TM 3 LAB : LAPORAN JEMBATAN WHEATSTONE

Jembatan wheatstone

     I.   Judul Praktikum    : JEMBATAN WHEATSTONE

  II.   TUJUAN PRAKTIKUM

1.      Memahami prinsip kerja jembatan wheatstone.

2.      Menunjukkan persyaratan-persyaratan yang berlaku pada jembatan wheatstone.

3.      Menghitung besarnya nilai sebuah hambatan dengan jembatan wheatstone.

III.   DASAR TEORI

Dalam bab sebelumnya telah di jelas kan bahwa potensiometer, diman raio dari tegangan yang tidak di ketahui terhadap tegangan yang di ketahui terhadap tegangan yang di ketahui, di ganti dengan sebuah rasio yang dapatkan dari rasio tahanan-tahan, dapat di pergunakan untuk pengukuran tegangan dengan derajat ketelitian yang tinggi. Di samping ini, terdapat pula cara untuk mendapatkan rasio dari tahanan yang tidak di ketahui terhadap tahanan yang di ketahui, untuk pengukuran tahanan. Cara ini dikenal dengan metode jembatan.

Prinsip dari jemabatan whatstone, sirkit listrik terdirir dari empat tahap, dan sumber tegangan yang di hubungkan melalui dua titik diagonal dan pada kedua titik diagonal yang lain galranometer ditempatkan di sebut jembatan wheatstone (Soedjana, 1975:102)

Untuk menggerakan muatan di dalam konduktor di perlukan gaya dorong. Seberapa cepat muatan akan bergerak akibat dorongan itu bergantung pada sifat baha. Pada sebagian besar bahan, rapat arus Jsc banding dengan gaya persatuan muatan (F) atau faktor kesebandingan  merupakan konstanta empiris yang di sebutkonduktivitas listrik, besarnya bergantung pada jenis bahan. Biasanya faktor ke sebandingan tersebut di nyatakan dalam bentuk kebalikan dan konduktivitas yang di sebut tesishuitas (p) yaitu  ( Miyanto, 2008 :117)

Rangkaia-rangkaian jembatan di pakai secara luas untuk pengukuran nilai-nilai komponen  sperti resistor R, induktifitas L dan kapasitor C dan parameter lainnya yang di turunkan secara langsung drai nilai-nilai komponen seperti frekuensi,sudut fasa dan suhu. Karena rangkaian jembatan hanya membandingkan nilai komponen yang tisak diketahui dagan komponen yang besarnya diketahui secara tepat, tentu saja ketelitian hasil pengukurannya akan sangat tinggi sekali. Pengukuran dengan rangkian jembatan adalah dengan cara perbandingan yaitu yang di dasarkan pda penunjukan nol keseimbangan rangkaian jembatan. Oleh karena itu ketelitian pengukuran ini adalah langsung sesuai dengan ketelitian komponen yang tersedia pada rangkaian jembatan bukan bergantung detektor nol nya sendiri. Pemilihen yang lebih luas tentang jembatan wheatstone sperti pada pengukuran jarak gangguan jaringan kabel tanah (Herlan,2014:2).

Galvanometer adalah suatu alat yang mengukur arus yang sangat kecil. Galvanometer dalam proses perjalanannya menggunakan arus gulungan putar yang terdiri dari sebuah magnet yang tidak bergerak dan sebuah potongan kawat yang merupakan satu bagian yang mudah bergerak dan dilalui arus yang tidak dukur. Pada kapal motor dilengkapi dengan lapis-lapis kutub ini ditempatkan pada sebuah inti dengsn lilitan kawat yang dapat diputar dengan bebas melalui sebuah poros. Jika gulungan ini di aliri listrik maka akan timbul suatu kekuatan yang berakibat akan memutar gulungan itu sehingga akan membentuk sudut 90⁰ terhadap arah kawat. Kuat arus yang berbeda dalam penghantar itu mempunyai arah mendekati dan mejadi positif. Dengan menggunakan peraturan daya. Jadi dapat kita ketahui bahwa gulungan tadi berputar menurut arah panah, sehingga jarum penunjuk akan menyimpang ke kanan dari angja nol (Suryanto, 1999:4).

