KESALAHAN PADA PENGUKURAN TEGANGAN
Jurusan
Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar
Abstrak
Telah dilakukan praktikum elektronika
dengan judul “Kesalahan
pada Pengukuran Tegangan”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan
Pendidikan Fisika. Praktikum
ini bertujuan untuk menjelaskan
terjadinya kesalahan ukur pada pengukuran tegangan, untuk menjelaskan pengaruh pembebanan
pada tegangan dan untuk menghitung
kesalahan dari pengukuran tegangan. Adapun variabel yang diukur dalam percobaan ini, yaitu:
tegangan pada resistor, arus masuk pada voltmeter, dan hambatan dalam
voltmeter. Hasil pengamatan menunjukkan efek pembebanan terjadi pada resistor 150
x 103 Ω dan resistor 390 x 103 Ω ketika batas ukur yang digunakan sebesar 10 volt,
sedangkan pada pengukuran dengan batas ukur 50 volt tidak mengalami efek
pembebanan. Efek pembebanan terjadi
ketika resistor yang digunakan memiliki nilai resistansi mendekati atau lebih
besar daripada hambatan dalam voltmeter. Terjadinya efek pembebanan ini
disebabkan oleh adanya arus yang mengalir pada voltmeter. Kesimpulan
yang diperoleh dari hasil praktikum ini adalah kesalahan pengukuran pada
tegangan terjadi apabila nilai resistansi yang digunakan mendekati atau lebih
besar daripada nilai hambatan dalam voltmeter.
Kata
kunci: pengukuran-tegangan-kuat
arus-efek pembebanan
TUJUAN
- Dapat menjelaskan terjadinya kesalahan ukur pada pengukuran tegangan.
- Dapat menjelaskan pengaruh pembebanan pada tegangan.
- Dapat menghitung kesalahan dari pengukuran tegangan.
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 (Yusuf,
2007 : 98).
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 baterei, catu daya,
aki, dan lain-lain (Eggleston, 2011:153).
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 (Boylestad, 1997:187).
Amperemeter
sering juga disebut ammeter. Amperemeter pada rangkaian perlu diletakkan seri
terhadap kuat arus yang ingin diukur (Khandpur, 1999: 120).
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
(Bakri, 2008:210).
Alat
dan Bahan
- Alat
- Multimeter Digital 1 Buah
- Power Suplay 1 Buah
- Basicmeter 1 Buah
- Bahan
- Resistor 100 Ω 2 Buah
- Resistor 1x 103Ω 2 Buah
- Resistor 1,2 x 103Ω 2 Buah
- Resistor 150 x 103Ω 2 Buah
- Kabel penghubung 8 Buah
Identifikasi
Variabel
Kegiatan
1 Mengukur Tegangan pada hambatan luar untuk resistansi tahanan luar yang
berbeda
- Variabel Kontrol : Hambatan dalam, Tegangan sumber
- Variabel Manipulasi : Resistansi tahanan luar
- Variabel Respon : Tegangan pada masing-masing resistor
Kegiatan
2 Mengukur Tegangan pada hambatan luar untuk hambatan
dalam yang
berbeda
- Variabel Kontrol : Tegangan sumber, Resistansi tahanan luar
- Variabel Manipulasi : Batas ukur voltmeter (hambatan dalam)
- Variabel Respon : Tegangan pada masing-masing resistor, Efek pembebanan
Definisi
Operasional Variabel
- Resistansi tahanan luar adalah hambatan yang dipasang pada rangkaian kesalahan pengukuran tegangan, dapat diukur dengan voltmeter.
- Tegangan Sumber adalah tegangan yang megalirkan arus pada rangkaian kesalahan pada pengukuran tegangan, diukur dengan voltmeter.
- Hambatan dalam adalah hambatan yang dimiliki oleh voltmeter.
- Tegangan pada masing-masing resistor yaitu tegangan yang dimiliki oleh tiap-tiapresistor dalam percobaan ini yang diukur dengan voltmeter.
