LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II JEMBATAN WHEATSTONE
(PERCOBAAN – LM2) Disusun oleh: Nama
: Selin Lusiana
NIM
: 145090301111008
Fakultas/Jurusan/Prodi
: MIPA/Fisika/Fisika
LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG
BAB III ANALISA DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Hasil Percobaan 3.1.1 Rx 1 Rs (
Ω
Polaritas A L1 = .... (cm) L2 = ..... (cm) 32 x 10-2 68 x10-2 50,5 x 10-2 49,5 x 10 -2
)
0,47 1
-2
1,5 2 3,24 3.1.2 Rx 2
-2
61 x 10 67,5 x 10-2 77 x 10-2
Ω
Rs ( ) 0,47 1 1,5 2 3,24
Polaritas B L1 = ..... (cm) L2 = ....... (cm) 31,5 x 10 -2 68,5 x 10 -2 -2 51 x 10 -2 49 x 10
39 x 10 32,5 x 10 23 x 10
-2 -2
-2
61 x 10 67x 10 77,5 x 10
-2 -2
-2
39 x 10 33 x 10 22,5 x 10
-2 -2
Polaritas A L1 = .... (cm) L2 = ..... (cm) 23 x 10-2 77 x10-2 -2 39,5 10 60,5 x 10 -2 -2 50,5 x 10 49,5 x 10 -2 -2 57,5 x 10 42,5 x 10 -2 70 x 10-2 30 x 10 -2
Polaritas B L1 = ..... (cm) L2 = ....... (cm) -2 23 x 10 -2 77 x 10 -2 -2 40 x 10 60 x 10 -2 50,5 x 10 49,5 x 10 -2 -2 57,5 x 10 42,5 x 10 -2 69,5 x 10 -2 30,5 x 10 -2
Polaritas A L1 = .... (cm) L2 = ..... (cm) 18 x 10-2 82 x 10 -2 33,5 x 10-2 66,5 x 10 -2 -2 43,5 x 10 56,5 x 10 -2 -2 50,5 x 10 49,5 x 10 -2 62,5 x 10-2 37,5 x 10 -2
Polaritas B L1 = ..... (cm) L2 = ....... (cm) 18,5 x 10 -2 81,5 x 10 -2 33,5 x 10 -2 66,5 x 10 -2 -2 -2 44 x 10 56 x 10 -2 -2 51 x 10 49 x 10 63,5 x 10 -2 36,5 x 10 -2
3.1.3 Rx 3
Ω
Rs ( ) 0,47 1 1,5 2 3,24
3.2 Perhitungan 3.2.1 Polaritas A untuk Rx 1
0,47 , = 0,99 1 = 0,98 1,52 ,,, = 0,96 3,24 ∑ =0,97 ,+,+,+,+,
Rxn
= Rs .
Rx1
=
Rx2
=
Rx3
=
Rx4
=
Rx5
=
=
=
= 0,97
|| || ||| ||| ∑| | 2
=
2
= =
2 2
= =
2
2
=
||0,0,9998 0,0,9977 || |||0,0,0,999667 0,0,0,999777 || | 23,02 10
∑|− | = √ (−) Kr
=
Rx’
=(
2
= 0,0004
2
= 0,0001 = 0,0001
2 2
2
=
= 0,0001
=0
, √(−)
= 0,0059
x 100%
= 0,6 %
0,97 0,0059) k
3.2.2 Polaritas B untuk Rx 1
,, = 1,02 = 0,96 , ==0,0,9996 = 0,94 ∑ ,(,+, +,+,+,)
Rxn = Rs .
Rx1 = 0,47. Rx2 = 1.
Rx3 = 1,5. Rx4 = 2.
Rx5 = 3,24.
|| || ||1,0,0926 0,0,9977 || || || ||0,0,9969 0,0,9977 || |∑| || |400,9x4 10 −0,97 | =
=
2 2 2 2 2
=
0,97
=
2
= 2,5 x 10 -3
= =
2
= 1 x 10-4 = 1 x 10 -4
= =
2
2
2
=
= 4 x 10 -4 = 9 x 10 -4
− | √ = 0,01 = √ ∑|(−) 0,97 ±0,01 ) =
Kr
=
Rx’
=(
x 100%
=1%
Ω
3.2.3 Polaritas A untuk Rx 2 L1 (m) Rs ( )
470 1000 1500 2000 3240
0,23 0,395 0,505 0,575 0,70
=
Rs .
Rx1
=
470 .
Rx2
=
1000.
Rx3
=
1500.
Rx4
=
2000.
