Minggu, 08 Januari 2017

jurnal jembatan wheatstone


JEMBATAN WHEATSTONE

Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar

Abstrak

Telah dilakukan praktikum elektronika dengan judul “Jembatan Wheatstone”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan Pendidikan Fisika.. Praktikum ini bertujuan untuk merakit rangkaian percobaan jembatan wheatston dan untuk menghitung besarnya nilai resistor tertentu dalam suatu rangkaian jembatan wheatstone. Dalam praktikum ini, ada beberapa variabel yang digunakan, yaitu: Variabel manipulasi  (tegangan sumber), variabel respon (besar hambatan pada potensiometer), dan variabel kontrol (resistor batu 1 KΩ, 1,2 KΩ, dan 10 KΩ). Hasil pengamatan menunjukkan bahwa hambatan pada potensiometer bernilai tetap meskipun tegangan sumbernya diubah-ubah. Pembahasan: Dalam pengambilan data dilakukan dengan tegangan sumber yang berbeda-beda yang dimulai dari tegangan 3 V, 6 V, 9 V dan 12 V yang mana saat power supply sudah dinyalakan kita memperhatikan jarum pada galvanometer. Jarum galvanometer harus menunjukkan angka nol agar kita dapat memperoleh nilai . Kesimpulan:pada rangkaian jembatan wheatstone, R1 dan R3 di susun secara seri,  R2 dan Rx di susun secara seri sedangkan galvanometer dipasang sebelum R2 dan setelah R1 dan memanipulasi potensiometer (Rx) agar galvanometer menunjuk angka nol. Saat galvanometer sama dengan nol maka potensiometer dilepas dan  diukur nilai hambatannya dengan menggunakan multimeter.

Kata kunci: Jembatan Wheatstone, Resistansi, Hambatan pada potensiometer (Rx)

TUJUAN                                                                                        

  1. Merakit rangkaian percobaan jembatan wheatstone.
  2. Dapat menghitung besarnya nilai resistor tertentu dalam suatu rangkaian jembatan wheatstone.

METODOLOGI EKSPERIMEN

TeoriSingkat

Pada pertengahan abad 19 G.R. Kirchoff membuat dua rangkaian yaitu hukum pertama Kirchoff atau hukum titik cabang yang menyatakan bahwa pada setiap titik cabang, jumlah semua arus yang memasuki cabang dengan semua arus yang meninggalkan cabang tersebut. Hukum titik cabang Kirchoff didasarkan pada kekekalan muatan. Muatan yang memasuki sebuah titik cabang harus keluar, tidak ada yang hilang atau diambil. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial mengelilingi lintasan tertutup pada suatu rangkaian harus nol (Giancoli, 2001: 104).

Sebuah rangkaian jembatan adalah jenis sirkuit listrik di mana dua cabang sirkuit (biasanya secara paralel dengan satu sama lain) adalah "bridge" oleh cabang ketiga yang terhubung antara dua pertama cabang di beberapa titik menengah sepanjang mereka. Jembatan ini awalnya dikembangkan untuk keperluan pengukuran laboratorium dan salah satu titik bridging menengah sering disesuaikan ketika begitu digunakan. Bridge sirkuit sekarang menemukan banyak aplikasi, baik linear dan nonlinear, termasuk dalam instrumentasi, penyaringan dan konversi daya (Naval, 1970: 114).

Rangkaian jembatan paling terkenal, jembatan Wheatstone, diciptakan oleh Samuel Hunter Christie dan dipopulerkan oleh Charles Wheatstone, dan digunakan untuk mengukur resistensi. Hal ini dibangun dari empat resistor, dua nilai yang dikenal R1 dan R3 (lihat gambar 1), salah satu yang tahan akan ditentukan Rx, dan salah satu yang variabel dan dikalibrasi R2 . Dua simpul berlawanan terhubung ke sumber arus listrik, seperti baterai, dan galvanometer tersambung di dua simpul lainnya. Variabel resistor disesuaikan sampai galvanometer membaca nol. Hal ini kemudian diketahui bahwa rasio antara resistor variabel dan tetangganya R1 adalah sama dengan rasio antara resistor yang tidak diketahui dan tetangganya R3, yang memungkinkan nilai resistor yang tidak diketahui untuk dihitung (Clarence, 2007: 43-44).

