Laporan Praktikum Fisika Dasar 2

Rangkaian Jembatan Wheatstone

Dosen Pengasuh : Jumingin, S.Si

Disusun Oleh :

Asri Arum Sari

12222014

Tadris Biologi

Fakultas Tarbiyah

Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang

2013

1

DAFTAR ISI

Daftar Isi.................................................................................................... 1

Latar Belakang.......................................................................................... 2

Tujuan Praktikum.................................................................................... 2

Tinjauan Pustaka...................................................................................... 2

Alat............................................................................................................. 6

Prosedur Praktikum................................................................................. 7

Hasil dan Pembahasan............................................................................. 8

Kesimpulan................................................................................................ 11

Lampiran

Daftar pustaka

2

1. Latar Belakang

Listrik adalah salah satu bentuk energi yang banyak digunakan oleh

manusia. Bentuk energi listrik mudah diubah ke bentuk lain seperti energi

bunyi, energi panas, energi cahaya, dan energi gerak. Sarana untuk

mengalirkan listrik adalah kawat logam. Namun, listrik tidak mengalir begitu

saja dalam kawat logam karena ada hambatan yang menghalanginya. Besarnya

hambatan bergantung pada jenis logam dari kawat tersebut.

Salah satu cara untuk mengukur hambatan listrik dengan menggunakan

jembatan Wheatstone. Jembatan Wheatstone adalah alat untuk mengukur

hambatan listrik yang tidak diketahui besarnya. Alat ini diciptakan Samuel

Hunter Christi dan dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1943.

Penggunaannya dengan mengukur arus yang mengalir pada galvanometer

hingga sama dengan nol karena potensial pada kedua ujungnya sama besar

(Suryatmo 1974, dalam Lutfii,2009)

Jembatan Wheatsone merupakan suatu susunan rangkaian listrik untuk

mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui harganya(bessarnya). kegunaan

dari jembatan Wheatstone adalah untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan

cara arus yang mengalir pada galvonometer sama dengan nol (karena patensi

ujung-ujungnya sangat besar) sehingga dapat dirumuskan dengan perkalian

silang (Lister 2003 dalam Lutfii,2009).

2. Tujuan Praktikum

Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum adalah :

mahasiswa memahami konsep dari rangkaian jembatan wheatstone

3. Tinjauan Pustaka

3.1 Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone adalah alat ukur yang ditemukan oleh Samuel

Hunter Christie pada 1833 dan meningkat kemudian dipopulerkan oleh Sir

Charles Wheatstone pada tahun 1843. Ini digunakan untuk mengukur suatu

yang tidak diketahui hambatan listrik dengan menyeimbangkan dua kali dari

3

rangkaian jembatan, satu kaki yang mencakup komponen diketahui kerjanya

mirip dengan aslinya potensiometer.

Jembatan Wheatstone adalah suatu alat pengukur, alat ini dipergunakan

untuk memperoleh ketelitian dalam melaksanakan pengukuran terhadap suatu

tahanan yang nilainya relatif kecil sekali umpamanya saja suatu kebocoran

dari kabel tanah/ kartsluiting dan sebagainya. (Suryatmo, 1974 dalam

Lutfii,2009).

Jembatan Wheatstone adalah alat yang paling umum digunakan untuk

pengukuran tahanan yang teliti dalam daerah 1 sampai 100.000 Ω. Jembatan

Wheatstone terdiri dari tahanan R1, R2, R3, dimana tahanan tersebut

merupakan tahanan yang diketahui nilainya dengan teliti dan dapat diatur.

(Lister, 1993 dalam Lutfii,2009).

(Google, images, 2010)

Contoh terapan jembatan wheatstone : sebagai thermometer, penguat-

intensitas cahaya, indicator desakan

Sebagai thermometer, salah satu pelawan di dalam jembatan ditukar

dengan thermisitor. Thermisitor ini akan mengindera perubahan-perubahan

suhu ( Perubahan suhu akan mengubah harga perlawanan thermisitor, dan

perubahan perlawanan ini berakibat perubahan tegangan V . Perubahan

tegangan V dapat ditampilkan oleh alat ukur yang tertera dalam derajat

Celcius (Wasito.S.2006)

3.2 Hukum Dasar Rangkaian Listrik Yang Berhubungan Dengan

Jembatan Wheatstone

Hukum Kirchoff

4

Jaringan yang kompleks dapat dianalisa dengan menggunakan

hokum kirchoff. Untuk ini didefinisikan dua istilah. Suatu titik cabang

dalam suatu suatu jaringan adalah tempat bertemunya beberapa buah

konduktor. Sebuah loop adalah suatu jalan konduksi yang tertutup

(Sutrisno dan Tan Ik Gie, 1979). Maka dari itu hokum kirchoff terbagi

2:

1. Hukum I Kirchoff (Bambang Murdaka Eka Jati dan Tri Kuntoro

Priyambodo,2009)

Hukum ini disebut pula hokum kirchoff tentang arus listrik

(Kirchoff Current Law= KCL). Hukum ini menyatakan bahwa

superposisi semua arus listrik yang menuju ke titik cabang adalah

nol. Hukum ini dilandasi oleh hokum kekekalan muatan listrik.

