Kajian Pustaka Laporan Alat Galvanometer.docx

I.

TUJUAN

Tujuan pembuatan galvanometer sedehana adalah sebagai berikut: 1.

Mengetahui cara pembuatan galvanometer sederhana.

2.

Mengetahui komponen-komponen pada galvanometer sederhana

3.

Mengetahui fungsi dari komponen-komponen pada galvanometer sederhana

4.

Mengetahui prinsip kerja galvanometer

5.

Mengetahui cara penggunaan galvanometer untuk mengukur tegangan yang relative kecil.

II.

KAJIAN PUSTAKA Mengukur besarnya sebuah komponen resistor dapat dilakukan dengan

berbagai cara dan hasil yang didapatkan dari pengukuran tersebut tergantung dari tingkat ketelitian alat ukur yang dipakai. Salah satu pengukuran resitor yang sudah dikenal sejak lama yaitu memakai alat ukur jembatan wheatstone baik pabrikasi maupun nonpabrikasi. Pada alat ukur ini tersedia satu fasilitas utama yang berfungsi sebagai detektor dengan sensitifitas yang tinggi yang disebut galvanometer. Dalam hal ini penggunaan jembatan wheatstone atau alat ukur lain seperti jembatan potensiometer, hasil pengukuran besaran komponen resistor yaitu dengan cara membandingkan pada kondisi keseimbangan titik nol galvanometer. Karena titik nol galvanometer berada ditengah, maka cepat atau lambatnya pergerakan jarum kekiri dan kekanan atau sebaliknya akan menunjukkan seberapa jauh rentang nilai yang sudah dicapai. Semakin lambat gerakan jarum baik kekiri atau kekanan, memberikan indikasi bahwa nilai resistor yang diukur mendekati hasil yang diinginkan. Apabila pengukuran dengan jembatan wheatstone dimana jarum berhenti pada titik nol yang berarti titik seimbang telah tercapai, maka operator akan melihat semua angka-angka yang ditunjukkan dial-dial tersebut. Meskipun membutuhkan waktu yang lama untuk mendapatkan hasil pengukuran resistansi sebuah resistor, akan tetapi hasil pengukuran yang dicapai mempunyai ketelitian yang tinggi. Dalam

prakteknya

seringkali

terjadi

salah

prosedur

pengukuran

yang

menyebabkan galvanometer menjadi rusak dikarenakan beralih fungsi bukan

sebagai instrumen detektor akan tetapi menjadi instrumen ukur. Kesalahan prosedur ini diantaranya dikarenakan pengamat mengalami kelelahan melakukan pengukuran secara berulang (Herlan, 2014 : 1-2). Galvanometer adalah alat untuk mengukur arus elektrik yang lemah (kecil), yang bekerja berdasarkan gerak jarum penunjuk yang dipengaruhi kakas (gaya) elektromagnetik yang dihasilkan oleh arus tersebut. Gavanometer balistrik, galvanometer yang periode ayunnya besar, sehingga simpangan yang terjadi dapat dipakai untuk mengukur muatan elektrik dalam denyut (pulsa) arus atau menghitung intergral waktu dari denyut tegangan. Galvanometer d’Arsonval adalah galvanometer yang intinya berupa kumparan kawat rngan yag digantungkan dari pita emas atau tembaga tipis, dan berputar dalam medan magnet dalam (permanen) bila arus dialirkan kepadanya melalui pita-pita itu, kedudukan kumparan ditunjukkan oleh cermin yang dipasang padanya, yang memantulkan berkas cahaya ke skala tetap, juga disebut galvanometer berkascahaya (Alwi, 1999 : 245). Galvanometer adalah alat untuk menunjukkan adanya arus kecil atau unutk mengukur arus kecil, atau untuk membandingkan arus kecil. Galvanometer kumparan juga disebut galvanometer yang pergerakannya berupa kumparan yang digantungkan atau dapat berputar pada suatu poros pada kumparan itu. Pada proses ini dipasang jarum penunjuk. Kumparan berada didalam medan magnet diantara kutub-kutub sebuah magnet tetap. Bila arus listrik mengalir melalui kumparan itu, kumparan berputar bersama-sama poros dan jarum penunjuk. Gerak berputar kumparan dihambat oleh suatu pegas spiral pengendali, sedemikian sehingga jarum sebanding dengan kuat arus (Hadiat, 2004 : 129). Sebuah kumparan berporos dari kawat halus ditempatkan dalam medan magnetik sebuah magnet permanen. Yang diikatkan ke kumparan itu adalah sebuah pegas, yang serupa dengan pegas rambut pada roda neraca sebuah jam. Dalam posisi setimbang, dengan tidak ada arus dalam kumparan itu, penunjuk berada di nol. Bila ada arus dalam kumparan, medan magnetik itu mengerahkan sebuah terka pada subuah kumparan yang sebanding dengan arus tersebut.