Jembatan wheatstone merupakan sebuah metode yang digunakan untuk mengukur hambatan yang belum diketahui. Jembatan Wheatstone juga bisa digunakan untuk mengkoreksi kesalahan yang dapat terjadi dalam pengukuran hambatan menggunakan hukum ohm.Berikut ini adalah gambar rangkaian jembatan Wheatstone:













                                   

Gambar  6.1 Jembatan Wheatstone

(Herman, 2013: 28-29).

Dari gambar tersebut, jembatan wheatstone disusun atas 4 buah hambatan, yang mana 2 dari hambatan tersebut adalah hambatan variabel dan hambatan yang belum diketahui besarnya yang disusun secara seri satu sama lain dan pada 2 titik diagonal lainnya diberikan sumber tegangan. Dengan mengatur sedemikian rupa besar hambatan variabel sehingga arus yang mengalir pada Galvanometer = 0, dalam keadaan ini jembatan disebut seimbang, sehingga sesuai dengan hukum Ohm berlaku persamaan:

R1  x  R2  =  R3  x  Rx  
                                                                                  

                                                                                        (1)

Rx =  x R1
Persamaan diatas jika dijabarkan maka akan diperoleh :



                                                                                   (2)

(Herman, 2013: 29).

Hukum Ohm adalah persamaan yang sangat penting dan berguna dalam teori rangkaian listrik. Itu justru mengungkapkan hubungan antara arus, tegangan dan resistansi dengan persamaan matematika sederhana. Hukum Ohm menyatakan bahwa arus melalui konduktor dalam suatu rangkaian berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan resistensi di dalamnya (Wang , 2010: 17-18).

AlatdanBahan

  1. Alat

  1. Multimeter                                                                                                  1 buah
  2. Galvanometer                                                                                             1 buah
  3. Power supplay                                                                                            1 buah
  4. Kabel penghubung                                                                                     9 buah

  1. Komponen

  1. Resistor batu 1 KΩ                                                                                   2 buah
  2. Resistor batu 1,2 KΩ                                                                                2 buah
  3. Resistor batu 10 KΩ                                                                                 2 buah
  4. Potensiometer B10K                                                                                 1 buah

Identifikasi Variabel

  1. Variabel kontrol          = Resistor batu 1 KΩ, 1,2 KΩ, dan 10 KΩ
  2. Variable ukur              =Besar hambatan pada potensiometer
  3. Variabel manipulasi     = Tegangan sumber





Definisi Operasional Variabel

  1. Resistor batu 1 KΩ, 1,2 KΩ, dan 10 KΩ merupakan besarnya nilai resistansi resistor tersebut adalah 1 KΩ, 1,2 KΩ, dan 10 KΩ yang sudah ditetapkan.
  2. Hambatan pada potensiometer merupakan besarnya hambatan potensiometer setelah dilepas dari rangkaian dan diukur dengan menggunakan multimeter dengan satuan ohm.
  3. Tegangan sumber adalah tegangan yang berasal dari catu daya yang menyebabkan timbulnya beda potensial pada potensiometer, yaitu sebesar 3 volt, 6 volt, 9 volt dan 12 volt..

Prosedur Kerja

Prosedur kerja dari percobaan ini adalah sebagai berikut:

  1. Menyiapkan alat dan komponen yang akan digunakan.
  2. Menentukan letak R1, R2, R3, dan Rx
  3. Membuat rangkaian seperti pada gambar berikut:
    RX
    VS
    G
    R2
    R3
    R1









Gambar 1: Rangkaian Jembatan Wheatstone

  1. Memberikan tegangan sumber sebesar 3 volt.
  2. Mengatur potensiometer (Rx) sehingga galvanometer menunjukkan angka nol.
  3. Melepaskan potensiometer dan mengukur nilainya menggunakan multimeter.
  4. Mengulangi langkah 3 dan 4 dengan nilai tegangan sumber yang berbeda yaitu 6 volt, 9 volt dan 12 volt.
  5. Mencatat hasil pengamatan pada table pengamatan.
  6. Mengulangi langkah 1-6 untuk nilai resistor yang berbeda.





HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

Kegiatan 1: Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian Jembatan Wheatstone

Tabel 1 :Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian Jembatan Wheatstone

R1 = 1 KΩ                   R2 = 1 KΩ                   R3 = 10 KΩ

No
Sumber tegangan DC ( volt )
R1
(KΩ)
R2
(KΩ)
R3
(KΩ)
Rx
(KΩ)
1
   3
1
1
10
9,33
2
6
1
1
10
9,97
3
9
1
1
10
9,99
4
12
1
1
10
9,96













Kegiatan 6.2: Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian Jembatan Wheatstone

Tabel  6.2.1 :Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian Jembatan Wheatstone

R1 = 1,2 KΩ                R2 = 1,2 KΩ                R3 = 10 KΩ

No
Sumber tegangan DC ( volt )
R1
(KΩ)
R2
(KΩ)
R3
(KΩ)
Rx
(KΩ)
1
   3
1,2
1,2
10
9,20
2
6
1,2
1,2
10
9,19
3
9
1,2
1,2
10
9,88
4
12
1,2
1,2
10
9,85













Analisis Data

Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian jembatan wheatstone

  1. Saat sumber tegangan 3 volt dan nilai R :
    Persamaan umum
     atau


  2. Menghitung % perbandingan
    Persamaan Umum
    % perbandingan =    X 100%

Tabel 6.1: Menghitung nilai Rx analisis, nilai perbandingan  dari percobaan.



No
Vs (Volt)
R1 (kΩ)
R2 (kΩ)
R3 (kΩ)
Rx analisis(kΩ)
Nilai perbandingan (%)
1
3
1
1
10
10
6,7
2
6
1
1
10
10
0,3
3
9
1
1
10
10
0,1
4
12
1
1
10
10
0,4



Tabel 6.2: Menghitung nilai Rx analisis, nilai perbandingan  dari percobaan.

No
Vs (Volt)
R1 (kΩ)
R2 (kΩ)
R3 (kΩ)
Rx analisis(kΩ)
Nilai perbandingan (%)
1
3
1,2
1,2
10
10
8,0
2
6
1,2
1,2
10
10
8,8
3
9
1,2
1,2
10
10
1,2
4
12
1,2
1,2
10
10
1,5



PEMBAHASAN

Kegiatan 1: menentukan nilai resistor tertentu pada jembatan wheatstone

            Pada percobaan ini, kami menggunaka 3 buah resistor batu, yaitu resistor 1 KΩ dua buah dan resistor 10 KΩ 1 buah, juga digunakan potensiometer, power suplay galvanometer dan ohmmeter. Dalam percobaan ini, komponen potensiometer yang akan ditentukan besar hambatannya menggunakan ohmmeter setelah dimanipulsi hingga galvanometer menunjukkan angka 0. Besarnya nilai resistansi  potensiometer  yang diperoleh pada setiap tegangan sumber adalah 10 KΩ, dengan nilai persen perbandingan antara hasil pengukuran dengan hasil analisis, yaitu: pada tegangan 3 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 6,7 %, pada tegangan 6 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 0,3 %, pada tegangan 9 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 0,1 %, pada tegangan 12 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 0,4 %. Berdasakan persen perbandingan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa pada tegangan 6 volt, 9 volt dan 12 volt dapat dikatakan berhasil. Namun pada tegangan 3 volt dikatakan gagal. Kegagalan ini disebabkan karena saat pengambilan data untuk tegangan 3 volt, galvanometer tidak tepat menunjukkan angka nol.

Kegiatan 2: menentukan nilai resistor tertentu pada jembatan wheatstone

            Pada percobaan ini, kami menggunaka 3 buah resistor batu, yaitu resistor 1,2 KΩ dua buah dan resistor 10 KΩ 1 buah, juga digunakan potensiometer, power suplay galvanometer dan ohmmeter. Dalam percobaan ini, komponen potensiometer yang akan ditentukan besar hambatannya menggunakan ohmmeter setelah dimanipulsi hingga galvanometer menunjukkan angka 0. Besarnya nilai resistansi  potensiometer  yang diperoleh pada setiap tegangan sumber adalah 10 KΩ, dengan nilai persen perbandingan antara hasil pengukuran dengan hasil analisis, yaitu: pada tegangan 3 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 8,0 %, pada tegangan 6 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 8,8 %, pada tegangan 9 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 1,2 %, pada tegangan 12 volt diperoleh persen perbandingan sebesar 1,5 %. Berdasakan persen perbandingan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa percobaan yang kami lakukan gagal. Kegagalan ini disebabkan karena saat pengambilan data, galvanometer tidak tepat menunjukkan angka nol.

SIMPULAN DAN DISKUSI

Simpulan

Simpulan dari percobaan ini yaitu jembatan Wheatstone dirangkai dengan  R1 dan R3 di susun secara seri,  R2 dan Rx di susun secara seri sedangkan galvanometer dipasang sebelum R2 dan setelah R1. Berdasarkan teori, nilai resistansi pada potensiometer diperoleh dengan membagi R2  dengan R1 kemudian hasilnya dikalikan dengan R3.  Namun, pada percobaan ini nilai resistansi potensiometer (RX) diperoleh dengan melepas potensiometer dari rangkaian saat galvanometer menunjuk angka nol kemudian mengukur hambatannya dengan multimeter.

