Amperemeter dan Voltmeter DC

I. Amperemeter dan Voltmeter DC

Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus listrik, dan voltmeter untuk mengukur beda potensial atau tegangan. Bagian terpenting amperemeter atau voltmeter adalah galvanometer, yang berupa jarum penunjuk pada suatu skala tertentu. Gambar 7.16 menunjukkan sebuah galvanometer yang bekerja dengan prinsip gaya antara

Sumber: Fisika Jilid 2, Erlangga, 2001

medan magnet dan kumparan pembawa arus. Penyimpangan

Gambar 7.16 Galvanometer

jarum galvanometer sebanding dengan arus yang melewatinya.

pada multimeter.

Sensitivitas arus skala-penuh, I m , dari sebuah galvanometer merupakan arus yang dibutuhkan agar jarum menyimpang

d engan skala penuh. Bila sensitivitas I m adalah 50 mA, maka untuk arus 50 mA akan menyebabkan jarum

bergerak ke ujung skala, sedangkan arus 25 mA akan menyebabkan jarum menyimpang setengah skala penuh. Jika tidak ada arus, jarum seharusnya berada di angka nol

d an biasanya ada tombol pemutar untuk mengatur skala titik nol ini. Galvanometer dapat digunakan secara langsung untuk

mengukur arus DC yang kecil. Contohnya, galvanometer

d engan sensitivitas I m 50 mA dapat mengukur arus dari

1 mA sampai dengan 50 mA. Untuk mengukur arus yang

lebih besar, sebuah resistor dipasang paralel dengan galvanometer. Amperemeter yang terdiri dari galvanometer

yang dipasang paralel dengan resistor disebut resistor shunt (“shunt” adalah persamaan kata “paralel dengan”). Penyusun-

Gambar 7.17 Amperemeter

an resistor shunt tampak seperti pada Gambar 7.17. dirangkai paralel dengan

resistor (resistor shunt).

Hambatan shunt adalah R, dan hambatan kumparan gal- v anometer (yang membawa arus) adalah r. Nilai R

d ipilih menurut penyimpangan skala penuh yang

d iinginkan dan biasanya sangat kecil, mengakibatkan hambatan dalam amperemeter sangat kecil pula.

Bab 7 Listrik

V oltmeter juga terdiri dari galvanometer dan resistor. Resistor R yang dihubungkan seri dan biasanya besar,

(Gambar 7.18), mengakibatkan voltmeter mempunyai

RR

1 2 hambatan dalam yang besar. Sebagai contoh, dengan menggunakan galvanometer yang hambatan dalamnya

r = 30 Ω dan sensitivitas arus skala penuh sebesar 50 mA.

V Kemudian dengan merancang suatu voltmeter yang

Gambar 7.18 Resistor R yang

membaca dari 0 sampai dengan 15 V, apakah skala ini

dihubungkan seri.

linier? Bila ada beda potensial 15 V di antara kutub-kutub v oltmeter, kita menginginkan arus 50 mA mengalir

melaluinya agar dihasilkan simpangan skala penuh. Dari Hukum Ohm kita dapatkan:

15 V = (50 µ A )(r + R) maka:

15 V

5 , 0 × 10 5 A = 300 k Ω – 30 Ω ≈ 300 k Ω

Bila kita perhatikan bahwa r = 30 Ω sangat kecil jika

d ibandingkan dengan nilai R ≈ 300 k Ω , sehingga tidak memengaruhi perhitungan secara signifikan.

Skala akan kembali linier jika tegangan yang akan diukur sebesar 6,0 V, arus yang melalui voltmeter akan sebesar:

6,0 V I= 3,0 10 5 × Ω

= 2,0 × 10 -5 A = 20 µ A

Ini akan menghasilkan dua per lima simpangan skala penuh, sebanding dengan nilai tegangan: 6 , 0 V = 2 .

15 , 0 V 5

V oltmeter juga dapat dirangkai paralel dengan elemen rangkaian yang tegangannya akan diukur. Voltmeter

d igunakan untuk mengukur beda potensial antara dua titik dan kedua ujung kawatnya (kawat penghubung)

d ihubungkan ke dua titik tersebut. Makin besar hambatan

d alamnya r, maka makin kecil pengaruhnya terhadap rangkaian yang diukur.

V oltmeter dan amperemeter mempunyai beberapa resistor seri atau shunt untuk memberikan suatu jangkauan (range) pilihan. Multimeter merupakan alat multiukur,

d apat dipakai sebagai pengukur beda potensial, kuat arus

Sumber: Fisika Jilid 2, Erlangga, 2001

listrik, maupun hambatan. Alat ini juga disebut AVOmeter

Gambar 7.19 Sebuah

(AVO = Amperemeter, Voltmeter, dan Ohmmeter). Gambar

multimeter digital.

