1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Umumnya, di dalam sebuah pengukuran dibutuhkan sebuah instrumen sebagai suatu cara fisis untuk menentukan nilai dari suatu besaran (kuantitas) atau variabel. Instrumen tersebut membantu peningkatan keterampilan manusia dan dalam banyak hal memungkinkan seseorang untuk menentukan nilai dari suatu besaran yang tidak diketahui. Tanpa bantuan instrumen tersebut, manusia tidak dapat menentukannya. Dengan demikian, instrumen dapat didefinisikan sebagai sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran dari suatu kuantitas atau variable. Pada jaman modernisasi seperti sekarang ini, instrumen telah banyak digunakan pada berbagai macam aspek kehidupan. Salah satunya ialah dalam dunia keteknikan yang sering kita lihat. Instrumen sebagai sebuah alat pengukuran sangat berperan penting dalam menentukan nilai dari suatu besaran secara kualitatif.Instrumen elektronik, adalah instrumen yang sering kali digunakan dalam dunia keteknikan. Instrumen elektronik, didasarkan pada prinsip-prinsip elektronika atau kelistrikan dalam pemakaiannya sebagai alat ukur elektronika. Sebuah instrumen elektronika dapat berupa sebuah alat yang konstruksinya sangat sederhana dan relatif tidak rumit. Tetapi dengan berkembangnya teknologi, tuntutan akan kebutuhan instrumeninstrumen yang lebih akurat atau lebih teliti semakin meningkat yang kemudian menghasilkan perkembangan-perkembangan baru dalam perencanaan dan pemakaian. Untuk mengguanakan instrumen-instrumen ini secara cermat, kita harus mengerti prinsip kerjanya dan mampu memperkirakan apakah instrumen tersebut sesuai pemakaian yang akan direncanakan.Banyak sebab terjadinya kesalahan pengukuran yang mengakibatkan kurang tepatnya hasil pengukuran oleh sebuah instrumen.
Sehingga
kita
harus
memperhatikan
beberapa
hal
sebelum
2
menggunakan sebuah instrumen untuk melakukan suatu pengukuran. Ketelitian, ketepatan, sensitif, dan resolusi adalah hal-hal sangat perlu diperhatikan dalam penggunaan sebuah instrumen sebelum melakukan pengukuran. Dalam dunia elektronika, instrumen yang sering digunakan ialah alat pengukur arus yaitu amperemeter.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara kerja dari amperemeter? 2. Apa sajakah aplikasi amperemeter dalam kehidupan sehari-hari? 3. Apa sajakah bagian-bagian dari apmperemeter? 4. Bagaimana hubungan antara kuat arus yang mengalir dengan sumber tegangan yang digunakan? (berdasarkan pengamatan)
1.3 Tujuan
1) Untuk mengetahui cara kerja dari suatu amperemeter. 2) Untuk mengetahui aplikasi dari amperemeter dalam kehidupan seharihari. 3) Untuk mengetahui bagian-bagian dari amperemeter. 4) Untuk mengetahui hubungan antara kuat arus yang mengalir dengan sumber tegangan yang digunakan? (berdasarkan pengamatan)
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA AMPEREMETER
Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus listrik dalam rangkaian tertutup. Amperemeter biasanya dipasang secara seri (berderet) dengan elemen listrik. Dalam praktikum sumber listrik arus searah, amperemeter biasanya digunakan untuk mengukur besarnya arus yang mengalir pada kawat penghantar. Alat ini sering digunakan oleh teknisi elektronik yang biasanya menjadi satu dalam multitester atau Avometer. Avometer adalah singkatan dari Amperemeter, Voltmeter dan Ohmmeter .terdapat dua macam amperemeter yaitu: amperemeter digital dan amperemeter analog. 1. Amperemeter Analog
Amperemeter analog ini adalah model amperemeter yang lama, dan jarum sebagai alat penunjuk skalanya.