Aplikasi jembatan wheatstone, salah satunya adalah dalam percobaan mengukur regangan pada benda uji berupa beton atau baja. Dalam percobaan ini kita gunakan strain gauge, yaitu semacam pita yang terdiri dari rangkaian litrik untuk mengukur dilatasi benda uji berdasarkan perubahan hambatan penghantar didalam strain gauge. Strain gauge ini direkatkan kuat pada benda uji sehingga deformasi pada benda uji akan sama dengan eformasi pada strain gauge ( Young D Hough, 2003:532).

   IV.          ALAT DAN KOMPONEN

1.      Rheostat

2.      Galvanometer

3.      Multimeter digital

4.      Power suplay

5.      Resistor

6.      Potensiometer

7.      Kabel penghubung

8.      Breadboard

  V.   PROSEDUR KERJA

1.      Susun alat-alat seperti pada gambar, dengan R adalah resistance box, Rx hambatan tunggal, hambatan seri atau hambatan parallel yang akakn diukur, (,r) adalah power supply DC, Rs adalah rheostat, G adalah galvanometer, dan A adalah ampermeter.

2.      Periksakan rangkaian pada pembimbing praktikum anda.

3.      Geser perlahan-lahan ujung konektor K ke kiri atau ke kanan sehingga jarum galvanometer tepat menunjuk nol.

4.      Kemudian catat panjang l1 dan l2, serta kuat arus pada ampermeter, catat pula nilai R yang digunakan

5.      Ulangi percobaan sebanyak 5 kali dengan kuat arus yang berbeda-beda.

6.      Ulangi percobaan masing-masin 5 kali untuk Rx yang lain.

VI.            HASIL DAN PEMBAHASAN

6.1  HASIL

NO	L1	L2	Rangkaiaan
1	7	7,5	Seri
2	5	10	paralel

6.2  PEMBAHASAN

Percobaan jembatan wheastone yaitu percobaan untuk menentukan besarnya nilai hambatan dengan membandingkan dengan hambatan yang diketahui nilainya. Alat dan instrument yang dibutuhkan yaitu rheostat, galvanometer, multimeter digital, power suplay, resistor yang diketahui nilainya, potensiometer, kabel penghubung, dan breadboard.

Percobaan ini dilakukan dua kali pengulangan, yang pertama demonstrasi dan yang kedua percobaan langsung. Langkah pertama yang dilakukan yaitu menyusun rangkaian seperti gambar dibawah ini.

Pada demonstrasi ini, percobaan yang pertama menggunakan rangkaian seri pada resistor, resistor yang diketahui nilainya yaitu sebesar 120 ohm. Setelah rangkaian disusun, maka ujung konektor K pada rheostat digeser hingga jarum menunjukka angka nol pada galvanometer, maka diukur panjang rheostat ke tengah konektor K sehingga diperoleh nilai L1 7,6 cm dan L2 7,6 cm. Setelah diperoleh  nilai L1 dan L2, maka dapat ditentukan nilai resistor yang tidak diketahui yaitu sebesar 120 ohm. Dengan demikian, dapat ditentukan ketelitian dari pengukuran yang kami peroleh, yaitu 100%.

Selanjutnya yaitu dilakukan demonstrasi pada rangkaian resistor paralel, pada rangkaian ini diperoleh milai L1 5,2 cm, L2 10 cm. Sehingga diperoleh nilai Rx yaitu 130 ohm. Pada rangkaian ini, nilai R1 dan R2 yaitu 120 ohm. Ketelitian pengukuran yang kami peroleh yaitu 92%.

Dengan ketelitian yang diperoleh pada rangkaian seri 100%, dan rangkaian paralel 92%, maka percobaan demonstrasi ini dikatakan berhasil karena keteliatian yang diperoleh tidak tidak lebih dari 100%.

Pada percobaan langsung, kami memperoleh data yang sama seperti percobaan demonstrasi, yaitu L1 = 7,6 cm dan L2 = 7,6 cm pada rangakaian seri, dan L1 = 5,2 cm, dal L2 = 10 cm pada rangkaian paralel, maka sudah pasti nilai Rx dan ketelitian yang diperoleh juga sama dengan percobaan demonstrasi. Maka percobaan langsung juga berhasil.