Sewaktu kumparan itu berputar, pegas itu mengerahkan sebuah torka pemilihan yang sebanding dengan pergeseran sudut. Jadi penyimpangan sudut kumparan dan penunjuk berbanding langsung dengan arus kumparan, dan alat itu dapat dikalibrasi untuk mengukur arus. Simpangan maksimum kurang lebih 90°, dinamakan simpangan skala penuh (full-scatedeflection) (Young , 2003 : 267). Menurut Cooper (1989 : 50-62), pengukuran-pengukuran arus searah sebelumnya menggunakan galvanometer dengan sistem gantungan (suspensi galvanometer). Instrumen ini merupakan pelopor instrumen kumparan putar, dasar bagi kebanyakan alat-alat penunjuk arus searah yang dipakai secara umum.

Sebuah kumparan (coil) kawat halus yang digantung di dalam medan maknit yang dihasilkan oleh sebuah maknit permanen. Menurut hukum dasar gaya elektromagnetik kumparan tersebut akan berputar di dalam medan magnet bila dialiri oleh arus listrik. Gantungan kumparan yang terbuat dari serabut halus berfungsi sebagai pembawa arus dari dan ke kumparan. Kumparan akan terus berdefleksi sampai gaya elektromagnetiknya mengimbangi torsi mekanis lawan dari gantungan. Dengan demikian penyimpangan kumparan merupakan ukuran bagi arus yang dibawa oleh kumparan tersebut. Sebuah cermin yang dipasang pada kumparan menyimpangkan seberkas cahaya dan menyebabkan sebuah bintik

cahaya yang telah diperkuat bergerak diatas skala pada suatu jarak dari instrumen. Efek optiknya adalah sebuah jarum penunjuk yang panjang tetapi massa nya nol. Walaupun galvanometer suspensi bukan instrumen yang praktis ataupun portebel (mudah dipindahkan), prinsip-prinsip yang mengatur cara kerjanya diterapkan secara sama terhadap jenis yang lebih baru yakni mekanisme kumparan putar maknit permanen (PMMC, Permanent Magnet Moving-Coil Mechanism) disini terdapat sebuah kumparan digantung didalam medan maknit sebuah maknit permanin berbentuk sepatu kuda. Kumparan digantung sedemikian sehingga ia dapat berputar bebas didalam medan maknit. Bila arus mengalir didalam kumparan torsi elektromagnetik yang dibangkitkannya akan menyebabkan perputaran kumparan tersebut. Torsi ini diimbangi oleh torsi mekanis pegas-pegas pengatur yang diikat pada kumparan. Keseimbanagn torsi-torsi dan juga sudut kumparan putar, dinyatakan oleh jarum penunjuk terhadap referensi tertentu yang disebut skala. Galvanometer dianggap sebagai alat penunjuk sederhana dimana defleksi jarum berbanding langsung dengan besarnya arus yang dialirkan ke kumparan. Sifat dinamik galvanometer (seperti kecepatan tanggap, redaman, oversoot) bisa menjadi penting. Sebagai contoh, bila arus bolak balik dihubungkan ke sebuah galvanometer pencatat, pencatatan yang dihasilkan oleh gerakan putar mencakup karakteristik tanggapan (respons) dari elemen yang berputar itu sendiri dan dengan demikian adalah penting untuk mempertimbangkan sifat dinamiknya. Didalam

praktek

biasanya

galvanometer

sedikit

kurang teredam

yang

menyebabkan jarum sedikit melonjak sebelum berhenti. Cara ini mungkin akan lebih lambat dari redaman kritis, tetapi dia menjamin pemakaian bahwa gerakan tidak rusak karena penanganan yang kasar, dan dia mengkompensir setiap gerakan tambahan yang dapat dihasilkan oleh debu dan keausan. Redaman galvanometer terjadi dalam dua mekanisme yaitu mekanis dan elektromagnetik. Redaman mekanis terutama disebabkan oleh perputaran kumparan terhadap udara disekelilingnya ; dia tidak bergantung pada arus listrik melalui kumparan. Redaman elektromagnetik disebabkan oleh efek induksi didalam kumparan putar bila dia berputar didalam medan magnet, dengan syarat

