Laporan Eksperimen 1.docx

EKSPERIMEN 1 INSTRUMENTASI PENGUKURAN LISTRIK

I. 1. 2. 3. 4.

TUJUAN EKSPERIMEN Mengenal alat dan metode dan prosedur pengukuran yang menggunakan instrumentasi listrik. Mengetahui dan trampil penggunaan alat ukur Voltmeter dan Amperameter untuk mengukur beberapa besaran listrik yang penting. Mengetahui adanya hambatan dalaam dan batas ukur suatau alat ukur,serta mampu menggunakan, dan mampu memberikan koreksi terhadap hasil pengukuran. Dapat mengubah batas ukur Voltmeter dan Amperameter

II.

ALAT DAN BAHAN 1. Amperameter (AC dan DC) 2. Voltmeter (AC dan DC) 3. Ohmmeter 4. Baterai 5. Multimeter 6. Resistor 7. Potensiometer 8. Lampu pijar + Holder 9. Kabel-kabel Penghubung arus

III.

DASAR TEORI

Dalam fisika dikenal beberapa besaran listrik. Tiga besaran listrik yang penting adalah arus, tegangan, dan hambatan. Alat untuk mengukur ketiga besaran listrik tersebut adalah amperameter, Voltmeter yang masing-masing digunakan untuk mengukur kuat arus dan tegangan (beda potensial), sedangkan untuk mengukur hambatan listrik digunakan ohmmeter. Ketiga alat ukur ini ada juga yang dikemas tunggal yang dikenal sebagai multiemeter (Avometer). Dalam prakter biasanya cukup dengan menggunakan 2 besaran listrik saja yang sedangkan besaran ketiga (yang lainnya) dapat ditentukan dengan menggunakan hubungan: V = I.R...................................................................................................(1 . 1) Dimana: V = Tegangan listrik (V) I = Kuat arus listrik (A)

R = Hambatan/ tahanan (Ω) Persamaan (1 .1) di kenal sebagai Hukum Ohm 3.1 Mengukur Kuat Arus Untuk mengukur kuat arus I, maka alat ukur (Amperameter) ditempatkan atau dipasang seri dengan rangakaian X (Ojek pengukuran) yang akan diukur kuat arusnya, seperti rangkaian pada gambar 1-1.

3.2 Mengukur Tegangan (Beda potensial) Untuk mengukur tegangan, alat ukur (voltmeter) di pasang pararel dengan rangkaian X(objek pengukuran) yang akan diukur tegangannya, seperti pada gambar 1-2.

3.3 Mengukur Tuat arus dan Tegangan secara Bersama Untuk mengukur kuat arus dan tegangan secara serentak, dapat dilakukan dengan 2 jenis rangkaian seperti pada gambar 1-3a dan gambar 1-3b.

Perhatikan bahwa rangkaian pada gambar 1-3a, voltmeter betul-betul menunjukan tegangan (beda potensial) antara kedua terminal X ( = Vab), akan tetapi Amperameter tidak menunjukan kuat arus yang melalui arus X saja,tetapi juga arus melalui voltmeter . sedangkan rangkaian pada gambar 1-3b, Amperameter betul-betul menunjukan arus yang melalui X, akan tetapi voltmeter mengukur tegangan antara terminal a ,b dan c, bukan terminal a dan b. Setiap alat ukur listrik mempunyai hambatan dalam. sebuah Amperameter yang ideal, mempunyai hambatan dalam yang sangat kecil (dalam orde Ω), sedangkan sebuah voltmeter ideal mempunyai hambatan dalam yang sangat besar ( dalam orde Ω) . kesalahan (kkelemahan) di atas dapat dikoreksi , jika hambatan dari Amperameter rA dan rV diketahui.

3.4 Mengukur Hambatan Dalam Ada beberapa metode antara lain:  Metode 1

Perhatikan gambar 1-4 kuat arus yang melalui amperameter dapat dibaca pada amperameter itu sendiri,sedanakann tegangan dapat di baca pada voltmeter. Dan hambatan dalam rA dari am[perameter dapat dihitung.

RA = V/I..........................................................................(1.2)

 Metode 2 Perhatikan gambar 1-5 . sebelum rB terpasang (gbr 1-5a) Amperameter menunjukan arus sebesar IA . jika RB diketahui, maka rA dapat dihitung dengan persamaan rA= (I-IB)/ IA .RB. Dimana ; rA = hambatan dalam ampermeter IA = arus yang melalui ampermeter IB = arus yang melaluibeban rb I = kuat arus total Pada eksperimen ini harus di gunakan >>rA .

3.5 Mengukur Hambatan dalam Voltmeter:  Metode 1: pada gambar 3-6 , kuat arus yang melalui hambatan dalam voltmeter dapat di baca pada ampermeter, sedangkan pada beda potensial ( tegangan ) di baca pada voltmeter itu sendiri , dari hasil pengamatan /pengukuran tersebut, maka hambatan dalam rv dari voltmeter dapat di tentukan dengan persamaan : RV=V/I

 Metode 2: Potensiometer .

