JEMBATAN WHEATSTONE

ANIS STIYANI

4211411046

FISIKA

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Semarang

JEMBATAN WHEATSTONE

2. ABSTRAK

Dalam kehidupan sehari-hari kita tak pernah lepas dari listrik. Dalam rangkain listrik sederhana selalu terdapat arus, tegangan dan hambatan. Sebuah hambatan yang belum diketahui besarnya dapat kita cari dengan menggunakan metode jembatan wheatsone. Cara kerja jembatan wheatsone adalah sebagai berikut, dengan membuat rangkain paralel antara Rv, Rx, galvanometer dan sumber tegangan yang dihubungkan secara paralel pula dengan rangkain jembatan. Setelah rangkain selesai dibuat,langkah selanjutnya yaitu kontak logam yang sebelumnya telah dihubungkan pada rangkain digeser kekanan atau kekiri ujung-ujung kawat sehingga jarum pada galvanometer menunjukkan angka nol. Percobaan dilakukan sebanyak dua kali dengan  menggunakan dua buah Rx yang belum diketahui nilainya. Dari percobaan didapatkan hasil Rx = (841,40 ± 101,38)Ω dengan Kr sebesar 12% pada percobaan pertama dan Rx = (3289,7 ± 526,89) Ω dengan kesalahan relatif KR= 16%.

3. PENDAHULUAN

I. LATAR BELAKANG

            Dalam kehidupan sehari-hari kita selalu berhubungan dengan listrik. Dari kegiatan rumah tangga sampai kegiatan kantor, kita membutuhkan listrik untuk menghidupkan alat-alat elektronik yang kita miliki. Pada listrik biasanya terdapat arus, tegangan dan hambatan. Biasanya pada hambatan ada yang sudah diketahui dan ada yang belum diketahui. Jembatan wheatsone merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengetahui besar nilai suatu hambatan yang belum diketahui nilainya. Pada umumnya 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 dan sebagainya. Rangkaian ini dibentuk oleh empat buah tahanan (R) yang merupakan segiempat A-B-C-D dalam hal mana rangkaian ini dihubungkan dengan sumber tegangan dan sebuah galvanometer nol (0). Tahanan - tahanan itu diatur sedemikian rupa sehingga galvanometer itu tidak akan mengadakan suatu hubungan antara keempat tahanan tersebut.

II. KAJIAN PUSTAKA

Rangkaian jembatan secara luas telah digunakan dalam beberapa pengukuran nilai suatu komponen seperti: resistansi, induktansi, dan kapasitansi serta parameter-parameter rangkain lainnya yang diperoleh langsung dari nilai komponennya seperti frekuensi, sudut fasa, dan temperatur.

            Karena rangkaian jembatan (bridge circuit) hanya membandingkan antara nilai komponen yang belum diketahui dengan komponen standar yang telah diketahui nilainya, maka akurasi pengukurannya menjadi hal yang sangat penting, terutama pada pembacaan pengukuran perbandingannya yang hanya didasarkan pada sebuah indikator NOL pada kesetimbangan jembatan.

                        Jembatan DC bertipe NOL dikenal dengan Jembatan Wheatstone, dengan empat lengan yang terdiri dari sebuah hambatan yang belum diketahui nilainya (R_x), dua hambatan yang bernilai sama (R₂ dan R₃) serta hambatan variabel (R_v). Tegangan DC ditempatkan diantara titik AC serta hambatan variabel diatur sedemikian rupa sehingga tegangan yang terukur pada titik BD sama dengan nol. Titik nol ini biasanya diukur dengsn galvanometer yang mempunyai sensitivitas tinggi.

                        Arus yang mengalir melalui galvanometer tergantung pada beda potensial antara titik B dan D. Jembatan dikatakan setimbang jika beda potensial pada galvanometer sama dengan nol ( 0 volt) sehingga tidak adsa arus yang melalui galvanometer. Kondisi ini terjadi ketika tegangan pada titik A dan B sama dengan tegangan antara titik A dan D atau dapat ditunjukkan pada terminal yang lain, yaitu tegangan antara titik C dan D sama dengan tegangan antara titik C dan B. Kondisi tersebut dikenal sebagai kesetimbangan jembatan Wheatstone.

                        Dari kondisi kesetimbangan yang telah dicapai itu, jika tiga hambatan yang diketahui nilainya maka hambatan keempat yang belum diketahui nilainya dapat dihitung dengan:

                                                        (1)

Dengan R_v                   :hambatan Variabel (lengan standar )

   R₂ dan R₃        :kawat hambatan (lengan perbandingan)

   Jika R₂ dan R₃ menyatakan hambatan pada kawat dengan panjang L₁ dan L₂, maka persamaan (1) dapat juga ditulis dengan:

                                                        (2)

III. RUMUSAN MASALAH

Bagaimanakah cara menentukan nilai suatu hambatan yang tidak diketahui besarnya?

