jurnal ammeter dan voltmeter

AMMETER DAN VOLTMETER

Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar

Abstrak

Telah dilakukan praktikum elektronika dengan judul “Ammeter dan Voltmeter”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan Pendidikan Fisika. Praktikum ini bertujuan untuk memahami prinsip kerja Ammeter dan Voltmeter. Dalam percobaan ini dikenal beberapa variabel, yaitu variabel kontrol/konstan: tegangan sumber 6 volt dan nilai resistansi resistor, variabel ukur: tegangan dan kuat arus pada resistor, dan variabel manipulasi: batas ukur Ammeter dan Voltmeter. Hasil pengamatan menunjukkan hasil pengukuran tegangan dan arus listrik dengan basicmeter, multimeter analog dan multimeter digital.   Pembahasan: dengan menggunakan basicmeter, tidak ada tegangan resistor yang terbaca pada voltmeter jika kita menggunakan batas ukur 1 V dan 100 mV dan juga tidak arus yang mengalir. Dengan menggunakan multimeter analog, dengan menggunakan batas ukur 10 V, tegangan pada R₂ tidak terbaca dan pada batas ukur 2,5 V, tegangan pada R₁ juga tidak terbaca, pengukuran arusnya juga tidak terbaca. Dengan menggunakan multimeter digital, tidak ada tegangan resistor yang terbaca pada voltmeter jika kita menggunakan batas ukur 200mV dan tampak bahwa ada arus yang mengalir.  Kesimpulan yang diproleh dari hasil praktikum ini adalah, pertama: Ammeter dirangkai secara seri dengan resistor untuk megukur kuat arus pada resistor. Kedua: Voltmeter dirangkai secara paralel dengan resistor untuk megukur tegangan resistor

Kata kunci: resistor-ammeter-tegangan-kuat arus

TUJUAN

            Memahami prinsip kerja Ammeter dan Voltmeter     

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori Singkat

Pergerakan muatan atau arus di dalam konduktor dapat diibaratkan air yang mengalir di dalam pipa. Agar air mengalir dengan deras maka air harus digerakkan dari potensial tinggi ke potensial rendah. Begitupun arus listrik, agar arus bergerak dengan cepat, diantara kedua kutub harus diberi  beda potensial yang tinggi. Beda potensial yang menyebabkan arus mengalir biasa disebut dengan tegangan listrik. Tegangan listrik juga dapat didefinisikan sebagai ukuran untuk kerja yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan melalui elemen.

Voltmeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan pada ujung-ujung komponen elektronika yang sedang aktif, seperti kapasitor aktif, resistor aktif, dll. Selain itu, alat ini juga bisa digunakan untuk mengukur beda potensial suatu sumber tegangan, seperti batere, catu daya, aki, dll. Voltmeter dapat dibuat dari sebuah galvanometer dan sebuah hambatan eksternal Rx yang dipasang seri. Adapun tujuan pemasangan hambatan Rx ini tidak lain adalah untuk meningkatkan batas ukur galvanometer, sehingga dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari nilai standarnya.

Amperemeter sering juga disebut ammeter. Amperemeter pada rangkaian perlu diletakkan seri terhadap kuat arus yang ingin diukur. Hal ini disebabkan arus tidak akan berubah bila melalui rangkaian seri, dan akan terbagi bila melalui rangkaian paralel. Walaupun arus pada rangkaian seri tidak berubah, akan tetapi perletakan amperemeter pada suatu rangkaian tersebut akan mempengaruhi pengukuran. Hal ini dikarenakan amperemeter memiliki tahanan internal sehingga akan menambah besaran tahanan total pada rangkaian tersebut dan merubah besar arus yang hanya mengalir ke tahanan pada rangakaian awal.

Alat dan Bahan                                                                                                                           

1. Alat

1. Multimeter analog                                                                     1 buah
2. Multimeter digital                                                                     1 buah
3. Power supply                                                                            1 buah

1. Bahan

1. Resistor 120 ohmJ                                                                     1 buah
2. Resistor 5 W 56 ohmJ                                                               1 buah
3. Kabel penghubung                                                                    1 buah

Identifikasi Variabel

Variabel kontrol/konstan         : sumber tegangan dan nilai resistansi resistor

Variabel ukur                          : tegangan dan kuat arus pada resistor

Variabel manipulasi                 : batas ukur ammeter dan voltmeter.

