Pengujian Avometer: Cara Mengukur Kuat Arus, Tegangan, dan Hambatan

9

BAB II AVOMETER

A. Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan avometer ini adalah mengetahui cara kerja avometer sebagai alat ukur kuat arus, tegangan, dan hambatan.

B. Alat-alat yang Dipergunakan Pengujian Avometer menggunakan alat-alat sebagai berikut.

1. Unit Uji Avometer 2. Multimeter Analog

Berikut gambar 2.1 merupakan alat uji avometer.

Gambar 2.1. Alat Uji Avometer C. Landasan Teori

Multimeter yang sering digunakan pada umumnya menggunakan meter kumparan putar sebagai meter indikatornya. Meter kumparan putar terdiri atas suatu kumparan yang dapat berputar dalam medan magnet bila kumparan itu dialiri arus listrik. Sebuah pegas spiral berfungsi mengembalikan kedudukan kumparan tersebut dalam keseimbangan.

10

Jika arus searah I melewati kumparan dengan n lilitan yang berada di dalam medan magnet B, maka kumparan akan mengalami momen gaya sebesar:

M = N.B.A.I (2.1)

dengan:

M = momen gaya N = jumlah lilitan B = medan magnet A = luas kumparan I = arus listrik

Momen gaya ini dilawan oleh momen gaya pegas dan momen gaya redaman. Meter kumparan putar yang digunakan pada multimeter umumnya mempunyai sifat orde besar arus defleksi skala penuh (full scale deflection = fsd) 200 A, dan tahanan 300 ohm. Multimeter mempunyai tuas (saklar) pilihan fungsi untuk:

a. Arus searah (DC mA)

b. Tegangan arus searah (V DC) c. Tegangan arus bolak-balik (V AC) d. Tahanan (ohm)

D. Pelaksanaan Percobaan

Pada papan peraga tersedia sejumlah komponen listrik, seperti resistor, kapasitor, dioda dan induktor. Sumber tenaga arus bolak-balik dengan frekuensi 50 Hz dan sumber tegangan searah. Cara pengujiannya adalah sebagai berikut.

1. Penggunaan Multimeter sebagai Ohmmeter

Pada pengujian ini tidak diperlukan sumber tegangan, sehingga posisi switch dibiarkan pada keadaan off (lampu mati). Saklar multimeter diputar pada posisi (ohm). Dipilih saklar terbesar. Sebelum dimulai pengukuran, multimeter harus dibuat nol dengan jalan menghubungkan langsung probe merah dan hitam. Kemudian knop “0 adj”

diputar sehingga meter siap untuk mengukur tahanan (resistor). Jika pembacaan terlalu kecil atau besar, dipindahkan pada saklar lain yang sesuai. Pada saat pindah saklar, sebelum mengukur, meter harus dinolkan terlebih dahulu.

11

2. Penggunaan Multimeter Sebagai Voltmeter DC

Saklar Multimeter diubah pada posisi V, DC, di pilih saklar terbesar. Sumber pada papan peraga dihidupkan sehingga lampu menyala, dan tegangan DC diukur dengan memasang probe hitam pada kutup negatif, dan probe merah pada kutub positif, catat hasil pengamatan tegangan ini sebagai V0.

3. Pengunaan Multimeter Sebagai Amperemeter DC

Mengubah Saklar Multimeter pada posisi DC (mA) lalu dipilih skala terbesar.

Rangkaian dibuat seperti bagan dengan probe merah langsung dihubungkan kutub positif dari sumber. Harga arus yang lewat dibaca, bila pembacaan terlalu kecil atau terlalu besar dipilih skala lain yang sesuai. Berikut gambar 2.2 merupakan layout pengukuran.

a b

R 1

Gambar 2.2. Layout pengukuran

Arus ini dicatat sebagai I1. Kemudian multimeter diambil, dihubungkan ke titik a dan b dengan kabel. Melalui penggunaan multimeter itu diukur tegangan pada kutub-kutub sumber, sebelumnya dipindah terlebih dahulu posisi V. DC, dicatat harga tegangan ini, misalnya = V1. Dari besaran itu dihitung kembali nilai tahanan yang terpasang (R1) dengan rumus:

R1 =

1 1

I

V (2.2)

Langkah ini dilakukan untuk tahanan yang lain.

