JEMBATAN WHEATSTONE. I. TUJUAN Menentukan besarnya suatu hambatan dengan metode jembatan Wheatstone.

(1)

JEMBATAN WHEATSTONE

I. TUJUAN

Menentukan besarnya suatu hambatan dengan metode jembatan Wheatstone. I. DASAR TEORI

I.1 Arus Listrik

- Arus listrik adalah aliran partikel-partikel bermuatan listrik

- Arah arus listrik (arah arus konvensional) berlawanan dengan arah arus elektron

- Arus listrik mengalir dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah

(Reff : Marten Kanginan Kelas 2)

I.2 Sumber Arus

1. Sumber arus terdiri atas 2 macam, yaitu a. AC yaitu sumber arus bolak-balik b. DC yaitu sumber arus searah 2. Macam-macam sumber arus

a. Generator

- Generator dibedakan atas generator bolak-balik (AC) dan generator arus searah (DC)

b. Power Suply

- Biasanya digunakan didalam sekolah-sekolah sebagai alat praktikum

c. Baterai

(2)

d. Aki

- Digunakan untuk kendaraan bermotor contoh : mobil, kendaraan roda dua

I.3 Jembatan Wheatstone

Pada tahun 1843, Sir Chones Wheatstone membuat suatu rangkaian yang dinamakan rangkaian Jembatan Wheatstone rangkaian ini dapat digunakan untuk menyederhanakan rangkaian, sehingga susunan komponen yang semula tidak dapat disederhanakan secara seri – paralel.

Rangkaian disamping adalah rangkaian jembatan Wheatstone sehingga berlaku prinsip jembatan wheatstone yaitu hasil kali dua hambatan yang saling berhadapan

sama besarnya sehingga R1 x R2 = R3 x R4

(Reff : Fisika 2 SMU, Marten K)

dalam praktikum R1 dan R2 dapat merupakan sebuah kawat panjang AB seperti pada gambar dibawah ini :

C

A B

E G

L1 D L2

Jika Galvanometer (G) menunjukkan nol berarti tidak ada arus yang melewati (G) artinya tidak ada beda potensial antara titik C dan titik 0, jadi Vc = Vd

(3)

Maka didapat I3 x Rb = I1 x R1

dengan jalan yang sama didapat I4 x Rx =I1 x R2 sehingga I1 = I2 dan I3 = I 4=

dari persamaan siatas didapat

xRb R R Rx 1 2 = atau xRb L L Rx 1 2 =

(Reff : Petunjuk Praktikum)

I.4 Galvanometer

Galvanometer adalah komponen dasar amperemeter dan voltmeter digital. Dalam mengukur kuat arus listrik, galvanometer bekerja bedasar prinsip bahwa komponen yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika diletakan dalam sebuah /suatu daerah medan magnetic. Pada dasarnya, kumparan terdiri dari beberapa gulung yang tiap gulungan terdiri dari beberapa lilitan kawat.

Gambar disamping ditunjukkan sebuah galvanometer yang digantung diantara Utara-Selatan sebuah

magnet U dan berputar bebas terhadap poros Vertikal. Pada poros terpasang sebuah jarum penunjuk dan sebuah pegas Ketika arus listrik dialirkan pada kumparan kopel magnetic akan memutar kumparan.

(4)

berputar, jarum penunjuk ikut berputar ketika kopel megnetik seimbang dengan kopel pegas. Pada saat itu jarum berhenti berputar dan menunjukkan angka tertentu pada skala

(Reff : Fisika SMU, Marten K)

I.5 Susunan Seri pada Resistor

Yang dimaksud dengan susunan seri komponen-komponen listrik adalah komponen tersebut disusun sedemikian sehingga kuat arus yang melalui tiap-tiap komponen sama besar. Tegangan pada ujung-ujung R1 dan R2 adalah VAB = I x R1 dan VBC = I x R2 sehingga tegangan antara A dan C diberikan

V = VAB + VBC V = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2) (seperti pada gambar )

kita dapat mengganti kedua hambatan seri ini dengan sebuah hambatan pengganti Rx sehingga antara A dan C adalah V = I x Rx

ruas kiri persamaan diatas adalah sama, sehingga kita peroleh I (R1 + R2) = I x Rx

R1 + R2 = Rx

Tampak bahwa hambatan seri sama dengan jumlah hambatan tiap-tiap komponen. Untuk tiga atau lebih komponen disusun seri maka hambatan pengganti seri dirumuskan

Rs = R1 + R2 + R3 + …..)