ProsedurKerja
- Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan.
- Membuat rangkaian seperti pada gambar di bawahGambar 3.1: rangkaian kesalah pada pengukuran
- Memastikan nilai R1 dan R2 tepat sama.
- Menghubungkan power supply dengan rangkaian dengan mengatur Vs sebesar 6 volt
- Mengukur dan Mencatat tegangan pada R1 dan R2 dengan alat ukur Voltmeter.
- Mengulangi percobaan dengan nilai R = 100 Ω , 1 x 103Ω , 1,2 x 103Ω, 150 x 103Ω dan 390 x 103Ω.
- Mengulangi Langkah 2 Sampai 6 dengan mengganti batas ukur 10 volt menjadi 50 volt
- Menghitung masing-masing “%” kesalahan dengan terlebih dahulu menentukan nilai Rd dari alat ukur dengan menggunakan alat ukur multimeter.
- Membuat analisa data dan menyimpukan hasil percobaan.
HASIL
EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Kegiatan
1 :Pengukuran Tegangan Dengan Batas Ukur 10 Volt
Tabel 1 .1 :
Pengukuran Tegangan dengan Batas Ukur 10
Volt
NST
Voltmeter = 0,2 V
NST
Ammeter = 0,1
A
NST Ohmmeter =
0,1 K Ω
|
Vs
|
R1
(Ω )
|
R2
(Ω )
|
V
R1(volt)
|
V
R2 (volt)
|
Vtot
(volt)
|
Id(
|
|
5,60
|
100,00
|
100,00
|
2,80
|
2,80
|
5,60
|
0,00
|
|
6,00
|
1,00 x 103
|
1,00 x 103
|
3,00
|
3,00
|
6,00
|
0,00
|
|
6,00
|
1,20 x 103
|
1,20 x 103
|
3,00
|
3,00
|
6,00
|
0,00
|
|
6,00
|
150,00 x 103
|
150,00 x 103
|
2,40
|
2,40
|
4,80
|
8,60
|
|
6,00
|
390,00 x 103
|
390,00 x 103
|
1,80
|
1,80
|
3,60
|
4,80
|
Kegiatan 2 : Pengukuran Tegangan Dengan Batas
Ukur 50
Volt
Tabel 2.1 :
Pengukuran Tegangan Dengan Batas Ukur
50 Volt
NST
Voltmeter = 1 V
NST
Ammeter = 0,1
A
NST Ohmmeter =
0,1 K Ω
|
Vs
|
R1(Ω
)
|
R2(Ω)
|
V
R1(volt)
|
V
R2(volt)
|
Vtot
(volt)
|
Id
|
|
6,00
|
100
|
100
|
3,0
|
3,0
|
6,0
|
0
|
|
6,00
|
1 x 103
|
1
x 103
|
3,0
|
3,0
|
6,0
|
0
|
|
6,00
|
1,2 x 103
|
1,2
x 103
|
3,0
|
3,0
|
6,0
|
0
|
|
6,00
|
150 x 103
|
150x
103
|
3,0
|
3,0
|
6,0
|
0
|
|
6,00
|
390
x 103
|
390
x 103
|
3,0
|
3,0
|
6,0
|
0
|
Analisis
Data
Kegiatan 1 : pengukuran tegangan dengan
batas ukur 10 volt
- Menentukan Besarnya Jumlah TeganganRu :∑ Vp = V1 + V2
- Menentukan Besarnya Hambatan Dalam ( Rd )VV
- Ru :∆
=
+
- Menghitung Rambat Ralat
- Menentukan kesalahan pengukuran teganganRU :
- Menghitung besarnya pengaruh efek pembebananIdRd = V2Id =
- Menghitung pengaruh efek pembebananIT = I1 =I2 + IdId = I1 . I2====
- MenghitungRU :
- Pelaporan fisika (PF)
- Pengukuran Tegangan Sumber (Vs)
- Pengukuran Tegangan pada masing – masing HambatanVi=
- Pengukuran pengaruh efek pembebananId =
- Perhitungan hambatan dalam (Rd)Rd =
