Laporan Praktikum Akhir Jembatan WheatstoneDeskripsi lengkap
gdhdfn
silahkan di download dan cantumkan nama penulis :)Full description
EMBATAN WHEATSTONE A. PENGERTIAN
Jembatan Wheatstone adalah alat alat ukur yang ditemukan ditemukan oleh oleh Samuel Samuel Hunter Christie pada pada 1833 dan meningkat kemudian dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843. Ini Ini digu diguna naka kann untu untukk meng menguk ukur ur suat suatuu yang yang tida tidakk dike diketa tahu huii hamb hambat atan an list listri rikk deng dengan an menyeimbangkan dua kali dari rangkaian jembatan satu kaki yang men!akup komponen diketahui kerjanya mirip dengan aslinya potensiometer. Jembatan Wheatstone adalah suatu alat pengukur pengukur alat ini dipergu dipergunaka nakann untuk memperoleh memperoleh ketelitian ketelitian dalam dalam melaksana melaksanakan kan pengukuran terhadap suatu tahanan yang nilainya relati" ke!il sekali umpamanya saja suatu kebo!oran dari kabel tanah# kartsluiting dan sebagainya. Jembatan Wheatstone adalah alat yang paling umum digunakan untuk pengukuran tahanan yang teliti dalam daerah 1 sampai 1$$.$$$ %. Jembatan Wheatstone terdiri dari tahanan & 1 & ' & 3 dimana tahanan tersebut merupakan tahanan yang diketahui nilainya dengan teliti dan dapat diatur (etode Jembatan Wheatstone adalah susunan komponen)komponen komponen)komponen elektronika yang berupa resistor dan !atu daya seperti tampak pada gambar berikut*
Hasil kali antara hambatan hambatan berhadapan yang satu akan sama dengan hasil kai hambatan hambatan berhadapan berhadapan lainnya jika beda potensial antara ! dan d bernilai nol. +ersamaan &1 . &3 , &' . &4 dapat diturunkan dengan menerapkan Hukum -ir!ho"" dalam rangkaian tersebut. Hambatan listrik suatu penghantar merupakan karakteristik dari suatu bahan penghantar penghantar tersebut yang yang mana adalah kemampuan dari dari penghantar itu untuk mengalirkan arus listrik yang se!ara matematis dapat dituliskan*
& , p. /#0 2imana* & * Hambatan listrik suatu penghantar % * &esitiitas atau hambatan jenis %. m / * +anjang penghantar m 0 * /uas penghantar m5 B. Hukum dasar rangkaian listrik yang berubungan dengan !embatan "eatst#ne$
Hukum 6hm Hukum 6hm menyatakan 7Jika suatu arus listrik melalui suatu penghantar maka kekuatan arus tersebut adalah sebanding)larus dengan tegangan listrik yang terdapat diantara kedua ujung penghantar tadi. Hukum ini di!etuskan oleh 9eorg Simon 6hm seorang "isika:an dari Jerman pada tahun 18'; dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul
dan ?.
0rus dinyatakan dengan 0mpere disimbolkan I
Hambatan dinyatakan dengan 6hm disimbolkan &. Jika luas penampang 0 yang diperhatikan !ukup ke!il dan tegak lurus kearah J misalnya panjang konduktor besar sekali dibanding dengan luas penampangnya maka J dapat dianggap sama pada seluruh bagian penampang hingga I , J . 0 maka untuk beda potensial berlaku @? , A> . dl dan juga integrasi diambil sepanjang suatu garis gaya @? , A> . dl
atau I & % ' R
2imana* I , arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar 0mpere ? , tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar ?olt
& , hambatan listrik yang terdapat pada suatu penghantar 6hm
Hukum -ir!ho"" I 2ipertengahan abad 1B 9usta &obert -i!ho"" 18'4)188= menemukan !ara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian ber!abang yang kemudian dikenal dengan hukum -ir!ho"". Hukum -ir!ho"" berbunyi 7Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik per!abangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik per!abangan. (umla I masuk & I keluar
Hukum -ir!ho"" II Hukum -ir!ho"" II berbunyi 72alam rangkaian tertutup jumlah aljabar 99/ > dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol. (aksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak adanya energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut atau dalam arti semua energi bisa digunakan atau diserap. ). Pengertian Gal*an#meter
9alanometer adalah alat yang digunakan untuk deteksi dan pengukuran arus. -ebanyakan alat itu kerjanya tergantung pada momen yang berlaku pada kumparan di dalam medan
magnet.
