Laporan Praktikum Jembatan Wheatstone

LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA

Nama/NPM                      : DEDY PRASTYO

Kawan Kerja                       : M. REZA NUGRAHA

No & Nama Percobaan      : JEMBATAN WATSTONE

Minggu Percobaan             : -

Tanggal Percobaan            : Kamis, 29 Desember 2011

Nama Asisten                    : Pak

Fakultas                            : Teknik

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

2012

I.            Tujuan Percobaan:

-          Mempelajari cara mengukur besar hambatan dengan menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone

-          Mengukur besar hambatan dari rangkaian hambatan seri dan parallel

-          Menentukan besar hambat jenis suatu kawat penghantar

II.         Landasan Teori

      Jika empat buah hambatan dirangkai seperti terlihat pada GB. 1, maka rangkaian tersebut disebut sebagai rangkaian jembatan. Jembatan  Wheatstone adalah sebuah rangkaian jembatan dengan nilai R, R_1, dan R₂ yang sudah diketahui, sedangkan R_x adalah hambatan yang nilainya tidak diketahui.

            Pada rangkaian jembatan Wheatstone seperti pada gambar 1akan diperoleh hubungan:

                                              (1)

Sebuah konduktor homogen dengan panjang ℓ [m] dan luas penampang A [m²] dan hambatan jenis kawat panghantar ρ [Ωm] akan memiliki besar hambatan sebesar

                                          [Ω]                                      (2)

 Sedangkan berdasarkan hukum Ohm, hambatan total untuk rangkaian hambatan yang terhubung  seri adalah

                                         (3)

Sedangkan untuk rangkaian hambatan yang terhubung parallel adalah:

                                          (4)

III.     Peralatan yang digunakan – model dan spesifikasi alat :

-          1 Kawat geser 1m

-          1 Resistor 100 Ω, 1KΩ

-          1 Galvanometer

-          1 Catu daya DC

-          1 Hambatan standar

-          1 Set kabel koneksi

-          1 Kawat penghantar

IV.     Data Pengamatan

Diketahui Rx₁= 27Ω
No.	Rstandar (Ω)	ℓ₁ (cm)	ℓ₂ (cm)	Rx perhitungan (Ω)	ℓ₁/ℓ₂	ℓ₂/ℓ₁
1	100	22	78	28.21	0.28	3.55
2	200	12	88	27.27	0.14	7.33
3	300	8	92	26.09	0.09	11.50
4	400	6	94	25.53	0.06	15.67
5	500	5	95	26.32	0.05	19.00
6	600	4	96	25.00	0.04	24.00
7	700	3	97	21.65	0.03	32.33
rata­2				25.72

Diketahui Rx₂= 33Ω
No.	Rstandar (Ω)	ℓ₁ (cm)	ℓ₂ (cm)	Rx perhitungan (Ω)	ℓ₁/ℓ₂	ℓ₂/ℓ₁
1	100	28	72	38.89	0.39	2.57
2	200	15	85	35.29	0.18	5.67
3	300	10	90	33.33	0.11	9.00
4	400	8	92	34.78	0.09	11.50
5	500	6	94	31.91	0.06	15.67
6	600	5	95	31.58	0.05	19.00
7	700	4	96	29.17	0.04	24.00
Rata2				33.57

V.        Pengolahan Data

a.      Mengukur Besar Hambatan ( Rx )

Untuk menghitung nilai hambatan (Rx ), maka digunakan rumus berikut ini :

 

Diketahui Rx₁= 27Ω	Diketahui Rx₁= 33Ω

b.      Untuk menghitung Kesalahan Relatif    ( KR ) maka digunakan rumus sebagai berikut                        

                               x100 %    .

Sebelumnya kita harus mengetahui nilai Rsebenarnya dengan menghitung gelang warna yang ada pada resistor berdasarkan table warna resistor disamping.

R1  =  merah – ungu – hitam – emas  -->>  R=  27 Ω

R2  =  orange – orange – hitam – emas -->>  R=  33 Ω

Dengan begitu akan di dapat KR seperti yang tampak pada tabel di bawah :

KR

KR

VI.     Pertanyaan

1.      Terangkan bagaimana mengukur besar hambatan selain dengan metode jembatan Wheatstone!

2.      Berdasarkan rangkaian jembatan pada gambar 1, buktikan persamaan 1!

3.      Bagaimana mencari besar hambatan jenis kawat penghantar (ρ) seperti yang diperoleh dari  persamaan 2?

4.      Terangkan apa syarat agar besar R₁ dan R₂ sebanding dengan panjang  dan  dari kawat penghantar?

5.      Bagaimana hasil pengukuran jika kawat geser yang digunakan tidak homogen?

6.      Apakah satuan SI dari hambatan?

7.      Apakah perbedaan antara hambatan dan konduktivitas?

8.      Bagaimana mencari konduktivitas suatu bahan?

9.      Buat perkiraan bagan data pengamatan!

Jawab:

1.      Dengan metode hokum ohm yang berbunyi : “bila suatu penghantar diberikan potensial yang berbeda antara kedua ujungnya, maka dalam penghantar itu akan timbul arus listrik. Besarnya kuat arus yang melewati penghantar ini tergantung pada besar kuat medan listriknya (E). Sedangkan sifat hantaran bahan dinyatakan dengan hambatan jenis (ρ).”
R₁ dianggap sebagai  dan R₂ dianggap sebagai . Dan antara nilai R dan  adalah sebanding.

Dengan menggunakan Voltmeter dan Amperemeter. Akibat aliran arus listrik dalam penghantar itu, yang besarnya sebanding dengan daya listrik yang diberikan setiap detiknya.

P = W t

W = I2 R T

Dimana :       W = Energy kalor yang diubah dari energy listrik (joule)

R = Hambatan kawat ( Ω )

t = Lamanya arus listrik melewati penghantar (detik)

P = Daya listrik ( W )

2.      Jembatan dikatakan setimbang jika :

I1 Rs = I2 l1.....................(1)

Jika arus galvanometer adalah nol, kondisi-kondisi berikut juga dipenuhi :

I1 = I3 = VRs+Rx............(2)

dan

I2 = I4 = V1l+l2 ..............(3)

Dengan menhubungkan persamaan (1), (2), (3) dan menyederhanakannya, maka

diperoleh

RsRs+Rx = l1l1+l2............(4)

atau

Rs x l2 = l1 x Rx

3.     

4.      Jarum penunjuk pada galvanometer/ voltmeter tepat pada posisi 0 volt. Selain itu, Kawat yang digunakan harus homogen ( mempunyai nilai konstanta resistivitas yang sama) dan juga panjang kawat yang seragam ( sama ).

5.      Maka nilai R_x akan sulit diprediksi. Karena nilai  dan  tidak sama. Maka hasil hambatan yang di dapat tidak akan sesuai dengan persamaan Rs x l2 = l1 x Rx karena beda jenis kawat beda juga nilai konstanta resistivitasnya sehingga akan mempengaruhi nilai hambatan yang diperoleh.

6.      Satuan SI dari hambatan adalah Ω (Ohm)

7.      Konduktivitas listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung – ujung sebuah konduktor, muatan–muatan bergeraknya akan berpindah, , sedangkan hambatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menentang aliran arus listrik. Bahan yang memiliki hambatan kecil merupakan konduktor yang baik,semakin kecil hambatan semakin bagus konduktivitas suatu bahan. .

8.      Jadi setelah kita mengetahui nilai hambatan dari sebuah benda maka kita juga dapat menghitung mengetahui nilai dari konduktivitas benda tersebu dengan rumus seperti berikut :   ,

9.      Bagan data hasil pengamatan

Hubungkan rangkaian seperti pada gambar.

Tentukan Rx yang akan dihitung .

Aturlah resistor standar serta geserkan kontak geser sepanjang kawat geser sedemikian rupa, sehingga saklar pada galvanometer menunjukkan angka nol.

Catat tempat kedudukan kontak geser tersebut untuk menentukan ℓ1 dan ℓ2.

Ulangi percobaan tersebut di atas sebanyak 7  kali lagi dengan merubah besar Rx .

Selesai

mulai

 

VII. Analisa Data

Dalam percobaan yang kami lakukan, kami menggunakan prinsip jembatan wheatstone untuk menentukan besarnya hambatan. Jembatan wheatstone itu sendiri adalah suatu susunan rangkaian listrik yang digunakan untuk mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui harganya (besarnya). angkaian jembatan wheatstone yang kami gunakan pada percobaan kami ini adalah sebagai berikut :

Untuk R atau dibaca dengan Resistor standar merupakan tahanan (resistor) yang nilainya dapat diubahubah. Dengan mengatur besarnya potensio maka kita dapat menyetimbangkan rangkaian jembatan wheatstone tersebut. Dengan menggunakan rangkaian ini kami dapat menentukan besarnya hambatan pada resistor standar.

 Pada saat rangkaian tersebut mempunyai beda potensial sama dengan nol volt atau bisa dikatakan rangkaian tersebut dalam keadaan setimbang, artinya tidak ada arus yang melalui galvanometer. Kondisi ini terjadi bila tegangan dari titik C ke A sama dengan tegangan dari titik D ke A; atau dengan mendasarkan terminalnya, jika tegangan dari titik C ke B sama dengan tegangan dari titik D ke B. jadi jembatan adalah setimbang jika :

Dalam pengukuran, cara mengetahui kapan arus itu sama dengan nol, kita tidak perlu lagi menggunakan alat yang berlebihan (voltmeter dan amperemeter), cukup dengan satu galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui rangkaian. Setelah melihat pengukuran galvanometer barulah kita bisa memasukkan persamaan

yang kemudian dengan perbandingan tersebut kita dapat menentukan besarnya Rx.

Untuk percobaan di atas kita hitung dan di dapatkan hasil dengan KR(Kesalahan Relatif ) adalah antara -1.7% sampai 4.7%. Dengan hasil seperti di atas maka praktek tersebut bias dikatakan berhasil. Namun hasil praktek ini agak sedikit menyimpang dengan teori yang sebenarnya. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa sebab seperti waktu kami menghitung R standar masih ada arus yang mengalir pada galvanometer, penyebab lainnya adalah Rx yang tidak dapat  mengimbangi beban dari R standar yang menyebabkan hasil Rx praktek berbeda jauh hasil Rx teori. Atau nilai tahanan resistor yang sudah turun akibat usia atau karena sudah sering dipakai dan dialiri arus listrik.

Jika kita kaji lebih dalam lagi kita ketahui bahwa R standar  berbanding lurus dengan Rx dan ℓ1, berbanding terbalik dengan ℓ2. Hal ini membuktikan bahwa kita dapat menyimpulkan kalau semakin panjang ℓ1 semakin besar pula nilai R standar, begitu juga dengan sebaliknya semakin besar ℓ2 maka semakin kecil Rx.

VIII.    Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

1.      Jika galvanometer menunjukkan angka nol, maka tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer.

2.      Ketika galvanometer menunjukkan angka nol, maka tegangan pada ujung-ujung galvanometer adalah sama.

3.      Galvanometer adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur arus listrik pada suatu rangkaian.

4.      Besarnya R standar dipengaruhi oleh ℓ1, ℓ2 dan Rx.

5.      R potensio berbanding lurus dengan Rx dan l1, berbanding terbalik dengan l2.

6.      Semakin panjang ℓ1 maka semakin besar pula hambatan Rstandar.

7.      Semakin panjang ℓ2 maka semakin kecil hambatan R standar.

8.      R standar adalah suatu tahanan yang dapat diubah-ubah nilainya.

9.      Dengan mengatur R standar kita dapat menyetimbangkan jembatan wheatstone.

IX.     Daftar Pustaka

·        Buku Pedoman Praktikum Fisika Dasar

·        www.januararisetiomo.blogspot.com

·        www.scribd.com

·        Wikipedia.org

Download PDF nya disini