4. Penggunaan Multimeter Sebagai Voltmeter AC

Mengubah Saklar Multimeter pada posisi AC dan dipilih skala terbesar, bila pembacaan terlalu kecil atau terlalu besar dipilih skala lain yang sesuai. Pengukuran

I

12

tegangan AC untuk menghitung kapasitas dan induktansi dengan layout sebagai berikut.Berikut gambar 2.3 merupakan untaian RC.

Gambar 2.3 Untaian RC

Vab = V1, Vbc = V2, Vac = V3 diukur, maka beda fase antara V1 dengan V2 adalah  yang memenuhi hubungan:

cos  =

2 1

2 2 2 1 2 3

2VV V V

V  

(2.4) sehingga:

C = 2.. . . ₂.sin

1

V R f

V farrad (2.5)

dengan

f = frekuensi listrik (50hz) R = tahanan

Dengan cara yang sama kapasitas dan kapasitor yang lain dapat dihitung.

5. Pengukuran Tegangan AC untuk Menghitung Induktansi

Saklar Multimeter diubah pada posisi AC, dipilih skala terbesar, bila pembacaan terlalu kecil atau terlalu besar dipilih skala lain yang sesuai. Pengukuran tegangan AC untuk menghitung kapasitas dan induktansi dengan layout sebagai berikut. Berikut gambar 2.4 merupakan untaian RL.

Gambar 2.4 Untaian RL

R b

a

13

Vab = V1, Vbc = V2, Vac = V3 diukur, dengan beda fase , maka V1 dengan V2 adalah  yang memenuhi hubungan:

f V

V L R

. . 2 .

sin . .

1 2



  (2.6)

E. Hasil Percobaan dan Analisis Data

1. Percobaan Volmeter DC

Berikut tabel 2.1 merupakan percobaan voltmeter DC.

Tabel 2.1. Percobaan Volmeter DC

Nomor I II III V rata rata

Volt Volt Volt Volt

1 15,5 15,4 15,5 15,5

Nilai rata-rata untuk pengukuran Vo dihitung Vo =^{VI + VII + VIII}

3

=

15,5 + 15,4 + 15,5

3

=

15,5 volt

2. Percobaan Ohmmeter

Berikut tabel 2.2 merupakan percobaan ohmmeter.

Tabel 2.2. Percobaan Ohmmeter

Nomor I II III R rata-rata

Ω Ω Ω Ω

1 59800 60100 60000 59966,67

2 50000 51000 51400 50800,00

3 29000 29500 29350 29283,33

4 5500 5560 5550 5536,67

5 1900 1925 1910 1911,67

6 500 495 506 500,33

7 100 103 102 101,67

Nilai rata-rata untuk pengukuran Ro dihitung

14 Ro =

3

III II

I 



3. Percobaan Ampermeter DC

Berikut tabel 2.3 merupakan percobaan amperemeter DC.

Tabel 2.3. Percobaan Amperemeter DC

Nomor V (Volt) V

rata rata

I (mili Ampere) I rata rata

Tahanan (R)

I II III I II III Ω

1 12,00 11,50 12,30 11,97 0,27 0,28 0,27 0,27 43780,49 2 12,50 12,30 12,60 12,47 0,26 0,27 0,25 0,26 47948,72 3 13,60 13,50 13,70 13,60 0,43 0,42 0,43 0,43 31875,00 4 15,00 14,80 15,10 14,97 2,65 2,62 2,63 2,63 5683,54 5 15,30 15,30 15,20 15,27 7,60 7,55 7,68 7,61 2006,13 6 15,50 15,45 15,50 15,48 26,50 26,70 26,50 26,57 582,81 7 15,90 15,70 15,90 15,84 85,00 86,00 84,00 85,00 186,27

Dengan menggunakan rumus perhitungan hukum ohm : Rn = In

Vn maka dapat kita tentukan besarnya R.