Rx5
=
3240.
| | || || | − = √ ∑|(−) =
0,77 0,605 0,495 0,425 0,30
=
=
2
=
2
= =
2 2
= Rx’
| |
)
6,4. 10-3 1,6.10-3 4. 10-4 1. 10-4 1.10-2
1,57 1,53 1,47 1,48 1,39
|1,57 1,49 | ||1,1,4537398 1,1,4499 || , √(−)
= 1,49 k
2
=
Rx (
, = 1,57 ,,, = 1,53 ,, = 1,47 ,, = 1,48 = 1, 39 , ∑ ,+,+,+,+,
Rxn
Kr
Ω
L2 (m)
= =
2
2 2
2 2
= 6,4. 10-3 k = 1,6.10-3 k = 4. 10-4 = 1. 10-4 = 1.10-2
= 0,03
,, 1 00% = 2 % 0,03 ) x 100%
= (1,49
3.2.4 Polaritas B untuk Rx 2
Ω
Ω
Rs ( ) 0,47
L1 (m) 0,23
L2 (m) 0,77
Rx ( ) 1,57
1
0,4
0,6
1,5
1,5
0,505
0,495
1,47
2
0,575
0,425
1,48
3,24
0,695
0,305
1,42
| 6,1.41.100−−| − 1.4,4.911.1000−−
Rxn
=
Rx1
=
Rx2
=
Rx3
=
Rx4
=
Rx5
=
, ,, = 1,57 = 1,5 ,,, = 1,47 ,, = 1,48 , ∑ , = ,1,42+,+,+,+, , = 1,49 k Rs .
470 .
1000. 1500. 2000. 3240.
||| ||| |||11,1,,55477 11,1,,444999|| | || || ||11,,4428 1,1,4499|| ∑| | 0,0119 , − | = √ ∑|(−) √(−) ) = (1,4,,9±0,=1,032%) =
=
2 2 2 2 2
= =
2
= =
2
2
2
2
= =
2
k
=
= = = = =
− 1.4.6,11400.1−−0 − 4,1.91.010 − k
=
= 0,02 k
Kr
=
Rx’
=(
Ω
x100%
=
3.2.5 Polaritas A untuk Rx 3 L1 (m) Rs ( )
0,47 1 1,5 2 3,24
L2 (m) -2
18,5 x 10 33,5 x 10-2 44 x 10-2 51 x 10-2 63,5 x 10-2
81,5 x 10 66,5 x 10 56 x 10 49 x 10 36,5 x 10
Rx ( -2
2,14
-2 -2 -2 -2
= . 82 . 10− 1 = 0,47 . − = 2,14 Ω 2 = 1 . 33,66,56518,5. 10..1010−−= 1,99 k Ω 3 = 1,5 . 43,5 . 10−− = 1,95 Ω 4 = 2 . 49,50,55 .. 1010− =− 1,96 Ω 5 = 3,24 . 62,37,55 .. 1010− = 1,94 Ω
1,99 1,95 1,96 1,94
Ω
)
| |
0,0196 1 x 10 2,5 x 10 1,6 x 10 3,6 x 10
-4 -3 -3 -3
= 9,∑98 = 5 = 2 k 2 = √ ∑| (−) | = 50,(05274 1) = 0,037 kΩ = 0,0237 1001 0%0 % = 1,85 % ± ) 2 ± 0,037 ) kΩ Rx = (
0,14Ω7 1,25 3,24
=(
2,1,90Ω97 1,1,1,998216
3.2.6 Polaritas B untuk Rx 3
Rs (
Rxn
=
Rx1
=
Rx2
=
Rx3
=
Rx4
=
Rx5
=
=
L1 (m)
)
− 18,33,55×10 − ×10 − 44×10 − 51×10 63,5×10 −
L2 (m)
Rx (
− 81,66,55×10 − ×10 − 56×10 − 49×10 36,5×10 −
)
0,47×,,,××× = 2,07 1 × ,× × = 1,99 1,5××× = 1,91 2 × ×,×=1,92 3,∑ 24× ,×,+,= 1,+,86 +,+, Rs .
