aau tahanan.pdf

Percobaan V Pengukuran Tahanan Sedang dan Kecil Laboraturium Dasar Teknik Elektro STEI-ITB

Petunjuk Praktikum D-IV 2007 36

PERCOBAAN V PENGUKURAN TAHANAN SEDANG DAN KECIL

1. Tujuan

1. Memahami dan dapat melakukan pengukuran tahanan sedang dengan menggunakan metoda jembatan Wheatstone.

2. Memahami dan dapat melakukan pengukuran tahanan kecil dengan menggunakan metoda jembatan Thomson

2. Alat-alat

1. Kit praktikum pengukuran tahanan sedang dan kecil 2. DC power supply atau batere 3. Kabel-kabel 4. Mikro ampermeter atau multimeter 5. Tahanan tetap dan tahanan variable

3. Teori

3.1. Pengukuran tahanan Pengukuran tahanan dapat diklasifikasikan berdasarkan besarnya tahanan yang akan

diukur. Klasifikasi besar tahanan adalah sebagai berikut : 1. Tahanan kecil, yaitu tahanan yang bernilai lebih kecil dari 1 ohm 2. Tahanan sedang, yaitu tahanan yang bernilai antara 1 sampai dengan 100.000 ohm 3. Tahanan besar, yaitu tahanan yang bernilai lebih besar dari 100.000 ohm

Pada modul percobaan ini akan dilakukan pengukuran tahanan sedang dan tahanan kecil.

Gambar 1 Rangkaian jembatan Wheatstone

Gambar 2.1 memperlihatkan rangkaian jembatan Wheatstone untuk pengukuran

tahanan sedang. X adalah tahanan yang dicari, R tahanan variable yang dapat diketahui harganya, sedangkan a dan b adalah tahanan pembanding. A adalah alat ukur mikro amperemeter atau galvanometer yang fungsinya untuk mengukur keseimbangan tahanan lengan pembanding a/b dan tahanan lengan terukur X/R. E adalah sumber tegangan.

Untuk harga a dan b yang ditentukan, harga R dapat diatur-atur sampai mikro amperemeter menunjukan harga nol pada saat saklar S1 dan S2 ditutup. Pada keadaan seimbang, dapat diperoleh hubungan :



V Va

a XE

bb R

E

a b R b a XaR bX

Xab

R

ps pr=

+ = ++ = +==

( ) ( )

( )1

Pada prakteknya cukup sulit memperoleh arus A yang harga nol. Oleh karena itu diperlukan teknik eksplorasi. Misalkan untuk harga a dan b tertentu, harga R yang benar adalah R0. harga R0 ini tidak dapat kita peroleh dengan mengatur R. dari data pengukuran yang diperoleh adalah R1 yang lebih besar dari R0 dan R2 yang juga lebih besar dari R0, dimana R2 > R1. Jika pada R1 mikro ampermeter menunjukan arus A1 dan pada harga R2 diperoleh arus A2, maka harga R yang sebenarnya adalah :

R RA

A AR R

atau

R RA

A AR R

0 11

2 12 1

0 22

2 12 1 2

=

=

( )

( ) ( )

3.2. Aplikasi dari pengukuran tahanan sedang Salah satu aplikasi dari pengukuran tahanan sedang adalah untuk menentukan lokasi

gangguan hubung-singkat pada kabel bawah tanah. Gangguan yang dimaksud adalah terjadinya hubung-singkat kawat phasa ke tanah dan gangguan antar kawat phasa.