Perhatikan gambar 1-7, sebelum rb terpasang jarum penunjuk voltmeter menunjukan nilai N volt. Setelah RB di pasang voltmeter menunjukkan N volt . jika RB di ketahui , maka rv dapat di hitung dengan persamaan : rv=N-n/n. RB................................(1.5) Dengan menggunakan RB<
3.6

Mengubah batas ukur. Sebuah miliamper di katakan mempunyai batas ukur I mAjika jarum menunjukan simpangan maksimum pada saat ia di lalui arus listrik sebesar I mA. Hal serupa berlaku pada voltmeter yang mempunyai patas ukur V volt: jarum nya akan amenunjukan simpangan maksimum jika di pakai untuk mengukur tegangan sebesar V volt. Batas ukur sebuah miliamper dapat di perbesar menjadu n kali batas ukur mula-mula , jika ia di beri hambatan shunt (Rs), yang di pasang pararel dengan miliamper , seperti pada gambar 1-8 dengan:

Rs = rA/n-1.....................................................(1 .6)

Untuk memperbesar batas ukur voltmeter menjadi n kali batas ukur mula-mula, maka Voltmeter di beri hambatan depan yang di pasang seri dengan voltmeter , seperti pada gambar 1-8 dengan syarat: Rs = (n-1) Rv..........................................................................(1.7)

Pehatikan bahwa,untuk rangkaian pada gambar 1-9 “jepit penghubung” yang baru (batas ukur yang baru) adalah termial a dan c bukan a dan b

IV.

PROSEDUR EKSPERIMEN 1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1-1 ON-kan power supply dan catalah kuat arus yang melewati X pada alat ukur Amperameter. 2. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1-2 ON- kan power supply dan catalah beda potensial (tegangan) antara terminal a dan b (Vab) pada beban X pada alat ukur voltmeter. 3. Mengukur kuat arus dan tegangan secara bersama 5.1 buatlah rangkaian seperti seperti pada. Gbr .1-3 ( metode 1) ON-kan power supply amatilah dan catalah kuat arus I yang ditunjukan oleh Amperamater dan Beda potensial V antara terminal a dan b (Vab) pada beban X yang ditunjukan oleh alat ukur Voltmeter. 4. Mengubah Hambatan dalam Amperameter 4.1. buatlah rangkaian seperti pada Gbr 1-4. ON-kan power supply dan amatilah penunjukkan Amperameter dan Voltmeter . Aturlah potensiometer 4.2. Buatlah rangkaian seperti pada Gbr. 1-5a kemudian aturlah potensiometer agar diperoleh kuat arus yang memadai dan catalah petunjukan Ampermeter 4.3. Hubungan(tambahkan) RB pada rangkaian ini ( Gbr 1-5b) catalah pengukuran amperameter 4.4 ulang pencobahan 6.5 untuk beberapa kali hargai RB yang Berlainan. 5. Menghubungkan hambatan dalam voltmete 5.1. Buatlah rangkaian seperti Gbr.1.6, kemudian ulangi prosedur seperti point

6.2 dan 6.3. 5.2 buatlah rangkaian seperti Gbr.1-7a, kemudian aturlah potensiometer agar diperoleh tegangan yang memadai. Ctatlah hasil voutmeter . ulangi percobaan untuk tegangan (V) atau Arus (I) yanag berbeda. 5.3. Hubungkan RB pada rangkaian ini (lihat Gbr . 1-7). Catalah hasil pengamatan pada voltmeter.

V.

DATA PENGAMATAN No Gambar Rangkaian Fisika Pada Listrik Rangkaian pada Tegangan Arus Listrik Listrik (Voltmeter) (Amperemeter)

Keterangan

1.

1.1 (a)

3,5

0,5

Amperemeter dirangkai secara seri menggunakan resistor

2.

1.1(b)

3,5

0,8

Amperemeter dirangkai secara seri menggunakan lampu

3.

1.2

1,5

0,23

Voltmeter dirangkai secara paralel menggunakan resistor

4.

1.3 (a)

1,25

0,17

Mengukur kuat arus dan tegangan secara bersama (percobaan 1)

5.

1.3 (a)

1

0,12

Mengukur kuat arus dan tegangan secara bersama (percobaan 2)

6.

1.3 (a)

1,7

0,26

Mengukur kuat arus dan tegangan listrik secara

bersama (percobaan 3) 7.

1.3 (b)

1

0,125

Mengukur kuat arus dan tegangan listrik secara serantak (percobaan 1)

8.

1.3 (b)

1,5

0,175

Mengukur kuat arus dan tegangan listrik secara serantak (percobaan 2)

9.

1.3 (b)

2

0,235

Mengukur kuat arus dan tegangan listrik secara serantak (percobaan 3)

10.

1.4

0,1

1

Mengukur hambatan dalam amperemeter (percobaan 1)

11.

1.4

0,1

1,25

Mengukur hambatan dalam amperemeter (percobaan 2)

12.

1.4

0,12

1,3

Mengukur hambatan dalam amperemeter (percobaan 3)

13.

1.5 (a)

-

0,2

Menentukan RIA

14.

1.5 (b)

-

0,6

Menentukan RIB

15.