Pembacaan skala pada amperemeter analog
Cara pembacaannya adalah dengan menetukan batas ukur yang di gunakan, misalnya batas ukur yang di tentukan adalah 10mA dimana jarak pada amperemeter analog menunjukkan pada skala 28. Maka penyetelan saklar pemilih batas ukur menunjukkan nilai skala penuh dari pembacaan meter. Karena skala meter di kalibrasi dari 0-10, maka penting untuk membagi bacaan dengan 10 untuk memperoleh kuat arus.
4
Contoh pembacaan skala di tunjukkan pada: Jangkah ukur DC 10V: 4,4V ( baca langsung skala 0-10 ) Jangkah ukur DC 50 V: 22V ( baca langsung skala0-50 ) Jangkah ukur DC 25mA: 11mA ( baca 0-250 dan bagi dengan 10 ) Jangkah ukur AC 10V: 4,45V ( gunakan skala merah, baca 0-10 ) 2. Amperemeter Digital
Amperemeter digital adalah model amperemeter baru dan lebih akurat. Dalam percobaan dengan pengukuran amperemeter digital, di gunakan multimeter dengan memfungsikan saklar sebagai amperemeter dimana rata – rata jangka ukur untuk multimeter digital :
Tegangan DC : 200 mV, 2000 mV, 20 V, 200 V, 600 V
Tegangan AC : 200V, 600 V
Arus DC 200µA, 2000 µA, 20mA, 200 mA, 10 A
Arus AC
Resistansi : 200Ω, 2kΩ, 20k Ω, 200k Ω, 2000k
Cara Pengukuran Arus Dengan Amperemeter
Cara pengukuran arus dengan menggunakan ampermeter pada umumnya ialah dengan menghubungkan secara seri antara rangkaian yang akan diukur
5
arusnya dengan ampermeter. Karena didalam sebuah ampermeter terdapat kumparan sebagai pelaku untuk menghasilkan putaran, maka dengan cara
pengukuran arus seperti di atas akan menghasilkan pengukuran yang sempurna. Prinsip Kerja Amperemeter
Amperemeter bekerja berdasarkan prinsip gaya magnetik (Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet timbul gaya lorentz yang menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk akan dikembalikan ke posisi semula oleh pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai dengan Prinsip Gaya Lorentz
Amperemeter juga memiliki kemampuan pengukuran yang terbatas sesuai dengan nilai maksimum yang tertera dalam alat ukur itu. Ada yang nilai maksimumnya 5 A, 10 A dan 20A. Amperemeter bisa juga dapat tersusun atas mikroamperemeter dan shunt . Mikroamperemeter berguna untuk mendeteksi ada
tidaknya arus melalui rangkaian karena nilai kuat arus yang kecilpun dapat terdeteksi. Untuk mengukur kuat arus yang lebih besar dibantu dengan hambatan Shunt yang dipasang secara pararel terhadap amperemeternya sehingga kemampuan mengukurnya disesuaikan dengan perkiraan arus yang ada. Besar hambatan
shunt
tergantung
pada
beberapa
kali
kemampuannya
untuk
ditingkatkan. Jika kita memperkirakan dalam rentang miliampere, dapat kita gunakan shunt yang tertera 100 mA atau 500 mA. Cara Penggunaan Amperemeter
Jika kita akan mengukur arus yang melewati penghantar dengan menggunakan Amperemeter maka harus kita pasang seri dengan cara memotong
6
penghantar agar arus mengalirmelewati amperemeter. Setelah amperemeter terpasang, kita dapat mengetahui besar kuat arus yang mengalir melalui penghantar dengan membaca amperemeter melalui jarum penunjuk. Dalam membaca amperemeter harus di perhatikan karakteristik alat ukur, karena jarum penunjuk tidak selalu menyatakan angka apa adanya. Penyimpangan jarum penunjuk menunjukkan besarnya harga arus yang tertera. Bila arus yang di tunjukkan melebihi dari batas ukur maka amperemeter tersebut akan rusak. Untuk memasang amperemeter dalam suatu rangkaian listrik, perhatikan bahwa arus listrik harus mengalir masuk ke kutub positif dan meninggalkan amperemeter melalui kutub negative. Jika di hubungkan dengan polaritas yang terbalik, jarum penunjuk akan menyimpang dengan arah yang berkebalikan. Ini dapat menyebabkan jarum penunjuk membentur sisi tanda nol dengan gaya yang cukup besar untuk merusak amperemeter. Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan amperemeter :
1. Medan magnet luar; alat ukur akan terganggu bilamana di sekitar terdapat hantaran yang bermuatan atau berarus tinggi, terdapat medan magnet yang lebih besar. 2. Temperatur keliling; alat ukur akan terjadi kesalahan bilamana keadaaan temperatur sekelilingnya Lebih besar dari
20
o
.