Definisi Operasional VariabelF

1. Sumber tegangan merupakan tegangan yang digunakan dalam suatu rangkaian yang dapat menimbulkan adanya beda potensial sehingga menimbulkan tegangan baru yang masuk melalui power suplay sebesar 6 volt.

Nilai resistansi resistor: nilai yang tertera pada resistor dan sudah ditetapkan oleh pabrik pembuatnya.

1. Tegangan resistor: besarnya nilai yang terrbaca pada alat ukur voltmeter, satuan volt.
   Arus resistor : besarnya nilai yang terrbaca pada alat ukur ammeter, satuan A.
2. Batas ukur ammeter dan voltmeter: batas arus dan tegangan yang dapat dibaca alat ukur (Ammeter dan Voltmeter).                                            

ProsedurKerja

Kegiatan 1 : Pengukuran Tegangan Listrik

1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan
2. Membuat rangkaian seperti gambar berikut (basic meter sebagai alat ukurnya):
   
   
   
   
   
   

Gambar 1.1: rangkaian pengukuran tegangan

1. Menentukan batas ukur pertama pada alat ukur basicmeter, yaitu 50 V.
2. Menentukan NST setiap batas ukur
3. Mengukur tegangan pada R₁ dan R₂  pada setiap batas ukur yang digunakan
4. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan
5. Memanipulasi batas ukur pada basicmeter, yaitu 10 V, 1 V dan 200mV
6. Mengulangi langkah 2 sampai 6 dengan menggunakan alat ukur multimeter analog dan multimeter digital.

Kegiatan 2 : Pengukuran Arus Listrik

1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan
2. Membuat rangkaian seperti gambar berikut (basic meter sebagai alat ukurnya):
   Gambar 1.2: rangkaian pengukuran tegangan
3. Menentukan batas ukur pertama pada alat ukur basicmeter, yaitu 50 V.
4. Menentukan NST setiap batas ukur
5. Mengukur arus pada R₁ dan R₂  pada setiap batas ukur yang digunakan
6. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan
7. Memanipulasi batas ukur pada basicmeter, yaitu 10 V, 1 V dan 200mV
8. Mengulangi langkah 2 sampai 6 dengan menggunakan alat ukur multimeter analog dan multimeter digital.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

Kegiatan 1: Pengukuran Tegangan Listrik

Tabel 1.1: Pengukuran Tegangan Listrik dengan Basic Meter

R₁          : 120 ΩJ

R₂          : 5 W 56 ΩJ

V_s          : 6 volt

No.	Batas Ukur	Nilai Skala Terkecil (NST)	Tegangan (Volt)		Tegangan Total (volt)
			R1	R2
1	50 V	1	3,0  0,5	1,0  0,5	4,0  0,5
2	10 V	0,2	2,4  0,1	1,4  0,1	4,0  0,1
3	1 V	0,02	-	-	-
4	100 mV	0,002	-	-	-

Tabel 1.2: Pengukuran Tegangan Listrik dengan Multimeter Analog

R₁          : 120 ΩJ

R₂          : 5 W 56 ΩJ

V_s          : 6 volt

No.	Batas Ukur	Nilai Skala Terkecil (NST)	Tegangan (Volt)		Tegangan Total (volt)
			R1	R2
1	250 V	5	2,4  2,5	0	5,0  2,5
2	50 V	1	3,0  0,5	0,2  0,5	5,0  0,5
3	10 V	0,2	1,4  0,1	-	4,8  0,1
4	2.5 V	0,05	-	1,350  0,025	-

Tabel 1.3: Pengukuran Tegangan Listrik dengan Multimeter Digital

R₁          : 120 ΩJ

R₂          : 5 W 56 ΩJ

V_s          : 6 volt

No.	Batas Ukur	Nilai Skala Terkecil (NST)	Tegangan (Volt)		Tegangan Total (volt)
			R1	R2
1	200 V	0,1	3,2	1,6	4,9
2	20 V	0,01	3,55	1,56	5,13
3	2000 mV	1 mV	-	1,550	-
4	200 mV	1 mV	-	-	-

Kegiatan 2: Pengukuran Arus Listrik

Tabel 1.4: Pengukuran Arus Listrik dengan Basic Meter

R₁          : 120 ΩJ

R₂          : 5 W 56 ΩJ

V_s          : 6 volt

No.	Batas Ukur	Nilai Skala Terkecil (NST)	Arus Lisrik (A)		Arus Total (A)
			R1	R2
1	5 A	0,1	0	0	0
2	1 A	0,02	0	0	0
3	100 mA	0,002	-	-	-
4	100 μA	0	-	-	-