                                                                                                  

IV. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan nilai suatu hambatan yang tidak diketahui dengan metode jembatan.

4. METODE PERCOBAAN

Percobaan ini dilakukan dengan metode eksperimen, dengan langkah kerja sebagai berikut:

1.      Menyusun rangkaian percobaan seperti pada gambar

2.      Mengkonsultasikan pada asiisten apakah rangkaiannya sudah benar atau belum, sebelum menghubungkan rangkaian dengan sumber tegangan.

3.      Menggeser kontak logam yang terhubung dengan kawat kekanan atau kekiri sedemikian rupa sehingga jarum galvanometer menunjukkan angka NOL.

4.      Mengukur panjang kawat yang ada disebelah kiri dan kanan kontak logam.

5.      Mengubah-ubah nilai resistor variabel, untuk mendapatkan hasil yang berbeda. Kemudian menggeser kontak logam kekanan atau kekiri hingga jarum galvanometer menunjukkan angka NOL. Mengukur panjang kawat disebelah kanan dan sebelah kiri kontak logam.

6.      Mengganti resistor R_x dengan yang lain. Kemudian mengulangi langkah 3 sampai 5.

5. HASIL DAN PEMBAHASAN

I. DATA PENGAMATAN

a. Untuk R_X1

  

NO	RV (Ω)	L1(cm)	L2(cm)	RX(Ω)	1/Rv x 10-3	L1/L2
1	100	85	15	566,67	10,0	5,7
2	200	83	17	976,47	5,0	4,9
3	300	77	23	1004,34	3,3	3,3
4	400	73	27	1081,48	2,5	2,7
5	500	65	35	928,57	2,0	1,9
6	600	45	55	490,90	1,6	0,8

Hasil: Rx = (841,40 ± 101,38)Ω

Kesalahan relatif = 12%

b. Untuk R_X2

NO	RV (KΩ)	L1(cm)	L2(cm)	RX(Ω)	1/Rv x 10-4	L1/L2
1	1	77	23	3347,8	10	3,3
2	2	73	27	5407,40	5	2,7
3	3	58	42	4142,9	3,3	1,4
4	4	35	65	2153,8	2,5	0,5
5	5	32	68	2352,9	2	0,5
6	6	28	72	2333,3	1,6	0,4

hasil Rx = (3289,7 ± 526,89)Ω

kesalahan relatif = 16%.

II. PEMBAHASAN

   Percobaan kali ini bertujuan untuk mengetahui nilai hambatan yang belum diketahui nilainya dengan metode jembatan wheatstone. Pada percobaan kali ini dilakukan dua kali percobaan yang bertujuan untuk mencari nilai Rx dengan variasi Rv dengan menggunakan Rx yang berbeda.

Pada percobaan pertama didapatkan hasil Rx = (841,40 ± 101,38)Ω dengan kesalahn relatif KR= 12%. Sedangkan pada percobaan kedua didapatkan hasil Rx = (3289,7 ± 526,89)Ω dengan kesalahan relatif KR= 16%.

           

Secara teori, seharusnya hasil antara percobaan pertama dan kedua harus sama. Namun pada percobaan yang kami lakukan, hasil yang kami dapat berbeda. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, seperti pada saat menggeser- geser kontak logam kekanan atau kekiri, jarum galvanometer tidak tepat berhenti di angka nol, jarum galvanometer cepat sekali berubah-ubah posisinya sehingga praktikan kurang tepat pada saat menentukan pada panjang kawat berapa meter jarum galvanometer menunjukan angka nol.selain itu praktikan juga kurang teliti pada saat menggeser-geser kontak logam, dalam hal ini kadang terlalu cepat dalam menggeser logam sehingga jarum galvanometer yang tadinya sudah akan menunjuk ke angka nol menjadi menyimpang kembali.

Seharusnya praktikan lebih teliti lagi dalam menggeser-geser kontak loga pada kawat, dengan cara penggeseran yang lebih pelan, sehingga didapatkan hasil yang lebih teliti dan dapat memperkecil kesalahan reelatif dan hasilnya mendekati pengukuran yang sebenarnya.

6. PENUTUP

I. SIMPULAN

   Dari percobaan diatas maka dapat disimpulkan bahwa nilai suatu hambatan yang belum diketahui dapat dicari dengan metode jembatan wheatstone.

II. SARAN

       Seharusnya praktikan lebih teliti lagi dalam melakukan percobaan sehingga hasilnya dapat mendekati nilai yang sebenarnya. Selain itu praktikan harus benar-benar menguasai materi yang akan dipraktikan sehingga praktikan dapat melakukan praktikum dengan tepat dan cermat.

7.      DAFTAR PUSTAKA

Tim Dosen Fisika Dasar 2. 2010. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar 2. Semarang:                   Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika-FMIPA Universitas Negeri Semarang.