VII.          KESIMPULAN

1.      Prinsip kerja jembatan wheastone ialah dengan sirkuit listrik dalam empat tahanan dan sumber tegangan yang dihubungkan melalui dua titik diagonal dan pada kedua diagonal yang lain diletakkan sebuah galvanometer.

2.      Persyaratan yang berlaku pada jembatan wheastone:

a.       Keadaan seimbang tidak dipengaruhi oleh pengantar posisi dari sumber tegangan dan galvanometer

b.      kondisi keseimbangan tidak dipengaruhi oleh tegangan dari sumber tegangan berubah

c.       Galvanometer hanya diperlukan untuk melihat bahwa tidak ada arus yang mengalir melalui sirkuitnya, jika tidak perlu membaca harga arus pada skala

3.      Besarnya nilai hambatan pada jembatan wheastone dapat ditentukan dengan membandingkan nilai hambatan lengan-lengannya

VIII.          DAFTAR PUSTAKA

Darmali, Ari. 2007. Fisika. Jakarta : Erlangga.

Herlan, D. 2014. Studi pengaruh galvanometer terhadap keakuratan hasil pengukuran resistor pada jembatan wheatstone sederhana. Jurnal seminar nasional sains dan teknologi. ISSN : 2407-1846 : 2.

Hough, D Young. 2003. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga.

Miyanto. 2008. Elektromagnetik. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Sappie, Soedjana. 1975. Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik. Jakarta : PT. PRADANYA PARAMITA.

GAYA MAGNETIK

1. Gaya Magnet pada Penghantar Berarus di Medan Magnet

Arus merupakan kumpulan muatan-muatan yang bergerak. Kita telah mengetahui bahwa arus listrik memberikan gaya pada magnet, seperti pada jarum kompas. Eksperimen yang dilakukan Oersted membuktikan bahwa magnet juga akan memberikan gaya pada kawat pembawa arus.

Gambar 1. Kawat yang membawa arus I pada medan magnet.

Gambar 1. memperlihatkan sebuah kawat dengan panjang l yang mengangkut arus I yang berada di dalam medan magnet B. Ketika arus mengalir pada kawat, gaya diberikan pada kawat. Arah gaya selalu tegak lurus terhadap arah arus dan juga tegak lurus terhadap arah medan magnetik. Besar gaya yang terjadi adalah:

a. berbanding lurus dengan arus I pada kawat,

b. berbanding lurus dengan panjang kawat l pada medan magnetik,

c. berbanding lurus dengan medan magnetik B,

d. berbanding lurus sudut θ antara arah arus dan medan magnetik.

Secara matematis besarnya gaya Lorentz dapat dituliskan dalam persamaan:

F = I . l . B sinθ .............................................. (1)

Apabila arah arus yang terjadi tegak lurus terhadap medan magnet (θ = 90^o), maka diperoleh:

F_maks = I. l. B .............................................................. (2)

Tetapi, jika arusnya paralel dengan medan magnet (θ = 0^o), maka tidak ada gaya sama sekali (F = 0).

2. Gaya Magnetik pada Muatan Listrik yang Bergerak di Medan Magnet

Kawat penghantar yang membawa arus akan mengalami gaya ketika diletakkan dalam suatu medan magnetik, yang besarnya dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (1). Karena arus pada kawat terdiri atas muatan listrik yang bergerak, maka berdasarkan penelitian menunjukkan bahwa partikel bermuatan yang bergerak bebas (tidak pada kawat) juga akan mengalami gaya ketika melewati medan magnetik.

Materi Fisika :

Kaidah tangan kanan menyatakan bahwa arah medan magnetik di sekitar kawat adalah sedemikian sehingga bila tangan kanan dibuka dengan ibu jari menunjukkan arah v, keempat jari lainnya menunjukkan arah induksi magnetik B, dan arah telapak tangan menunjukkan arah gaya Lorentz F.

