http://id.wikipedia.org/wiki/Galvanometer
Alat pengukur arus listrik galvanometer pengukur kuat arus yang sangat lemah. Cara kerjanya sama dengan Galvanometer adalah alat pengukur kuat Amperemeter , Voltmeter , dan Ohmmeter . Ketiga alat itu cara kerjanya sama dengan motor listrik , tapi karena dilengkapi pegas dilengkapi pegas,, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet dapat berubaha karena arus listrik yang mengalir ke dalamnya. http://www.mediabali.net/listrik_dinamis/galvanometer.html Galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakn untuk mengukur kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil. Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung . Galvanometer bisa digunakan untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang besar, jika pada galvanometer tersebut dipasang hambatan eksternal (pada voltmeter disebut hambatan depan, sedangkan pada ampermeter disebut hambatan shunt)
http://satriaskyterror.wordpress.com/2011/03/19/galvanometer/ Dalam dunia kelistrikan, Galvanometer sejenis dengan ammeter / amperemeter dan merupakan suatu alat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur arus yang melalui suatu cabang.
Pada mulanya bentuk galvanometer seperti alat yang dipakai Oersted yaitu jarum kompas yang diletakkan dibawah kawat yang dialiri arus yang akan diukur. Kawat dan jarum diantara keduanya mengarah utara-selatan apabila tidak ada arus di dalam kawat. Akibat adanya arus listrik yang mengalir melalui kawat akan tercipta medan magnet sehingga arah jarum magnet di dekat kawat akan bergeser arah jarum magnetnya. Kepekaan galvanometer semacam ini bertambah apabila kawat itu dililitkan menjadi kumparan dalam bidang vertical dengan jarum kompas ditengahnya. Dan instrument semacam ini dibuat oleh Lord Kelvin pada tahun 1890, yang tingkat kepekaanya jarang sekali dilampaui oleh alat-alat yang ada pada saat ini.
Teori Galvanometer
Galvanometer selalu berorientasi sehingga letak kumparan selalu paralel dengan garis magnetik Galvanometer selalu meridian lokal, yang tak lain adalah komponen horisontal B H dari medan magnet ik bumi. Saat
arus mengalir melalui kumparan galvanometer, medan magnet lain (B) tercipta dan posisinya tegak lurus dengan kumparan. Kekuatan medan magnetnya dirumuskan sebagai:
Dimana I adalah n
arus dalam satuan ampere,
adalah jumlah lilitan kumparan
r adalah jari-jari kumparan.
Kedua medan magnet yang saling tegak lurus akan menghasilkan resultan secara vektor dan jarum penunjuk akan menunjuk arah resultan kedua vektor tersebut dengan sudut:
Dari hukum tanget,
, dengan kata lain.
atau
atau
, dimana K disebut sebagai faktor reduksi dari tangen galvanometer.
Salah satu masalah dengan tangen galvanometer adalah resolusi degradasinya berada pada arus tinggi dan arus rendah (coba lihat grafik tangen ). Resolusi maksimum didapatkan saat θ bernilai 45°. Saat nilai θ dekat dengan 0° atau 90°, perubahan perubahan prosentase signikikan di aliran arus akan mengakibatkan jarum bergerak beberapa derajat.
http://elektronika-elektronika.blogspot.com/2007/06/galvanometer.html 5.1. TUJUAN PERCOBAAN
Mengenal galvanometer dan mengetahui cara menggunakannya.
5.2. TEORI
Galvanometer adalah alat ukur yang memiliki kepekaan tinggi. Oleh karena itu, galvanometer dipakai pada pengukursn dengan tegangan yang sangat kecil. Bila akan terdapat suatu tegangan antara dua titik pada satu jaringan listrik, maka arus akan mengalir dalam alat pengukur (galvanometer) yang dihubungkan antara kedua titik tersebut, dan akan menyebabkan dibangkitkanya suatu moment penggerak. Cara inilah yang dipergunakan dalam jembatan wheatstone.