bahwa kumparan tersebut merupakan kumparan bagian dari sebuah kumparan listrik tertutup. Alat-alat PMMC umumnya dibuat agar menghasilkan redaman fiskos yang sekecil mungkin dan derajat redaman yang diinginkan diperbesar. Gerakan dasar kumparan putar maknit permanin (PMMC) sering disebut gerak d’Arsonval. Gerakan dasar PPMC bukannya memiliki sifat bawaan yang tidak sensitif terhadap temperatur, tetapi temperaturnya bisa dikompensir dengan meggunakan tahanan shunt dan tahanan seri yang sesuai dari bahan tembaga dan manganin. Untuk menyatakan sensitivitas sebuah galvanometer, umumnya digunakan tiga definisi, yaitu : sensitivitas arus (current sensitivity), sensitivitas tegangan (voltage sensitivity), dan sensitivitas mega-ohm (megaohm sensitivity) Dalam alat ukur kumpara putar, pada umumnya kumparan putarnya dibuatkan dengan kerangka dari aluminium. Secara listrik kerangka tersebut merupakan jaringan hubungan pendek, dan memberikan pada kumparan momen peredam. Bila kumparan berputar, yang disebabkan oleh arus I yang mengalir melaluinya, maka dalam kerangkanya akan timbul arus induksi. Ini disebabkan karena putaran kerangka aluminium ini terjadi dalam medan magnit 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 dari flenning. Tegangan ini yang menyebabkan arus induksi Id ini, akan memotong fluksi magnit 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 perputara, sehingga berakibat menghambat perputaran (sapiie,soedjana, 1974 : 5-6). Menurut Soedojo (1998:109-110), Alat-alat ukur listrik jenis kumparan putar, juga berdasarkan gaya Lorentz. Kita perhatikan gambar XI.11.

Pada alat ini suatu kumparan sepanjang mana arus listrik yang akan diukur dilewatkan, digantung didalam medan magnet dengan menempatkan di antara kutub-kutub magnet tetap. Apabila arus listrik dilirkan lewat kumparan ini, kumparan kan terputar oleh adanya gaya Lorentz dengan Impuls gaya sebesar Tm = N i b a µ H = N i B A

(XI.22)

Bila n ialah banyaknya lilitan, dan A = b x a adalah luas kumparan. Persamaan (XI.22) sebenarnya dapat juga diperoleh dari rumus impuls putar lingkaran arus listrik di dalam medan magnet yakni dari rumus τᵢ = µ i A x H = i A x B Efek yang terjadi bila terdapat dua material yang berbeda dihubungkan dalam suatu rangkaian tertutup dan pada kedua sambungannya (junction) dipertahankan pada temperatur yang berbeda maka arus listrik akan mengalir dalam rangkaian tersebut dan ketika salah satu kawatnya diputuskan lalu disambung dengan sebuah galvanometer, maka akan terlihat perbedaan tegangan dari kedua ujung etrsebut. Sehingga dengan demikian dapat dikatakan bahwa perbedaan temperatur dapat mengakibatkan terjadinya perbedaan tegangan yang menghasilkan gaya gerak listrik dengan kata lain bahwa arus listrik yang dihasilkan oleh termoelektrik, jika terjadi perbedaan suhu antara kedua sisi tersebut (Dejafar, 2010 : 33). III. 1.

ALAT DAN BAHAN

Magnet U

2.

Kawat tembaga halus

3.

Jepit buaya

4.

Probe

5.

Jarum penunjuk

6.

Inti besi lunak (besi mainan mobil)

7.

Kartu perdana bekas

8.

Busur Derajat

9.

Baterai

10. Sterofoam

11. Lem super

12. Lem tembak

13. Kaleng minuman (pegas)

14. Kardus/kotak

IV.

PROSEDUR KERJA Prosedur kerja pembuatan galvanometer sederhana, yaitu :



Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk membuat galvanometer sederhana.



