber arus dc.
b. rangkaian sebenarnya
Anda harus memasang secara seri ampermeter dengan lampu. Sehingga harus
memutus salah satu ujung (lampu menjadi padam). Selanjutnya hubungkan
kedua ujung dengan kabel pada ampermeter, seperti gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian cara menggunakan Ampermeter
Gambar 3. Multimeter yang dapat digunakan sebagai Ampermeter
(a) (b)
7
Hati-hati saat Anda membaca skala yang digunakan, karena Anda harus
memperhatikan batas ukur yang digunakan. Misalnya Anda menggunakan batas
ukur 1A, pada skala tertulis angka dari 0 sampai dengan 10. Ini berarti saat
jarum ampermeter menunjuk angka 10 kuat arus yang mengalir hanya 1 A. Jika
menunjukkan angka 5 berarti kuat arus yang mengalir 0,5 A. Secara umum hasil
pengamatan pada pembacaan ampermeter dapat dituliskan:
Skala yang ditunjuk jarum Ampermeter
Hasil pengamatan = x Batas ukur Ampermeter
Skala maksimal
Bagaimana jika saat Anda mengukur kuat arus jarum menyimpang melewati
batas ukur maksimal? Ini berarti kuat arus yang Anda ukur lebih besar dari batas
ukur alat. Anda harus memperbesar batas ukur dengan menggeser batas ukur
jika masih memungkinkan. Jika tidak Anda harus memasang hambatan shunt
secara paralel pada Ampermeter seperti pada gambar 4 berikut ini.
Gambar 4. Rangkaian hambatan Shunt (Rsh) Ampermeter untuk
memperbesar batas ukurnya.
Besar hambatan shunt yang dipasang pada Ampermeter tersebut adalah:
Rsh = (n 1)
1
− RA
dengan Rsh = Hambatan shunt satuannya Ω (dibaca Ohm)
n =
IA
I
= Kelipatan batas ukur
I = Batas ukur sesudah dipasang hambatan shunt (A)
IA = Batas ukur sebelum di pasang hambatan shunt (A)
RA = Hambatan dalam Ampermeter ( Ω )
8
Untuk lebih memahami uraian di atas pelajari contoh soal berikut ini.
1. Berapa kuat arus yang mengalir pada rangkaian berikut ini?
Diketahui: Skala maksimal = 10
Batas ukur = 5A
Ditanya: Hasil pengamatan?
Jawab: Hasil pengamatan = x 5 A
= 2 A
2. Suatu Ampermeter mempunyai hambatan dalam 4 Ω , hanya mampu
mengukur sampai 5 M A. Ampermeter tersebut akan digunakan untuk
mengukur arus listrik yang besarnya mencapai 10 A. Tentukan besar
hambatan shunt yang harus dipasang secara paralel pada Ampermeter.
Diketahui:I A = 5 m A = 5.10–3 A
I = 10 A
RA = 20
Ditanya: Rsh?
Jawab: n = = 5 . 10 A
10 A
−3 = 2000
Rsh = (n 1)
1
− RA
= (2000 1 )
1
− . 4
= 2 . 10–3 Ω
B. Voltmeter
Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik atau beda potensial antara
9
dua titik. Voltmeter juga menggunakan galvanometer yang dihubungkan seri
dengan resistor. Coba Anda bedakan dengan Ampermeter!
Beda antara Voltmeter dengan Ampermeter adalah sebagai berikut:
1. Ampermeter merupakan galvanometer yang dirangkai dengan hambatan
shunt secara seri, Voltmeter secara paralel.
2. Hambatan Shunt yang dipasang pada Ampermeter nilainya kecil sedangkan
pada Voltmeter sangat besar.
Bagaimana menggunakan Voltmeter?
Menggunakan Voltmeter berbeda dengan menggunakan Ampermeter, dalam
menggunakan Voltmeter harus dipasang paralel pada kedua ujung yang akan
dicari beda tegangannya. Misalkan Anda kan mengukur beda tegangan antara
ujung-ujung lampu pada gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian dengan sumber arus dc.