=
= 1,95 k
|| || || || ∑| | 2
= =
2 2
= =
2 2
2
= =
|||1,1,1,2,99909217 1,1,1,999555 | || 0,|1,86 1,95 |
2
2
2 2
2
0266
= = = = =
1,1,646 xx 1010−−− 98,1x 10x 10−−kk
| |
1,4 x 10-2
1,6 x 10-3 1,6 x 10-3 9 x 10-4
8,1 x 10-3
| − = √ ∑|(−) Kr
=
Rx’
=
, √(−) ,, ×100%=2% (1,95 0.04 ) x 100%
=
= 0,04 k
=
3.3 Grafik 3.3.1 Polaritas A untuk Rx 1
̅
x L1/L2 (m)
y Rs
0,47
0,47
1
1,02
1,5
1,56
2
2,08
3,24
3,35
, ∆∆ (,(−) 1 −, ) − (,.−,,)
= = 1,64 =
Kr Rx =
= 1,7
=
=
x 100% =
x 100%
= 6,25 %
3.3.2 Polaritas B untuk Rx 1
X L1/L2
Y Rs (k )
0,46
0,47
1,04
1
1,56
1,5
2,03
2
3,44
3,24
̅ 1,7 ∆∆ =−− − −,− ,−, , 1 00% = 6,25 % 1,1 1 ± 0,069 )= xKr = 1,11 6,25% = 0,069 k =
= 1,6 k
=
=
Kr Rx = Rx’
= 1,11 k
x 100%=
=(
3.3.3 Polaritas A untuk Rx 2
X L1/L2 (m)
Y Rs (103)
0,3
0,47
0,65
1
1,02
1,5
1,35
2
2,33
3,24
=
∆∆ (,(−) −, ) − (,−,.,) =
Kr Rx =
= 1,33
x 100% =
= 3,125 %
3.3.4 Polaritas B untuk Rx 2
X
Y
L1/L2 (m) 0,3
Rs ( ) 0,47
0,7
1
1,02
1,5
1,35
2
2,28
3,24
Ω
x 100%
̅ ,+,+,+,+, =1,1 ∆∆−(,(−)−,) , =(,1,−,43) . , = × = 1,43 × 6,25% = 0,089 Ω ± = (1,49±0,089 ) =
m
= 1,6 k =
=
Kr Rx =
=
x 100% =
x 100%
= 6,25 %
=(
3.3.5 Polaritas A untuk Rx 3
Rs (
)
L1 / L2
0,47
0,22
1
0,5
1,5
0,77
2
1,02
3,24
1,67
− = ∆(∆2 10, = 1− )4510− = 0,155 = 1,82 k = − 100 % (1,71,5 ) = 2.1,6 100 % = 6,25 % ===(1, 82±6,25 )%==(1,0,8112 ±k 0,11 )kΩ 67
3.3.6 Polaritas B untuk Rx 3 X Y L1/L2 (m) Rs (103)
0,23
0,47
0,5
1
0,8
1,5
1,04
2
1,7
3,24
∆∆−(,(−)−,) (,−,) . , = × =1=,43(̅× ±12,5% =)=(1, 0,18 43±0,18) =
Kr Rx =
=
= 1,43
x 100% =
x 100%
= 12,5 %
3.4 Pembahasan 3.4.1 Analisa Prosedur 3.4.1.1 Fungsi Alat
Dalam jembatan percobaanwheatstone ini digunakan alat yang mempunyai fungsi homogen yang berbedabeda. Bangku digunakan sebagai tempat kawat yang setiap ujung diberi sumber tegangan dan dihubungkan dengan hambatan Rs dan Rx. Galvanometer digunakan untuk mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil dan dapat digunakan sebagai penunjuk arus pada kawat homogen yang telah sama dengan nol. Sumber tegangan arus searah digunakan untuk memberikan sumber tegangan pada rangkaian jembatan wheatstone. Lima buah hambatan Rs dalam percobaan ini merupakan hambatan yang telah diketahui nilainya. Kabel-kabel penghubung pada percobaan ini digunakan untuk penghubung antara sumber
tegangan dengan bangku jembatan wheatstone dan menghubungkan Rs dengan Rx serta dihubungkan dengan galvanometer. Kemudian dihubungkan kembali dengan kabel menuju bangku jembatan wheatstone. Penggaris digunakan sebagai alat ukur pada percobaan jembatan wheatstone untuk diukurnya L1 dan akan diketahui L2 dengan cara 100 - L1 = L2. Saklar digunakan untuk pemutus dan penghubung arus. 3.4.1.2 Fungsi Perlakuan Rangkaian jembatan wheatstone disusun dengan benar agar arus dapat dialirkan dan antisipasi terjadinya kerusakan alat. Selain itu antara hambatan Rs dan Rx harus terhubung agarhomogen nilai Rxmulai dapatdari diketahui. Saat kabel dari galvanometer ditempelkan pada kawat angka nol pada penggaris dan digeser hingga jarum penunjuk terletak pada angka nol. Ketika digesernya kabel dari galvanometer tersebut harus tersentuh kawat homogen pada bangku jembatan, agar galvanometer dapat mendeteksi hingga suatu saat jarum menunjuk angka nol. Percobaan diusahakan kabel tidak menyentuh kawat (hanya menyentuh penggaris) supaya jarum galvanometer menunjuk angka nol. Kemudian saat pembacaan arus pada galvanometer, dipastikan jarum galvanometer tepat pada posisi nol. Karena jarum mudah bergerak jika kabel digeser walau hanya sedikit. Pada saat penggantian Rs atau Rx dan penggantian polaritas maka sumber tegangan harus dimatikan agar tidak berbahaya dan menghemat energi. 