entuk mula)mula dari galanometer adalah seperti alat yang dipakai 6ersted yaitu jarum kompas yang diletakkan diba:ah ka:at yang dialiri arus yang akan diukur. -a:at dan jarum diantara keduanya mengarah utara)selatan apabila tidak ada arus di dalam ka:at. -epekaan galanometer sema!am ini bertambah apabila ka:at itu dililitkan menjadi kumparan dalam bidang erti!al dengan jarum kompas ditengahnya. 2an instrument sema!am ini dibuat oleh /ord -elin pada tahun 18B$ yang tingkat kepekaanya jarang sekali dilampaui oleh alat)alat yang ada pada :aktu ini.
+. Prinsi, -er!a (embatan Weatst#ne yaitu$
Hubungan antara resitiitas dan hambatan yang berarti setiap penghantar memiliki besar hambatan tertentu. 2an juga menentukan hambatan sebagai "ungsi dari perubahan suhu.
Hukum 6hm yang menjelaskan tentang hubungan antara hambatan tegangan dan arus listrik. Dang mana besar arus yang mengalir pada galanometer diakibatkan oleh adanya suatu hambatan.
Hukum -ir!ho"" 1 dan ' yang mana sesuai dari hukum ini menjelaskan jembatan dalam keadaan seimbang karena besar arus pada ke)' ujung galanometer sama besar sehingga saling meniadakan
>.
A,likasi (embatan Weatst#ne
Salah satunya adalah dalam per!obaan mengukur regangan pada benda uji berupa beton atau baja. 2alam per!obaan kita gunakan strain gauge yaitu sema!am pita yang terdiri dari rangkaian listrik untuk mengukur dilatasi benda uji berdasarkan perubahan hambatan penghantar di dalam strain gauge. Strain gauge ini direkatkan kuat pada benda uji sehingga de"ormasi pada benda uji akan sama dengan de"ormasi pada strain gauge. Seperti kita ketahui jika suatu material ditarik atau ditekan maka terjadi perubahan dimensi dari material tersebut sesuai dengan si"at' elastisitas benda. +erubahan dimensi pada penghantar akan menyebabkan perubahan hambatan listrik ingat persamaan & , ./#0. +erubahan hambatan ini sedemikian ke!ilnya sehingga untuk mendapatkan hasil eksaknya harus dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Wheatstone. &angkaian listrik beserta jembatan Wheatstonenya sudah ada di dalam strain gauge. /. -elebian (embatan Weatst#ne
dapat
mengukur
perubahan
hambatan
yang
sangat
ke!il
pada
penghantar.