(Reff: Fisika SMU, Marten K)

I.6 Susunan Paralel

A C

I I

(5)

Yang dimaksud parallel komponen listrik adalah komponen-komponen tersebut dihubungkan sedemikian sehingga pada tiap-tiap komponen sama besar

R1 R2 b a I I I1 I V

Kuat arus melalui R1 dan I1 dan melaui R2 adalah I2. sedangkan kuat arus yang keluar dari sumber adalah I. Pada cabang a, kuat arus yang masuk adalah I dan kuat arus yang keluar adalah I1 + I2, sehingga sesuai hukum I Kirchoff : I = I1 + I2. oleh karena tegangan pada tiap komponen adalah sama maka :       ₊ = + = 2 1 1 1 2 1 R V R R V R V I

kita dapat mengganti susunan parallel kedua lampu ini dengan sebuah hambatan pengganti paralel Rp

Rp V I =

ruas kiri persamaan adalah sama, sehingga kita peroleh

2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 R R xR R Rp xR R R R Rp R R Rp R R V Rp V + = + = + =       ₊ =

(6)

... 3 1 2 1 1 1 1 + + + = R R R Rp

(Reff : Fisika SMU, Erlangga, Marten K)

II. ALAT DAN BAHAN 1. Sumber arus

2. Tahanan geser pengatur (Rp) 3. Bangku hambatan (Rp) 4. Galvanometer

5. Penghubung arus

6. Kabel-kabel penghubung

7. Dua hambatan yang akan ditentukan besarnya

8. Hambatan berbentuk kawat lurus pada mistar dengan penghubung-penghubung arus GAMBAR RANGKAIAN Cara teoritis R4 A B R3 R1 C D R2 G

Dalam praktek R1 dan R2 merupakan sebuah kawat panjang AB

C

A B

E G

L1 D L2

(7)

Keterangan : 1. Sumber arus

2. Tombol on/off pada sumber arus 3. Bangku hambatan

4. Galvanometer

5. Kawat hambatan lurus 6. Mistar

7. Resistor 8. Komulator III. CARA KERJA

I.7 Merangkai Alat

a. Menghubungkan tombol merah pada sumber arus dengan sisi kiri mistar/ papan yang berwarna merah

b. Menghubungkan tombol hitam pada sumber arus dengan tombol sisi kanan papan yang berwarna merah

(8)

d. Menghubungkan tombol hitam galvanometer dengan tombol hitam yng berada ditengah-tengah papan

e. Menghubungkan kedua kaki resistor (hambatan) dengan 2 tombol sebelah kanan papan (boleh secara acak)

I.8 Menjalankan Alat

a. Manghubungkan kabel yang berada dibelakang sumber arus dengan stop kontaks

b. Menghidupkan tombol on/off pada sisi depan sumber arus

c. Meletakan komulator pada salah satu titik pada kawat lurus dan membuat apakah jarum galvanometer bergerak

d. Jika jarum galvanometer bergerak berarti ada arus yang mengalir, jika tidak bergerak coba diperiksa lagi rangkaian tadi apakah \sudah benar e. Jika sudah bergerak letakkan komulator pada sisi paling kiri kawat dan

geserlah. Kekanan sampai jarum galvanometer menunjukkan angka nol kemudian catat jarak L1 pada mistar dibawah kawat

f. Ulangi dengan meletakkan komulator pada sisi paling kanan dan geserlah kekiri sampai jarum galvanometer menunjukkan angka nol kemudian catat jarak L2 pada mistar dibawah kawat.

g. Melakukan percobaan untuk posisi Rx2, Rx seri dan parallel

IV. HASIL PENGAMATAN Sisi 3 Sisi 4 Kedudukan nol

(9)

Rb Rx A B C=0,5(A+B) L-C Rb Rx1 Rb Rx2 Rb Rxseri Rb Rxpara lel Rx1 Rb Rx2 Rb Rxseri Rb Rxpara llel Rb 54,5 43,5 40,2 57 24 68,5 57 34 53,8 45 44 55,5 30 68 66 47 54,15 44,25 42,1 56,25 27 68,25 61,5 40,5 45,85 55,75 57,9 43,75 73 31,75 38,5 59,5