5.3. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
· Galvanometer
· Multimeter
· Panel percobaan
· Resistor
· Power supply
· Kabel penghubung
5.4. PROSEDUR PERCOBAAN Gambar 5.1 Peletakan galvanometer
a. Menyiapkan rangkaian seperti pada gambar 5.1.
b. Mencatat nilai-nilai resistornya
c. Mengatur VR pada kondisi minimum
d. Mengatur power suplay sesuai tugas yang diberikan dan setelah disetujui oleh asisten dihubungkan pada rangkaian.
e. Mengatur VR hingga Galvanometer menunjuk di angka 0
f. Melepas Galvanometer dari rangkaian dan mengukur nilai tahanan VR dengan menggunakan multimeter
g. Memasukkan nilai tahanan VR ke dalam table.
h. Mengukur tegangan Vcd dan Vbd
i. Mengukur pula arus pada R1 dan R3
j. Memasukkan pada table yang tersedia.
5.5. TUGAS PERTANYAAN
Soal
1. Jelaskan apa yang terjadi pada galvanometer saat dihubungkan kerangkaian !
2. Bila keseimbangan telah didapatkan, apa yang terjadi bila tegangan dari sumber tegangan diubah ?
3. Dari percobaan yang telah anda lakukan, apakah telah terjadi kesetimbangan ? Buktikan !
4. Buat kesimpulan dari percobaan yang telah anda lakukan !
Jawaban
1. Saat galvanometer dihubungkan ke rangkaian terjadi perubahan penunjukan jarum galvanometer karena kondisi rangkaian belum seimbang. Untuk mendapatkan
galvanometer pada posisi nol maka galvanometer harus diatur dengan cara memutar pengatur pada galvanometer .
2. Bila keseimbangan telah didapatkan , meskipun tegangan dari sumber tegangan diubah tidak akan berpengaruh pada kondisi keseimbangan tersebut.
Pengukuran arus searah pada mulanya menggunakan galvanometer suspensi dengan sistem gantungan, instrumen ini merupakan pelopor instrumen kumparan putar yang merupakan dasar dari alat penunjuk arus searah. Menurut hukum dasar gaya elektro, magnetik kumparan akan berputar didalam medan magnet bila dialiri arus listrik. gantungan kumparan yang terbuat dari serabut halus berfungsi sebagai pembawa arus dari dan ke kumparan,keelastisan serabut yersebut akan membangkitkan suatu torsi yang melawan perputaran kumparan. kumparan ini akan terus berdefleksi sampai gaya elektro magnetiknya mengimbangi torsi mekanis lawan dari gantungan. dengan demikian penyimpangan kumparan merupakan ukuran bagi arus yang dibawa oleh ku mparan tersebut. sebuah cermin yang dipasang pada kumparan menyimpangkan seberkas cahaya dan menyebabkan gintik yang telah diperkuat bergerak diatas sekala pada suatu jarak dari instrumen. efek optiknya adalah suatu jarus penunjuk yang panjang tetapi massanya nol. walaupun galvanometer suspensi portabel, namun prinsip yang mengatur kerjanya diterapkan secara sama terhadap jenis yang relatif lebih ba ru, yaitu : PMMC(Permanent Magnet Movingcoil Mechanism). Terdapat kumparan yang bergantung di dalam medan magnet permanent yang berbentuk sepatu kuda. kumparan digantung sedemikian rupa sehingga dapat berputar bebas di dalam medan magnet. bila arus mengalir di dalam kumparan, torsi elektromagnetik yang dibankitkannya akan menyebabkan perputaran kumparan tersebut. torsi ini diimbangi oleh torsi mekanis pegas pengatur yang diikat pada kumparan. keseimbangan torsi-torsi ini dan posisi sudut kumparan putar dinyatakan oleh jarus penunjuk terhadap referensi yang dinamakan sekala. persamaan pengembangan torsi dinyatakan dalam persamaan........(1) T=B . A . I . N dimana : T = torsi dalam newton (N-m) B = kerapatan fluksi di dalam senjang udara (Wb/m**) A = luas efektif kumparan (m**)
I = arus didalam kumparan putar (A) N = jumlah lilitan kumparan Note:** adalah pengganti kuadrat
http://fahmieinsteinpefsi.blogspot.com/2010/11/makalah-alat-ukur-galvanometer_25.html BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.