1.6

20

-

Menentukan RV

16.

1.7

5

2,5

Menentukan hambatan dalam

voltmeter secara berbeda arus dan tegangan 17

VI.

1.7 (b)

5,1

3

Menentukan hambatan dalam voltmeter secara berbeda arus dan tegangan

ANALISIS DAN DATA PERHITUNGAN 1. Dari hasil pengamatan / pengukuran V dan I dengan menggunakan rangkaian pada gambar. Jawab : Perhatikan bahwa rangkaian pada gambar 1-3a, voltmeter betul-betul menunjukan tegangan (beda potensial) antara kedua terminal X ( = Vab), akan tetapi Amperameter tidak menunjukan kuat arus yang melalui arus X saja,tetapi juga arus melalui voltmeter . sedangkan rangkaian pada gambar 1-3b, Amperameter betul-betul menunjukan arus yang melalui X, akan tetapi voltmeter mengukur tegangan antara terminal a ,b dan c, bukan terminal a dan b. Setiap alat ukur listrik mempunyai hambatan dalam. sebuah Amperameter yang ideal, mempunyai hambatan dalam yang sangat kecil (dalam orde Ω), sedangkan sebuah voltmeter ideal mempunyai hambatan dalam yang sangat besar ( dalam orde Ω) . kesalahan (kkelemahan) di atas dapat dikoreksi , jika hambatan dari Amperameter rA dan rV diketahui.

2. Grafik V terhadap I dari data pada percobaan 6.1 - 6.4

Grafik V terhadap I hambatan dalam Amperemeter 1.4 1.2

Arus listik I

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.1

0.1

0.12 Tegangan V

3. Menghitung hambatan dalam amperemeter rA dengan metode 1 dan metode 2  Metode 1 rA = V/I Jawab : Pada percobaan 1 : rA = V/I rA = 0,1/1 rA = 0,1 Ω Pada percobaan 2 : rA = V/I rA = 0,1/1,25 rA = 0,08 Ω Pada percobaan 3 : rA = V/I

rA = 0,12/1,3 rA = 0,09 Ω

 Metode 2 rA = [(I – IB).(RB)]/IA

Jawab : Pada percobaan 1 : rA = [(I – IB)/IA].(RB) rA = [(1–0 )/1].(0,1) rA = 0,1 Ω Pada percobaan 2 : rA = [(I – IB)/IA].(RB) rA = [(1–0 )/1,25].(0,1) rA = 0,08 Ω Pada percobaan 3 : rA = [(I – IB)/IA].(RB) rA = [(1,2–0)/1,3].(0,1) rA = 0,09 Ω

4. Grafik V terhadap I dari data pada percobaan 7.1-7.4

Arus listrik I

Grafik V terhadap I dalam hambatan Voltmeter 3.1 3 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2

5

5.1 Tegangan V

5. Menghitung hambatan dalam voltmeter rV dengan metode 1 dan metode 2  Metode 1 rV = V/I Jawab : Pada percobaan 1 : rV = V/I rV = 5/2,5 rV = 2 Ω Pada percobaan 2 : rV = V/I rV = 5,1/3 rV = 1,7 Ω

 Metode 2 rV = [(N – n)/n].(RB) Jawab :

Pada percobaan 1 : rV = [(N – n)/n].(RB) rV = [(5– 0)/2,5].(1) rV = 2 Ω Pada percobaan 2 : rV = [(N – n)/n].(RB) rV = [(5,1– 0)/3].(1) rV = 1,7 Ω

VII.

KESIMPULAN DAN SARAN

1. KESIMPULAN Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa: 1. Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur tegangan pada rangkaian listrik 2. Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur arus litrik pada rangkaian listrik. 3. Besar hambat jenis bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus : R=V/I 4. Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah aljabar dari beda potensialnya harus sama dengan nol. 5. Pada setiap percabangan jumlah kuat arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. 2. SARAN Praktikan harus benar-benar menguasai materi yang akan dipraktikkan sehingga praktikan dapat melakukan praktikum dengan baik dan benar. Selain itu, praktikan juga harus teliti dan cermat dalam membuat rangkaian serta membaca alat ukur sehingga dapat memperkecil kesalahan dan hasil praktikumnya dapat mendekati nilai yang sebenarnya.

VIII. DAFTAR PUSTAKA 1. Halliday D. Rasnick dan Walkir J. 1993. Fundamentals Of Physics. 4-th edition,John Wiley dan Son , Inc.,New York.USA (chp.29 : 804) 2. Gianocoli, Douglas C. 1991. Physics-Principles With Aplications. 3-rd editions. PrenticeHall International , Inc, New Jersey, USA, (chp. 19 : 494-498) 3. Halliday, D dan Resnick , R. 1978.PHISIC.3-rd ediotion .Jhon Wiley DAM sons, Inc . New Tork, USA. (FISIKA 2 terjemahan Panturan Silaban, Ph.D dan Drs. Erwin Supcipto Bab 32 : 227-229) 4. PHYWE.Universitas Laboratory Experiments Physics. Volume 4. Edition 1994.PHYWE Series Of PUlications.Gottingen. Garmany.