JEMBATAN WHEATSTONE

( C-2)

I. Tujuan Percobaan

1. Memahami fungsi hambatan (resisitansi) dalam rangkaian listrik.

2. Menentukan besarnya hambatan listrik dengan menggunakan metode

Jembatan Wheatstone.

II. Alat-alat Percobaan

1. Sumber tegangan arus searah = sebagai sumber tegangan.

2. Bangku hambatan = untuk mengganti besar hambatan sehingga galvanometer

tidak dilalui arus dan potensial di dua titik yang sama.

3. Tiga hambatan lisrik yang belum diketahui besarnya = untuk dicari besar

hambatannya.

4. Galvanometer = untuk melihat ada tidaknya arus listrik.

5. Kawat hambatan lurus serba sama pada mistar = sebagai jembatan

wheatstone.

6. Penghubung arus = untuk menghubungkan arus agar dapat mengalir.

7. Kabel-kabel = untuk menghubungkan rangkaian sehingga arus dapat

mengalir.

III. Tinjauan Pustaka

Untuk mengatur besar arus listrik dalam suatu rangkaian digunakan hambatan

listrik. Apabila suatu hambatan listrik dilalui oleh arus listrik, maka akan terjadi

perubahan energi, yaitu perubahan energi listrik menjadi energi kalor. Prinsip kerja

ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari , misalnya pada setrika listrik.

Prinsip dan hukum yang mendasari percobaan ini terdiri dari beberapa poin.

Diantaranya adalah :

1

- Hukum Ohm, yaitu V =IR

dimana V = beda potensial pada dua titik ( volt )

I = kuat arus yang mengalir ( ampere )

R = hambatan ( Ohm)

- Rangkaian seri untuk resistor

V1 = R1 V

R1 + R2

- Rangkaian paralel untuk resistor

I = V I + I

R1 R2

Pengukuran hambatan listrik dapat menggunakan metode “jembatan listrik”

yang pada dasarnya membandingkan besar hambatan yang sudah diketahui. Dengan

mengubah besarnya Rb, R1, dan R2 dapat diusahakan agar galvanometer tidak dilalui

arus lagi yang berarti beda potensial di titik C dan D sama. Rumusnya adalah :

X = R1 Rb ……………………………………………………………..(1)

R2

Untuk menyederhanakan rangkaian, R1 dan R2 dapat diganti dengan kawat

hambatan lurus yang serba sama dan panjangnya L. Dengan menggeser kontak geser

pada kawat AB atau dengan mengubah Rb, dapat dicapai keadaan hingga potensial

titik C = titik D.

L2 = L – L1

X = L2 Rb …………………………………………………………………….(2)

L1

IV. Prosedur Percobaan

1. Menyusun rangkaian seperti gambar 2 dengan X1 (hambatan yang belum diketahui

besarnya) pada sisi DB.

2. Penghubung arus 5 masih tetap dibuka, digunakan Rb = 500 Ω dan rangkaian

2

belum dapat dihubungkan ke sumber tegangan.

3. Menghubungkan rangkaian dengan sumber tegangan E = 3 volt dan menutup

penghubung arus S setelah rangkaian disetujui asisten.

4. Menggeser kontak geser C agar jarum dari G menunjuk ke nol.

5. Mencatat panjang I1 dan I2.

6. Mengubah nilai Rb menjadi 400 Ω dan mengulangi langkah 1-4.

7. Mengulang prosedur di atas untuk X2 dan X3.

V. Tugas Pendahuluan

1. Pada gambar 1a amperemeter disusun secara seri dengan kuat arus skala penuh

yang n kali lebih besar daripada kuat arus skala penuh galvanometer Ig (I =n Ig).

Hambatan pengganti dari kawat kumparan Rc yang paralel dengan resistor shunt

Rsh sebagai hambatan dalam :

RA = RC x RSH

RC + RSH

Penurunan rumus jika RA tidak sama dengan nol maka :

Rtot = RA + R

VAC = IRR

VAC = IR (Rtot – RA)

VAC = IR Rtot - RC x RSH

RC + RSH

VAC = Rtot – RC x RSH

IR RC + RSH

R = Rtot - RC x RSH

RC + RSH

2. Voltmeter dipasang paralel dengan rangkaian yang akan diukur tegangannya. Ini

menyebabkan voltmeter menarik arus dalam rangkaian sehingga terjadi

pengurangan tegangan pada rangkaian. Secara ideal tegangan yang ditunjukkan

3

oleh voltmeter seharusnya sama dengan tegangan ketika voltmeter tidak terpasang.

Oleh karena itu, voltmeter ideal selalu ditiadakan memiliki RV yang kecil karena ia

memiliki nilai RV yang tak terhingga. Maka RV lebih besar dari arus yang ditarik

voltmeter dan tidak mengurangi tegangan yang diukur. Maka :

Rtot – RV paralel R = R RV R = R

RV + R

3. Pada jembatan Wheatstone ada hukum fisika yang mendasari percobaan tersebut.

Hukum Kirchhof satu dan dua. Hukum Kirchhof satu menyatakan bahwa jumlah

arus yang masuk suatu titik percabangan harus sama dengan jumlah arus yang

meninggalkan titik percabangan tersebut. Penurunan Rumus :

VAG = VAD VBC = VBD

I1R1 = I2R2 I1R2 = I2R4

I1 = R2 I1 = R4

I2 R1 I2 R2

Maka R1 x R4 = R2 x R3

Dengan R2 = ℓ L2 dan R1 = ℓ L1

AA AA

Maka :

X L2 = ℓ L1

4