3.4.2 Analisa Hasil Pada Percobaan ini diperoleh data yang sedikit berbeda antara perhitungan dengan grafik. Data hasil perhitungan diperoleh Rx1 pada polaritas A dan B sebesar 0.97 k Kemudiandidapatkan pula Rx2 pada polaritas A dan B sebesar 1.49 kΩ. Selain itu pada data hasil perhitungan didapatkan pula nilai Rx3 pada polaritas A sebesar 2 k dan pada polaritas B sebesar 1.95 kΩ. Sedangkan pada grafik diperoleh nilai Rx1 pada polaritas A sebesar 1 kΩ dan pada polaritas B sebesar 1.11 kΩ. Nilai Rx2 didapatkan sebesar 1.33 kΩ pada polaritas A dan sebsesar 1.43 k pada polaritas B. kemudian nilai Rx3 didapatkan sebesar 1.82 kΩ pada polaritas A dan 1.43 kΩ pada polaritas B. Jika kedua hasil antara perhitungan dengan grafik dibandingkan, maka untuk nilai perhitungan Rx1 akan lebih kecil dari pada nilai grafik Rx1. Sedangkan untuk nilai perhitungan Rx2 dan Rx3 akan lebih besar daripada nilai grafik Rx2 dan Rx3. Hal ini terjadi karena untuk nilai perhitungan digunakan persamaan matematik yang mengacu pada teori jembatan wheatstone. Sedangkan pada grafik merupakan hasil nilai dari percobaan yang mungkin saat dilakukan pengambilan data terjadi ketidaktepatan pengambilan data sehingga terjadi beberapa error atau ketidaksesuaian dengan hasil yang diperoleh dari perhitungan teoritis. Secara umum, hasil nilai Rx1, Rx2, dan Rx3 dari polaritas A dan polaritas B adalah sama. Hal ini terjadi karena polaritas A dan polaritas B hanya bertukar kutub datangnya arus listrik sehingga hasil yang didapatkan akan sama (jika ada perbedaan, maka akan terjadi sedikit perbedaan nilai). Dari hal ini dapat dikatakan bahwa letak dari polaritas A dan polaritas B tidak mempengaruhi hasil nilai Rx1, Rx2, dan Rx3 yang didapatkan. Untuk mengetahui seberapa banyak error yang terjadi pada saat praktikum, dapat dilihat dari nilai Kr pada perhitungan data. Jika nilai Kr nya besar, maka error
yang terjadi juga besar. Begitupun sebaliknya jika nilai Kr nya kecil, maka error yang terjadi juga sedikit. Error yang terjadi bisa disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain kesalahan saat merangkai alat, pembacaan skala, dan kesalahan praktikan dalam melakukan praktikum misalnya tidak sengaja menggeser bangku jembatan wheatstone. Berdasarkan hasil praktikum dapat diketahui bahwa Kr yang didapatkan relatif kecil. Jadi dapat disimpulkan bahwa data hasil percobaan kelompok kami mendekati keakuratan. Aplikasi umum jembatan wheatstone salah satunya adalah dalam mengukur regangan pada beton atau baja. hal ini alatlistrik yang untuk digunakan adalahdilatasi strain gauge, yaitu semacam pita yang terdiriDalam dari rangkaian mengukur benda berdasarkan perubahan hambatan penghantar di dalam strain gauge. Alat ini direkatkan kuat pada benda sehingga deformasi pada benda akan sama dengan deformasi pada strain gauge. Aplikasi lain dari jembatan wheatstone ialah dalam percobaan mengukur tegangan beda uji berupa beton atau basa. Dalam percobaan tersebut akan menggunakan straingauge, yaitu semacam pita yang terdiri dari rangkaian listrik untuk mengukur dilatasi benda uji berdasarkan perubahan hambatan suatu pengantar didalam straingauge. Straingauge ini direkatkan dengan kuat pada benda uji akan sama dengan deformasi pada straingauge. Seperti yang telah diketahui, jika suatu material ditarik atau ditekan maka akan terjadi perubahan dimensi dari material tersebut yang sesuai dengan sifat-=sifat elastisitas benda. Perubahan dimensi pada penghantar akan menyebabkan perubahan pada hambatan listrik dengan persamaan :
= .