(a). Lokasi hubung singkat kawat phasa ke tanah Kita menganggap konduktor kabel homogen pada seluruh panjang kabel, L.

kesalahan terjadi pada saluran AA yang terhubung ke tanah di F dengan tahanan kontak ke tanah sebesar P. Saluran-saluran yang lain dalam keadaan baik. Kita ambil salah satu saluran BB dan salah satu ujung kabel kita hubung-singkat dengan menggunakan penghubung yang tahanannya dapat diabaikan terhadap tahanan konduktor kabel, yaitu tahanan total AABB sebesar S. panjang AF adalah X. Rangkaian pengukurannya dapat dilihat di Gambar 2.2. Dengan mengatur a dan b kita cari titik keseimbangan. Dalam keadaan seimbang berlaku:

RR

ab

AF

FA B B' '( )= 3

Karena konduktor homogen, maka: X

L L Xab+ =( ) ( )4

Jadi:

X La

a b= +2 5. ( )



Gambar 2 Penentuan hubung singkat kawat phasa ke tanah pada kabel bawah tanah

(b). Lokasi hubung singkat antar kawat phasa

Misalkan pada table terjadi hubung singkat pada F, antara konduktor AA dan BB. Jarak AF = X, dibuat rangkaian jembatan seperti di gambar 2.3. Dengan mengatur a dan b, dicari titik keseimbangan dan kita peroleh:

)6(ba

aLX += Hal-hal yang menjadi sumber kesalahan pada pengukuran ini adalah tahanan

pada elektroda penahanan tidak selalu dapat diabaikan. Tahanan ini dapat masuk dalam lengan jembatan dan terhubung seri dengan tahanan konduktor FA.

Gambar 3 Penentuan lokasi hubung singkat antar kawat phasa

3.3. Pengukuran tahanan kecil

Prinsip jembatan Thomson hampir sama dengan jembatan Wheatstone. Rangkaian jembatan Thomson adalah sebagai berikut:



G

M N

P Q

V

c

d

X R

a e f b

r

I

Gambar 4 Pengukuran tahanan kecil dengan jembatan Thomson

Dari gambar terlihat terdapat dua ratio (perbandingan tahanan), yaitu M, N dan P, Q

yang akan diatur untuk mendapatkan keseimbangan yang dideteksi oleh micro ampermeter atau galvanometer. Ratio P/Q untuk mengeliminasi kesalahan kontak antara r dengan X dan R. X tahanan yang diukur dan R tahanan standar. Pada keadaan seimbang galvanometer menunjuk angka nol berarti dalam keadaan seimbang, Vad = Vaec; maka:

)7()(

)()(

)(

)()(

QP

NM

rQPrQR

NMX

VVrQPrQP

QPPXI

rQPrQPI

QPPXIV

rQPrQPI

QPPV

QPPV

XIVVVV

rQPrQPXRI

NMMV

NMMV

aecad

aec

efec

ae

ecaeaec

abad

+++=

=

+++

++=

+++

++=

+++

+=

+==+=

+++++

+=+=

jika 0=QP

NM , sehingga:

)8(RNMX =

Efek r tidak akan berpengaruh selama harga kedua rasio M/N = P/Q. Bila harga kedua rasio tidak sama, persamaan (7) dapat dipakai, tapi dengan mengusahakan harga r sekecil mungkin.



4. Percobaan 4.1. Pengukuran tahanan sedang

1. Buatlah rangkaian jembatan wheatstone seperti gambar 2.1 di atas. Gunakan multimeter analog SANWA pada posisi DCV(null) 5 sebagai Galvanometer. E adalah sumber DC 5 V (jangan sambungkan dulu E ke rangkaian).

2. gunakan sembarang nilai resistor yang tersedia sebagai X. Buat perbandingan a/b = 1 dengan mengatur harga a dan b sebesar misalnya 10 kilo ohm.

3. Catat/ingat posisi jarum multimeter ketika belum diberi tegangan E. catat posisi ini sebagai posisi 0.

4. Sambungkan E, dan atur harga R (putar-putar), sedemikian rupa sehingga jarum kembali ke posisi 0.

5. Ukur resistansi R yang menyebabkan posisi 0 dan gunakan untuk mencari X. Ketika mengukur resistor, pastikan : - Tidak ada sumber tegangan di rangkaian matikan power supply - Resistor tidak terhubung seri/paralel dengan resistor lain lepas semua koneksi di

sekitar resistor itu 6. Lakukan kembali langkah-langkah di atas dengan harga a/b yaitu : 2, 3, dan 4 tanpa

mengganti tahanan X.