Tabel 1.5: Pengukuran Arus Listrik dengan Multimeter Analog

R₁          : 120 ΩJ

R₂          : 5 W 56 ΩJ

V_s          : 6 volt

No.	Batas Ukur	Nilai Skala Terkecil (NST)	Arus Listrik (A)		Arus Total (A)
			R1	R2
1	500 mA	0,01	-	-	-
2	25 mA	0,0005	-	-	-
3	2.5 mA	0,00005	-	-	-
4	100 μA	0	-	-	-

Tabel 1.6: Pengukuran Arus Listrik dengan Multimeter Digital

R₁          : 5 W 56 ΩJ

R₂          : 120 ΩJ

V_s          : 6 volt

No.	Batas Ukur	Nilai Skala Terkecil (NST)	Arus Listrik (A)		Arus Total (A)
			R1	R2
1	10 A	0,01	0,09	0,03	0,03
2	200 mA	0,1	0,001	0,0006	0,1145
3	20 mA	0,01	0,001	0,0006	-
4	2000 μA	1	3	3	-

Analisis Data

Analisis data Ammeter dan Voltmeter

Kegiatan 1 : Pengukuran Tegangan Listrik

    =   6   volt

    =    120    Ω

              =     56    Ω

1. Menghitung hambatan ekivalen
    =  +    
   = 120 Ω + 65 Ω
   = 176 Ω
2. Menghitung tegangan listrik
   Pengukuran dengan basicmeter

1. Tegangan total pada rangkaian
   V_tot  =  V_S
    =  6 volt
    Tegangan pada
   V₁  =  V_tot
   Tegangan pada R₂  
   V₁  =  V_tot

1. Menghitung % perbandingan kesalahan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran tegangan listrik
   % kesalahan      =  x 100%
2. Kesalahan mutlak

                        ∆V   =  x NST alat ukur

1. Pelaporan Fisika

                        PF =  volt

Tabel  1.6: Hasil analisis data pengukuran tegangan dengan basicmeter

• Tabel 1.6.1 : Untuk R₁

No	Batas Ukur	Vanalisis (volt)	Vukur (volt)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (volt)	Pelaporan Fisika (volt)
1	50 V	4,1	3,0 ± 0,5	14,42	0,5
2	10 V		2,4 ± 0,1	38,87	0,1

• Tabel 1.6.2 : Untuk R₂

No	Batas Ukur	Vanalisis (volt)	Vukur (volt)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (volt)	Pelaporan Fisika (volt)
1	50 V	1,9	1,0 ± 0,5	26,3	0,5
2	10 V		1,4 ± 0,1	21,05	0,1

                                    

Tabel  1.7: Hasil analisis data pengukuran tegangan dengan multimeter analog

• Tabel 1.7.1 : Untuk R₁

No	Batas Ukur	Vanalisis (volt)	Vukur (volt)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (volt)	Pelaporan Fisika (volt)
1	250 V	4,1	2,4  2,5	28,91	2,5
2	50 V		3,0  0,5	14,42	0,5
3	10 V		1,4  0,1	63,32	0,1

• Tabel 1.7.2 : Untuk

No	Batas Ukur	Vanalisis (volt)	Vukur (volt)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (volt)	Pelaporan Fisika (volt)
1	250 V	1,9	0	100	2,5
2	50 V		0,2  0,5	63	0,5
3	2.5 V		1,350  0,025	-	0,025	-

Tabel  1.8: Hasil analisis data pengukuran tegangan dengan multimeter digital

• Tabel 1.8.1 : Untuk R₁

No	Batas Ukur	Vanalisis (volt)	Vukur (volt)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (volt)	Pelaporan Fisika (volt)
1	200 V	4,1	3,2	21,76	0,05
2	20 V		3,55	13,20	0,005

• Tabel 1.8.2 : Untuk R₂

No	Batas Ukur	Vanalisis (volt)	Vukur (volt)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (volt)	Pelaporan Fisik
1	200 V	1,9	1,6	15,78	0,05
2	20 V		1,56	17,89	0,005
3	2000 mV		1,550	-	0,5m	-