 Rb = coklat, merah, merah, emas Coklat = 1 Merah = 2 Merah = = Ω Ω 1,2k 1200 00 Emas = 5% x 1200 = 60Ω

 Rx1 = coklat, hitam, merah, emas Coklat = 1 Hitam = 0 Merah = = Ω Ω 1k 1000 00 Emas =5% x 1000 = 50Ω

 Rx2 = coklat, hijau, merah, emas Coklat = 1

(10)

Merah = _Ω=1,5kΩ 1500 00 Emas =5% x 1500 = 75Ω R seri = 1000Ω + 1500Ω = 2500Ω = 2,5kΩ R parallel = Ω = = = + = + = 600 600 1 3000 5 3000 2 3 1 1500 1 1000 1 1 Rp Rp Rp = 0,6kΩ V. PERHITUNGAN 1) Rb-Rx1 Rx1 = xRb kolomV kolomVI = x 21, kΩ 15 , 54 85 , 45 = 1,016 kΩ Rx1 – Rb Rx2 = xRb kolomV kolomVI = x 21, kΩ 75 , 55 25 , 44 = 0,952 kΩ

Percobaan Rx1 (Ω) Selisih rata-rata (x- x)

(11)

(12)

Percobaan Rxseri (Ω) (x- x) Penyimpangan 1 2 x 3,244 2,579 2,9115 0,33 -0,33 0,33 0,33 Ralat nisbi = 100% 9115 , 2 33 , 0 _x = 11,3 % % keseksamaan = (100 – 11,3)% = 88,7 % % kesalahan = 100% 16,4% 5 , 2 9115 , 2 5 , 2 − ₌ x 4) Rb – Rxparalel Rxparalel - Rb Rx1 = x 21, kΩ 5 , 61 5 , 38 Rx2 = x 21, kΩ 5 , 59 5 , 40 =0,751 kΩ = 0,816 kΩ

Percobaan Rxparalel (Ω) (x- x) Penyimpangan 1 2 x 0,751 0,816 0,783 0,032 -0,032 0,032 0,032 Ralat nisbi = 100% 783 , 0 032 , 0 x = 3,25 % % keseksamaan = (100 – 3,25)% = 96,75 % % kesalahan = 100% 30,5% 6 , 0 783 , 0 6 , 0 − _x ₌ VI. PEMBAHASAN

(13)

1. Harga Rx1 sebesar 1000Ω (dalam teoru), sedangkan dalam praktikum besar Rx1 rata-rata adalah 98Ω. Dari sini dapat dihitung (%) ketelitian yaitu sebesar 96,75% dengan demikian didapat (%) kesalahan yaitu 1,6%

2. Harga Rx2 sebesar 1500Ω (dalam teori), sedangkan dalam praktikum besar Rx2 rata-rata adalah 1596Ω. Dari sini dapat dihitung (%) ketelitian yaitu sebesar 96,7% dengan demikian didapat (%) kesalahan yaitu 6,4%

3. Harga Rxseri sebesar 1200Ω (dalam teori), sedangkan dalam praktikum besar Rxseri rata-rata adalah 2,9115Ω. Dari sini dapat dihitung (%) ketelitian yaitu sebesar 88,7% dengan demikian didapat (%) kesalahan yaitu 16,4%

4. Harga Rxparalel sebesar 600Ω (dalam teori), sedangkan dalam praktikum besar Rxparalel rata-rata adalah 783Ω. Dari sini dapat dihitung (%) ketelitian yaitu sebesar 96,7% dengan demikian didapat (%) kesalahan yaitu 30,5%

Adanya penyimpangan antara besar Rx dalam teori dengan besar Rx yang didapat dari praktikum mengakibatkan timbulnya (%) ketelitian dan (%) kesalahan. Hal-hal yang mempengaruhi (%) kesalahan tersebut antara lain. a. Sensitivitas Galvanometer yang tidak cukup

(14)

dengan sebenarnya dalam teori, maka persen kesalahan menjadi semakin besar.