7 .19 menunjukkan sebuah multimeter digital (DMM).

Fisika X untuk SMA/MA

Sensitivitas multimeter biasanya ditunjukkan pada tampilannya dan dinyatakan dalam ohm per volt ( Ω /V). Skala ini yang menunjukkan ada berapa ohm hambatan pada meter per volt pembacaan skala penuh. Contohnya, jika sensitivitas multimeter 30.000 Ω /V, berarti pada skala

10 V memiliki hambatan 300.000 Ω . Sensitivitas arus skala penuh, I m , merupakan kebalikan sensitivitas dalam Ω /V ( Ω /V = A -1 ). Misalnya, multimeter dengan sensitivitas 30.000 Ω /V menghasilkan simpangan skala

Sumber: Ensiklopedi Sains dan

penuh pada 1,0 V di mana 30.000 Ω dirangkai seri dengan

Kehidupan, CV Tarity

galvanometer. Ini berarti sensitivitas arus adalah: Samudra Berlian, 2003

Gambar 7.20 Multimeter

I untuk mengukur beda potensial,

1,0 V

kuat arus listrik, dan hambatan.

= 33 µA. Uji Kemampuan 7.9

1. Bagaimana cara memasang amperemeter dan voltmeter dalam suatu rangkaian?

2 . Jelaskan yang terjadi jika dalam pemasangan amperemeter kutub-kutubnya

d alam posisi terbalik! Kegiatan

Tujuan : Melakukan pengukuran kuat arus dengan amperemeter.

Alat dan bahan : Batu bateri dua buah, berbagai resistor, hambatan variabel, kabel secukupnya,

sakelar, amperemeter. Cara Kerja:

1. Siapkan dua buah baterai, berbagai resis- tor yang mempunyai hambatan berbeda atau sebuah hambatan variabel atau hambatan yang dapat divariasikan, kabel penghubung, sebuah sakelar pemutus arus, dan sebuah amperemeter.

2 . Rangkailah peralatan dan bahan sesuai gambar di samping ketika kondisi sakelar off atau terbuka.

3. Pada kondisi resistor variabel berharga terbesar on-kan sakelar, dan amati

arus yang mengalir melalui amperemeter yang dipasang (baca ± 5 kali).

4. Ubah dengan cara memutar resistor variabel atau mengganti hambatan yang berbeda besarnya, amati pembacaan amperemeter.

5. Ulangi langkah 4 untuk berbagai besar hambatan resistor dan tegangan baterai.

6. Masukkan data percobaan pada tabel yang tersedia.

Bab 7 Listrik

Diskusi:

1. Apa yang disebut dengan arus listrik?

2 . Apa hubungan antara kuat arus listrik dengan beda potensial listrik pada suatu rangkaian listrik sederhana?

3. Apa dimensi dari arus listrik?

4. Ralat nisbi dari sebuah amperemeter adalah 5%. Pada pengukuran arus listrik menunjukkan harga 5 A, berapakah batas pembacaan atas dan bawah dari amperemeter ini?

5. Apakah hubungan antara arus listrik dengan banyaknya elektron yang mengalir pada suatu rangkaian?

Fiesta Fiesta Fiesta Fiesta Fiesta

Fisikawan Kita George Simon Ohm (1787 - 1854)

Lahir di Erlangen Bavaria, Jerman pada tanggal 7 Juli 1787. Ayahnya seorang mandor montir. Ohm bercita-cita ingin menjadi guru besar di perguruan tinggi.

Pada serangkaian eksperimen sekitar tahun 1825, ilmuwan Jerman George Ohm (1789 - 1854) menunjukkan bahwa tidak ada konduktor listrik yang sempurna. Eksperimen yang dilakukannya menunjukkan adanya hubungan matematika antara hambatan, perbedaan potensial, dan arus.

Hukum Ohm yang ditemukan pada tahun 1826 menyatakan bahwa apabila suhu tidak berubah, arus yang mengalir melewati konduktor tertentu sebanding dengan perbedaan potensial di seberangnya. Ini dinyatakan dalam rumus I (arus) = V (tegangan) dibagi dengan R (hambatan). Rumus ini menjadi landasan dari rancangan sirkuit listrik.

¯ Arus listrik adalah aliran muatan listrik melalui sebuah konduktor. Arus ini bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah.

¯ Hukum Ohm berbunyi “arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan hambatannya.”

¯ Arus mengalir dengan tetap pada satu arah yang disebut arus searah atau DC (direct current). ¯ Rangkaian seri adalah suatu penyusunan komponen-komponen di mana semua

arus mengalir melewati komponen-komponen tersebut secara berurutan. ¯ Rangkaian paralel adalah suatu penyusunan komponen-komponen di mana arus terbagi untuk melewati komponen-komponen secara serentak.

Fisika X untuk SMA/MA