Modul 02
- 1. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 1 MODUL 02 RANGKAIANLISTRIK SEARAH (DC) Voltmeter dan amperemeter merupakan alat-alat ukur listrik untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik. I. Tujuan Melalui praktikum ini mahasiswa diharapkan dapat: 1. Memahami penggunaan voltmeter dan amperemeter. 2. Mengukur tegangan dan arus pada rangkaian resistor seri. 3. Mengukur tegangan dan arus pada rangkaian resistor paralel. II. Peralatan dan Bahan A. Peralatan Peralatan yang digunakan dalam praktikum ini adalah: 1. Amperemeter (2 buah) 2. Voltmeter (1 buah) 3. Power Supply (1 buah) B. Bahan Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah: 1. Kabel Banana – Banana 50 cm (Merah) (3 buah) 2. Kabel Banana – Banana 50 cm (Hitam) (3 buah) 3. Papan Rangkaian (1 buah) 4. Resistor 100 , 470, 1K (1 buah) 5. Jumper set (1 set) III. Teori A. Amperemeter Alat untuk mengukur kuat arus listrik disebut ammeter (amperemeter). Arus listrik pada suatu rangkaian listrik harus melalui ammeter secara langsung sehingga ammeternya harus dihubungkan secara seri dengan elemen-elemen lainnya pada rangkaian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. Saat menggunakan ammeter untuk mengukur arus searah, Anda harus menghubungkannya sehingga arus mengalir memasuki alat ukur ini di kutub positif dan keluar dari kutub negatif.
- 2. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 2 Gambar 2.1.Pemasangan ammeter untuk mengukur arus searah di dalam rangkaian Idealnya, ammeter harus memiliki hambatan nol sehingga arus yang sedang diukur tidak berubah ketika ammeter terhubung. Dalam rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 2.1, idealnya hambatan dari ammeter harus jauh lebih kecil dari R1 dan R2 sehingga arus tidak terpengaruh oleh ammeter. Tetapi setiap ammeter selalu memiliki suatu hambatan dalam, sehingga kehadiran ammeter dalam rangkaian sedikit mengurangi nilai arusnya daripada nilai sebenarnya yang diperoleh seandainya pengukurannya dilakukan oleh ammeter yang ideal. Pembacaan skala alat ukur arus, amperemeter, dapat dihitung dengan persamaan: I = rAmperemeteUkurBatasx maksimumskala ditunjukyangAngka B. Voltmeter Alat untuk mengukur beda potensial disebut voltmeter. Beda potensial di antara dua titik sembarang dalam sebuah rangkaian dapat diukur dengan memasangkan kutub- kutub voltmeter di antara titik-titik tersebut tanpa memutuskan rangkaian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Beda potensial pada resistor R2 diukur dengan menghubungkan voltmeter secara paralel dengan R2. Sangat penting untuk diperhatikan polaritas voltmeternya. Kutub positif voltmeter harus dihubungkan dengan ujung resistor yang memiliki potensial lebih tinggi dan kutub negatifnya ke ujung resistor yang potensialnya lebih rendah. Gambar 2.2.Pemasangan voltmeter untuk mengukur beda potensial dalam ssbuah rangkaian A R1 R2 e + _ V R1 R2 e
- 3. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 3 Voltmeter ideal memiliki hambatan tak terhingga sehingga tidak terdapat arus di dalamnya. Pada Gambar 2.2, kondisi ini mengharuskan voltmeternya memiliki hambatan yang jauh lebih besar dari R2. Jika kondisi ini tidak terpenuhi, kita harus mengoreksi nilainya sebagai kompensasi dari hambatan di dalam voltmeter. Pembacaan skala alat ukur voltmeter dapat dihitung dengan persamaan: V = VoltmeterUkurBatasx maksimumskala ditunjukyangAngka C. Rangkaian Resistor Seri Rangkaian seri merupakan rangkaian yang disusun pada satu jalur rangkaian listrik. Rangkaian ini tidak memiliki percabangan seperti Gambar 2.3. Gambar 2.3. Resistor-resistor yang dirangkai secara seri Dari Gambar 2.3, nampak bahwa tegangan yang diukur berbeda pada setiap hambatannya. Artinya jika besar hambatannya berbeda pada setiap hambatan maka tegangannyapun ikut berbeda. Namun Arus pada rangkaian ini sama pada masing- masing setiap hambatan dikarenakan tidak memiliki percabangan aliran listrik. Maka secara sistematis diperoleh : I1=I2=I3=I dan Vab = V1 + V2 + V3 Menggunakan hokum ohm, V=IR, didapatkan hubungan hambatan ekuivalen yaitu Rseri = R1 + R2 + R3 + … + Rn (2.1) D. Rangkaian Resistor Paralel Rangkaian paralel merupakan rangkaian yang disusun secara sejajar dan memiliki percabangan seperti pada Gambar 2.4. a b R1 R2 R3 I
