JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEK (1)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
UNIVERSITAS HASANUDDIN 2013
TUGAS PENGUKURAN LISTRIK
GALVANOMETER
OLEH :
WENI SRI YUNITA
D411 12 979
BAB I
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Proses pengukuran dalam system tenaga listrik merupakan salah satu
prosedur standar yang harus dilakukan. Karena melalui pengukuran akan
diperoleh besaran-besaran yang diperlukan, baik untuk pengambilan
keputusan dan instrumen kontrol maupun hasil yang diinginkan oleh
seorang user.
Pada alat kumparan putar jenis magnet permanen ,jarum penunjuk
meter akan berhenti apabila torsi penyimpang dan torsi kontrol sama
besarnya, sehingga torsi penympang sebanding dengan arus yang
mengalir.Karena alat ukur kumparan putar jenis magnet permanent
bekerja berdasarkan gaya Lorentz maka torsi penyimpang yang terjadi
apabila arus yang melewati kumparan menimbulkan gaya dikedua sisinya
.hal ini sebanding apabila arus yang malalui kumparan 1 ampere maka
magnitude gaya akan ditimbulkan pada tiap sisi kumparan.
Apabila kumparan dipasang pegas-pegas pengatur ,maka torsi
elektromagnetik akan membangkitkan torsi mekanik pegas yang arahnya
berlawanan sehingga kumparan tersebut dapat berputar. Pada saat terjadi
kesetimbangan torsi ,kumparan defleksi dengan sudut tertentu .bresarnya
sudut defleksi ditunjukan oleh jarum penunjuk sehingga dapat ditera
antara arus listrik dan sudut defleksinya.
Dalam penulisan makalah ini akan memaparkan tentang galvanometer
,jenis – jenis galvanometer, kemudian prinsip kerja dari galvanometer,
serta menjelaskan beberapa aspek penting yang terdapat pada
galvanometer.
B.
TUJUAN
1. Mempelajari tentang teori dasar dan jenis – jenis dari Galvanometer.
2. Mempelajari tentang sensitivitas dan prinsip kerja dari galvanometer.
3. Mengetahui tentang Defleksi Galvanometer dalam Keadaan Mantap
(Steady State deflection ).
4. Mengetahui tentang sifat dinamik galvanometer.
C.
Batasan Masalah
Makalah ini membahas tentang beberapa jenis dari Galvanometer.
Dalam makalah ini dijelaskan tentang prinsip kerjanya serta bagianbagiannya, dan menjelaskan beberapa aspek penting yang terdapat pada
galvanometer.
BAB II
PEMBAHASAN
1.
TEORI DASAR
Istilah galvanometer diambil dari seorang yang bernama Luivi Galvani.
Penggunaan galvanometer yang pertama kali dilaporkan oleh Johann
Schweigger dari Universitas Halle di Nurremberg pada 18 september 1820.
Andre-Marie Ampere adalah seorang yang memberi kontribusi dalam
mengembangkan galvanometer. Galvanometer pada umumnya dipakai
untuk penunjuk analog arus searah, dimana arus yang diukur merupakan
arus-arus kecil misalnya yang diperoleh pada pengukuran fluks magnet.
Oleh karena itu galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakn untuk
mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil.
Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus maupun
beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen
internalnya yang tidak mendukung . Galvanometer bisa digunakan untuk
mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang besar, jika pada
galvanometer tersebut dipasang hambatan eksternal (pada voltmeter
disebut hambatan depan, sedangkan pada ampermeter disebut hambatan
shunt).
Pada mulanya bentuk galvanometer seperti alat yang dipakai Oersted
yaitu jarum kompas yang diletakkan dibawah kawat yang dialiri arus yang
akan diukur. Kawat dan jarum diantara keduanya mengarah utara-selatan
apabila tidak ada arus di dalam kawat. Akibat adanya arus listrik yang
mengalir melalui kawat akan tercipta medan magnet sehingga arah jarum
magnet di dekat kawat akan bergeser arah jarum magnetnya. Kepekaan
galvanometer semacam ini bertambah apabila kawat itu dililitkan menjadi
kumparan dalam bidang vertical dengan jarum kompas ditengahnya. Dan
instrument semacam ini dibuat oleh Lord Kelvin pada tahun 1890, yang
tingkat kepekaanya jarang sekali dilampaui oleh alat-alat yang ada pada
saat ini.
Gambar 1. Galvanometer analog
A. MACAM - MACAM GALVANOMETER
1. Galvanometer Suspensi
Cikal bakal dari alat-alat ukur arus searah yang menggunakan
kumparan gerak (moving coil) bagi sebagian besar alat-alat ukur arus
searah adalah Galvanometer suspensi. Galvanometer suspensi masih
digunakan untuk pengukuran-pengukuran laboratorium sensitivitas
tinggi tertentu, jika keindahan instrumen bukan merupkan masalah
dan probabilitas bukan menjadi prioritas. Prinsip kerja galvanometer
ini yaitu mekanisme kumparan putar magnet permanen (PMMC).