Rn=Vn

In R4=15,27

7,61 = 5683,54 Ω R1=11,97

0,27 = 43780,49 Ω R5=15,27

7,61 = 2006,13 Ω R2=12,47

0,26 = 47948,72 Ω R6=15,48

26,57= 582,81 Ω R3=13,6

0,43= 31875,00 Ω R7=15,84

85,00= 186,27 Ω

Kesalahan Relatif = R Perhitungan-R Pengukuran

R Perhitungan ×100%

15 Berikut tabel 2.4 merupakan kesalahan relatif.

Tabel 2.4. Kesalahan Relatif

No R() Kesalahan relatif

R Pengamatan Pengukuran (%)

1 59966,67 43780,49 -36,97

2 50800,00 47948,72 -5,95

3 29283,33 31875,00 8,13

4 5536,67 5683,54 2,58

5 1911,67 2006,13 4,71

6 500,33 582,81 14,15

7 101,67 186,27 45,42

4. Percobaan Voltmeter AC

Berikut tabel 2.5 merupakan percobaan voltmeter AC.

Tabel 2.5. Percobaan Voltmeter AC

No

V1 Rata-

rata (volt)

V2 Rata-

rata (volt)

V3 Rata-

rata (volt)

θ (Derajat)

C (Farad)

L (Henry) 1 2,51 5,12 7,21 40,755594 5,459712E-08 185,579720 2 3,01 5,51 8,16 35,030981 6,317709E-08 160,376470 3 4,80 3,26 11,21 #Tidak dapat

dihitung

Tidak dapat dihitung

Tidak dapat dihitung 4 9,50 5,31 12,25 71,688408 1,055426E-06 9,600027 5 5,59 7,42 12,31 38,066711 1,938686E-06 5,226281 6 4,48 11,22 12,61 82,471429 2,199724E-06 4,606086 7 5,13 8,92 12,56 55,530009 1,192088E-05 0,849948

16 a. Dihitung untuk masing-masing θ:

Cos θ = V₃²-V₂²-V₁² 2.V₁.V₂ Cos θ₁ = V₃²-V₂²-V₁²

2.V₁.V₂ = 7,21²-5,12²-2,51²

2.2,51.5,12 = 0,75750 θ1 = arc cos 0,75750 = 40º45’20,53”

Cos θ₂ = V₃²-V₂²-V₁²

2.V₁.V₂ = 8,16²-5,51²-3,01²

2.3,01.5,51 = 0,81884 θ2 = arc cos 0,81884 = 35º1’52,17”

Cos θ₃ = V₃²-V₂²-V₁²

2.V₁.V₂ = 11,21²-3,26²-4,80²

2.4,80.3,26 = 2,94566 θ3 = arc cos 2,94566 = Tidak dapat dihitung Cos θ₄ = V₃²-V₂²-V₁²

2.V₁.V₂ = 12,25²-5,31²-9,50²

2.9,50.5,31 = 0,31418 θ4 = arc cos 0,31418 = 71º41’19,25”

Cos θ₅ = V₃²-V₂²-V₁²

2.V₁.V₂ = 12,31²-7,42²-5,59²

2.5,59.7,42 = 0,78729 θ5 = arc cos 0,78729 = 38º4’1,29”

Cos θ₆ = V₃²-V₂²-V₁²

2.V₁.V₂ = 12,61²-11,22²-4,48²

2.4,48.11,22 = 0,13102 θ6 = arc cos 0,13102 = 82º28’17,26”

Cos θ₇ = V₃²-V₂²-V₁²

2.V₁.V₂ = 12,56²-8,92²-5,13²

2.5,13.8,92 = 0,56597 θ7 = arc cos 0,56597 = 55º31’49,16”

a. Dihitung untuk masing-masing C: Catatan f = 50 Hz.

