1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bumi yang sekarang menjadi tempat berlangsungnya kehidupan ini

menyimpan begitu banyak mineral, batuan, dan bahkan tanah. Untuk mengetahui

struktur dalam bumi tentunya tidak mungkin dilakukan penggalian secara langsung

karena akan banyak akibat yang akan ditemukan, oleh karena itu mengetahui lapisan

bumi dengan mengetahui resistivitas bahan adalah solusi yang dapat digunakan dalam

mempelajari bentuk permukaan bumi.

Dalam istilah fisika, begitu banyak metode meninjeksikan arus ke dalam

struktur bumi, namun dalam praktikum ini digunakan metode Wenner. Metode

Wenner umumnya sama dengan metode lainnya yaitu meninjeksikan arus namun

konfigurasi dan jarak eletrodanya yang berbeda.

Dengan mengetahui resistivitas suatu lapisan akan dapat ditentukan lapisan

yang terdapat keanehan (anomali). Keanehan ini biasanya merupakan indicator yang

dapat dijadikan acuan dalam mencari sesuatu yang ada dibawah permukaan tanah.

1.2. PERUMUSAN MASALAH

1. Faktor- faktor apa saja yang mempengaruhi resistivitas suatu material ?

2. Apakah pengukuran resistivitas skala laboratorium mewakili pengukuran sebenarnya

pada lapangan?

1.3. BATASAN MASALAH

1. Material yang digunakan pada praktikum ini berupa pasir basah yang dimasukkan ke

dalam box kaca.

2. Metode yang digunakan adalah metode Wenner.

1.4. TUJUAN PRAKTIKUM

1. Mengukur nilai resistivitas menggunakan konfigurasi elektroda Wenner.

2. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi resistivitas suatu material.

1

2

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Metode Geolistrik Resistivitas

Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak

digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas

dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya. Sebenarnya ide dasar dari

metode ini sangatlah sederhana, yaitu dengan menganggap bumi sebagai suatu

resistor.

Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari

kelompok metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah

permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah

permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal,

sekitar 300 – 500 m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam

bumi melalui dua elektrode arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur

melalui dua elektrode potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik

dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur.

Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus

listrik dengan frekuensi rendah ke permukaan bumi yang kemudian diukur beda

potensial diantara dua buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran

bawah permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi beda tegangan

yang berakibat akan terdapat variasi resistansi yang akan membawa suatu informasi

tentang struktur dan material yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan

menganggap bahwa material bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor,

2

Gambar 1. Bumi sebagai resistor

3

dimana material-materialnya memiliki derajat yang berbeda dalam menghantarkan

arus listrik.

Berdasarkan pada tujuan penyelidikan, metode resistivitas dibedakan menjadi

dua yaitu mapping dan sounding. Metode geolistrik resistivitas mapping merupakan

metode resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi rasistivitas lapisan bawah

permukaan secara horisontal. Oleh karena itu, pada metode ini digunakan jarak spasi

elektrode yang tetap untuk semua titik datum di permukaan bumi. Sedangkan metode

resistivitas sounding bertujuan untuk mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah

permukaan bumi secara vertikal. Pada metode ini pengukuran pada satu titik ukur

dilakukan dengan cara mengubah-ubah jarak elektrode. Pengubahan jarak elektrode

tidak dilakukan secara sembarang, tetapi mulai jarak elektrode kecil kemudian

membesar secara gradual. Jarak elektrode ini sebanding dengan kedalaman lapisan

yang terdeteksi.

Tujuan survey geolistrik tahanan jenis adalah mengetahui perbedaan tahanan

jenis (resistivitas) bawah permukaan bumi dengan melakukan pengukuran di

permukaan bumi (sakka,2001). Pengukuran dengan konfigurasi schlumberger

menggunakan 4 elektroda, masing-masing 2 elektroda arus dan 2 elektroda potensial

dimana telah dilakukan oleh Azhar dan Gunawan Handayani (2004) dengan

pemodelan berskala laboratorium untuk mengukur tahanan jenis suatu bahan dengan

beberapa sampel batubara dari Tambang Air Laya. Kesimpulannya bahwa salah satu

metoda geofisika yang dapat digunakan untuk memperkirakan keberadaan dan

ketebalan batubara di bawah permukaan adalah metode geolistrik tahanan jenis.

Metode geolistrik dapat mendeteksi lapisan batubara pada posisi miring, tegak dan

sejajar bidang perlapisan di bawah permukaan.