Gambar 2. Galvanometer Suspensi
2. Galvanometer Balistik
Untuk mengukur fluksi maknit digunakan galvanometer balistik,
di a a galva o eter i i bekerja
e ggu aka pri sip d’ Arso val
dan dirancang khusus untuk pemakaian selama 20 – 30 sekon dengan
kepekaan tinggi. Pada pengukuran balistik ini, kumparan menerima
suatu impuls arus sesaat, mengakibatkan kumparan berayun ke satu
sisi dan kemudian kembali berhenti dalam gerakan berosilasi. Jika
impuls arus berlangsung singkat, maka defleksi mula-mula dari posisi
berhenti berbanding lurus dengan kuantitas pengosongan muatan
listrik melalui kumparan. Nilai relatif impuls arus yang diukur dalam
defleksi sudut mula-mula dari kumparan adalah :
Q=Kθ
Dimana, Q = muatan listrik (coulomb)
K = kepekaan galvanometer (coulomb / radian defleksi)
θ = defleksi sudut kumparan (radian)
Harga kepekaan galvanometer ( K ), dipengaruhi oleh redaman dan
besarnya diperoleh secara eksperimental, melalui pemeriksaan
kalibrasi pada kondisi pemakaian yang nyata.
Gambar 3. Galvanometer Balistik
3. Galvanometer tangen
Galvanometer tangen adalah alat ukur awal yang digunakan untuk
pengukuran arus listrik. Ia bekerja dengan menggunakan jarum
kompas untuk membandingkan medan magnet yang dihasilkan oleh
arus tidak diketahui oleh medan magnet Bumi. Ia mendapat namanya
dari prinsip operasi, hukum tangen magnetisme, yang menyatakan
bahwa persoalan dari sudut jarum kompas membuat sebanding
dengan rasio kekuatan dari dua bidang tegak lurus magnet. Ini
pertama kali dijelaskan oleh Claude Pouillet pada tahun 1837.
Gambar 4. Galvanometer tangent
4. Galvanometer Astatic
Galvanometer ini dikembangkan oleh Leopoldo Nobili. Tidak seperti
galvanometer kompas jarum, glvanometer astatic ini memiliki dua
jarum magnetik sejajar satu sama lain, tetapi dengan kutub magnet
terbalik. Perakitan jarum ditangguhkan oleh benang sutra dan tidak
memiliki momen dipol magnetik. Hal ini tidak dipengaruhi oleh
medan magnet bumi. Jarun yang lebih rendah di dalam kumparan
akan dibelokkan oleh medan magnet yang diciptakan oleh arus yang
lewat.
Gambar 5. Galvanometer Astatic
5. Galvanometer Refleksi Cermin
Galvanometer refleksi cermin adalah gavanometer yang sangat
sensitif. Galvanometer yang digunakan pada kepekaan tinggi seperti
ini menggunakan sistem refleksi cahaya. Alat penunjuk (pointer) yang
digunakan berupa cermin pemantul yang dipasang pada bagian yang
berputar. Berkas cahaya dipantulkan dari cermin tersebut kemudian
diproyeksikan pada sebuah kaca buram yang mempunyai garis-garis
skala pembagi.
Gambar 6. Galvanometer Refleksi Cermin
B. TORSI DAN DEFLEKSI PADA GALVANOMETER
Torsi merupakan kemampuan gaya yang dapat menghasilkan suatu
perputaran terhadap suatu poros sumbu putarnya. Pada galvanometer,
torsi ini dipengaruhi oleh kerapatan fluks (garis gaya medan magnet),
luas efektif kumparan, arus yang mengalir pada kumparan, jumlah lilitan
pada kumparan. Persamaan untuk torsi pada galvanometer dapat ditulis
sebagai berikut :
T=BxAxIxN
dimana : T = torsi (Nm)
B = kerapatan fluks (Wb/m2)
A = luas efektif kumparan (m2)
I = arus di dalam kumparan (A)
N = jumlah lilitan kumparan
Defleksi merupakan besarnya simpangan jarum pada galvanometer.
Besarnya sudut defleksi pada galvanometer biasanya diukur dalam
radian dan milimeter. Untuk menghitung kuantitas pengosongan
muatan, defleksi diukur dalam radian. Sedangkan untuk menghitung
besarnya sensitivitas, defleksi diukur dalam milimeter (mm).
1. Defleksi Galvanometer dalam Keadaan Mantap (Steady State
deflection).
Pada defleksi galvanometer dalam keadaan mantap diterapkan di
galvanometer suspensi dimana ini terhadap jenis instrumen yang
lebih baru, yaitu mekanisme kumparan putar maknet permanen (
PMMC : permanent magnet moving coil ). Dimana konstruksi PMMC
dan bagian-bagiannya ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 7. Konstruksi PMMC
Dimana cara kerjanya jika arus mengalir di dalam kumparan, akan
timbul torsi elektromaknetik yang menyebabkan berputarnya
kumparan, dan torsi ini akan diimbangi torsi mekanis dari pegas-
pegas pengatur yang diikat pada kumparan. Kesetimbangan torsitorsi dan posisi sudut kumparan putar, dinyatakan oleh jarum
penunjuk terhadap referensi tertentu, yang disebut skala. Karena
kerapatan fluksi dan luas kumparan merupakan parameterparameter konstan untuk sebuah instrumen, maka persamaan torsi
harus berbanding lurus dengan arus I (T~I). Dimana torsi
menyebabkan defleksi jarum ke keadaan mantap, serta torsi
diimbangi oleh torsi pegas pengontrol. Perencana hanya dapat
mengubah nilai torsi pengatur dan jumlah lilitan kumparan untuk
mengukur arus skala penuh. Umumnya luas kumparan praktis 0,5 –
2,5 cm, kerapatan fluksi untuk instrumen modern 1500 – 5000 gauss
( 0,15 – 0,5 Wb/m2).