Pada peristiwa ini jumlah muatan yang terlibat tidak bertambah

ataupun berkurang. Untuk arus listrik di kawat ke I yaitu Ib dari

sejumlah N arus yang menuju ke titik cabang maka KCL secara

matematis dapat ditulis :

∑I=1

N

I i=0 ; i=1,2,3 , …, N

Superposisi ini menganut ketentuan bahwa arus listrik

yang menuju ke titik cabang ditulis positif sedangkan yang

meninnggalkan titik cabang ditulis negative

5

Mengacu pada persamaan di atas maka persamaan untuk gambar

diatas dapat ditulis:

∑I=1

N

I i=0 ; sehingga I 1+ I 2−I3−I 4−I 5=0

2. Hukum II Kirchoff(Bambang Murdaka Eka Jati dan Tri Kuntoro

Priyambodo,2009)

Hukum ini disebut juga hukum kirchoff tentang tegangan

(Kirchoff Voltage Law=KVL). Hukum ini enyatakan bahwa

jumlah aljabar beda potensial diuntai tertutup adlah nol.Untuk

beda potensial ke I adalah ∆VI dari N buah komponen yang

memberikan beda potensial di untai tertutup, secara matematis

KVL ditulis :

∑I=1

N

V i=0 ; i=1,2,3 ,…,N

3.3 Galvanometer

Jika konduktor pengalir arus ditempatkan dalam medan magnet

dihasilkan gaya pada konduktor yang cenderung menggerakkan

konduktor itu dalam arah tegak lurus medan. Prinsip ini digunakan dalam

instrument pendeteksi arus. Instrument pendeteksi arus yang peka disebut

galvanometer. (Lister, 1993 dalam Lutfii, 2009).

Galvanometer merupakan instrument sangat peka dan dapat

mengukur arus yang sangat lemah. Galvanometer terdiri atas sebuah

komponen kecil berlilitan banyak yang ditempatkan dalam sebuah medan

magnet begitu rupa sehingga garis-garis medan akan menimbulkan kopel

pada kumparan apabila melalui kumparan ini ada arus. (Flink, 1985

dalam Lutfii, 2009).

Di dalam teori pengukuran listrik yang dimaksudkan dengan

pengukuran Galvano yaitu suatu instrument yang dipergunakan untuk

memperlihatkan arus yang lemah. Untuk menyatakan dengan jelas

6

kadang-kadang dipisahkan juga untuk instrument-instrumen yang peka

(sensitif), yang banyak dipakai di laboratorium dan terutama sistem

jembatan yang banyak kita jumpai. (Suryatmo, 1974 dalam Lutfii,2009).

Galvanometer adalah alat yang dipergunakan untuk deteksi dan

pengukuran arus. Kebanyakan alat itu kerjanya tergantung pada momen

yang dilakukan pada kumparan di dalam medan magnet. (Pratama, 2010

dalam Lutfii,2009).

4. Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

1. Hambatan standar dan hambatan geser

Hambatan standar sebagai hambatan/tahanan yang sudah diketahui nilai

hambatannya. hambatan geser sebagai resistor yang belum dikatahui nilai

hambatannya

2. Galvanometer

sebagai alat untuk mendeteksi adanya arus listrik pada rangkaian

wheatstone

3. Catu daya

Catu daya berfungsi untuk mengontrol kestabilan tegangan output

dengan mengubah-ubah lebar untuk menyaklarkan transitor penyaklar

dan sebagai sumber arus/PLN.

4. Kabel-kabel penghubung 4 buah

Kabel penghubung berfungsi sebagai penghubung ke rangkaian.

5. Kontak geser sebagai saklar, alat untuk memutus dan menyambung arus

listrik

5. Prosedur Praktikum

1. Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan ( konsultasikan dengan dosen

pengasuh atau asisten)

2. Susun rangkaian aeperti pada skema gambar dibawah ini :

7

3. Hidupkan catu daya, dengan masukan tegangan 3 volt DC (minta dosen

pengasuh atau asisten)

4. Tentukan harga Rs. Atur kontak geser sehingga galvanometer menunjukan

angka nol.

5. Catat panjang L1 dan L2

6. Ulangi langkah 3, 4, dan 5 untuk 10 kali perulangan. Tanyakan kepada

asisten besarnya Rs tersebut.

7. Ulangi langkah diatas untuk harga Rs yang lain.

6. Hasil dan Pembahasan

6.1 Hasil

No. L1 L2 Rx

1. 7 cm 93 cm 7.5 ohm2. 20,5 cm 79,5 cm 25.8 ohm3. 62,5 cm 37,5 cm 166.7 ohm4. 58,8 cm 41,2 cm 142.7 ohm5. 52,3 cm 47,7 cm 109.6 ohm6. 59 cm 41 cm 143.9 ohm

7. 50 cm 50 cm 100.0 ohm8. 39 cm 61 cm 63.9 ohm9. 44 cm 56 cm 78.6 ohm10. 42 cm 58 cm 72.4 ohm

R x1=

l1

l2

× RS

8

¿ 793

× 100

¿7,5 ohm

R x2=

l1

l2

× RS

¿ 20,579,5

×100

¿25,8 ohm

R x3=

l1

l2

× RS

¿ 62,537,5

×100

¿166,7 ohm

R x4=

l1

l2

× RS

¿ 58,841,2

× 100

¿142,7 ohm

R x5=

l1

l2

× RS

¿ 52,347,7

×100

¿109,6 ohm

R x6=

l1

l2

× RS

¿ 5941

× 100

¿143,9 ohm

R x7=

l1

l2

× RS

¿ 5050

×100

¿100 ohm

R x8=

l1

l2

× RS

9

¿ 3961

×100

¿63,9 ohm

R x9=

l1

l2

× RS

¿ 4456

×100

¿78,6 ohm

R x10=

l1

l2

× RS

¿ 4258

× 100

¿72,4 ohm

6.2 Pembahasan

Dari hasil yang sudah ada dapat diketahui bahwa konsep dari

jembatan wheatstone yaitu melakukan perbandingan antara besar

hambatan yang telah diketahui dengan besar hambatan yang belum

diketahui yang tentunya dalam keadaan Jembatan disebut seimbang yaitu

Galvanometer menunjukkan pada angka nol. Maka dapat diketahui

bahwa pada percobaan pertama jika L1 = 7 cm , maka l2 = 93 cm maka

RX1 = 7,5 ohm selanjutnya pada percobaan kedua jika L1 = 20,5 cm ,

maka l2 = 79,5 cm maka RX2 = 25,8 ohm, selanjutnya pada percobaan

ketiga jika L1 = 62,5 cm , maka l2 = 37,5 cm maka RX3 = 166,7 ohm

Pada percobaan keempat jika L1 = 58,8 cm , maka l2 = 41,2 cm maka

RX4 = 142,7 ohm pada percobaan kelima jika L1 = 52,3 cm , maka l2 =

47,7 cm maka RX5 = 109,6 ohm pada percobaan keenam jika L1 = 59 cm ,

maka l2 = 41 cm maka RX6 = 143,9 ohm pada percobaan ketujuh jika L1 =

50 cm , maka l2 = 50 cm maka RX7 = 100 ohm pada percobaan ke delapan

jika L1 = 39 cm , maka l2 = 61 cm maka RX8 = 63,9 ohm pada percobaan

kesembilan jika L1 = 44 cm , maka l2 = 56 cm maka Rx9 = 78,6 ohm pada

percobaan kesepuluh jika L1 = 42 cm , maka l2 = 58cm maka RX10 = 72,4

ohm. Kaitan antara konsep jembatan wheatstone dengan hasil praktikum

yakni sangat berkaitan dimana konsep jembatan wheatstone itu

10

melakukan perbandingan dengan hambatan yang sudah diketahui

sedangkan pada praktikum juga kita menggunakan hambtan yang sudah

diketahui

Kesalahan kesalahan dalam praktikum yang terjadi disebabkan oleh

praktikan sendiri dan juga dari alat praktikum. Ditinjau dari praktikan,

praktikan tersebut biasanya belum memahami konsep daari jembatan

wheatstone sehingga hasil yang dicapai kurang maksimal. Dan juga arus

yang berlebihan dapat mengakibatkan perubahan permanen pada tahanan,

kondisi ini tidak boleh terjadi, karena akan terjadi kesalahan pada pengukuran-

pengukuran selanjutnya, dan karena itu untuk mengatasi masalah ini, maka

disipasi daya dalam lengan-lengan jembatan harus dihitung sebelumnya,

sehingga nilai arus dapat dibatasi pada nilai yang aman.