Kegiatan 2 : Pengukuran Arus listrik                               

1. Pengukuran kuat arus listrik

         = 6 v

 = 120 Ω

          = 56 Ω

1. Menghitung hambatan ekuivalen
     =   + 
    =
     =    
    = 38,2 Ω
2. Menghitung kuat arus listrik

• Untuk arus total pada rangkaian
       =
         =
             = 0, 15 A
• Untuk kuat arus pada
         =
        =      
           = 0,05 A    
• Untuk kuat arus pada
        =
        =

                                        = 0,1 A

1. Menghitung % perbandingan kesalahan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran arus listrik

% kesalahan   =  x 100%

1. Kesalahan mutlak
   ∆I   =  x NST alat ukur
2. Pelaporan Fisika
         PF        =  A

Tabel  1.9: Hasil analisis data pengukuran kuat arus dengan basicmeter

• Tabel 1.9.1 : Untuk R₁

No	Batas Ukur	Ianalisis (A)	Iukur (A)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (A)	Pelaporan Fisika (A)
1	5 A	0,05	0	100	0,05
2	1 A		0	100	0,01

• Tabel 1.9.2 : Untuk R₂

No	Batas Ukur	Ianalisis (A)	Iukur (A)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (A)	Pelaporan Fisika (A)
1	5 A	0,1	0	100	0,05
2	1 A		0	100	0,01

Tabel  1.10: Hasil analisis data pengukuran kuat arus dengan multimeter digital

• Tabel 1.10.1 : Untuk R₁

No	Batas Ukur	Ianalisis (A)	Iukur (A)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (A)	Pelaporan Fisika (A)
1	10 A	0,05	0,09	80	0,005
2	200 Ma		0,001	98	0,05
3	20 Ma		0,10	100	0,005

• Tabel 1.10.2 : Untuk R₂

No	Batas Ukur	Ianalisis (A)	Iukur (A)	% kesalahan (%)	Kesalahan mutlak (A)	Pelaporan Fisika (A)
1	10 A	0,1	0,03	97	0,005
2	200 Ma		0,0006	99,4	0,05
3	20 Ma		0,06	40	0,005

                                                                                    

PEMBAHASAN

Kegiatan 1: Pengukuran tegangan pada alat ukur

Pada percobaan ini, kami menggunakan tiga jenis alat ukur, yaitu: basic meter, multimeter analog dan multimeter digital. Komponen yang digunakan, yaitu resistor 120 Ω dan 56 Ω.  Tegangan sumber yang digunakan dari power supply yaitu 6 volt. Setiap alat ukur yang digunakan mempunyai batas ukur dan NST masing-masing. Pada percobaan ini, digunakan batas ukur basic meter 50 V, 10 V, 1 V dan 100 mV, serta NST : 1; 0,2 ; 0,02; 0,002. Pada multimeter analog, digunakan batas ukur 250 V, 50 V, 10 V dan 2,5 V, serta NST: 5 : :1 : 0,2 : 0,05. Pada multimeter digital, digunakan batas ukur 200 V, 20 V,  2000 mV, 200 mV, serta NST 0,1 volt, 0,01 volt, 1 mV dan 1 mV.

              Pada percobaan ini, kami akan membandingkan antara hasil pengukuran tegangan yang dianalisis dengan pengukuran langsung. Dengan menggunakan basicmeter, multimeter analog, dan multimeter digital,  Vanalisis yang kami peroleh pada R₁ dan R₂, yaitu 4,09 volt dan 1,90 volt. Sedangkan pada pengukuran langsung, ada beberapa tegangan yang tidak dapat terbaca pada alat ukur, seperri tegangan pada batas ukur 1 V dan 100mV pada R₁ dengan menggunakan alat ukur basicmeter, tegangan pada batas ukur  10 V pada R₂ dan 2,5 V pada R₁ dengan menggunakan multimeter analog, dan tegangan pada batas ukur  200 mV pada R₁ dan  2000 mV pada R₁ dan R₂ dengan  menggunakan multimeter digital. Tidak terbacanya arus pada tegangan disebabkan karena batas ukur alat  yang terlalu kecil dan juga NST alat terlalu besar.

Berdasarkan hasil pengamatan, terdapat beberapa kesalahan dalam pengukuran tegangan. Hal ini dapat dilihat dari % kesalahan yang telah dianalisis pada analisis data. % kesalahan terbesar pada pengukuran tegangan terdapat pada alat ukur multimeter analog, yaitu 100 %, dan % kesalahan terendah terdapat pada alat ukur multimeter digital, yaitu 13,20 %. Hal ini menunjukkan bahwa alat ukur multimeter digital yang termasuk alat ukur yang baik digunakan dalam pengukuran tegangan.