Kegiatan 2 : pengukuran tegangan dengan batas
ukur 50 volt
- Menentukan Besarnya Jumlah TeganganRu :∑ Vp = V1 + V2
- Menentukan Besarnya Hambatan Dalam ( Rd )VV
- Ru :
∆
=
+
=
+
- Menghitung Rambat Ralat
- Menentukan kesalahan pengukuran teganganRU :
- Menghitung besarnya pengaruh efek pembebananIdRd = V2Id =
- Menghitung pengaruh efek pembebananIT = I1 =I2 + IdId = I1 . I2====
- MenghitungRU :
- Pelaporan fisika (PF)
- Pengukuran Tegangan Sumber (Vs)
- Pengukuran Tegangan pada masing – masing HambatanVi=
- Pengukuran pengaruh efek pembebananId =
- Perhitungan hambatan dalam (Rd)Rd =
PEMBAHASAN
Pada percobaan ini, kami menggunakan resistor 100 Ω , 1
x 103Ω , 1,2 x
103Ω, 150 x
103Ω dan 390
x 103Ω. Berdasarkan hasil
pengamatan pada resistor 150
x
103Ω dan 390 x 103Ω terjadi kesalahan pada pengukuran tegangan. Hal ini
disebabkan karena nilai resistansi 150 x
103Ω dan 390
x 103Ω mendekati bahkan lebih
besar daripada hambatan dalam voltmeter, yaitu 386 KΩ. Terjadinya kesalahan
pada pengukuran tegangan ditandai dengan adanya arus melewati alat ukur
voltmeter. Sedangkan pada pengukuran tegangan dengan batas ukur 50 volt, tidak
terjadi efek pembebanan karena hambatan dalam voltmeter 1421 KΩ lebuh besar
daripada nilai reistansi. Pada percobaan ini, persentase kesalahan pengukuran
pada tegangan diperoleh berkisar antara 0 % sampai dengan 40%.
SIMPULAN DAN
DISKUSI
- SimpulanSimpulan yang diperoleh dari hasil praktikum ini adalah, efek pemebebanan terjadi pada kesalahan ukur pengukuran tegangan karena nilai resistansi mendekati atau lebih besar daripada hambatan dalam voltmeter. Pengaruh efek pembebanan pada pengukuran tegangan disebabkan karena adanya arus yang mengalir melalui alat ukur voltmeter. Kesalahan dari pengukuran dapat dihitung dengan membagi nilai resistansi dengan selisih antara nilai resistansi dengan dengan hambatan dalam.
- DiskusiDalam percobaan ini, digunakan resistor dengan nilai resistansi yang sama. Hal ini bertujuan agar efek pembebanan yang terjadi dapat terlihat dengan jelas.
DAFTAR RUJUKAN
Bakri,
Abdul Haris. 2008. Dasar-dasar
elektronika. Yogyakarta : Andi.
Boylestad, Robert L. 1997. Electronica: Teoria De Circuitos. Mexico: Universided Autonoma
Metropoplitana-Iztapalapa
Eggleston,
Denis L. 2011. Basic Electronis For
Scientists and Engineers. Cambridge: Cambridge University Press.
Khandpur, R.S. 1999. Basic Electronic Components
Hardware. New Delhi: CEDTI.
Mappeasse,
Yusuf. 2007. Dasar-dasarElekronika.
Makassar.UNM Press.