2. Sifat Dinamik Galvanometer.
Jika arus bolak balik dialirkan ke sebuah galvanometer pencatat,
maka pencatatan yang dihasilkan oleh gerakan kumparan putar
meliputi karakteristik respons dari elemen yang berputar itu sendiri,
dengan
demikian
penting
untuk
mempertimbangkan
sifat
dinamiknya. Sifat dinamik galvanometer adalah : kecepatan respons,
redaman dan over-shoot. Sifat dinamik galvanometer dapat diamati
dengan memutuskan arus input secara tiba-tiba, sehingga kumparan
berayun kembali dari posisi defleksi menuju posisi nol. Sebagai akibat
dari kelembaman (inersia) dari sistem yang berputar, jarum berayun
melewati titik nol dalam arah berlawanan dan berosilasi kekiri dan
kekanan, dan secara perlahan-lahan osilasi ini akan mengecil sebagai
akibat dari redaman elemen berputar dan akhirnya jarum berhenti
pada posisi nol.
Gerakan sebuah kumparan didalam medan maknet, diketahui dari
tiga kuantitas, yaitu :
1. Momen inersia kumparan putar terhadap sumbunya ( J ).
2. Torsi lawan yang dihasilkan oleh gantungan kumparan ( S ).
3. Konstanta redaman ( D ).
Penyelesaian persamaan diferensial yang menghubungkan ketiga
faktor diatas, menghasilkan tiga kemungkinan yang masing-masing
e jelaska sifat di a ik ku para da sudut defleksi ya θ .
Gambar 8. Sifat dinamik galvanometer.
Dari gambar 8 diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :
Kurva I : Keadaan terlalu redam, dimana kumparan kembali secara
perlahan ke posisi diam tanpa lonjakan atau osilasi.
Kurva II : Keadaan kurang redam, dimana gerakan kumparan
dipengaruhi oleh osilasi sinusoida teredam. Laju dimana osilasi
berhenti ditentukan konstanta redaman ( D ), momen inersia ( J ) dan
torsi lawan ( S ) yang dihasilkan gantungan kumparan.
Kuva III : Keadaan redaman kritis, dimana jarum kembali dengan
cepat ke keadaan mantap tanpa osilasi.
Idealnya, respons galvanometer adalah sedemikian rupa, sehingga
jarum jam bergerak ke posisi akhir tanpa lonjakan, berarti gerakan
tersebut harus pada keadaan redaman kritis, akan tetapi dalam
praktek, pada umumnya galvano- meter sedikit kurang teredam,
sehingga jarum sedikit melonjak sebelum berhenti, dan lebih lambat
dari redaman kritis.
C. Sensitivitas Galvanometer
Ada empat konsep yang dapat digunakan untuk menyatakan sensitivitas
galvanometer (Galvanometer Sensitivity), yaitu :
1. Sensitivitas Arus
Sensitivitas arus (Current Sensitivity) ialah perbandingan diantara
simpangan jarum penunjuk galvanometer terhadap arus listrik yang
menghasilkan simpangan tersebut. Besarnya arus listrik biasanya dalam
orde mikroampere (µA). Sedangkan besarnya simpangan dalam orde
milimeter (mm). Jadi untuk galvanometer yang tidak memiliki skala yang
dikalibrasi dalam orde milimeter, harus dikonfersi dulu ke dalam skala
mili meter. Secara matematis, sensitivitas arus dinyatakan dengan :
� ��
S1 =
� µ�
S1 = Sensitivitas arus dalam mm/µA
d = Simpangan Galvanometer dalam mm
I = Arus pada Galvanometer dalam µA
2. Sensitivitas Tegangan
Sensitivitas tegangan (Voltage Sensitivity), ialah perbandingan antara
simpangan jarum penunjuk galvanometer terhadap tegangan yang
menghasilkan simpangan tersebut. Sensitivitas tegangan dinyatakan
dengan notasi matematis sebagai berikut :
Sv =
� ��
� ��
SV = Sensitivitas tegangan dalam mm/ mV
d = Simpangan Galvanometer dalam mm
V = Arus pada Galvanometer dalam mV
3. Sensitivitas Mega ohm
Sensitivitas mega ohm (Megaohm Sensitivity), ialah besarnya resistansi
mega ohm yang terhubung seri dengan galvanometer (termasuk CDRX –
Shunt-nya)
untuk
menghasilkan
simpangan
jarum
menunjuk
galvanometer sebesar 1 bagian skala jika tegangannya yang disatukan
sebesar 1 Volt. Karena besarnya hambatan ekivalen dari galvanome ter
yang terhubung paralel dapat diabaikan bila dibandingkan dengan
besarnya tahanan mega ohm yang terhubung seri dengannya, maka
arus yang masuk praktis sama dengan 1/R µA dan menghasilkan
simpangan satu bagian skala. Secara numeric sensitivitas mega ohm
sama dengan sensitivitas arus dan dinyatakan sebagai berikut :
SR = S1
� ��
� µA
SR = Sensitivitas mega ohm dalam mm/ µA
D = Simpangan Galvanometer dalam mm
I = Arus pada Galvanometer dalam µA
4. Sensitivitas Balistik
Konsep lain sebagai tambahan adalah konsep Sensitivitas Balistik
(Ballistic Sensitivity) yang biasa digunakan pada Galvanometer Balistirk.