Anda cukup mengatur batas ukur pada alat dan langsung hubungkan dua kabel
dari voltmeter ke ujung-ujung lampu seperti pada gambar 6.
Gambar 6. Mengukur tegangan.
Skala yang ditunjukkan jarum pada Voltmeter
Hasil pengamatan = x batas ukur
10
Skala maksimal
Seperti pada saat Anda menggunakan Ampermeter, jika jarum pada voltmeter
melewati batas skala maksimal, berarti beda potensial yang Anda ukur lebih
besar dari kemampuan alat ukur. Sehingga Anda harus memperbesar batas
ukur. Caranya dengan memasang resistor (hambatan muka) secara seri pada
voltmeter. Seperti gambar 7.
Gambar 7. Rangkaian hambatan muka (Rm) pada Voltmeter
untuk memperbesar batas ukurnya.
Besar hambatan muka yang dipasang pada Voltmeter tersebut adalah:
Rm = (n – 1) Rv
dengan Rm = hambatan muka ( )
n = = kelipatan batas ukur Voltmeter
Vv = batas ukur Voltmeter sebelum dipasang hambatan muka (Volt)
V = batas ukur Voltmeter setelah dipasang hambatan muka (Volt)
Rv = hambatan dalam Voltmeter ( Ω )
Contoh:
Sebuah Voltmeter mempunyai hambatan dalam 3 k , dapat mengukur tegangan
maksimal 5 Volt. Jika ingin memperbesar batas ukur Voltmeter menjadi 100 Volt,
tentukan hambatan muka yang harus dipasang secara seri pada Voltmeter.
Diketahui: Rv = 3 k
Vv = 5 Volt
V = 100 Volt
Ditanya: Rm?
Jawab: n = = 20
Rm = (n – 1) . Rv
= (20 – 1) . 3 k Ω
= 57 k
11
Alat ukur yang Anda pelajari di atas adalah untuk arus searah (dc). Jika ingin
digunakan pada arus bolak-balik harus disesuaikan dengan menambahkan diode.
Tetapi Anda tidak akan mempelajarinya. Biasanya alat yang tersedia di sekolahsekolah
adalah Basic meter. Basic meter dapat berfungsi sebagai Ampermeter
ataupun Voltmeter dengan menggeser colokan yang ada.
Agar Anda terampil menggunakan Ampermeter atau Voltmeter Anda harus
melakukan percobaan yang ada pada kegiatan 1 dan kegiatan 2 nanti. Apabila
dalam melakukan percobaan Anda menemui kesulitan atau masalah alat, Anda
lakukan percobaan di sekolah induk dan mintalah bantuan pada Guru bina.
Percobaan 1. Pengukuran kuat arus listrik.
Alat dan bahan yang diperlukan:
1. bola lampu senter 1 buah
2. amperemeter
3. 1 buah batu baterai 1,5 V
4. kabel penghubung kira-kira 30 cm
Caranya:
1. Rangkaian alat seperti pada gambar di bawah ini.
2. Perhatikan oleh Anda, apakah lampu menyala? Dan apakah jarum
amperemeter bergerak menyimpang.
3. Coba Anda lepaskan salah satu kabel penghubung pada lampu, apa yang
Anda lihat?
4. Sambungkan lagi kabel yang Anda lepaskan dan perhatikan alat ukur kuat
12
arus (amperemeter), apa yang terjadi?
Untuk lebih memahami tentang penggunaan apermeter dan voltmeter,
cobalah Anda kerjakan latihan berikut ini tanpa melihat
kunci terlebih dahulu.
1. Tentukan hasil pengamatan yang ditunjukkan oleh amperemeter berikut
ini!
2. Gambarkan rangkaian cara
mengukur arus listrik dan beda
potensial pada lampu (hambatan)
secara bersamaan!

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar