PRAKTIKUM FISIKA - LlSTRIK

PERCOBAAN L 2 - JEMBATAN WHEATSTONE

I. MAKSUD

Menentukan besar hambatan dengan mempergunakan metoda "Jembatan

Wheatstone".

II. ALAT-ALAT

1. Sumber arus/tegangan (DC)

2. Bangku hambatan

3. Komutator

4. Galvanometer / zerodetektor

5. Meja ukur (Iengkap)

6. Kabel-kabel penghubung

7. Beberapa hambatan yang akan diukur besarnya

III. TEORI

Suatu Jernbatan Wheatstone adaJah suatu susunan rangkaian seperti pada :

Dalam prakteknya R1 dan R2 dapat merupakan sebuah kawat A-B seperti

pada gambar 2. Jika jarurn galvanometer (G) menunjuk nol, berarti tidak ada

arus yang rnelalui G. Jadi tidak ada beda potensial antara titik C dan 0,

sehingga :

Vc = VD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)

maka akan didapat persamaan :

Rx = ( R2/R1 ) RB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. (2)

keterangan gambar

K = komutator untuk mengubah arah arus

Rs = hambatan yang diketahui (dalam percobaan ini berupa bangku

hambatan)

Rx = hambatan yang harus dicari besarnya

G = Galvanometer dihub~ngkan dengan C dan 0

L (A-B) = kawat hambatan lurus pada mistar

ST = sumber tegangan (power supply)

keterangan posisi

L1disisi 1 dengan hambatam R1

L2 disisi 2 dengan hambatam R2

Rs disisi 3 dengan hambatam Rs

Rx disisi 4 dengan--hambatam Rx

Jika kawat A-B serba sarna dengan p hambatan tiap satuan panjang, maka

persamaan (2) menjadi :

Atau

Di sini terlihat bahwa besaran-besaran yang diperlukan hanyalah perbandingan

antara L2 dan L1 atau panjang kawat BO dan AD.

IV. TUGAS PENDAHULUAN

1. Buktikan rumus (2).

Bila Ia = 0 (setelah diatur), tegangan antara VC – VD = 0 atau VC = VD,

sehingga

Karena I1 = I2, IX = IB, maka

2. Bila kawat ukur serba sarna, buktikan hubungan

Dalam susunan jembatan wheatstone yang setimbang (IG=0), hasil kelipatan

hambatan-hambatan yang berhadapan sama besar. Dalam pengukuran yang

biasa dilakukan, R3 dan R4 diganti dengan kawat homogen dan sama tebalnya.

Karena R1.R4 = R2.R3

3. Apakah persyaratan yang diperlukan untuk suatu galvanometer?

Persyaratan galvanometer:

1. harus peka terhadap beda potensial dan arus yang sangat kecil sekalipun

2. mempunyai skala ukur yang teliti dan tidak dipengaruhi medan magnet dan

medan listrik dari luar

3. tidak ada arus yang melalui CD atau IG = 0.

4. Apakah yang dimaksud dengan rangkaian seri dan paralel. Gambar

rangkaiannya, beri tanda kutub-kutub positip dan negatip. Bagaimana

mencari besar hambatan penggantinya ?

Rangkaian seri adalah rangkaian yang setiap arus melewati setiap

komponennya adalah sama.

Vad = Vab + Vbc + Vcd

Is.Rs = I3.R3 + I2.R2 + I1.R1

Karena arus yang melewati hambatan sama,

Rs = R1 + R2 + R3

Jika jumlah hambatan n, maka

Rs = R1 + R2 + R3+. . .+Rn

Rangkaian paralel adalah rangkaian yang setiap komponen memiliki tegangan

yang sama

Jika jumlah hambatan n, maka

5. Apa gunanya komutator ? Gambarkan skema dan bagaimana cara

kerjanya ?

Komutator berguna untuk mengubah arah arus dc

Komutator terdiri dari dua buah skala yang masing-masing mempunyai arus

terminal kontak.

S1 anak terminal kontak 1 dan 2 terminal kontak 1 dihubungkan dengan 4

S2 anak terminal kontak 3 dan 4 terminal kontak 3 dihubungkan dengan 2

Cara kerja

Jika kutub C dan D diberi tegangan (+) dan (-), kemudian S1 dan S2 terhubung

pada kontak 1 dan 3, maka pada terminal A(+) dan B(-).

Jika kutub C dan D diberi tegangan (+) dan (-), kemudian S1 dan S2 terhubung

pada kontak 2 dan 4, maka pada terminal A(-) dan B(+).

V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

1. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 2. Komutator K tetap terbuka, dan

belum dihubungkan dengan sumber arus.

2. Arus mula-mula dipasang minimum, dengan cara mehgatur hambatan

pengatur yang ada didalam sumber arus, atau tegangan yang terkecil.

3. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, dengan persetujuannya, barulah

komutator dihubungkan dengan sumber arus.

4. Dengan kontak geser 0 kira-kira ditengah-tengah L, usahakan agar

simpangan jarum galvanometer G menjadi nol dengan cara mengubah-

ubah besarnya hambatan RB.

5. Buatlah arus menjadi lebih besar sedikit demi sedikit, usahakan supaya

simpangan jarum galvanometer tetap nol dengan mengubah RB.

6. Jika kedudukan ini telah tercapai, catatlah L1dan L2.

7. Balikkan arah arus dengan mengubah kedudukan komutator K. Ulangi

langkah V.S dan V.5.

a

b

1

31

2

4

c

d

8. Putuskan hubungan komutator dengan sumber arus. Ganti (tukar) letak Rs

dan Rx (Rs sekarang terletak pada tempat Rx semula dan sebaliknya).

9. Ulangi lanqkah V.2 sampai V.7 untuk kedudukan ini.

10. Ulangi langkah V.2 sampai V.9 untuk Rx yang lain.

11. Ulangi langkah V.2 sampai V.9 untuk kedua Rx dalam keadaan seri.

12. Ulangi langkah V.2 sampai V.9 untuk kedua Rx dalam keadaan paralel.

TABEL DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

VI. DATA PENGAMATAN

A. Data Ruang

KEADAAN RUANG AWAL PERCOBAAN AKHIR PERCOBAAN

Suhu (0C) (2,50 ± 0,05) 10 (2,60 ± 0,05) 10

Tekanan (cmHg) (6,8050 ± 0,0005) 10 (6,8050 ± 0,0005) 10

Kelembaban (%) (7,50 ± 0,05) 10 (7,10 ± 0,05) 10

B. Data Percobaan

SISI 3(Ohm)

SISI 4(Ohm)

Kedudukan D (panjang sisi 1/L1) (cm) Harga rata-

rata III & IV

Panjang sisi 2 L2=L-L1

Nilai Rx

Sebelum komutasi

Sesudah komutasi

I II III IV V VI VII

Rb (450) Rx1 46,3 46,3

Rx1 Rb (450) 55.8 55.8

Rb (180) Rx2 46,7 46,7

Rx2 Rb (180) 55,1 55,1

Rb (750) Rx seri 50,6 50,6

Rx seri Rb (750) 48,5 48,5

Rb (180) Rx paralel 54,8 54,8

Rx paralel Rb (180) 43,4 43,4

VII. PENGOLAHAN DATA

1. Rx1

2. Rx2

3. Rx seri

4. Rx paralel

SECARA TEORI

Rx1 dan Rx2 didapat dari pengolahan data sebelumnya (pengolahan data no1 dan no 2)

5. Rx seri (Rxs)

6. Rx paralel (Rxp)

SISI 3 (Ohm) SISI 4 (Ohm) Kedudukan D (panjang sisi 1/L1) (cm)

Harga rata-rata III & IV L1 (cm)

ΔL1(cm) Panjang sisi 2 L2=L-L1(cm)

ΔL1(cm) Rx

R ΔR   ΔR Sebelum komutasi

Sesudah komutasi

I II   III IV46.3

V VI

Rb 450 0 Rx1   0 46.3 46.3 0.05 53.7 0.05 Rx1"

Rx1   0 Rb 450 0 55.8 55.8 55.8 0.05 44.2 0.05 Rx1'