3. Pemanasan sendiri; penunjuk alat ukur akan stabil apabila pemanasan komponen dalam alat ukurnya telah konstan. 4. Pergeseran dari titik nol; posisi daripada alat penunjuk tanpa kebesaran listrik, disebut titik nol. Akan tetapi, bilamana alat ukur dipergunakan beberapa lama, kemungkinan setelah selesai terpakai ternyata kedudukan atau posisi jarum penunjuk bergeser atau berubah, hal ini disebabkan oleh posisi pegas dalam alat ukur. Hal ini dapat disetarakan kembali dengan jalan mengubah secara mekanik atau setelan secara mekanik pada alat ukurnya sendiri.
7
5. Gesekan-gesekan; pada alat ukur yang dibuat konstruksi sumbu dan bantalan, maka penunjukan jarum penunjuk akan mengalami perubahan yang diakibatkan pemakaian alat ukur yang secara berulang-ulang yang mengakibatkan pergeseran pada sumbu dan bantalan. 6. Umur alat ukur; setelah dalam jangka waktu dari mulai alat ukur dibuat, maka berbagai komponen alat ukur akan mengalami perubahan kemampuannya, hal ini akan mempengaruhi kepekaan penunjukan. Agar alat ukur tetap stabil maka perlu dilakukan kalibrasi secara berkala, dalam interval waktu setengah tahun sampai satu tahun. 7. Letak dari alat ukur; agar memperoleh hasil penunjukan yang teliti, maka cara peletakan dan penyimpanan perlui diperhatikan letaknya. Untuk amperemeter jenis analog, menggunakan kekuatan magnit yang biasanya tidak bisa mengukur secara tepat. Apabila dalam pengukuran arus menggunakan Avometer,maka selector harus ditempatkan pada posisi DcmA jika menggunakan Avo analog,maka cara membaca hasil pengukuran adalah batas ukur dibagi dengan penyimpangan skala penuh klemudian dikalikan dengan penunjukan jarum,atau dapat ditulis dengan rumus : Hasil = batas ukur X penunjukan : Simpangan skala penuh
Cara Mengkalibrasi :
Menera merupakan bagian penting dari penggunaan peukur. Menurut batasan, menera atau mengkalibrasi adalah upaya membandingkan peukur dengan peukur lain yang lebih teliti. Pembandingan itu dilaksanakan pada batas ukur yang sama.untuk menjamin ketelitian peukur,peneraan harus di laksanakan secara berkala. Ada dua cara yang dapat kita tempuh, yaitu: 1. cara potensiometer Potensiometer adalah peukur tegangan yang mempunyai ketelitian tinggi. Oleh sebab itu, orang menggunakannya untuk peneraan. Nilai arus melalui peukur
8
yang dikalibrasi ditentukan oleh pengukuran selisih tegangan pada tahanan baku R. Mengikuti hokum Ohm, jika tegangan diketahui dan R pun diketahui, maka dapat diperoleh nilai arus. Hasil perhitungan itu lalu diperbandingkan dengan nilai arus yang ditunjuk oleh peukur arus.Untuk keperluan itu dibutuhkan sumber arus yang baik seperti kita temukan pada sel penyimpan atau sumber daya yang tepat. Pada peneraan itu, reostat ditempatkan pada rangkaian untuk mengendalikan arus ke nilai yang dikehendaki. Dengan jalan itu selisih titik pada skala meter dapat ditera. 2. cara pembandingan Menera peukur dapat dilakukan dengan cara membandingkan dengan peukur baku. Peukur tegangan dapat ditera dengan membandingkan salah satu peukur baku, misalkan dengan potensiometer. Dengan cara seperti itu, ketelitian peukur yang ditera dapat ditentukan. Komponen- komponen Amperemeter :
1. Papan skala 2. Jarum penunjuk skala 3. Pengatur jarum skala 4. Knop pengatur nol ohm 5. Batas ukur ohm meter 6. Batas ukur DC volt (dcv) 7. Batas ukur AC volt (acv) 8. Batas ukur ampere meter DC 9. Saklar pemilih (dcv, acv, ohm, ampere dc) 10. Test pin positif (+) 11. Test pin negatif (-)
9