Kita dapat menentukan besarnya gaya yang dialami partikel tersebut. Jika N partikel bermuatan q melewati titik tertentu pada saat t, maka akan terbentuk arus:

I = Nq / t ............................................................... (3)

Jika t adalah waktu yang diperlukan oleh muatan q untuk menempuh jarak l pada medan magnet B, maka:

l = v . t ................................................................ (4)

dengan v menyatakan kecepatan partikel. Jadi, dengan menggunakan persamaan (1) akan diketahui gaya yang dialami N partikel tersebut, yaitu:

Gaya pada satu partikel diperoleh dengan membagi persamaan (5) dengan N, sehingga diperoleh:

F = q v B sin θ .................................................... (6)

Persamaan (6) menunjukkan besar gaya pada sebuah partikel bermuatan q yang bergerak dengan kecepatan v pada kuat medan magnetik B, dengan θ adalah sudut yang dibentuk oleh v dan B. Gaya yang paling besar akan terjadi pada saat partikel bergerak tegak lurus terhadap B (θ = 90^o), sehingga:

F_maks = q. v. B .......................................................... (7)

Tetapi, ketika partikel bergerak sejajar dengan garis-garis medan (θ = 0^o, maka tidak ada gaya yang terjadi. Arah gaya tegak lurus terhadap medan magnet B dan terhadap partikel v, dan dapat diketahui dengan kaidah tangan kanan.

Lintasan yang ditempuh oleh partikel bermuatan dalam medan magnetik tergantung pada sudut yang dibentuk oleh arah kecepatan dengan arah medan magnetik.

2.1. Garis Lurus (Tidak Dibelokkan)

Lintasan berupa garis lurus terbentuk jika arah kecepatan partikel bermuatan sejajar baik searah maupun berlawanan arah dengan medan magnetik. Hal ini menyebabkan tidak ada gaya Lorentz yang terjadi, sehingga gerak partikel tidak dipengaruhi oleh gaya Lorentz. Lintasan gerak terlihat seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Lintasan partikel yang bergerak sejajar dengan garis medan magnet (a) searah (b) berlawanan arah.

2.2. Lingkaran

Gambar 3. Lintasan melingkar yang dialami muatan -q.

Gambar 3. memperlihatkan lintasan yang ditempuh partikel bermuatan negatif yang bergerak dengan kecepatan v ke dalam medan magnet seragam B adalah berupa lingkaran. Kita anggap v tegak lurus terhadap B, yang berarti bahwa v seluruhnya terletak di dalam bidang gambar, sebagaimana ditunjukkan oleh tanda x. Elektron yang bergerak dengan laju konstan pada kurva lintasan, mempunyai percepatan sentripetal:

a = v²/r 

Berdasarkan Hukum II Newton, bahwa:

F = m.a

Maka, dengan menggunakan persamaan (7) diperoleh:

q.v.B = m.a

qvB = m (v²/r) ............................................................ (8)

atau R = mv / qB ......................................................... (9)

Persamaan di atas untuk menentukan jari-jari lintasan (R), dengan m adalah massa partikel, v adalah kecepatan partikel, B menyatakan induksi magnetik, dan q adalah muatan partikel.

2.3. Spiral

Lintasan melingkar terjadi apabila kecepatan gerak muatan tegak lurus terhadap medan magnetik. Tetapi, jika v tidak tegak lurus terhadap B, maka yang terjadi adalah lintasan spiral. Vektor kecepatan dapat dibagi menjadi komponen-komponen sejajar dan tegak lurus terhadap medan. Komponen yang sejajar terhadap garisgaris medan tidak mengalami gaya, sehingga tetap konstan. Sementara itu, komponen yang tegak lurus dengan medan menghasilkan gerak melingkar di sekitar garis-garis medan. Penggabungan kedua gerakan tersebut menghasilkan gerak spiral (heliks) di sekitar garis-garis medan, seperti yang terlihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Lintasan spiral.

Contoh Soal 1 :

Suatu kawat berarus listrik 10 A dengan arah ke atas berada dalam medan magnetik 0,5 T dengan membentuk sudut 30^o terhadap kawat. Jika panjang kawat 5 meter, tentukan besarnya gaya Lorentz yang dialami kawat!

Penyelesaian:

Diketahui: 

I = 10 A 

α = 30^o

B = 0,5 T 

l = 5 m

Ditanya : F = ... ?