Dalam pengukuran tahanan-tahanan rendah, ggl termal pada rangkaian

jembatan atau rangkaian galvanometer dapat menyebabkan masalah. Untuk

mengatasinya diperlukan galvanometer yang lebih sensitif dilengkapi dengan

sistem suspensi tembaga, sehingga kontak antara logam-logam yang tidak sama

dan ggl termal dapat dicegah.

7. Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilaksanakan dapat disimpulkan bahwa

Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri dari empat buah

hambatan seperti R1 , R2 dan R3 merupakan hambatan yang sudah diketahui,

sedangkan Rx adalah hambatan yang akan di cari besarnya konsep dari

jembatan wheatstone yaitu melakukan perbandingan antara besar hambatan

yang telah diketahui dengan besar hambatan yang belum diketahui yang

tentunya dalam keadaan Jembatan disebut seimbang yaitu Galvanometer

menunjukkan pada angka nol, Galvanometer adalah alat ukur yang memiliki

kepekaan tinggi oleh karena itu galvanometer dipakai pengukuran dengan

tegangan kecil.

11

DAFTAR PUSTAKA

Jati, Bambang Murdaka Eka dan Tri Kuntoro Priyambodo.2009. Fisika Dasar untuk Mahasiswa Ilmu Komputer dan Informatika. Andi Offset:Yogyakarta

Lutfii,2009.Jembatan Wheastone. http://loophee. files. wordpress .com /2011/02/ jembatan-wheatstone1.doc. Diakses pada Senin.,17 Juni 2013 pukul 20.00 WIB

Sutrisno dan Tan Ik Gie. 1979. Fisika Dasar: Listrik, Magnet, dan Termofisika.ITB:Bandung

S.Wasito.2006. Vademekum Elektronika. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta

12

lampiran

Gambar Alat Praktikum

13

lampiran

Evaluasi

1. Jelaskan apa kegunaan dari rangkaian jembatan wheatstone dan bagaimana

prinsip bekerjanya jembatan wheatstone tersebut ?

Kegunaan dari rangkaian jembatan wheatstone yakni mengukur resistensi

dengan keakuratan yang tinggi dan jembatan Wheatstone dipergunakan

untuk memperoleh ketelitian dalam melaksanakan pengukuran terhadap

suatu tahanan yang nilainya relative kecil sekali umpamanya saja suatu

kebocoran dari kabel tanah/ kortsluiting. Dapat mengukur perubahan

hambatan yang sangat kecil pada penghantar. Contoh aplikasi : strain

gauge, yang digunakan untuk mengukur regangan material (baja atau

beton) didasarkan pada perubahan kecil penghantar yang berdeformasi

akibat gaya eksperimen. Perubahan kecil dimensi penampang dihitung dari

peribahan hambatan pada rangkaian jembatan wheatstone yang

dihubungkan sensor ke alat pencatat data logger untuk setiap transducer.

Prinsip kerja dari jembatan wheatstone yaitu melakukan perbandingan

antara besar hambatan yang telah diketahui dengan besar hambatan yang

belum diketahui yang tentunya dalam keadaan Jembatan disebut seimbang

yaitu Galvanometer menunjukkan pada angka nol.

2. Hitung besar Rx untuk hambatan murni beserta kesalahan relative dan

literaturnya ?

Dalam mencari RX untuk hambatan murni yaitu

Rx RX−RX ( RX−RX )2

14

7.5 -83.61 6990.632

25.8 25.8 665.64

166.7 166.7 27788.89

142.7 142.7 20363.29

109.6 109.6 12012.16

143.9 143.9 20707.21

100 100 10000

63.9 63.9 4083.21

78.6 78.6 6177.96

72.4 72.4 5241.76

∑ RX=¿¿911.1 ∑ ( R X−R X )2=¿114030.8

Hambatan murni = 911,1 ΩNilai kesalahan :

S=√ ( RX−RX )2

n(n−1)

¿√ 114030,890

¿√1267,01¿35,59 Ω

Dari pengolahan data di atas maka didapatkan nilai kesalahan yakni

sebesar 35,59 Ω hal ini disebabkan oleh beberapa factor yakni kesalahan

dalam pengukuran, kemampuan alat yang terbatas,dan kesalahan praktikan

yang kurang cermat dan teliti

Pembahasan soal no 2 ini berdasarkan literature dari

Lutfii,2009.Jembatan Wheastone. http://loophee. files. wordpress .com /2011/02/ jembatan-wheatstone1.doc. Diakses pada Senin.,17 Juni 2013 pukul 20.00 WIB

15

16