Contoh aplikasi * strain gauge yang digunakan untuk mengukur regangan material baja atau beton didasarkan pada perubahan ke!il penghantar yang berde"ormasi akibat gaya eksperimen. +erubahan ke!il dimensi penampang dihitung dari peribahan hambatan pada rangkaian jembatan :heatstone yang dihubungkan sensor ke alat pen!atat data logger untuk setiap transdu!er. G. Man0aat (embatan Weatst#ne di bidang Perikanan
+eran!angan dan pembuatan perhitungan ikan se!ara otomatis di!iptakan alat)alat yang bertujuan untuk mempermudah tugas manusia dalam pekerjaan sehari)hari. 2alam bidang perikanan perlu di!iptakan suatu alat yang dapat menmggantikan tugas manusia untuk
menghitung jumlah ikan)ikan saat beri makan ikan)ikan akan menjaga jumlah ikan)ikan dalam jumlah banyak sehingga tugas manusia dapat digantikan oleh alat ini juga dapat memper!epat proses perhitungan ikan otomatis ini dapat dihitung jumlah ikan dalam jumlah banyak dalam :aktu yang relati" !epat. H. •
Alat dan /ungsi
&angkaian jembatan :heatstone jenis ka:at geser untuk menentukan nilai suatu hambatan /1 dan /'
•
+o:er supply untuk mengubah arus 0C bolak)balik menjadi arus 2C searah
•
9alanometer untuk mendeteksi arus listrik ke!il yang mengalir
•
•
&S &esistor standart tahanan standart yang telah diketahui nilainya 1$% 1' % 1; % 33 % 4= % &E &esistor ?ariable tahanan yang akan ditentukan besarannya untuk sebagai resistor yang akan di!ari nilainya
•
-abel penghubung untuk menghubungkan arus listrik yang mengalir
•
-ontak geser untuk memutuskan atau mengalirkan arus listrik saklar
•
-a:at mikron sebagai media stabilitas arus listrik hambatannya konstan
I -esalaan Pada (embatan Weatst#ne (embatan Weatst#ne dipakai se!ara luas pada pengukuran presisi tahanan dari sekitar
1%
sampai rangkuman mega ohm rendah. Sumber kesalahan utama terletak pada kesalahan batas dari ketiga tahanan yang diketahui. -esalahan)kesalahan lain bisa men!akup* 1. Sensitiitas detektor nol yang tidak !ukup '. +erubahan tahanan lengan)lengan jembatan karena e"ek pemanasan arus melalui tahanan) tahanan tersebut. >"ek pemanasan I '& dari arus)arus lengan jembatan dapat mengubah tahanan yang diukur. -enaikan temperatur bukan hanya mempengaruhi tahanan selama pegukuran yang sebenarnya tetapi arus yang berlebihan dapat mengakibatkan perubahan yang permanen bagi nilai tahanan. Hal ini tidak boleh terjadi karena pengukuran)pengukuran selanjutnya akan menjadi salah karena itu disipasi daya dalam lengan)lengan jembatan harus dihitung sebelumnya sehingga arus dapat dibatasi pada nilai yang aman.
3. GGL termal dalam rangkaian jembatan atau rangkaian galanometer dapat juga mengakibatkan masalah se:aktu mengukur tahanan)tahanan rendah. Fntuk men!egah ggl termal kadang)kadang galanometer yang lebih sensiti" dilengkapi dengan sistem kumparan tembaga dari sistem suspensi tembaga yakni untuk men!egah pemilikan logam)logam yang tidak sama yang saling kontak satu sama lain dan untuk men!egah terjadinya ggl termal. 4. -esalahan)kesalahan karena tahanan ka:at sambung dan kontak)kontak luar memegang peranan dalam pengukuran nilai)nilai tahanan yang sangat rendah. Fntuk menentukan apakah galanometer mempunyai sensitiitas yang diperlukan untuk mendeteksi kondisi setimbang atau tidak arus galanometer perlu ditentukan. 9alanometer) galanometer yang berbeda bukan hanya memerlukan arus satu per satuan de"leksi yang berbeda sensiitas arus tetapi juga dapat mempunyai tahanan dalam yang berbeda. 0dalah tidak mungkin mengatakan tanpa menghitung sebelumnya galanometer mana yang akan membuat rangkaian jembatan lebih sensiti" terhadap suatu kondisi tidak setimbang. Sensitiitas ini dapat ditentukan dengan meme!ahkan 7persoalan rangkaian jembatan pada ketidaksetimbangan yang ke!il. +endekatan ini didekati dengan mengubah !embatan Weatst#ne menjadi rangkaian
http://dedy4brother.blogspot.com/2012/05/jembatan-wheatstone.html
1. Hambatan listrik dignakan ntk mengatr besarnya ars listrik dalam sat rangkaian. !ika hambatan listrik dilali ars listrik akan terjadi perbahan energi listrik menjadi energi kalor" dan hal ini merpakan prinsip kerja" misalkan kompor dan setrika listrik.
Hambatan listrik dari suatu pengantar konduktor adalah perbandingan dari beda potensial antara ujung konduktor dengan arus listrik yang melaluinya. 6leh karena itu salah satu !ara untuk mengukur besar hambatan listrik dari konduktor adalah mengukur beda potensial dari ujung)ujungnya dengan oltmeter dan juga mengukur arus listrik yang melaluinya dengan amperemeter. Fntuk pengukuran hambatan listrik dengan oltmeter dan amperemeter dapat digunakan rangkaian) rangkaian seperti pada gambar 1a atau gambar 1b.
