PENGUKURAN TAHANAN SECARA TIDAK LANGSUNG

I. TUJUAN Mengenal dua macam rangkaian untuk mengukur arus dan tegangan Mengena pengaruh tahanan dalma alat ukur serta ikut memperhitungkan pengaruh itu ke dalam hasil ukur Mengerti cara menggambar dan menulis sistim koordinat Mengerti cara-cara menunjukkan hubungan fungsional dalam tabel maupun dalam grafik lengkungan.

II. TEORI DASAR2.1 Penentuan Tahanan Secara Tidak LangsungTahanan (dan daya) dari hambatan yang hanya terdiri atas hambatan murni dapat dihitung berdasarkan hasil pengukuran tegangan dan arus yang dipasang atau mengalir dalam hambatan itu.2.1.1 Pengaruh tahanan dalam alat ukur atas hasil ukur Bila tegangan yang dipasang pada suatu hambatan dan arus yang mengalir didalamnya harus diukur, ada 2 (dua) macam rangkaian pengukuran.

VRRVAVIVARangkaian bRRangkaian aVIRIVIVA

Rangkaian ini ditinjau terhadapHambar R akan mengukur

TeganganArus

Dengan tepat dan telitiDalam rangkaian ini

AmperemeterTegangan yang Dalam hambatandipasang pada RangkaianAkan tetapi juga

Arus yang mengalirJatuh teganganPada Voltmeterpada Amperemeter

Kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh hal-hal diatas dalam praktek dapat diabaikan bila

IV IR/100VA VR/100

Atau

Tahanan dalam Tahanan dalamvoltmeteramperemeterRdv 100 RRda R/100

Biasanya persyaratan ini dapat dipenuhi dengan pemilihan alat ukur dan rangkaian penukuran yang tepat. Bila persyaratan diatas tidak dapat dipenuhi, maka hasil ukur yang dipengaruhi oleh tahanan dalam alat ukur tadi dapat dikoreksi dengan bantuan hubungan-hubungan berikut:

Harga

Arus yang sebenarnyategangan yang sebenarnyaMengalir dalamterpasang pada

Hambatan adalah :

IR = I VVR = V VAIV = V/R IVVA = RIA IIR = I V/RDVVR = V RDA I

2.2 Sistim Salib SumbuUntuk dapar menggambarkan hubungan antara dua buah besaran dengan betul dan tepat diperlukan salib sumbu tegak. Sumbu horizontal disebut obsis atau sumbu x dan tegak disebut ordinat atau sumbu y.Titik potong kedua sumbu adalah titik nol atau titik awal sumbu. Pada kedua sumbu ditulis dan diukurkan angka dari besaran-besaran yang saling berhubungan. Setiap titik dalam sistim salib sumbu ini selalu mempunyai dua harga, harga x dan y. Daerah diantara kedua sumbu disebut kuadran (I - IV). Tidak selamanya keempat kuadran ini dibutuhkan. Pada umumnya, untuk dapat menunjukkan hubungan-hubungan secara grafis diperlukan hanya 1 atau 2 kuadran.

Pemilihan SkalaSetiap sumbu dalam sistem salib sumbu masing-masing dimaksudkan untuk dapat menggambarkan besaran-besaran fisis. Untuk dapat memenuhi tujuan ini perlu ditentukan terlebih dahulu skala yang tepat. Dalam memilih skala ini, perlu diperhatikan agar hatga-harga antara dua harga yang tercantum dapat dibaca atau ditaksi dengan baik.Contoh :

0 10 20 30 40 V (V) 20 30 40Besar satuanTugas : tabel berikut ini menunjukkan suatu contoh. Pilih dan tentukanlah hal yang tepat.

Pemilihan SkalaPenulisan

TepatKurang tepatLengkapKurang lengkap

0 1 2 3 V

0 1 2 3 V

0 1 2 V

0 3 6 9 V

2.3 Lengkung, karakteristik dan fungsi-fungsiBila harga atau nlai suatu besaran fisis tergantung pada besaran lain maka secara matematis hal ini didefinisikan sebagai besaran tadi merupakan fungsional tergantung satu sama lain.Hubungan dan ketergantungan fungsional ini dapat ditunjukkan atau digambarkan melalui persamaan, tabel angka atau diagram lengkung.Contoh :Luas permukaan lingkaran tergantung pada besar diameter lingkaran itu.