Ilustrasi garis ekuipotensial yang terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan pada

dua titik arus yang berlawanan di permukaan bumi (Gambar 2).

3

4

Gambar 2. Pola aliran arus dan bidang ekipotensial antara dua elektroda arus

dengan polaritas berlawanan (Bahri, 2005)

Beda potensial yang terjadi antara MN yang disebabkan oleh injeksi arus pada

AB adalah :

Sehingga,

Dengan I arus dalam Ampere, ΔV beda potensial dalam Volt, ρ tahanan jenis dalam

Ohm meter dan k faktor geometri elektroda dalam meter, maka :

k merupakan faktor koreksi geometri dari konfigurasi elektroda potensial dan

elektroda arus.

4

5

2.2 Konfigurasi Wenner

Gambar 3. Skema konfigurasi Wenner

Konfigurasi Wenner digunakan pada jarak yang sama antara elektroda. Dalam

konfigurasi ini AM = MN = NB. Pada konfigurasi ini persamaan relativitasnya

menjadi 

Dengan Kw = 2πa

Pada konfigurasi ini, jarak antar elektroda a harus seragam untuk setiap

pengukuran. Bila jarak elektroda AB 12 m, maka jarak elektroda MN 4 m dan

demikian seterusnya. Sedangkan menurut  referensi yang diperoleh konfigurasi

Wenner-Schlumberger adalah konfigurasi dengan sistem aturan spasi yang konstan

dengan catatan faktor “n” untuk konfigurasi ini adalah perbandingan jarak antara

elektroda C1-P1 (atau C2-P2) dengan spasi antara P1-P2 seperti pada Gambar 3. Jika

jarak antar elektroda potensial (P1 dan P2 adalah a maka jarak antar elektroda arus(C1

dan C2) adalah 2na + a. Proses penentuan resistivitas menggunakan 4 buah elektroda

yang diletakkan dalam sebuah garis lurus (Sakka, 2001).

5

A M N B

I

V

a a a

6

Gambar 4. Pengaturan Elektroda konfigurasi Wenner – Schlumberger 

Cara pengukuran metode resistivitas yang biasa digunakan dalam akuisisi data

lapangan memiliki fungsi yang berbeda beda. Disini akan dibahas tentang Lateral

Mapping dan Vertical Sounding seperti yang sudah diberitahukan sebelumnya.

2.1.1 Lateral Mapping

Pada lateral mapping cara ini digunakan untuk mengetahui kecenderungan

harga resistivitas di suatu areal tertentu. Setiap titik target akan dilalui beberapa titik

pengukuran. Ilustrasinya ditunjukkan pada gambar 5.

Gambar 5. Teknik akuisisi Lateral mapping

Gambar diatas menunjukkan skema akuisisi data secara mapping dengan

menggunakan konfigurasi Wenner. Untuk pengukuran pertama ( n=1), spasi antar

elektroda dibuat sama besar a. Setelah pengukuran pertama dilakukan, elektroda

selanjutnya digeser ke kanan sejauh a ( C1 bergeser ke P1, P1 bergeser ke P2, P2

bergeser C1 ) sampai jarak maksimum yang diinginkan.

6

7

2.1.2 Vertical Sounding

Cara ini digunakan untuk mengetahui distribusi harga resistor di bawah suatu

titik sounding di permukaan bumi. Cara ini sering disebut sounding  1-D sebab

resolusi yang dihasilkan hanya bersifat vertical. Ilustrasi ditujukkan oleh gambar 5. 

 Gambar 6. Teknik akuisisi vertical Sounding

Pada skema ini akuisisi data secara sounding dengan menggunakan

konfigurasi Schlumberger, pengukuran pertama dilakukan dengan jarak antar spasi

C1-P1 dan C2-P2 adalah a. Dari pengukuran tersebut diperoleh satu titik pengukuran

kedua ( n-2) sampai kedalaman atau jarak yang diinginkan.

7

8

BAB III

METODOLOGI

3.1 WAKTU DAN TEMPAT

Waktu pelaksanaan praktikum dilakukan pada tanggal 20 Desember 2012 di

Laboratorium Fisika Lanjut Fakultas MIPA Universitas Tanjungpura Pontianak.

3.2 ALAT DAN BAHAN

3.2.1 Alat

Alat yang digunakan pada saat praktikum adalah :

4 buah elektroda

1 buah box kaca

1 buah digital voltmeter

2 buah catu daya

1 buah multimeter

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan adalah pasir basah.