Pada perubahan ini sedemikian kecilnya sehingga untuk mendapatkan hasil eksaknya maka harus dimasukkan kedalam rangkaian jembatan wheatstone. Rangkaian listrik beserta jembatan wheatstone sudah ada didalam straingauge. Antara polaritas A dan polaritas B nilai untuk sama sulit didapatkan karena kesalahan manusia sendiri terkadang kita salah dalam membaca alat ukur. Error dikarenakan kurangnya ketelitian praktikan dalam menentukan titik L1 dan L2 serta kurangnya ketelitian dalam membaca petunjuk galvanometer. Hal ini dibuktikan dengan adanya nilai kr yang besar. Jembatan wheatstone merupakan suatu susunan rangkaian listrik untuk mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui besarannya. Kegunaan dari jembatan wheatstone adalah untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara arus yang mengalir pada galvanometer sama dengan nol karena potensial ujung-ujung kawat besarnya sama. Rangkaian jembatan wheatstone merupakan susunan dari komponenkomponen elektronika yang terdiri dari resistor variabel (Rs dan Rx) yang dihubungkan dengan seutas kawar homogen. Kawat homogen adalah kawat yang terbuat dari suatu bahan yang tersebar rata diseluruh bagian kawat sehingga arus yang mengalir disepanjang kawat besarnya sama. Fungsi dari kawat homogen yaitu untuk ketepatan transmisi. Menurut hukum Ohm, besarnya beda potensial (v) diujung-ujung penghantar besarnya sama dengan nol. Secara sistematis dapat ditulis :
V=I.R Dimana V adalah tegangan. I adalah arus dan R adalah resistansi. Arus yang menga1ir pada jembatan wheatstone di galvanometer = 0 dalam keadaan ini jembatan disebut seimbang sehingga sesuai dengan hukum ohm berlaku persamaan : R1 . R2 = R3 . R4 Bila nilai R1 dan R3 diganti dengan panjang kawat L1 dan L2 maka rumus diatas dapat ditulis sebagai berikut : R1 . R2 = R3 . Rx
= 21 . 1 = 12 .
Bila nilai R1 dan R2 diganti panjang kawat L1 dan L2 maka rumus diatas dapat ditulis sebagai berikut.
Perbedaan rangkaian jembatan wheatstone di percobaan dengan rangkaian jembatan wheatstone pada umumnya adalah rangkaian jembatan wheatstone pada umumnya merupakan pengkondisi sinya transduser mengubah tahanan dengan perubahan variabel dinamik. Rangkaian jembatan Wheatstone memiliki susunan dari 4 buah hambatan yang mana dari 2 hambatan itu variable dan hambatan yang belum diketahui besarnya disusun secara seri satu sama lain pada 2 titik diagonalnya. Rangkaian jembatan wheatstone pada percobaan nilai L1 dan L2 didapatkan melalui kawat homogen yang digeser melalui kontak sehingga didapatkan hasil nilai galvanometer nol. Jembatan wheatstone pada umumnya adalah rangkaian jembatan yang pada umumnya digunakan untuk mengukur presisi tahanan dengan nilai 1 ohm sampai dengan mega ohm, Rangkaian jembatan wheatstone banyak digunakan untuk menghitung resistansi yang tidak diketahui dengan bantuan dari rangkaian jembatan. Dua kaki yang terdapat pada rangkaian wheatstone harus disimpan seimbang dan satu kaki yang lainnya termasuk resistansi yang tidak diketahui.
BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Jembatan wheatstone menggunakan prinsip arus nol (setimbang) maka tidak ada arus yang mengalir sehingga nilai hambatan yang belum diketahui didalam rangkaian dapat ditentukan. Dasar pengukuran hambatan listrik dengan metode arus nol ialah bahwa arus yang mengalir melalui kawat homogen sama dengan nol (dapat dilihat pada galvanometer) sehingga tengangan antara hambatan standar dengan kawat kedua sama dan tegangan
antara hambatan yang jembatan belum diketahui nilainya dengan kawat pertama sama.standar Nilai hambatan listrik dalam wheatstone berbanding lurus dengan hambatan dan berbanding terbalik dengan perbandingan panjang kawat pertama dan kedua. 4.2 Saran Dalam melakukan percobaan, pembacaan data harus lebih teliti agar data yang didapat akurat.