Persamaan :

A = d2 1/4

A (mm2)A = (t)dTabel

d (mm)10A (mm2)

10,7854

253,142

37,069

4d (mm2)321012,569

Untuk dapar menggambarkan suatu lengkung, harus terlebih dahulu diketahui beberapa titik dalam lengkung itu. Titik ini diperoleh dari hasil pengukuran dan perhitungan. Besaran yang tergantung (dalam contoh diatas luas lingkaran) ditempatkan disumbu Y, sedang besaran lain yang tidak tergantung (dikenal juga dengan sebutan variabel) ditempatkan disumbu X.Dalam satu sistem sumbu salib dapat digambarkan beberapa besaran yang masing-masing tergantung pada satu besaran variabel yang sama.Sesudah beberapa harga besaran yang tergantung pada suatu besaran variabel dihitung atau diukur, maka perlu ditentukan harga-harga lain dari besaran itu untuk berbagai harga fisis dari variabel itu. Harga-harga yang didapat, disusun dalam satu tabel. Sesudah itu baru dapat digambarkan dalam satu sistem salib itu sebagai beberapa titik yang tertentu. Karena suatu garis itu merupakan susunan titik-titik yang tak terhingga jumlahnya maka harga besaran diantara dua titik yang dihitung atau diukur tadi harus dicari dengan cara interpolasi. Jadi bila suatu fingsi Y = t (x), maka lengkung yang digambar haruslah menjadi suatu lengkung yang kontiniu. Contoh :

V

I

III. ALAT DAN BAHAN Amperemeter DC analog1 buah Voltmeter DC analog1 buah Sumber tegangan searah, 12 V, 3 A1 buah Tahanan geser 6, 8 ohm, 3 A1 buah Tahanan 2k2 ohm, 1 w1 buah Saklar pindah1 buah Transformator, belitan untuk 3 A1 buah Tahanan 22k ohm1 buah Papan percobaan1 buah Kabel penghubung10 buah

IV. LANGKAH KERJA4.1 Arus pada voltmeterUkurlah tegangan V dari sumber tegangan searah 12 volt. hitung berapa besar arus yang mengalir dalam voltmeter.

A

Arus Iv akan makin besar dengan membesar menunjukkan jarum voltmeter.+-

12 V

V

Catatan : perhatikan bahwa arus Iv juga dapat dihitung dari besarnya tegangan pada voltmeter dan tahanan dalam voltmeter pada skala maksimum tertentu. Tahanan ini ditulis pada alat ukur besarnya ditulis untuk masing-masing sakala maksimum atau harga yang disebut konstanta voltmeter (= ohm per volt untuk skala maksimum)

4.2 Penurunan tegangan pada AmperemeterBuatlah rangkaian berikut.

V

I

Makin besar penunkukkan jarum makin besar jatuh tegangan pada amperemeterA

VAv12VR =2K2

Catatan : jatuh tegangan VA pada amperemeter dapat pula dihitung dengan arus I dan tahanan dalam amperemeter RA.

Biasanya jatuh tegangan pda setiap skala maksimum pada alat-alat ukur selalu diberikan.

V. HASIL DAN ANALISA5.1 HASIL5.1.1 Arus pada Voltmeter

NoTegangan Sumber (Volt)Arus I (mA)Tegangan (Volt)Batas Ukur

ArusTegangan

10002,510

224,51,952,510

349,23,82,510

4613,95,82,510

5818,77,752,510

6104,59,82,550

7127,5122,550

5.1.2 Penurunan Tegangan pada Amperemeter

NoTegangan Sumber (Volt)Tahanan 2k2 Arus I (mA)Tegangan (Volt)Batas Ukur

ArusTegangan

102k2002,510

222k28,822510

342k217,542510

462k29,55,92510

582k284,57,752510

6102k245102550

7122k255122550

5.1.3 Penurunan Tegangan pada Amperemeter

NoTegangan Sumber (Volt)Tahanan 2k2 Arus I (mA)Tegangan (Volt)Batas Ukur

ArusTegangan

1022k002,510

2222k122,510

3422k1,83,852,510

4622k3,25,72,510

5822k3,57,52,510

61022k4,810,12,550

71222k5,5122,550

5.2 ANALISA5.2.1 Analisa Arus pada VoltmeterDari hasil percobaan pada tabel 5.1.1 dapat kita cari nilai arus I dengan cara perhitungn dengan menggunakan rumus :

Sebelum mencari nilai arus Iv dicari terlebih dahulu niai Rdv nya dengan cara membagikan nilai tegangan terukur dengan arus pada voltmeter yang terukur.Perhitungannya yaitu sebagai berikut :

Dari hasil perhitungan diatas terlihat adanya perbedaan antara Iv hasil pengukuran dengan Iv hasil perhitungan yang dapat disebabkan adanya faktor kesalahan pada alat ukur atau juga dapat dikarenakan kesalahan pada praktikan pada saat membaca hasil pengukuran pada alat ukur.5.2.2 Analisa penurunan tegangan dengan amperemeter

Perhitungan diatas merupakan perhitungan jatuh tegangan (VA) berdasarkan hasil tabel 5.1.2 dengan tahanan 2k2 ohm.