Pembahasan :

F = I.l.B sin α

F = (0,5)(10)(5) sin 30^o

F = 25 (1/2) = 12,5 newton

Contoh Soal 2 :

Suatu muatan bermassa 9,2 × 10^-38 kg bergerak memotong secara tegak lurus medan magnetik 2 tesla. Jika muatan sebesar 3,2 × 10^-9 C dan jari-jari lintasannya 2 cm, tentukan kecepatan muatan tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui: 

m = 9,2 × 10^-38 kg

B = 2 tesla

q = 3,2 × 10^-9 C

R = 2 cm = 2 × 10^-2 m

Besarnya kecepatan muatan adalah:

3. Gaya Magnet pada Dua Penghantar Sejajar

Dua penghantar lurus panjang yang terpisah pada jarak d satu sama lain, dan membawa arus I₁ dan I₂, diperlihatkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Dua kawat sejajar yang mengangkut arus-arus sejajar.

Berdasarkan eksperimen, Ampere menyatakan bahwa masing-masing arus pada kawat penghantar menghasilkan medan magnet, sehingga masing-masing memberikan gaya pada yang lain, yang menyebabkan dua penghantar itu saling tarik-menarik. Apabila arus I, menghasilkan medan magnet B₁ yang dinyatakan pada persamaan (8), maka besar medan magnet adalah:

Berdasarkan persamaan (2), gaya F per satuan panjang l pada penghantar yang membawa arus I₂ adalah:

F / l = I₂.B₁ .............................................................. (11)

Gaya pada I₂ hanya disebabkan oleh I₁. Dengan mensubstitusikan persamaan (11) ke persamaan (10), maka akan diperoleh:

Contoh Soal 3 :

Dua kawat lurus yang panjangnya 2 m berjarak 1 m satu sama lain. Kedua kawat dialiri arus yang sama besar dan arahnya berlawanan. Jika gaya yang timbul pada kawat 1,5 × 10^-7 N/m, tentukan kuat arus yang mengalir pada kedua kawat tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui: 

l = 2 m

d = 1 m

F = 1,5 × 10^-7 N/m

I₁ = I₂ = I

Besarnya kuat arus yang mengalir pada kedua kawat adalah:

4. Percobaan Sederhana / Praktikum Medan Magnet

Tujuan : Memahami terjadinya gaya Lorentz.

Alat dan bahan : Penjepit kayu, konduktor aluminium foil, kabel penghubung, amperemeter DC, voltmeter, penggaris, resistor variabel, sakelar on-off, dan baterai.

Cara Kerja :

1. Dalam kondisi sakelar off, rangkailah alat seperti gambar.
2. On-kan sakelar dan perhatikan apakah terjadi perubahan pada kedua konduktor pada pada bagian tengahnya.
3. Ubahlah besar tahanan dengan memutar sedikit resistor variabel sehingga mulai terlihat adanya perubahan fisis Δx pada konduktor lempeng aluminium foil bagian tengahnya itu.
4. Bacalah nilai pembacaan amperemeter I dan voltmeter V.
5. Ukurlah dengan penggaris perubahan fisis jarak antara kedua konduktor bagian tengahnya. Ukurlah pula panjang konduktor l.
6. Ulangilah langkah 3 - 5 untuk berbagai nilai V dan I, serta panjang konduktor.
7. Catatlah data hasil percobaan dengan mengikuti format berikut ini.

No	V (volt)	I (A)	l (m)	(m)Δt	Keterangan

Diskusi :

1. Apakah yang dapat disimpulkan dari percobaan yang telah kalian lakukan?

Referensi :

Budiyanto, J. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 298.

 

 copyrigh: http://www.nafiun.com/2014/06/pengertian-gaya-magnetik-gaya-lorentz-contoh-soal-rumus-praktikum-jawaban-penghantar-arus-listrik-medan-magnet.html

TT 2 LAB : PERMENDIKANAS NO 26 TAHUN 2008

SALINAN PERATURAN KEMENTRIAN PENDIDIKAN NASIONAL NO 26 TAHUN 2008 MENGENAI STANDAR TENAGA LABORATORIUM SEKOLAH
http://sdm.data.kemdikbud.go.id/SNP/dokumen/Permendiknas%20No%2026%20Tahun%202008.pdf

TM 1 LAB : listrik dinamis

go to link: https://www.scribd.com/presentation/348923593/LISTRIK