- 4. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 4 Gambar 2.4. Resistor disusun parallel Pada Gambar 2.4 terlihat bahwa arus pada rangkaian paralel berbeda pada tiap hambatan. Prinsip Khirchof yang menyatakan bahwa jumlah arus listrik yang masuk pada suatu titik percabangan akan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan. Namun tegangan atau beda potensial (a-b) pada rangkaian ini sama. Untuk rangkaian parallel diperoleh: V1=V2=V3=V dan I = I1 + I2 + I3 Menggunakan I = V/R, sehingga didapatkan nparalel RRRRR 1 ... 1111 321 (2) IV. Prosedur Percobaan Catatan Penting: Perhatikanlah selalu posisi alat ukur di dalam rangkaian.Kesalahan dalam menempatkan alat ukur akan mengakibatkan kerusakan pada alat ukur tersebut atau alat ukur tidak bisa berfungsi. Perhatikan batas ukur alat yang dipilih jangan sampaikurang dari nilai besaran yang akan diukur. Pilihlah batas ukur yang paling besar terdahulu. 1. Rangkaian Seri Resistor Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengukuran arus dan tengangan pada rangkaian resistor seri yaitu: 1. Menyusun rangkaian seri seperti Gambar 2.5. a b R1 R2 R3 I I1 I2 I3 I
- 5. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 5 Gambar 2.5. Rangkaian Resistor Seri 2. Mencatat nilai resistor R1, R2, dan R3 yang digunakan. 3. Mengatur tegangan sumber menjadi6 volt 4. Mencatat arus yang terbaca pada amperemeter (arus total) 5. Mengukur tegangan pada setiap resistor R1 dan R2 dan R3 6. Mengulangi langkah 3 - 5 untuk tegangan 9V dan 12V. 2. Rangkaian Paralel Resistor Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengukuran arus dan tengangan pada rangkaian resistor paralel yaitu: 1. Menyusun rangkaian paralel seperti Gambar 2.6 Gambar 2.6. Rangkaian Resistor Paralel 2. Mencatat nilai resistor R1, R2, dan R3 yang digunakan. 3. Mengatur tegangan sumber menjadi6 volt 4. Mencatat arus yang terbaca pada amperemeter (arus total) 5. Mengukur tegangan pada ujung-ujung resistor (V) 6. Mengukur arus pada setiap resistor R1 dan R2 dan R3 7. Mengulangi langkah 3 - 5 untuk tegangan 9V, dan 12V. 3. Rangkaian Resistor Seri dan Paralel Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengukuran arus dan tengangan pada rangkaian seri dan paralel yaitu: A V1 V2 V3 R1 R2 R3 a b c e A A1 A2 A3 V R1 R2 R3 a b
- 6. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 6 1. Menyusun rangkaian seperti Gambar 2.7. Gambar 2.7. Rangkaian Resistor dihubungkan secara Seri dan Paralel 2. Mencatat nilai resistor yang digunakan 3. Mengatur tegangan sumber sebesar 6 volt 4. Mencatat arus yang terbaca pada amperemeter (Arus Total) 5. Mengukur tegangan pada titik (ab) dan (bc) 6. Mengukur arus pada setiap Resistor R1 dan R2 7. Mengulangi langkah 3 - 6 untuk tegangan 9V, dan 12V. V. Pertanyaan Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini sebelum anda praktikum. 1. Bagaimana cara memasang dan menggunakan amperemeter dan voltmeter pada komponen yang ada dalam rangkaian listrik? Jelaskandan buat gambar rangkaiannya! 2. Berdasarkan jawaban anda pada nomor 1, maka bagaimanakah hambatan dalam dari amperemeter dan voltmeter tersebut? 3. Jelaskan cara menaikkan batas ukur ampermeter dan voltmeter, tuliskan rumus beserta gambar rangkaiannya? 4. Apakah rangkaian seri atau paralel yang digunakan untuk instalasi listrik dalam rumah anda?, jelaskan kenapa harus demikian? VI. Tugas Akhir 1. Hitunglah besar masing-masing hambatan dan juga hambatan pengganti dengan menggunakan hukum Ohm. 2. Hitunglah besar arus pada rangkaian gambar 2.5, 2.5, dan 2.7 dengan persamaan yang ada. Bandingkan hasilnya dengan pengamatan !. 3. Buatlah grafik hubungan antara tegangan dan arus berdasarkan percobaan anda! 4. Tuliskan kesimpulan dan analisa dari percobaan yanganda lakukan ! VII. Daftar Pustaka Serway, Jewett. 2004. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Salemba Teknika. V1 R1 R2 a b c A1 A2 V2 A
- 7. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 7 Nishino, Sapiie. 2005. Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
- 8. Modul 02. Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian Listrik Searah (DC) 8