Potong kartu perdana serta buat bentuk kotak, Setelah itu tusuk bagian tengah kumparan secara vertikal dengan inti besi lunak. (Potongan kartu perdana disesuaikan dengan ukuran magnet).



lalu buat kumparan pada kartu perdana tersebut secara rapi dengan menggulungkan kawat tembaga. Sisakan kawat di awal dan di akhir lilitan.



Sisa tiap ujung dihubungkan ke kabel penghubung merah dan hitam yang dihubungkan ke baterai pada kutub positip dan negative (untuk membuktikan bahwa jarum galvanometer dapat bergerak)



masukkan inti besi lunak yang sudah terdapat lilitan kedalam kerangka ban tamia yang tidak terlalu kencang agar kumparan dapat bergerak dengan baik



Tes dengan magnet, dimana lilitan kumparan berada di tengah kutub magnet U yang telah teralirkan listrik DC.



Jika lilitan bergerak maka terbukti bahwa kumparan dan batrai telah terhubung dan membentuk gaya elektromagnetik



Bengkokkan gelang menyerupai huruf U sebagai pemegangnya (ganggang)



Lalu bentuk gelang sedemikian rupa agar busur sebagai skala dalam galvanometer dapat ditempelkan.



Gunakanakan lempengan alumunium sebagai skala penunjuk.



Buat alas galvanometer sederhana menggunakan sterofom.



Maka galvanometer telah selesai



Buktikan bahwa galvanometer berkerja baik, yang ditandai dengan bergeraknya skala penunjuk saat di hubungkan ke baterai dan kembali keposisi semula saat sambungan dilepas.

V.

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil

Tegangan Baterai

Skala yang Ditunjuk

Hasil

1.

1,5 volt (1,58 volt)

10

1,7 V

2.

3 volt (3,16 volt)

20

3,46 V

3.

9 volt (7,8 volt)

45

7,78 V

5.2 Pembahasan Pada pembuatan alat kali ini yaiutu alat ukur galvanometer sederhan. Alat-alat yang kami gunakan dalam pembuatan galvanometer sederhana ini adalah baterai, kabel, kawat (kumparan), magnet, lem tembak, lem setan, busur, kartu perdana bekas, kaleng bekas, penjepit buaya, probe, dan ban mobil. Kemudian langkah selanjutnya yaitu kami merangkai alat. Kami membuat sesuai dengan prosedur kerja dimana setelah merangkai alat kami membuat kumparan dengan melilit kawat dengan rapi pada kubus yang di bentuk dari kartu perdana bekas. Pada kumparan kami menyisahkan lilitan untuk dihubungkan ke probe lalu probe dihubungkan dengan penjepit buaya. Kemudian tusukan besi panjang di tengah-tengah kotak yang sudah dililitkan kumparan setelah itu ujung bawah besi lunak yang sudah tertancap di pasangkan pada roda mobil agar kumparan dapat bergerak sedangkan ujung lainnya dipasangkan jarum penunjuk. Untuk meletakkan ban tempel sterofoam di dasar galvanometer. Lalu letakkan kumparan diantara magnet U. Setelah itu penjepit buaya di jepitkan pada ujung negarif dan positif beterai. Hal ini dilakukan untuk

membuktikan jarum penunjuk dapat bergerak atau tidak. Dengan bigitu galvanometer sederhana dapat digunakan dengan baik. Pada pembuatan pertama, kami membuat susuna kumparan terlalu besar maka aru listriknya terhambat, lalu kami mencoba membuat lilitan kumparan yang lebih kecil dan tidak tumpang tindih dan jumlah kumparan yang digunakan sama rata antara sebelah kiri dan kanan inti besi yang sudah di tancapkan. Baterai berfungsi untuk mengalirkan arus listrik ke kumparan dan kemudian magnet disini berperan untuk menarik arus yang mengalir pada kumparan sehingga kumparan dapat bergerak. Pada pembuktian prinsip galvanometer terbukti bahwa galvanometer merupakan alat ukur kumparan putar magnet, dikarenakan pada pembuktian terlihat bahwa ada gaya Lorenz yang bekerja. Cara kerja galvanometer yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorentz sama besar tetapi berlawanan arah. Makanya skala penunjuk bergerak yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan.