17 C = V₁

2π.f.R_n.V₂.sinθ C₁ = V₁

2π.f.R₁.V₂.sinθ= 2,51

2π.50.43780,49.5,12.sin40º45’20,53” = 5,459712×10^-8 farad C₂ = V₁

2π.f.R₂.V₂.sinθ= 3,01

2π.50.47948,72.5,51.sin35º1’52,17” = 6,317709×10^-8 farad C₃ = V₁

2π.f.R₃.V₂.sinθ= Tidak dapat dihitung C₄ = V₁

2π.f.R₄.V₂.sinθ= 9,50

2π.50.5683,54.5,31.sin71º41’19,25” = 1,055426×10^-6 farad C₅ = V₁

2π.f.R₅.V₂.sinθ= 5,59

2π.50.2006,13.7,42.sin38º4’1,29” = 1,938686×10^-6 farad C₆ = V₁

2π.f.R₆.V₂.sinθ= 4,48

2π.50.582,81.11,22.sin82º28’17,26” = 2,199724×10^-6 farad C₇ = V₁

2π.f.R₇.V₂.sinθ= 5,13

2π.50.186,27.8,92.sin55º31’49,16” = 1,192088×10^-5 farad b. Dihitung masing-masing untuk L:

Catatan f = 50 Hz.

L = R_n.V₂.sinθ V₁.2π.f L₁ = R₁.V₂.sinθ

V₁.2π.f = 43780,49.5,12.sin40º45’20,53”

2,51.2π.50 = 185,579720 Henry L₂ = R₂.V₂.sinθ

V₁.2π.f = 47948,72.5,51.sin35º1’52,17”

3,01.2π.50 = 160,376470 Henry L₃ = R₃.V₂.sinθ

V₁.2π.f = Tidak dapat dihitung L₄ = R₄.V₂.sinθ

V₁.2π.f = 5683,54.5,31.sin71º41’19,25”

9,50.2π.50 = 9,600027 Henry

18 L₅ = R₅.V₂.sinθ

V₁.2π.f = 2006,13.7,42.sin38º4’1,29”

5,59.2π.50 = 5,226281 Henry L₆ = R₆.V₂.sinθ

V₁.2π.f = 582,81.11,22.sin82º28’17,26”

4,48.2π.50 = 4,606086 Henry L₇ = R₇.V₂.sinθ

V₁.2π.f = 186,27.8,92.sin55º31’49,16”

5,13.2π.50 = 0,849948 Henry

F. Pembahasan

1. Berdasarkan hukum Ohm bahwa arus yang melewati logam sebanding dengan tegangan sehingga semakin besar hambatan semakin kecil arus untuk suatu tegangan.

2. Besar kapasitas sebanding dengan tegangan (V).

3. Hasil perhitungan R dengan menggunakan rumus V/I dan R hasil pengamatan berbeda jauh dapat disebabkan oleh kurangnya ketelitian pada saat pengamatan angka yang menunjukkan ukuran pada multimeter yang sulit dibaca karena terlalu kecil.

G. Kesimpulan

1. Berdasarkan Hasil Penelitian dan Hasil Percobaan maka Alat Uji Avometer digunakan untuk mengetahui tahanan Resistor (Ohm), menentukan besarnya tegangan (V, DC), menentukan arus searah (DC, mA), menentukan arus tegangan bolak – balik (V, AC) dan mengetahui cara kerja Multimeter.

2. Semakin besar kapasitasnya maka kesalahan relatif belum tentu semakin besar tergantung hasil pengamatan dan perhitungan.

3. Ketelitian sangat diperlukan dalam proses percobaan dan perhitungan laporan.