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan o
Kabel hitam
o
Kabel merah
o
1 buah lampu
o
1 buah amperemeter
o
3 buah Baterai sebagai sumber tegangan
3.2 Skema Percobaan
Menyiapkan alat dan bahan
Merangkai alat dan bahan
Mengukur arus yang mengalir pada kawat dengan mengganti tegangan
Mengamati dan mencatat hasil pengamatan
3.3 Cara Kerja
a. Menyiapkan alat dan bahan b. Merangkai alat , meliputi :
Menghubungkan kutub positif baterai dengan kabel merah
Menghubungkan kutub negative baterai dengan kabel hitam
Menghubungkan kabel merah dan hitam pada ujung lampu
10
Mengukur arus yang mengalir pada rangkaian dengan amperemeter yang disusn secara seri pada kabel merah (kutub positif)
Setelah itu, mengganti sumber tegangan dengan cara 1 baterai, 2 baterai, 3 baterai
b. Mengamati dan mencatat hasil pengamatan
3.4 Gambar Kerja
3.5 Metode Analisa Data
Rumus yang digunakan : Menentukan Arus listrik
I=
V R
Keterangan :
I = arus yang mengalir V = tegangan yang mengalir R = hambatan
11
BAB IV HASIL DAN ANALISIS DATA
Hasil Pengamatan
Baterai
V
I
A
1,56
3,65
B
1,56
3,65
C
1,57
3,76
A+B *
3,13
6,33
A+C *
3,14
5,55
B+C *
3,14
5,55
A+B+C *
4,71
6,96
Keteranagan: A = baterai yang diberi tanda A B = baterai yang diberi tanda B C = baterai yang diberi tanda C
* = baterai yang disusun secara seri, yang bertujuan untuk menambah tegangan pada sistem rangkaian.
12
BAB V PEMBAHASAN
Dari percobaan yang telah dilakukan,kita dapat mengetahui secara pasti fungsi dari amperemeter. Dimana amperemeter yaitu alat ukur yang berfumgsi untuk mengukur arus listrik yang dihubungkan seri dengan komponen yang diukur kuat arusnya pada rangkaian tertutup.Selain itu,kita juga dapat mengetahui cara kerja dari penggunaan amperemeter yaitu langkah yang pertama,kita menghubungkan kutub positif bateray pada kabel merah dan menghubungkan kutub negative bateray pada kabel hitam,setelah itu kita menghubungkan kabel merah dan kabel hitam pada kedua ujung kawat.Kemudian,kita dapat mengukur arus yang mengalir pada rangkaian yaitu dengan melihat pada amperemeter
Pada amperemeter analog,kita dapat mengetahui arus yang mengalir pada rangkaian yaitu dengan cara:
I
Skalayangd itunjuk xBatasUkur Skalamax imum
Dimana pada amperemeter analog ini,jika jarum yang ditunjuk melebihi batas ukur,maka amperemeter tersebut dikatakan rusak.Sedangkan pada amperemeter digital kita dapat mengetahui arus yang mengalir pada rangkaian yaitu dengan cara langkah pertama yaitu memilih arus DC terlebih dahulu dengan memutar tombol petunjuk terdapat pada keterangan DC.Kemudian menentukan besar arus yang digunakan dengan memutar tombol petunjuk arus sesuai dengan besarnya arus yang dipilih yang tergantung pada besarnya sumber teganga yang digunakan.Setelah itu,mengamati dan mencatat angka yang ditunjukan pada amperemeter. Dan adapun aplikasi amperemeter dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada rangkaian audio seperti audio high and vacuum tube yang menghasilkan kualitas suara yang lebih natural,khususnya dalam memproduksi suara dari alat musik yang beresonansi.Vacuum tube bekerja berdasarka adanya emisi electron yang
13
terjadi apabila sebuak elemen katoda dipanaskan .Sebuah anoda akan menangkap electron-elektron tersebut.Sehingga menimbulkan arus yang digunakan sebagai penguat sinyal. Selain itu dari percobaan yang telah dilakukan ,kita juga dapat mengetahui komponen-komponen pada sebuah amperemeter.Berikut bagian-bagian tersebut
Keterangan : 1.