Rb 180 0 Rx2 0 46.7 46.7 46.7 0.05 53.3 0.05 Rx2"

Rx2   0 Rb 180 0 55.1 55.1 55.1 0.05 44.9 0.05 Rx2'

Rb 750 0 Rx seri 0 50.6 50.6 50.6 0.05 49.4 0.05 Rx seri"

Rx seri   0 Rb 750 0 48.5 48.5 48.5 0.05 51.5 0.05 Rx seri'

Rb 180 0 Rx paralel

  0 54.8 54.8 54.8 0.05 45.2 0.05 Rx paralel"

Rx paralel

  0 Rb 180 0 43.4 43.4 43.4 0.05 56.6 0.05 Rx paralel'

Nilai Rx (secara percobaan) (Ohm)

Rx ΔRx Rx ± ΔRx Rx ΔRx Rx ± ΔRx

VII  

Rx1" 521.92225 1.0496 (5.219± 0.011)102 Rx1 544.5216 0.002021305 (5.445216± 0.000020)102

Rx1' 568.09955 1.1517 (5.681 ± 0.012)102

Rx2" 205.43897 0.4127 (2.054 ± 0.004)102 Rx2 213.0249 0.002016436 (2.130249± 0.000020)102

Rx2' 220.89087 0.4464 (2.054 ± 0.004)102

Rx seri" 732.21344 1.4646 (7.322 ± 0.015)102 Rx seri 719.1454 0.002001356 (7.191454± 0.000020)102

Rx seri' 706.31068 1.4139 (7.063 ± 0.014)102

Rx paralel"

148.46715 0.2997 (1.4847 ± 0.0030)102 Rx paralel

143.1489 0.002028076 (1.431489± 0.000020)102

Rx paralel'

138.0212 0.2809 (1.3802 ± 0.0028)102

Nilai Rx (secara teori)

Rx ΔRx Rx ± ΔRx

VII

Rx1 544.5216 0.002021305 (5.445216± 0.000020)102

Rx2 213.0249 0.002016436 (2.130249± 0.000020)102

Rx seri 757.5465 0.004037741 (7.57547± 0.00004)102

Rx paralel 153.1215 0.001203795 (1.531215± 0.000012)102

VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Gambarkanlah rangkaian serta skema peralatan yang saudara rangkaikan.

Beri tanda kutub positip dan negatip bila perlu.

2. Hitunglah harga masing-masing Rx serta ketelitiannya.

Pada pengolahan data

3. Hitunglah Rx dalam keadaan seri menurut teori (rumus rangkaian seri).

Pada pengolahan data

4. Hitunglah Rx dalam keadaan paralel menurut teori (rumus rangkaian

paralel).

Pada pengolahan data

5. Hitunglah Rx dalam keadaan seri dan paralel menurut hasil pencobaan.

Pada pengolahan data

6. Bandingkanlah hasil-hasil pertanyaan VIII.3 dan VIII4 dengan pertanyaan

VIII.5.

+_

++ _ _

++

_+

_

Percobaan Teori

Rx seri (7.191454± 0.000020)102 (7.57547± 0.00004)102

Rx paralel (1.431489± 0.000020)102 (1.531215± 0.000012)102

Nilai hambatan seri dan paralel berbeda baik dari percobaan maupun

secara teori. Untuk seri memiliki selisih sebesar 38 ohm dan paralel

sebesar 10 ohm. Selisih sebesar ini disebabkan karena pembacaan

galvanometer, sensitifitas galvanometer, kabel pada D yang terkadang

diangkat-angkat pada waktu praktikum

7. Bila ketelitian dalam hasil pengukuran hanya tergantung pada penentuan

panjangnya dua bagian kawat ukur A-B, maka ketelitian terbesar akan

terjadi bila D terletak di tengah-tengah A-B. Terangkan (buktikan) !

Bila D ditengah-tengah A-B maka jadi

8. Jika sumber arus diperbesar, kepekaan akan menjadi besar mengapa

demikian ?

9. Berilah pembahasan tentang percobaan ini !

10. Apakah gunanya tahanan geser didalam sumber ?