4.2. Pengukuran hubung singkat kabel dengan ground. 1. Buatlah rangkaian jembatan wheatstone seperti gambar 2.2 di atas. Dengan garis

tebal adalah kabel, A/B adalah ujung kabel atas di kit dan A/B adalah ujung kabel bawah di kit. F adalah koneksi di tengah salah satu kabel (di kit). Abaikan resistor p (p = 0).

2. Gunakan multimeter digital SANWA pada posisi V sebagai G. E adalah sumber DC 5 V (jangan sambungkan dulu E ke rangkaian).

3. Gunakan potensiometer sebagai a dan b. 4. Sambungkan E, ubah-ubah a - b dan carilah nilai yang membuat tegangan G 0 volt.

Cari lagi kombinasi lain nilai a - b yang membuat tegangan G 0 volt. Tentukan nilai X.

4.3. Pengukuran hubung singkat kabel antar phasa.

1. Buatlah rangkaian jembatan wheatstone seperti gambar 2.3 di atas. 2. Lakukan langkah-langkah seperti pada percobaan 4.2.

4.4. Pengukuran tahanan kecil 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2.4. Gunakan tahanan standar R = 0.1 .

Gunakan V= 3VDC.(jangan sambungkan dulu E ke rangkaian).. 2. Tahanan X adalah tahanan yang diukur. Gunakan beberapa batang/kawat konduktor

yang tersedia di kit sebagai X dengan menggunakan penjepit pada titik a dan e (pilih sendiri posisinya).

3. Sambungkan E, kemudian putar potensiometer. Pengubahan nilai resistansi M, N, P dan Q menggunakan satu potensiometer yang sama. Cobalah putar potensiometer mulai dari kecil sampai besar. Bila melihat ada perubahan tanda tegangan G, maka teruskan mengubah potensiometer sampai menemukan tegangan G 0 volt. Bila ditemukan tidak ada perubahan tanda, makan balikan hubungan terminal tegangan pada X, kemudian carilah titik kesetimbangan (Tegangan G 0 volt)

4. Kalau tidak ditemukan titik kesetimbangan, tetapi didapat posisi potensiometer yang memberikan perubahan tanda tegangan G, maka lakukan interpolasi.

5. Ukur nilai resistansi M, N, P, dan Q. 6. Cari nilai tahanan jenis dari hasil perhitungan.



Tugas Pendahuluan

Gambar2.5 Rangkaian untuk tugas pendahuluan

1. Hitung tegangan dan resistansi Thevenin untuk titik A dan B. Nyatakan dalam RA, RB, RC,

RD dan E. 2. Dengan menggunakan nilai RC dan RD sesuai dengan gambar 2.serta E = 5 volt, hitung

tegangan Thevenin, VAB (VT) dan arus norton, IN untuk: a. RA minimum dan RB minimum b. RA minimum dan RB maksimum



(template) JURNAL V PENGUKURAN TAHANAN SEDANG DAN KECIL

1. Pengukuran Tahanan Sedang

1.1. Dari percobaan 4.1, isilah tabel berikut: b () a () a/b R() X()

1 2 3 4

1.2. Dari kedua tabel di atas, untuk perbandingan harga a/b berapakah yang menunjukan harga X paling akurat. Berikanlah alasannya.

1.3. Tentukan besarnya kesalahan pada masing-masing percobaan di atas dengan menggunakan teori kesalahan [untuk memudahkan turunkan besar kesalahan pada persamaan (2) dan turunkan besar kesalahan pada persamaan (1)]

2. Pengukuran hubung singkat kabel dengan ground. E = V; nomor kit :

a () b () X () X (meter)

Analisa :



3. Pengukuran hubung singkat kabel antar phasa. E = V; nomor kit :

a () b () X () X (meter)

Analisa : 4. Pengukuran Tahanan Kecil

Konduktor Luas Penampang

(mm2)

Panjang (mm)

M ()

N ()

R ()

X + UX ()

Tahanan Jenis

Berikanlah ulasan dan kesimpulan dari percobaan tahanan kecil di atas

aau tahanan.pdf

Documents