Papan skala
2.
Jarum penunjuk skala
3.
Pengatur jarum skala
4.
Knop pengatur nol ohm
5.
Batas ukur ohm meter
6.
Batas ukur DC volt (dcv)
7.
Batas ukur AC volt (acv)
8.
Batas ukur ampere meter DC
9.
Saklar pemilih (dcv, acv, ohm, ampere dc)
10. Test pin positif (+) 11. Test pin negatif (-)
Dengan uraian diatas mengenai amperemeter, dilakukan percobaan pengukuran kuat arus untuk mengetahui arus yang mengalir pada rangkaian. Dimana percobaan ini merupakan salah satu contoh terkecil dari aplikasi amperemeter dalam rangkaian listrik dikehidupan sehari-hari. Adapun hasil rangkaian percobaannya yaitu Lampu
A
14
Dalam rangkaian diatas,mengukur arus dari suatu hambatan disusun secara seri.Penyusunan secara seri tersebut dimaksudkan agar arus mengalir pada suatu hambatan yang diukur tidak menyebar pada suatu hambatan yang lain. Arus yang mengalir terpengaruh pada besarnya tegangan yang digunakan untuk mengukur arus tersebut,dimana bateray disusun secara seri dimaksudkan agar teganagan semakin besar yang berakibat pada besarnya arus yang mengalir pada hambatan tetap. Pada rangkaian amperemeter yang digunakan memiliki batas skala pengukuran dari 200µA sampai 200mA. Jadi dari data tersebut bila arus yang mengalir berupa nilai ketelitiannya dengan menggunakan rumus ½ nst. Sehingga tingkat ketelitian dari amperemeter yang digunakan adalah 1 2
.200 µA=100µA
Baterai
V
I
A
1,56
3,65
B
1,56
3,65
C
1,57
3,76
A+B
3,13
6,33
A+C
3,14
5,55
B+C
3,14
5,55
A+B+C
4,71
6,96
Hasil yang diperoleh dari percobaan adalah jika menggunakan sumber tegangan 1,56 V.Maka didapat arus yang mengalir oada rangkaian adlah 3,65 A dan bila menggunakan sumber tegangan 1,56 V maka didapat arus yang mengalir pada rangkaian adalah 3,76 A.Karena dalam percobaan dimaksudkan mencari hubungan antara tegangan dengan arus yang mengalir maka pada percobaan selanjutnya adalah penambahan sumber tegangan yang bertujuan untuk mencari perbandingan besar arus yang mengalir pada percobaan sebelumnya. Dimana jika sumber tagangan bernilai 3,13 V maka didapat arus yang mengalir pada rangkaian adalah 6,33 A.Bila sumber tegangan 3,14 V maka didapat arus yang mengalir
15
pada rangkaian adalah5,54 A.Dan bila digunakan sumber tegangan 4,71 V maka di dapat arus yang mengalir pada rangkaian adalah 6,96 A Dari data hasil percobaan diperoleh hubungan antara besarnya tegangan dan arus yang mengalir pada rangakaian,yaitu : V = I.R
R
V
I
Dimana diperoleh R untuk V=1,65 V dan I=3,65 A yaitu 0,43Ω. Untuk R pada V = 1,57 V dan I = 3,76 I adalah 0,42Ω, pada V = 3,13 V dan I = 6,33 I hambatan yang mengalir adalah 0,55Ω.Untuk V = 3,14 V dan I = 5,54 A maka hambatan yang mengalir adalah 0,57 Ω, dan jika V = 4,71 V dan I = 6,96 A maka hambatannya adalah 0,68Ω Dalam persamaan rumus antara hubungan tegangan dan arus diperoleh arti fisisnya yaitu o
Besarnya tegangan sebanding dengan besarnya arus yang mengalir pada rangkaian
o
Nilai hambatan semakin berkurang jika pada sumber tegangan yang digunakan tetap dan arus yang mengalir besar.