b. Pembacaan skala pada mistar yang kurang tepat

Seperti telah diketahui untuk memastikan Galvanometer pada posisi nol sangatlah sulit. Hal tersebut juga dipengaruhi oleh ketelitian praktikum dalam membaca mistar, selain itu posisi praktikum dan alatpraktikum juga menentukan. Dalam hal ini praktikum harus berdiri didepan mistar. Komutator yang digerakkan digeser dan posisi praktikum mengikuti gerak komutator. Hal ini penting untuk menghindari kesalahan, karena terdapat perbedaan pembacaan pada posisi yang berbeda. Semakin besar perbedaan semakin besar (%) kesalahan.

c. Kondisi alat praktikum

Berfungsi dengan baik atau tidaknya alat praktikum akan berpengaruh pada hasil yang akan diperoleh. Hal ini berhubungan dengan sensitifitas alat. Jika sensitifitas alat kurang baik data yang didapat untuk menghitung.

VII. KESIMPULAN

a. Jembatan Wheatstone adalah suatu metode yang digunakan untuk mengukur suatu hambatan yang belum diketahui

b. Besarnya nilai hambatan (Rx) dapat ditentukan apabila pada Galvanometer menunjukkan nol pada Galvanometer yang tidak ada arus yang mengalir, berlaku

Rx x L1 = Rb x L2 dan Rx x L2 = Rb x L1 c. Dari hasil data praktikum didapat harga Rx

(15)

2. Rx2 rata-rata = 1,596 kΩ sedang Rx2 teori 1,5 kΩ sehingga % kesalahan 6,4 %

3. Rxseri rata-rata = 2,9115 kΩ sedang Rxseri teori 2,5 kΩ sehingga % kesalahan 16,4 %

4. Rxparalel rata-rata = 0,783 kΩ sedang Rxparalel teori 0,6 kΩ sehingga % kesalahan 30,5 %

5. Hal-hal yang mempengaruhi % kesalahan a. Ketelitian pembacaan skala mistar

(16)

HALAMAN PENGESAHAN Praktikum : Fisika Terapan

Materi : Jembatan Wheatstone Hari/tanggal : Kamis, 14 Oktober 2004 Kelompok/ Kelas : AV/C

Praktikan : 1. Salida L LOC 004 307 2. Septiana Wati LOC 004 308 3. Setya P. H LOC 004 309 Dosen Pembimbing :

Asisten :

Fakultas /Jurusan : Teknik / PSD III Teknik Kimia Universitas : Diponegoro

Laporan praktikum Fisika Terapan dengan materi “Jembatan Wheatstone” ini telah diperiksa dan disahkan pada tanggal November 2004

(17)

3.

LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA TERAPAN

MATERI

JEMBATAN WHEATSTONE

DISUSUN OLEH:

NAMA : 1. SALIDA. L (LOC 004 307) 2. SEPTIANA WATI (LOC 004 308) 3. SETYA P.H (LOC 004 309)

PROGRAM STUDY DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

(18)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim . “Buku Petunjuk Praktikum Fisika Terapan” PSD III TEKNIK UNDIP Semarang .

(19)

LAPORAN HASIL PENGAMATAN

PRAKTIKUM : FISIKA TERPADU

NAMA : 1. SALIDA L LOC 004 307

2. SEPTIANA WATI LOC 004 308 3. SETYA P.H LOC 004 309 KELOMPOK /KELAS : VA/C

MATERI : JEMBATAN WHEATSTONE

HARI/TGL : KAMIS / 14 OKTOBER 2004 DATA HASIL PERCOBAAN

Sisi 3 Sisi 4 Kedudukan nol Pjg sisi 1 (L1) Rata-rata harga III & IV L1 Panjang sisi 2(L2) L2=L-L1 I II III IV V VI Rb Rx A B C=0,5(A+B) L-C Rb Rx1 Rb Rx2 Rb Rxseri Rb Rxparalel Rx1 Rb Rx2 Rb Rxseri Rb Rxparallel Rb 54,5 43,5 40,2 57 24 68,5 57 34 53,8 45 44 55,5 30 68 66 47 54,15 44,25 42,1 56,25 27 68,25 61,5 40,5 45,85 55,75 57,9 43,75 73 31,75 38,5 59,5 Semarang, 14 Oktober 2004 Asisten Praktikan