Pada alat kumparan putar jenis magnet permanen ,jarum penunjuk meter akan berhenti apabila torsi penyimpang dan torsi kontrol sama besarnya, sehingga torsi penympang sebanding dengan arus yang mengalir.Karena alat ukur kumparan putar jenis magnet permanent bekerja berdasarkan gaya Lorentz maka torsi penyimpang yang terjadi apabila arus yang melewati kumparan menimbulkan gaya dikedua sisinya .hal ini sebanding apabila arus yang malalui kumparan 1 ampere maka magnitude gaya akan ditimbulkan pada tiap sisi kumparan.
Apabila kumparan dipasang pegas-pegas pengatur ,maka torsi elektromagnetik akan membangkitkan torsi mekanik pegas yang arahnya berlawanan sehingga kumparan tersebut dapat berputar. Pada saat terjadi kesetimbangan torsi ,kumparan defleksi dengan sudut tertentu .bresarnya sudut defleksi ditunjukan oleh jarum pen unjuk sehingga dapat ditera antara arus listrik dan sudut defleksinya. Dan aplikasinya terdapat pada galvanometer arus searah, fluks meter galvanometer balistik dll.
Dalam penulisan makalah ini penulis akan memaparkan tentang galvanometer jenis balistik dan suspensi serta menjelaskan beberapa aspek penting yang terdapat pada galvanometer.
1.2 Batasan Masalah.
Makalah ini membahas tentang beberapa jenis dari Galvanometer. Dalam makalah ini dijelaskan tentang prinsip kerjanya serta bagian-bagiannya, dan menjelaskan beberapa aspek penting yang terdapat pada galvanometer.
1.3 Tujuan.
1. Mempelajari tentang galvanometer balistik.
2. Mempelajari tentang galvanometer suspensi.
3. Mengetahui tentang Defleksi Galvanometer dalam Keadaan Mantap (Steady State deflection ).
4. Mengetahui tentang sifat dinamik galvanometer.
5. Mengetahui tentang mekanisme redaman.
6. Mengetahui tentang gerak d’ Arsonval ( d’ Arsonval movement )
7. Mengetahui tentang sensitivitas galvanometer.
1.4 Metode Penulisan.
Untuk mendapatkan data dan informasi yang diperlukan, penulis menggunakan metode kepustakaan, yaitu pada metode ini, penulis membaca buku-buku dan literatur serta mencari informasi di internet yang berhubungan dengan penulisan makalah ini yaitu Galvanometer.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Galvanometer Balistik.
Untuk mengukur fluksi maknit digunakan galvan ometer balistik, dimana galvanometer ini bekerja menggunakan prinsip d’ Arsonval dan dirancang khusus untuk pemakaian selama 20 – 30 sekon dengan kepekaan tinggi.
Pada pengukuran balistik ini, kumparan menerima suatu impuls arus sesaat, mengakibatkan kumparan berayun ke satu sisi dan kemudian kembali berhenti dalam gerakan berosilasi.
Jika impuls arus berlangsung singkat, maka defleksi mula-mula d ari posisi berhenti berbanding lurus dengan kuantitas pengosongan muatan listrik melalui kumparan. Nilai relatif impuls arus yang diukur dalam defleksi sudut mula-mula dari kumparan adalah :
Q=Kθ
Dimana:
Q = muatan listrik ( coulomb )
K = kepekaan galvanometer ( coulomb / radian defleksi )
θ = defleksi sudut kumparan ( radian )
Harga kepekaan galvanometer ( K ), dipengaruhi oleh redaman dan besarnya diperoleh secara eksperimental, melalui pemeriksaan kalibrasi pada kondisi pemakaian yang nyata.
Untuk mengkalibrasi galvanometer, digunakan beberapa metoda, yaitu :
1. metoda kapasitor.
2. metoda solenoida.
3. metoda induktansi bersama.
Pada Metoda induktansi bersama, sumber arus di rangkaian primer dikopel melalui ke galvanometer, melalui pengujian induktansi bersama ( M ). Rangkaian yang digunakan dalam metoda ini, ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Metoda induksi bersama.