Kegiatan 2: pengukuran kuat arus listrik

Pada percobaan ini, kami menggunakan tiga jenis alat ukur, yaitu: basic meter, multimeter analog dan multimeter digital. Komponene yang digunakan, yaitu resistor 120 Ω dan 56 Ω.  Tegangan sumber yang digunakan dari power supply yaitu 6 volt. Setiap alat ukur yang digunakan mempunyai batas ukur dan NST masing-masing. Pada percobaan ini, digunakan batas ukur basic meter 50 V, 10 V, 1 V dan 100 mV, serta NST : 1; 0,2 ; 0,02; 0,002. Pada multimeter analog, digunakan batas ukur 250 V, 50 V, 10 V dan 2,5 V, serta NST: 5 : :1 : 0,2 : 0,05. Pada multimeter digital, digunakan batas ukur 200 V, 20 V,  2000 mV, 200 mV, serta NST 0,1 volt, 0,01 volt, 1 mV dan 1 mV.

              Pada percobaan ini, kami akan membandingkan antara hasil pengukuran kuat arus  yang dianalisis dengan pengukuran langsung. Dengan menggunakan basicmeter, multimeter analog, dan multimeter digital,  Ianalisis yang kami peroleh pada R₁ dan R₂, yaitu 0,05 A dan 0,1 A. Sedangkan pada pengukuran langsung, ada beberapa kuat arus  yang tidak dapat terbaca pada alat ukur, seperri kuat arus  pada alat ukur basicmeter dan multimeter analog. Tidak terbacanya arus pada tegangan disebabkan karena batas ukur alat  yang terlalu kecil dan juga NST alat terlalu besar. Dengan menggunakan alat ukur multimeter digital semua arus terbaca. Namun, % kesalahan yang diperoleh sangat besar. Hal ini menunjukkan bahwa  data yang kami peroleh dari hasil percobaan tidak benar.

Berdasarkan hasil pengamatan, terdapat beberapa kesalahan dalam pengukuran kuat arus. Hal ini dapat dilihat dari % kesalahan yang telah dianalisis pada analisis data. % kesalahan terbesar pada pengukuran kuat arus terdapat pada semua alat ukur, yaitu 100 %, dan % kesalahan terendah terdapat pada alat ukur multimeter digital, yaitu 40 %. Hal ini menunjukkan bahwa alat ukur multimeter digital yang termasuk alat ukur yang baik.

SIMPULAN DAN DISKUSI

1. Simpulan
   Untuk mengukur tegangan, alat ukur voltmeter dirangkai secara paralel dengan resistor yang ingin diukur tegangannya. Pada pengukuran ini, terdapat banyak kesalahan-kesalahan sehingga pada batas ukur tertentu, ada tegangan yang nilainya tak terhingga. Seperti; pada batas ukur basic meter 1 V dan 100 mV, pada batas ukur multimeter digital 200 mV. Untuk mengukur arus listrik, alat ukur ammeter dirangkai secara seri dengan resistor yang ingin diukur arus listrikya. Pada pengukuran ini, terdapat banyak kesalahan-kesalahan sehingga pada batas ukur tertentu, ada arus listrik yang nilainya tak terhingga. Seperti; pada batas ukur basic meter 100 mA dan 100 µA, pada batas ukur  setiap multimeter analog.
2. Diskusi

Dari hasil pengamatan diperoleh % kesalahan tertinggi pada tegangan sebesar 100 % dan pada kuat arus sebesar 100 %. Juga diperoleh % kesalahan terendah pada tegangan  sebesar 13,20 % dan pada kuat arus sebesar 40 %. Hal ini disebabkan batas ukur pada alat ukur sangat kecil.

DAFTAR RUJUKAN

Bakri, Abdul Haris. Dasar-dasar elektronika. 2008. Yogyakarta : Andi.

F. Suryantmo. Dasar-dasar Teknik listrik. 2005. Jakarta : Bina adiaksara

Ing.G. van der Wal. Ringkasan Elektro Teknik. 1985. Jakarta : Erlangga.

Kerr. Robert B. Electronics experimental. 1977.  England : Prentice-Hall. Inc.

Taylor, Charles. 2007. BasicElectronic. Delhi : Global Media.