LAMPIRAN:
Analisis
Data
Kegiatan 1 : Pengukuran tegangan dengan batas
ukur 10 volt
- Menentukan Besarnya Jumlah TeganganRu :∑ Vp = V1 + V2
- R1 = 100 Ω
- Untuk Vs = 5,6 V∑ Vp = V1 + V2= 2,80 + 2,80= 5,60 V
- R2 = 1 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 3,00 + 3,00= 6,00 V
- R3 = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 3,00 + 3,00= 6,00 V
- R4= 150 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 2,40 + 2,40= 4,80 V
- R3 = 390 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 1,80 + 1,80= 4,80 V
- Menentukan Besarnya Hambatan Dalam ( Rd )VV
- 100 Ω
- Untuk Vs = 5, 6 volt== 0 Ω
- R = 1, x
- Untuk Vs = 6 volt== 0 Ω
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 volt=
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 volt== 0,28 x
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 volt== 0,38 x
- Ru :
∆
=
+
=
+
- Menghitung Rambat Ralat
- R = 100 Ω
- Untuk Vs =5,6 volt
V2 =2,80 volt
Rd
=286 Ω
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 volt
V2 =3,00 volt
Rd
=286 Ω
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 volt
V2 =3,00 volt
Rd
=286 Ω
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 volt
V2 =2,40 volt
Rd
=286 Ω
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 volt
V2 =1,80 volt
Rd
=286 Ω
- Menentukan kesalahan pengukuran teganganRU :
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 5,6 volt
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 volt
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 volt
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 volt
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 volt
- Menghitung besarnya pengaruh efek pembebananIdRd = V2Id =
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 5,6 voltId = 0,979 A
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 voltId = 0,104 A
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 voltId = 0,020 A
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 voltId = 0,084 A
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 voltId = 0,006 A6. Menghitung pengaruh efek pembebananIT = I1 =I2 + IdId = I1 . I2====
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 3,00 volt
Id
=
=
= 0 A
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 3,00 voltId === 0 A
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 voltV2= 3,00 volId === 0 A
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 2,40 voltId === 8 x
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 1,80 voltId ==
- MenghitungRU :
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 5, 6 voltV2 = 2,80Id = 0 A
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 3,00Id = 0 A
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 3,00Id = 0 A
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 2,40Id = 8 x% kesalahan = 6,98 %
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 2,40Id = 6 x
- Pelaporan fisika (PF)
- Pengukuran Tegangan Sumber (Vs)
=
volt
- Pengukuran Tegangan pada masing – masing Hambatan
- Untuk R = 100 ΩVs = 5,6 voltV1 ==V2==
- Untuk R = 1 xVs = 6 voltV1==V2 ==
- Untuk R = 1,2 xVs = 6 voltV1==V2==
- Untuk R = 150 xVs = 6 voltV1 ==V2 ==
- Untuk R = 390 xVs = 6 voltV1 ==V2 ==
- Pengukuran pengaruh efek pembebanan
- R = 100 ΩUntuk Vs = 5,6 voltV2 = .2,80 voltId ==
- R = 1 xUntuk Vs = 6 voltV2 =.3,00 voltId ==
- R = 1 xUntuk Vs = 6 voltV2 =.3,00 voltId ==
- R = 1,2 xUntuk Vs = 6 voltV2 =.3,00 voltId ==
- R = 150 xUntuk Vs = 6 voltV2 =.2,40Id ==
- R = 390 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 1,80 voltId ==
- Perhitungan hambatan dalam (Rd)
- R =100ΩUntuk Vs = 5,6 voltV2 = 2,80Rd ==
- R =1 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,00 voltRd==
- R =1,2 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,00 voltRd ==
- R =150 xUntuk Vs = 6 voltV2= 3,00Rd ==
- R =390 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,00Rd ==
Kegiatan 2 : pengukuran
tegangan dengan batas ukur 50 volt
- Menentukan Besarnya Jumlah TeganganRu :∑ Vp = V1 + V2
- R1 = 100 Ω
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 3,00 + 3,00= 6,00 V
- R2 = 1 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 3,00 + 3,00= 6,00 V
- R3 = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 3,00 + 3,00= 6,00 V
- R4= 150 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 3,00 + 3,00= 6,00 V
- R3 = 390 x
- Untuk Vs = 6 V∑ Vp = V1 + V2= 3,00 + 3,00= 6,00 V
- Menentukan Besarnya Hambatan Dalam ( Rd )
V
=
Vd
V
=
Id.