3.3. PROSEDUR KERJA

1. Dirangkai peralatan seperti pada gambar.

2. Keterangan:

A dan B = Arus

M dan N = Potensial

3. Dipastikan peralatan bekerja dengan baik.

8

a a a

A M N B

9

4. Dihidupkan sumber tegangan kemudian dibaca arus dan potensial pada

multimeter dan digital voltmeter, susunan elektroda menggunakan konfigurasi

Wenner.

3.4 ALUR PRAKTIKUM

9

Mulai

Study literatur

Pengambilan

Data

Menganalisis

Data

Selesai

10

BAB IV

DATA PENGAMATAN

No.

nTitik

Datung  A M N B V (10^-3) I (10^-6)

10,05

7,5 0,075 0 5 10 15 92,6 20

20,05

12,5 0,125 5 10 15 20 28,8 15

30,05

17,5 0,175 10 15 20 25 98,2 24

40,05

22,5 0,225 15 20 25 30 83,7 18

50,05

27,5 0,275 20 25 30 35 86,7 18

60,05

32,5 0,325 25 30 35 40 76,7 23

70,05

37,5 0,375 30 35 40 45 90,8 24

80,05

42,5 0,425 35 40 45 50 65,6 14

90,05

47,5 0,475 40 45 50 55 135,9 24

100,05

52,5 0,525 45 50 55 60 116,1 22

110,05

57,5 0,575 50 55 60 65 79,2 11

120,05

62,5 0,625 55 60 65 70 137 19

130,05

67,5 0,675 60 65 70 75 75,1 20

140,05

72,5 0,725 65 70 75 80 134,4 26

150,05

77,5 0,775 70 75 80 85 75,2 24

160,05

82,5 0,825 75 80 85 90 101,3 30

170,05

87,5 0,875 80 85 90 95 99,4 32

180,05

92,5 0,925 85 90 95100

81 24

190,05

97,5 0,975 90 95100

105

72,8 23

200,05

102,5 1,025 95 100105

110

46,2 26

21 0,1 15 0,15 0 10 20 30 81,3 1822 0,1 25 0,25 10 20 30 40 39,2 1523 0,1 35 0,35 20 30 40 50 49,4 1624 0,1 45 0,45 30 40 50 60 59,1 15

10

11

25 0,1 55 0,55 40 50 60 70 96,4 2026 0,1 65 0,65 50 60 70 80 100 2027 0,1 75 0,75 60 70 80 90 73 23

28 0,1 85 0,85 70 80 90 100

107,3 28

29 0,1 95 0,95 80 90 100

110

36,9 22

300,15

22,5 0,225 0 15 30 45 82,3 19

310,15

37,5 0,375 15 30 45 60 98,2 21

320,15

52,5 0,525 30 45 60 75 96,5 18

330,15

67,5 0,675 45 60 75 90 65,8 16

340,15

82,5 0,825 60 75 90 105

100 22

BAB V

PERHITUNGAN

1. Mencari nilai k dan ρ

2. Mencari Res2div

Dengan mencari rumus k=2 π a

Dan mencari ρ = V/I . k

Didapat lah dalam berupa Exel

k

0,314 1,453820,314 0,60288

0,3141,28478333

30,314 1,4601

0,3141,51243333

3

0,3141,04712173

9

0,3141,18796666

7

0,3141,47131428

6

0,314 1,778025

0,3141,65706363

60,314 2,2608

0,3142,26410526

30,314 1,17907

0,3141,62313846

2

0,3140,98386666

7

0,3141,06027333

30,314 0,97536250,314 1,05975

11

12

0,3140,99387826

1

0,3140,55795384

6

0,6282,83646666

7

0,6281,64117333

30,628 1,938950,628 2,474320,628 3,026960,628 3,14

0,6281,99321739

1

0,6282,40658571

4

0,6281,05332727

3

0,9424,08034736

8

0,9424,40497142

9

0,9425,05016666

70,942 3,873975

0,9424,28181818

2

BAB VI

PEMBAHASAN

12

13

13

14

14

15

DAFTAR PUSTAKA

-Kanata, Bulkis, dan Teti Zubaidah.2008. Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis

Konfigurasi Wenner Schlumberger Untuk Survey Pipa Bawah Permukaan. Jurusan

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Mataram.

-Modul Eksperimen fisika, Metoda Geolistrik Tahanan Jenis.pdf, Jurusan Fisika ITB

Bandug

-Telford, WM, 1990. Applied Geophysics Second Edition, Cambridge University

-Viridi S Hilfan K, dkk. 1995 Modul Semester Break Fisika Bumi. Jurusan Fisika ITB

Bandung

15

16

16