+ada gambar 1a amperemeter 0 mengukur arus i& yang melalui hambatan & tetapi oltmeter ? menunjukkan pemba!aan beda potensial ?a! dan bukan beda potensial ? b! yaitu beda potensial yang sebenarnya dari ujung)ujung hambatan &. Cara pengukuran hambatan & dengan rangkaian gambar 1a hanya akan memberikan nilai & yang sebenarnya yaitu perbandingan dari ?a! dan i& jika hambatan dalam dari amperemeter & 0 sama dengan nol. Jika & 0 ≠$ yang diperoleh dari hasil bagi ?a! dan i& harus dikoreksi. +ada rangkaian gambar 1b oltmeter ? menunjukkan pemba!aan beda potensial ?ab dari ujung)ujung & tetapi amperemeter 0 menunjukkan pemba!aan arus i dimana i , i& G i? yaitu ir arus yang melalui & dan i? arus yang melalui oltmeter ?. ilai & yang sebenarnya adalah ?ab dibagi dengan i& tetapi karena yang ditunjukkan oleh amperemeter ialah i nilai & yang diperoleh dari pemba!aan pada oltmeter ? dan amperemeter 0 harus dikoreksi untuk memperoleh nilai & yang sebenarnya. 2. #ara lain ntk mengkr besar hambatan listrik yang belm diketahi ialah metoda $!embatan %heatstone$. &engkr besarnya hambatan listrik yang belm diketahi dengan metoda $!embatan %heatstone$ pada dasarnya ialah membandingkan besar hambatan yang belm diketahi dengan besar hambatan listrik yang sdah diketahi nilainya. 'ambar 2 mennjkkan prinsip dari rangkaian listrik !embatan %heatstone.
-eterangan * > * sumber tegangan listrik searah. S * penghubung arus. 9 * galanometer. & 9 * hambatan geser rheo stat. & 1 dan & ' * hambatan listrik yang diketahui nilainya. & b * bangku hambatan. E * hambatan yang akan ditentukan nilainya. Setelah S ditutup dalam rangkaian akan ada arus listrik. Jika jarum dari galanometer 9 mengalami penyimpangan berarti ada arus listrik yang melalui galanometer 9 berarti juga antara titik C dan titik 2 ada beda potensial. 2engan mengubah)ubah besarnya hambatan & b & 1 dan juga & ' dapat diusahakan sehingga galanometer 9 tidak dilalui arus lagi yang berarti potensial titik C dan titik 2 sama. -arena itu arus yang melalui & 1 dan & ' sama misalnya i1. 2emikian juga arus yang melalui & b dan E sama misalnya i'. 2engan menggunakan hukum 6hm dapat diperoleh nilai dari E yang dinyatakan dengan & 1 & ' dan & b sebagai berikut *
Fntuk menyederhanakan rangkaian dan mempermudah pengukuran hambatan & 1 dan hambatan & ' antara 0 dan dapat digantikan dengan ka:at lurus yang serba sama dan panjangnya /. Fntuk menambah ketelitian pengukuran pada rangkaian dapat ditambahkan komutator - yang dapat digunakan untuk membalikkan arah arus dalam rangkaian. +ada ka:at hambatan dapat digeser)geserkan kontak geser C untuk mengubah)ubah besarnya hambatan & 0C dan & C.
2engan mengeser)geserkan kontak geser C pada ka:at hambatan 0 atau dengan mengubah)ubah & b dapat di!apai keadaan hingga potensial titik C sama dengan potensial titik 2 yang dalam hal ini ditunjukkan oleh tidak menyimpangnya jarum dari galanometer 9. Jika hal ini telah di!apai maka E dapat dinyatakan dengan persamaan *
2engan mengukur panjang /1 panjang ka:at 0C dan /' , / ) /1 panjang ka:at C maka jika & telah diketahui besarnya hambatan E dapat dihitung dengan persamaan ' http://l(d.(mipa.itb.ac.id/artikel/modl)interakti(/modl)2)(/teori.html