Sensitivitas Balistik adalah perbandingan antara simpangan maksimum
dari jarum penunjuk Galvanometer terhadap jumlah muatan listrik Q
dari sebuah pulsa tunggal yang menghasilkan simpangan tersebut.
Sensitivitas Balistik dinyatakan dengan formula berikut :
SQ =
� ��
� µC
SQ = Sensitivitas Balistik dalam mm/µC
d = Simpangan Galvanometer dalam mm
Q = Besarnya muatan Listrik dalam µC
2.
PRINSIP KERJA GALVANOMETER
Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus tetapi dalam
mengukur kuat arus listrik galvanometer bekerja berdasarkan prinsip
bahwa sebuah kumparan yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika
diletakkan dalam satu daerah medan magnetic. Pada dasarnya kumparan
terdiri dari banyak lilitan kawat. Sebuah galvanometer yang digantungkan
pada kumparan, kopel magnetic akan memutar kumparan seperti yang
telah kita ketahui kumparan hanya dapat berputar maksimal seperempat
putaran kedudukan kumparan tegak lurus terhadap medan magnet. Cara
kerja galvanometer sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi
pegas, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet
dapat berubah, dimana adanya arus listrik yang mengalir didalamnya.
Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus searah tetapi prinsipnya
menggunakan konstruksi kumparan putar ,yaitu berputarnya kumparan
karena munculnya dua gaya Lorentz sama besar tetapi berlawan arah yang
dimana bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Kawat
tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk selinder membentuk satu
kumparan, dan diletakkan diantara kutub-kutub sebuah magnet permanen.
Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral
yang terpasang diatas dan dibawah kumparan, maka sisi kumparan yang
dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorentz yang
sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebabkan kumparan berputar
jarum untuk menunjukkan pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan
oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.
Gambar 9. konstruksi kumparan putar pada Galvanometer
Oleh karena itu galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakan
untuk mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil.
Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus maupun
beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen
internalnya yang tidak mendukung.
BAB III
KESIMPULAN
1. Galvanometer dipakai untuk penunjuk analog arus searah.
2. Jenis – jenis galvanometer ada beberapa yaitu, galvanometer suspensi,
balistik, tangen, astatic, serta galvanometer refleksi cermin.
3. Pada galvanometer kita ketahui torsi dipengaruhi oleh kerapatan fluks
(garis gaya medan magnet), luas efektif kumparan, arus yang mengalir
pada kumparan,dan juga jumlah lilitan pada kumparan.
4. Kesetimbangan torsi-torsi dan posisi sudut kumparan putar, dinyatakan
oleh jarum penunjuk terhadap referensi tertentu, yang disebut skala.
5. Sifat dinamik galvanometer adalah : kecepatan respons, redaman dan overshoot.
6. Sensitivitas pada galvanometer terdiri dari : Sensitivitas Arus, teangan,
mega ohm dan balistik.
7. Prinsip kerjadari galvanometer jika arus mengalir di dalam kumparan, akan
timbul torsi elektromaknetik yang menyebabkan berputarnya kumparan,
dan torsi ini akan diimbangi torsi mekanis dari pegas-pegas pengatur yang
diikat pada kumparan.
BAB IV
DAFTAR PUSTAKA
http://desyfisika.blogspot.com/2012/01/galvanometer.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Galvanometer
http://ikabuh.files.wordpress.com/2012/02/isi-makalah-dc.pdf
http://smart-fisika.blogspot.com/2012/01/galvanometer.html
http://www.jevuska.com/2007/08/16/fungsi-galvanometer
http://www.mediabali.net/listrik_dinamis/galvanometer.html
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/86060666?extension=pdf
&ft=1381473043<=1381476653&user_id=179964864&uahk=RvnKa6kpoTQnpQ
QjCX723XJv1Do
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/70748009?extension=pdf
&ft=1381473216<=1381476826&user_id=179964864&uahk=0sBJ7TNfG0O7Os
n/ItUTn0pgS5k
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/135267624?extension=pdf
&ft=1381474757<=1381478367&user_id=179964864&uahk=DGR3SThDEKqXtp
c49TbSRSSb+V0
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
UNIVERSITAS HASANUDDIN 2013
TUGAS PENGUKURAN LISTRIK
GALVANOMETER
OLEH :
WENI SRI YUNITA
D411 12 979
BAB I
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Proses pengukuran dalam system tenaga listrik merupakan salah satu
prosedur standar yang harus dilakukan. Karena melalui pengukuran akan
diperoleh besaran-besaran yang diperlukan, baik untuk pengambilan
keputusan dan instrumen kontrol maupun hasil yang diinginkan oleh
seorang user.