5.2.3 Analisa penurunan tegangan dengan amperemeter

Dari hasil perhitungan diatas merupakan perhitungan jatuh tegangan (VA) dengan mencari nilai tahanan dalam (RdA) nya terlebih dahulu.

I (mA)Arus pada voltmeterBerikut ini merupakan grafik dari hasil tabel 1, 2, dan 3 dengan menggunakan I terukur dan tegangan sumber. Grafik di bawah ini merupakan grafik fungsi tegangan sumber terhadap arus yang terukur.

VI. TUGAS DAN PERTANYAAN6.1 Ukurlah tegangan V dari sumber tegangan searah 12 volt. berapa besar arus yang mengalir dalam voltmeter. Arus Iv ini diukur dengan rangkaian :

Jawab :Diketahui : Vs = 12 voltDitanya : Iv dari rangkaian ?Penyelesaian :Arus Iv diukur berdasarkan rangkaian dengan diberi tegangan sumber sebesar 12 volt adalah 7,5 mA.

6.2 Dengan rangkaian berikut amperemeter dipakai untuk mengukur arus I yang mengalir dari hambatan R. Berapa besar jatuh tegangan VA pada amperemeter A ? (ukurlah VA)

Jawab :Diketahui : Vs = 12 volt R = 2k2 ohmDitanya : VA (jatuh tegangan) ?Penyelesaian :

6.3 Tahanan murni dari belitan suatu transformator harus dihitung dengan mangukur arus dan tegangan dalam rangkaian berikut. Saklar pemindah dipasang dalam rangkaian voltmeter sedemikian sehingga tegangan dapat diukur sebelum atau sesudah ampermeter.Rangkaian percobaan :

AV IR

VR12V DC RR121

Data dan pengamatan yang harus dilakukan :Untuk setiap posisi scalar pemindah ukurlah 5 macam harga arus dan tegangan. Gambarkanlah tegangan sebagai fungsi dari arus Berapa besar tahanan yang dihasilkan dari kedua macam pengukuran (kemiringan garis lurus) ?Yang mana yang lebih tepat ?Sesuai butir 2.1.1 hitunglah harga sebenarnya dari :1. Arus IR pada posisi saklar kanan (1)2. Tegangan VR pada posisi saklar kiri (2)

6.4 Tahanan beban R harus dicari dengan bantuan pengukuran arus dan tegangan pada rangkaian berikut. Suatu saklar pemindah pada rangkaian voltmeter akan memungkinkan pengukuran tegangan sesudah atau sebelum ampermeter (1) atau (2).Rangkaian percobaan ;

AVIR

12V DC10kRVR 1 2

Data dan pengamatan yang harus dilakukan untuk setiap posisi saklar pemindah, ukurlah arus untuk 5 (lima) macam tegangan. Gambarkanlah arus sebagai fungsi tegangan dalam system salip sumbu.Berapa besar tahanan yang diberikan oleh kedua garis fungsi tadi (= kemiringan garis lurus)? Pengukuran mana yang lebih teliti?Hitung berdasarkan butir 2.1.1 hargaa. Arus pada saklar pemindah posisi satub. Tegangan VR pada saklar pemindah posisi duaYang sebenarnya.

VII. KESIMPULANSelesaikan praktikan melakukan percobaan dapat disimpulkan bahwa : Arus pada voltmeter Iv dapat dihitung dari besarnya tegangan pada voltmeter dan tahanan dalam voltmeter pada skala maksimum tertentu dengan rumus :

Penurunan tegangan pada amperemeter (jatuh tegangan VA) dapat dihitung dengan rumus :

Dengan mencari terlebih dahulu harga tahanan dalam amperemeter.

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

2

4

6

8

10

12

Vs

0

2

4

6

8

10

12

10

30

20

80

70

60

50

40

Volt (V)

Tahanan 2k2 ohm

0

2

4

6

8

10

12

1

3

2

5

4

I (mA)

Volt (V)

Tahanan 22k ohm

Y

-X

X

-Y

3

4

2

3

1

2

4

Kuadran II

Kuadran I

Kuadran IV

Kuadran III

4

Absis