Diskusi

            Hasil diskusi dari kelompok kami pada percobaan ini yakni sebaiknya sebelum memindahkan  potensiometer untuk diukur hambatannya menggunakan multimeter, prkatikan hendaknya lebih teliti dalam memperhatikan galvanometernya, apakah jarum pada galvanometer sudah menunjuk angka nol atau belum.



DAFTAR RUJUKAN

Bureau of Naval Personnel. 1970. Basic Electricity. London: Courier Dover Publications.

Clarence W. De Silva. 2007. Vibration monitoring, testing, and instrumentation. China: CRC          Press.

Giancoli, C Douglas. 2001.  Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Herman. 2013. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar 1. Makassar: UIN Press.

Wang, Meizhong. 2010. Understable Electric Circuits Devices And Systems. London: Publish The Institution Of Engineering And Thecnology.

































LAMPIRAN

Analisis Data

Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian jembatan wheatstone

Kegiatan 1: Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian Jembatan Wheatstone

  1. Saat sumber tegangan 3 volt dan nilai R :
    R1 = 1 KΩ            
    R2 = 1 KΩ            
    R3 = 10 KΩ
    Persamaan umum           

   atau                            

   Maka:




                             =  10 Ω

  1. Saat sumber tegangan 6 Volt dan nilai R :
    R1 = 1 KΩ            
    R2 = 1 KΩ            
    R3 = 10 KΩ

Persamaan umum          


      atau                            

 Maka:
  


                             =  10 KΩ

  1. Saat tegangan sumber 9 volt dan nilai R :
    R1 = 1 KΩ            
    R2 = 1 KΩ            
    R3 = 10 KΩ

Persamaan umum          


               atau                            

   Maka:
  


                             =  10 KΩ

  1. Saat tegangan sumber 12 volt dan nilai R :
    R1 = 1 KΩ            
    R2 = 1 KΩ            
    R3 = 10 KΩ

Persamaan umum          


               atau                            

   Maka:
  


                             =  10 KΩ                              

  • Menghitung % perbandingan

1.   Vs = 3 V

                  % perbandinagan =    X 100%

=   X 100%

=   6,7  %

       2. Vs = 6 V

                 % perbandingan     =    X 100%

=   X 100%

=  0,3  %

 3. Vs =  9 V

                 % perbandingan     =     X 100%

= X 100%

=  0,1  %











4. Vs =  12 V

                 % perbandingan     =     X 100%

= X 100%

=  0,4 %

Kegiatan 2: Penentuan nilai resistor tertentu pada rangkaian Jembatan Wheatstone

  1. Saat sumber tegangan 3 volt dan nilai R :
    R1 = 1,2 KΩ                     
    R2 = 1,2 KΩ                     
    R3 = 10 KΩ
    Persamaan umum           

   atau                            

   Maka:
  


                             =  10  KΩ

  1. Saat sumber tegangan 6 Volt dan nilai R :
    R1 = 1,2 KΩ               
    R2 = 1,2 KΩ               
    R3 = 10 KΩ
    Persamaan umum       

      atau                            

 Maka:
  


                             =  10 KΩ

  1. Saat tegangan sumber 9 volt dan nilai R :
    R1 = 1,2 KΩ               
    R2 = 1,2 KΩ               
    R3 = 10 KΩ

Persamaan umum          


               atau                            

   Maka:
  


                             =  10 KΩ



  1. Saat tegangan sumber 12 volt dan nilai R :

R1 = 1 KΩ            

R2 = 1 KΩ            

R3 = 10 KΩ

Persamaan umum          


               atau                            

   Maka:
  


                             =  10 Ω                                 

  • Menghitung % perbandingan

1.   Vs = 3 V

                  % perbandingan =    X 100%

=   X 100%

=  8  %

       2. Vs = 6 V

                 % perbandingan     =    X 100%

=   X 100%

=  8,8  %

 3. Vs =  9 V

                 % perbandingan     =     X 100%

= X 100%

= 1,2  %



4. Vs =  12 V

                 % perbandingan     =     X 100%

= X 100%

=  1,5  %




































Diposting oleh di

1 komentar:

Langganan: Posting Komentar (Atom)
I
T
N
A
I
L
I
R
P
A
H
M
U
J