o
Nilai hambatan semakin besar jika pada sumber tegangan yang digunakan dan arus yang mengalir besar. Dalam percobaan terjadi kesalahan rangkaian dan paralak,terlihat dari hasil percobaan dimana pada V = 3,14 V.dan I = 5,5 A yang hasilnya tidak sesuai dengan arti fisis hubungan antara tegangan dengan arus yang mengalir.Seharusnya jika sumber tegangan besar maka arus yang mengalir bertambah pada rangkaian,tetapi yang diperoleh dari percobaan malah sebaliknya. Grafik hubungan antara V dan I Artinya :
V
Jika sumber tegangan yang digunakan besar maka arus yang mengalir pada rangkaian bertambah I
16
BAB VI PENUTUP
Kesimpulan Amperemeter yaitu alat ukur yang berfungsi untuk mengukur arus listrik yang dihubungkan secara seri dengan komponen yang diukur kuat arusnya pada rangkaian tertutup. Penggunaan amperemeter yang disusun secara seri tersebut, dimaksudkan agar arus yang mengalir pada suatu hambatan yang diukur, tidak menyebar pada suatu hambatan yang lain. Arus yang mengalir terpengaruh pada besarnya tegangan yang digunakan. Dimana hubungan antara besarnya tegangan dan arus yang mengalir pada rangakaian,yaitu : V = I.R
R
V
I
Dari persamaan diatas diperoleh arti fisis sebagai berikut: o
Besarnya tegangan sebanding dengan besarnya arus yang mengalir pada rangkaian
o
Nilai hambatan semakin berkurang jika pada sumber tegangan yang digunakan tetap dan arus yang mengalir besar.
o
Nilai hambatan semakin besar jika pada sumber tegangan yang digunakan tetap dan arus yang mengalir kecil.
Cara kerja dari penggunaan amperemeter yaitu:
Menghubungkan kutub positif bateray pada kabel merah.
Menghubungkan kutub negatif bateray pada kabel hitam,
Menghubungkan kabel merah dan kabel hitam pada kedua ujung kawat.
Mengukur arus yang mengalir pada rangkaian yait u dengan melihat pada amperemeter.
17
Komponen-komponen pada sebuah amperemeter: 12. Papan skala 13. Jarum penunjuk skala 14. Pengatur jarum skala 15. Knop pengatur nol ohm 16. Batas ukur ohm meter 17. Batas ukur DC volt (dcv) 18. Batas ukur AC volt (acv) 19. Batas ukur ampere meter DC 20. Saklar pemilih (dcv, acv, ohm, ampere dc) 21. Test pin positif (+) 22. Test pin negatif (-)
18
DAFTAR PUSTAKA
,Core Physic,Oxford University Press,1979 Geoff Cacket dkk
John Avision, The world of Phisik , Thomas Nelson,1989 Andrew Tait, A guide to Hsc Phisik ,Sorret Publising,1979 www.google.com,"Komponen Amperemeter" www.wikipedia.com" Amperemeterr analog dan Digital" www.Yahoo.com"Cara Menggunaan Amperemeter
”