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 6 volt== 0 Ω
- R = 1, x
- Untuk Vs = 6 volt== 0 Ω
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 volt== 0 Ω
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 volt== 0 Ω
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 volt== 0 Ω
- Ru :
∆
=
+
=
+
- Menghitung Rambat Ralat
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 6 voltV2 =3,0 voltRd =1421kΩ
- R = 1 xUntuk Vs = 6 volt
V2 =3,0 volt
Rd
=1421kΩ
- R = 1,2 xUntuk Vs = 6 volt
V2 =3,0 volt
Rd
=1421kΩ
- R = 150 xUntuk Vs = 6 volt
V2 =3,0 volt
Rd
=1421kΩ
- R = 390 xUntuk Vs = 6 volt
V2 =3,0 volt
Rd
=1421kΩ
- Menentukan kesalahan pengukuran teganganRU :
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 6 volt
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 volt
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 volt
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 volt
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 volt
- Menghitung besarnya pengaruh efek pembebananIdRd = V2Id =
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 6 voltId = 0,002 A
- R = 1 xUntuk Vs = 6 voltId = 0,002 A
- R = 1,2 xUntuk Vs = 6 voltId = 0,002 A
- R = 150 xUntuk Vs = 6 voltId = 0,002 A
- R = 390 xUntuk Vs = 6 voltId= 0,002 A6. Menghitung pengaruh efek pembebananIT = I1 =I2 + IdId = I1 . I2
=
-
=
=
=
a. R = 100
Ω
- Untuk Vs = 6 volt
V2= 3,00
volt
Id =
=
= 0 A
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 3,00 volt
Id =
=
= 0 A
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 volt
V2=
3,00 volt
Id
=
=
= 0 A
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 volt
V2 = 3,00
volt
Id =
=
= 0 A
- R = 390 x
- Untuk Vs = 6 voltV2= 3,00 voltId === 0 A
- MenghitungRU :
- R = 100 Ω
- Untuk Vs = 6 volt
V2=
3,0
Id
= 0 A
- R = 1 x
- Untuk Vs = 6 voltV2= 3,00Id = 0 A
- R = 1,2 x
- Untuk Vs = 6 voltV2= 3,00Id = 0 A
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 3,00Id = 0 A
- R = 150 x
- Untuk Vs = 6 voltV2 = 3,00Id = 0 A
- Pelaporan fisika (PF)
- Pengukuran Tegangan Sumber (Vs)
=
volt
- Pengukuran Tegangan pada masing – masing Hambatan
- Untuk R = 100 ΩVs = 6 voltV1 ==V2 ==
- Untuk R = 1 xVs = 6 voltV1 ==V2 ==
- Untuk R = 1,2 xVs = 6 voltV1==V2 ==
- Untuk R = 150 xVs = 6 voltV1==V2==
- Untuk R = 390 xVs = 6 voltV1==V2==
- Pengukuran pengaruh efek pembebanan
- R = 100 ΩUntuk Vs = 6 voltV2 =.3,0 voltId ==
- R= 1 xUntuk Vs = 6 voltV2 =.3,0 voltId ==
- R = 1 xUntuk Vs = 6 voltV2=.3,0 voltId==
- R= 1,2 xUntuk Vs = 6 voltV2 =.3,0 voltId ==
- R = 150 xUntuk Vs = 6 voltV2=.3,0 voltId ==
- R= 390 xUntuk Vs = 6 voltV2= 3,0 voltId ==
- Perhitungan hambatan dalam (Rd)
- R =100ΩUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,0 voltRd ==
- R =1 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,0 voltRd==
- R =1,2 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,0 voltRd==
- R =150 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,0 voltRd==
- R =390 xUntuk Vs = 6 voltV2 = 3,0 voltRd==
Tidak ada komentar:
Posting Komentar