Pada alat kumparan putar jenis magnet permanen ,jarum penunjuk
meter akan berhenti apabila torsi penyimpang dan torsi kontrol sama
besarnya, sehingga torsi penympang sebanding dengan arus yang
mengalir.Karena alat ukur kumparan putar jenis magnet permanent
bekerja berdasarkan gaya Lorentz maka torsi penyimpang yang terjadi
apabila arus yang melewati kumparan menimbulkan gaya dikedua sisinya
.hal ini sebanding apabila arus yang malalui kumparan 1 ampere maka
magnitude gaya akan ditimbulkan pada tiap sisi kumparan.
Apabila kumparan dipasang pegas-pegas pengatur ,maka torsi
elektromagnetik akan membangkitkan torsi mekanik pegas yang arahnya
berlawanan sehingga kumparan tersebut dapat berputar. Pada saat terjadi
kesetimbangan torsi ,kumparan defleksi dengan sudut tertentu .bresarnya
sudut defleksi ditunjukan oleh jarum penunjuk sehingga dapat ditera
antara arus listrik dan sudut defleksinya.
Dalam penulisan makalah ini akan memaparkan tentang galvanometer
,jenis – jenis galvanometer, kemudian prinsip kerja dari galvanometer,
serta menjelaskan beberapa aspek penting yang terdapat pada
galvanometer.
B.
TUJUAN
1. Mempelajari tentang teori dasar dan jenis – jenis dari Galvanometer.
2. Mempelajari tentang sensitivitas dan prinsip kerja dari galvanometer.
3. Mengetahui tentang Defleksi Galvanometer dalam Keadaan Mantap
(Steady State deflection ).
4. Mengetahui tentang sifat dinamik galvanometer.
C.
Batasan Masalah
Makalah ini membahas tentang beberapa jenis dari Galvanometer.
Dalam makalah ini dijelaskan tentang prinsip kerjanya serta bagianbagiannya, dan menjelaskan beberapa aspek penting yang terdapat pada
galvanometer.
BAB II
PEMBAHASAN
1.
TEORI DASAR
Istilah galvanometer diambil dari seorang yang bernama Luivi Galvani.
Penggunaan galvanometer yang pertama kali dilaporkan oleh Johann
Schweigger dari Universitas Halle di Nurremberg pada 18 september 1820.
Andre-Marie Ampere adalah seorang yang memberi kontribusi dalam
mengembangkan galvanometer. Galvanometer pada umumnya dipakai
untuk penunjuk analog arus searah, dimana arus yang diukur merupakan
arus-arus kecil misalnya yang diperoleh pada pengukuran fluks magnet.
Oleh karena itu galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakn untuk
mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil.
Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus maupun
beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen
internalnya yang tidak mendukung . Galvanometer bisa digunakan untuk
mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang besar, jika pada
galvanometer tersebut dipasang hambatan eksternal (pada voltmeter
disebut hambatan depan, sedangkan pada ampermeter disebut hambatan
shunt).
Pada mulanya bentuk galvanometer seperti alat yang dipakai Oersted
yaitu jarum kompas yang diletakkan dibawah kawat yang dialiri arus yang
akan diukur. Kawat dan jarum diantara keduanya mengarah utara-selatan
apabila tidak ada arus di dalam kawat. Akibat adanya arus listrik yang
mengalir melalui kawat akan tercipta medan magnet sehingga arah jarum
magnet di dekat kawat akan bergeser arah jarum magnetnya. Kepekaan
galvanometer semacam ini bertambah apabila kawat itu dililitkan menjadi
kumparan dalam bidang vertical dengan jarum kompas ditengahnya. Dan
instrument semacam ini dibuat oleh Lord Kelvin pada tahun 1890, yang
tingkat kepekaanya jarang sekali dilampaui oleh alat-alat yang ada pada
saat ini.
Gambar 1. Galvanometer analog
A. MACAM - MACAM GALVANOMETER
1. Galvanometer Suspensi
Cikal bakal dari alat-alat ukur arus searah yang menggunakan
kumparan gerak (moving coil) bagi sebagian besar alat-alat ukur arus
searah adalah Galvanometer suspensi. Galvanometer suspensi masih
digunakan untuk pengukuran-pengukuran laboratorium sensitivitas
tinggi tertentu, jika keindahan instrumen bukan merupkan masalah
dan probabilitas bukan menjadi prioritas. Prinsip kerja galvanometer
ini yaitu mekanisme kumparan putar magnet permanen (PMMC).