Kawat tembaga dililitkan hingga menjadi kumparan dan

diletakkan diantara kutub-kutub sebuah magnet permanen. Arus listrik yang berasal dari batrai memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral yang terpasang diatas dan kutub selatan mengalami gaya Lorentz yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebabkan kumparan jarum untuk menunjukkan pada skala tertententu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur. Jika probe positif dihubungkan ke kutub positif baterai dan probe negative dihubungkan ke kutub negative baterai maka jarum penunjuk akan menyimpang ke sebelah kanan. Sebaliknya jika probe tidak disubungkan dgan kutub baterai sesamanya maka jarum penunjuk akan menyimpang kesebelah kiri. Besar penyimpangan oleh jarum galvanometer baik kekanan maupun kekiri akan menunjukkan angka yang sama besar. Hal ini dikarenakan prinsip pada pada galvanometer tidak mengenal nilai positif dan negative. Semakin besar tegangan yang digunakan, maka semakin besar skala yang di tunjukan galvanometer. Dengan demikian sebaliknya, jika hanya 1 baterai yang digunakan maka jarum hanya menunjukkan skala yang kecil.

VI.

KESIMPULAN

Galvanometer adalah alat ukur listrik yang dapat di gunakan untuk mengukur arus dan tegangan yang relarive kecil. Galvanometer dapat bekerja dengan menggunakan prinsip induksi elektromagnetik yang akan menghasilkan gaya lorenz. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet (B). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik (I). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawaan dengan arah arus. Kumparan yang diletakkan di antara kutub-kutub magnet tersebut dialiri arus listrik dalam daerah medan magnetik yang menyebabkan kumparan tersebut berputar. Kumparan hanya berputar sedikit karena ditahan oleh adanya pegas spiral. Putaran kumparan tersebut menyebabkan jarum penunjuk berada pada skala tertentu. Pembacaan skalanya dapat kita lihat pada busur derajat, dengan menguji menggunakan jumlah baterai yang bervariasi.

Pembuatan galvanometer sederhana menggunakan beberapa alat, salah satunya kumparan. Dalam membuat kumparan, harus dililitkan kawat tembaga dengan rapi dan secukupnya. Selain itu baterai juga sangat diperlukan untuk menggerakan jarum galvanometer. Semakin besar tegangan maka semakin besar skala yang ditunjukkan oleh galvanometer.

VII.

Saran

Pada alat ukur galvanometer yang telah kami buat memiliki kelemahan yaitu didalam mengkalibrasi alat. Dimana alat yang kami buat memiliki tingkat kesensitivan yang cukup tinggi saat diberi gerakan perputaran posisi jarum setelah dialiri baterai (selesai melakukan pengukuran) tidak berada tepat pada angka nol hal ini dikarenakan pemasangan pegas pada besi kumparan kurang baik. Diharapkan kedepannya dapat dilakukan pemasangan pegas yang lebih baik lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Alwi, Hasan. 1999. Kamus Fisika. Jakarta : Balai pustaka. Cooper, william D. 1994. Instrumentasi Elektonik dan Teknik Pengukuran Edisi ke-2. jakarta : Erlangga. Djafar, Zuryati. Dkk. 2010. Pengaruh Variasi Temperatur Fluida Panas terhadap Karakteristik Modul Termoelektrik Generator. Jurnal Teknik Mesin. Volome 11. Nomor 1. Jakarta : Universitas Indonesia. Hadiat. Dkk. 2004. Kamus Sains. Jakarta : Balai pustaka. Herlan, Dedeng. 2014. Studi Pengaruh Pengaman Galvanometer Terhadap Keakuratan Hasil Pengukuran Resistor Pada Jembatan Wheatsone Sederhana. ISSN : 2407-1846. Jurnal Teknik Elektro. Jakarta : Universitas Muhammadiyah. Sappie, Soedjana. 1974. Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik. Jakarta : Erlangga. Soedojo, Peter. 1998. Azas-azas Ilmu Fisika Listrik Magnet Jilid 2. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Young, Hugh D. Dkk. 2003. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh jilid 2. Jakarta : Erlangga.

VIII. LAMPIRAN a. Lampiran gambar

LAPORAN ALAT-ALAT UKUR “PEMBUATAN GALVANOMETR SEDERHANA”

Dosen pengampu : Wawan Kurniawan M.Sc.

Disusun oleh : 1. 2.

Lugy Rivaldo (A1C317011)

Rachel Risda Sitanggang (A1C317067) 3.

Puspa Cantika Riana (A1C317069)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2018