Gambar 2. Galvanometer Suspensi
2. Galvanometer Balistik
Untuk mengukur fluksi maknit digunakan galvanometer balistik,
di a a galva o eter i i bekerja
e ggu aka pri sip d’ Arso val
dan dirancang khusus untuk pemakaian selama 20 – 30 sekon dengan
kepekaan tinggi. Pada pengukuran balistik ini, kumparan menerima
suatu impuls arus sesaat, mengakibatkan kumparan berayun ke satu
sisi dan kemudian kembali berhenti dalam gerakan berosilasi. Jika
impuls arus berlangsung singkat, maka defleksi mula-mula dari posisi
berhenti berbanding lurus dengan kuantitas pengosongan muatan
listrik melalui kumparan. Nilai relatif impuls arus yang diukur dalam
defleksi sudut mula-mula dari kumparan adalah :
Q=Kθ
Dimana, Q = muatan listrik (coulomb)
K = kepekaan galvanometer (coulomb / radian defleksi)
θ = defleksi sudut kumparan (radian)
Harga kepekaan galvanometer ( K ), dipengaruhi oleh redaman dan
besarnya diperoleh secara eksperimental, melalui pemeriksaan
kalibrasi pada kondisi pemakaian yang nyata.
Gambar 3. Galvanometer Balistik
3. Galvanometer tangen
Galvanometer tangen adalah alat ukur awal yang digunakan untuk
pengukuran arus listrik. Ia bekerja dengan menggunakan jarum
kompas untuk membandingkan medan magnet yang dihasilkan oleh
arus tidak diketahui oleh medan magnet Bumi. Ia mendapat namanya
dari prinsip operasi, hukum tangen magnetisme, yang menyatakan
bahwa persoalan dari sudut jarum kompas membuat sebanding
dengan rasio kekuatan dari dua bidang tegak lurus magnet. Ini
pertama kali dijelaskan oleh Claude Pouillet pada tahun 1837.
Gambar 4. Galvanometer tangent
4. Galvanometer Astatic
Galvanometer ini dikembangkan oleh Leopoldo Nobili. Tidak seperti
galvanometer kompas jarum, glvanometer astatic ini memiliki dua
jarum magnetik sejajar satu sama lain, tetapi dengan kutub magnet
terbalik. Perakitan jarum ditangguhkan oleh benang sutra dan tidak
memiliki momen dipol magnetik. Hal ini tidak dipengaruhi oleh
medan magnet bumi. Jarun yang lebih rendah di dalam kumparan
akan dibelokkan oleh medan magnet yang diciptakan oleh arus yang
lewat.
Gambar 5. Galvanometer Astatic
5. Galvanometer Refleksi Cermin
Galvanometer refleksi cermin adalah gavanometer yang sangat
sensitif. Galvanometer yang digunakan pada kepekaan tinggi seperti
ini menggunakan sistem refleksi cahaya. Alat penunjuk (pointer) yang
digunakan berupa cermin pemantul yang dipasang pada bagian yang
berputar. Berkas cahaya dipantulkan dari cermin tersebut kemudian
diproyeksikan pada sebuah kaca buram yang mempunyai garis-garis
skala pembagi.
Gambar 6. Galvanometer Refleksi Cermin
B. TORSI DAN DEFLEKSI PADA GALVANOMETER
Torsi merupakan kemampuan gaya yang dapat menghasilkan suatu
perputaran terhadap suatu poros sumbu putarnya. Pada galvanometer,
torsi ini dipengaruhi oleh kerapatan fluks (garis gaya medan magnet),
luas efektif kumparan, arus yang mengalir pada kumparan, jumlah lilitan
pada kumparan. Persamaan untuk torsi pada galvanometer dapat ditulis
sebagai berikut :
T=BxAxIxN
dimana : T = torsi (Nm)
B = kerapatan fluks (Wb/m2)
A = luas efektif kumparan (m2)
I = arus di dalam kumparan (A)
N = jumlah lilitan kumparan
Defleksi merupakan besarnya simpangan jarum pada galvanometer.
Besarnya sudut defleksi pada galvanometer biasanya diukur dalam
radian dan milimeter. Untuk menghitung kuantitas pengosongan
muatan, defleksi diukur dalam radian. Sedangkan untuk menghitung
besarnya sensitivitas, defleksi diukur dalam milimeter (mm).
1. Defleksi Galvanometer dalam Keadaan Mantap (Steady State
deflection).
Pada defleksi galvanometer dalam keadaan mantap diterapkan di
galvanometer suspensi dimana ini terhadap jenis instrumen yang
lebih baru, yaitu mekanisme kumparan putar maknet permanen (
PMMC : permanent magnet moving coil ). Dimana konstruksi PMMC
dan bagian-bagiannya ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 7. Konstruksi PMMC
Dimana cara kerjanya jika arus mengalir di dalam kumparan, akan
timbul torsi elektromaknetik yang menyebabkan berputarnya
kumparan, dan torsi ini akan diimbangi torsi mekanis dari pegas-
pegas pengatur yang diikat pada kumparan. Kesetimbangan torsitorsi dan posisi sudut kumparan putar, dinyatakan oleh jarum
penunjuk terhadap referensi tertentu, yang disebut skala. Karena
kerapatan fluksi dan luas kumparan merupakan parameterparameter konstan untuk sebuah instrumen, maka persamaan torsi
harus berbanding lurus dengan arus I (T~I). Dimana torsi
menyebabkan defleksi jarum ke keadaan mantap, serta torsi
diimbangi oleh torsi pegas pengontrol. Perencana hanya dapat
mengubah nilai torsi pengatur dan jumlah lilitan kumparan untuk
mengukur arus skala penuh. Umumnya luas kumparan praktis 0,5 –
2,5 cm, kerapatan fluksi untuk instrumen modern 1500 – 5000 gauss
( 0,15 – 0,5 Wb/m2).
2. Sifat Dinamik Galvanometer.
Jika arus bolak balik dialirkan ke sebuah galvanometer pencatat,
maka pencatatan yang dihasilkan oleh gerakan kumparan putar
meliputi karakteristik respons dari elemen yang berputar itu sendiri,
dengan
demikian
penting
untuk
mempertimbangkan
sifat
dinamiknya. Sifat dinamik galvanometer adalah : kecepatan respons,
redaman dan over-shoot. Sifat dinamik galvanometer dapat diamati
dengan memutuskan arus input secara tiba-tiba, sehingga kumparan
berayun kembali dari posisi defleksi menuju posisi nol. Sebagai akibat
dari kelembaman (inersia) dari sistem yang berputar, jarum berayun
melewati titik nol dalam arah berlawanan dan berosilasi kekiri dan
kekanan, dan secara perlahan-lahan osilasi ini akan mengecil sebagai
akibat dari redaman elemen berputar dan akhirnya jarum berhenti
pada posisi nol.
Gerakan sebuah kumparan didalam medan maknet, diketahui dari
tiga kuantitas, yaitu :
1. Momen inersia kumparan putar terhadap sumbunya ( J ).
2. Torsi lawan yang dihasilkan oleh gantungan kumparan ( S ).
3. Konstanta redaman ( D ).
Penyelesaian persamaan diferensial yang menghubungkan ketiga
faktor diatas, menghasilkan tiga kemungkinan yang masing-masing
e jelaska sifat di a ik ku para da sudut defleksi ya θ .
Gambar 8. Sifat dinamik galvanometer.
Dari gambar 8 diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :
Kurva I : Keadaan terlalu redam, dimana kumparan kembali secara
perlahan ke posisi diam tanpa lonjakan atau osilasi.
Kurva II : Keadaan kurang redam, dimana gerakan kumparan
dipengaruhi oleh osilasi sinusoida teredam. Laju dimana osilasi
berhenti ditentukan konstanta redaman ( D ), momen inersia ( J ) dan
torsi lawan ( S ) yang dihasilkan gantungan kumparan.
Kuva III : Keadaan redaman kritis, dimana jarum kembali dengan
cepat ke keadaan mantap tanpa osilasi.
Idealnya, respons galvanometer adalah sedemikian rupa, sehingga
jarum jam bergerak ke posisi akhir tanpa lonjakan, berarti gerakan
tersebut harus pada keadaan redaman kritis, akan tetapi dalam
praktek, pada umumnya galvano- meter sedikit kurang teredam,
sehingga jarum sedikit melonjak sebelum berhenti, dan lebih lambat
dari redaman kritis.
C. Sensitivitas Galvanometer
Ada empat konsep yang dapat digunakan untuk menyatakan sensitivitas
galvanometer (Galvanometer Sensitivity), yaitu :
1. Sensitivitas Arus
Sensitivitas arus (Current Sensitivity) ialah perbandingan diantara
simpangan jarum penunjuk galvanometer terhadap arus listrik yang
menghasilkan simpangan tersebut. Besarnya arus listrik biasanya dalam
orde mikroampere (µA). Sedangkan besarnya simpangan dalam orde
milimeter (mm). Jadi untuk galvanometer yang tidak memiliki skala yang
dikalibrasi dalam orde milimeter, harus dikonfersi dulu ke dalam skala
mili meter. Secara matematis, sensitivitas arus dinyatakan dengan :
� ��
S1 =
� µ�
S1 = Sensitivitas arus dalam mm/µA
d = Simpangan Galvanometer dalam mm
I = Arus pada Galvanometer dalam µA
2. Sensitivitas Tegangan
Sensitivitas tegangan (Voltage Sensitivity), ialah perbandingan antara
simpangan jarum penunjuk galvanometer terhadap tegangan yang
menghasilkan simpangan tersebut. Sensitivitas tegangan dinyatakan
dengan notasi matematis sebagai berikut :
Sv =
� ��
� ��
SV = Sensitivitas tegangan dalam mm/ mV
d = Simpangan Galvanometer dalam mm
V = Arus pada Galvanometer dalam mV
3. Sensitivitas Mega ohm
Sensitivitas mega ohm (Megaohm Sensitivity), ialah besarnya resistansi
mega ohm yang terhubung seri dengan galvanometer (termasuk CDRX –
Shunt-nya)
untuk
menghasilkan
simpangan
jarum
menunjuk
galvanometer sebesar 1 bagian skala jika tegangannya yang disatukan
sebesar 1 Volt. Karena besarnya hambatan ekivalen dari galvanome ter
yang terhubung paralel dapat diabaikan bila dibandingkan dengan
besarnya tahanan mega ohm yang terhubung seri dengannya, maka
arus yang masuk praktis sama dengan 1/R µA dan menghasilkan
simpangan satu bagian skala. Secara numeric sensitivitas mega ohm
sama dengan sensitivitas arus dan dinyatakan sebagai berikut :
SR = S1
� ��
� µA
SR = Sensitivitas mega ohm dalam mm/ µA
D = Simpangan Galvanometer dalam mm
I = Arus pada Galvanometer dalam µA
4. Sensitivitas Balistik
Konsep lain sebagai tambahan adalah konsep Sensitivitas Balistik
(Ballistic Sensitivity) yang biasa digunakan pada Galvanometer Balistirk.
Sensitivitas Balistik adalah perbandingan antara simpangan maksimum
dari jarum penunjuk Galvanometer terhadap jumlah muatan listrik Q
dari sebuah pulsa tunggal yang menghasilkan simpangan tersebut.
Sensitivitas Balistik dinyatakan dengan formula berikut :
SQ =
� ��
� µC
SQ = Sensitivitas Balistik dalam mm/µC
d = Simpangan Galvanometer dalam mm
Q = Besarnya muatan Listrik dalam µC
2.
PRINSIP KERJA GALVANOMETER
Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus tetapi dalam
mengukur kuat arus listrik galvanometer bekerja berdasarkan prinsip
bahwa sebuah kumparan yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika
diletakkan dalam satu daerah medan magnetic. Pada dasarnya kumparan
terdiri dari banyak lilitan kawat. Sebuah galvanometer yang digantungkan
pada kumparan, kopel magnetic akan memutar kumparan seperti yang
telah kita ketahui kumparan hanya dapat berputar maksimal seperempat
putaran kedudukan kumparan tegak lurus terhadap medan magnet. Cara
kerja galvanometer sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi
pegas, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet
dapat berubah, dimana adanya arus listrik yang mengalir didalamnya.
Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus searah tetapi prinsipnya
menggunakan konstruksi kumparan putar ,yaitu berputarnya kumparan
karena munculnya dua gaya Lorentz sama besar tetapi berlawan arah yang
dimana bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Kawat
tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk selinder membentuk satu
kumparan, dan diletakkan diantara kutub-kutub sebuah magnet permanen.
Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral
yang terpasang diatas dan dibawah kumparan, maka sisi kumparan yang
dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorentz yang
sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebabkan kumparan berputar
jarum untuk menunjukkan pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan
oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.
Gambar 9. konstruksi kumparan putar pada Galvanometer
Oleh karena itu galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakan
untuk mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil.
Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus maupun
beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen
internalnya yang tidak mendukung.
BAB III
KESIMPULAN
1. Galvanometer dipakai untuk penunjuk analog arus searah.
2. Jenis – jenis galvanometer ada beberapa yaitu, galvanometer suspensi,
balistik, tangen, astatic, serta galvanometer refleksi cermin.
3. Pada galvanometer kita ketahui torsi dipengaruhi oleh kerapatan fluks
(garis gaya medan magnet), luas efektif kumparan, arus yang mengalir
pada kumparan,dan juga jumlah lilitan pada kumparan.
4. Kesetimbangan torsi-torsi dan posisi sudut kumparan putar, dinyatakan
oleh jarum penunjuk terhadap referensi tertentu, yang disebut skala.
5. Sifat dinamik galvanometer adalah : kecepatan respons, redaman dan overshoot.
6. Sensitivitas pada galvanometer terdiri dari : Sensitivitas Arus, teangan,
mega ohm dan balistik.
7. Prinsip kerjadari galvanometer jika arus mengalir di dalam kumparan, akan
timbul torsi elektromaknetik yang menyebabkan berputarnya kumparan,
dan torsi ini akan diimbangi torsi mekanis dari pegas-pegas pengatur yang
diikat pada kumparan.
BAB IV
DAFTAR PUSTAKA
http://desyfisika.blogspot.com/2012/01/galvanometer.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Galvanometer
http://ikabuh.files.wordpress.com/2012/02/isi-makalah-dc.pdf
http://smart-fisika.blogspot.com/2012/01/galvanometer.html
http://www.jevuska.com/2007/08/16/fungsi-galvanometer
http://www.mediabali.net/listrik_dinamis/galvanometer.html
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/86060666?extension=pdf
&ft=1381473043<=1381476653&user_id=179964864&uahk=RvnKa6kpoTQnpQ
QjCX723XJv1Do
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/70748009?extension=pdf
&ft=1381473216<=1381476826&user_id=179964864&uahk=0sBJ7TNfG0O7Os
n/ItUTn0pgS5k
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/135267624?extension=pdf
&ft=1381474757<=1381478367&user_id=179964864&uahk=DGR3SThDEKqXtp
c49TbSRSSb+V0