Jika arus primer ( I ) arahnya dibalik ( dari + I menjadi - I ), akan terjadi penyimpangan galvanometer ( θ ) sebanding dengan konstanta-konstanta rangkaian dan kepekaan galvanometer ( K ). Akibat perubahan arah arus ini, besar muatan total di dalam rangkaian adalah :
Q=
Dimana:
M = induktansi bersama (Henry atau H)
R = tahanan total rangkaian (ohm atau Ω)
Pengukuran fluksi menggunakan galvanometer balistik yang sudah dikalibrasi, ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Pengukuran fluksi menggunakan galvanometer.
Dari gambar, dapat dilihat bahwa galvanometer balistik dihubungkan seri dengan sebuah tahanan variabel dan sebuah kumparan yang melilit maknit permanent yang akan ditentukan fluksinya. Tahanan variabel diatur untuk menghasilkan redaman kritis bagi galvanometer.
Adapun prinsip pengukuran galvanometer balistik, antara lain:
Jika maknit permanen dilepas dengan cepat dari kumparan, maka akan dihasilkan suatu impuls arus yang menyebabkan galvanometer menyimpang. Kuantitas muatan melalui galvanometer balistik berbanding lurus dengan fluksi total ( Ф ) maknit permanen dan jumlah lilitan kumparan ( N ) dan berbanding terbalik dengan tahanan total rangkaian ( R ), dan secara matematis : Subtitusikan persamaan di atas sehingga diperoleh defleksi galvanometer ( θ ):
c. Dari persamaan di atas untuk suatu harga Q , dapat diperoleh harga Ф yang besarnya :
Catatan:
Faktor kepekaan K harus dievaluasi terhadap tahanan rangkaian yang digunakan pada setiap pengukuran.
2.2 Galvanometer Suspensi ( Suspension Galvanometer ).
Pengukuran-pengukuran arus searah sebelumnya menggunakan galvanometer sistem gantungan, yang merupakan pelopor instrumen kumparan putar, sebagai dasar pada umumnya instrumen
penunjuk arus searah yang dipakai secara luas saat ini. Dengan beberapa penyempurnaan, Galvanometer suspensi masih digunakan untuk pengukuran-pengukuran laboratorium sensitivitas tinggi tertentu, jika keinda-han instrumen bukan merupakan m asalah dan portabilitas bukan menjadi prioritas.
Konstruksi sebuah galvanometer suspensi, ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3. Galvanometer Suspensi.
1. Sebuah kumparan kawat halus digantung di dalam medan maknet yang dihasilkan oleh sebuah maknet permanen, berdasarkan hukum gaya elektromaknet , jika dialiri arus listrik , maka kumparan tersebut akan berputar
( arus listrik mengalir dari dan ke kumparan melalui sebuah gantungan yang terbuat dari serabut halus dan keelastisan serabut tersebut menghasilkan suatu torsi yang akan melawan perputaran kumparan ).
2. Kumparanakan terus berdefleksi sampai gaya elektromaknetnya mengim-bangi torsi mekanis lawan dari gantungan. Dengan demikian defleksi kumparan merupakan ukuran untuk arus yang dibawa kumparan tersebut.
3. Sebuah cermin dipasang pada kumparan yang berfungsi untuk mende-fleksikan seberkas cahaya, sehingga sebuah bintik cahaya yang sudah diperkuat bergerak. diatas skala pada suatu jarak dari instrumen dan efek optiknya adalah sebuah jarum penunjuk yang panjang dengan massa nol.
2.3 Defleksi Galvanometer dalam Keadaan Mantap (Steady State deflection ).
Prinsip kerja galvanometer suspensi diterapkan sama terhadap jenis instrumen yang lebih baru, yaitu mekanisme kumparan putar maknet permanen ( PMMC : permanent magnet moving coil ), dan konstruksi PMMC dan bagian-bagiannya ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Konstruksi PMMC
Prinsip kerjanya yakni Jika arus mengalir di dala m kumparan, akan timbul torsi elektromaknetik yang menyebabkan berputarnya kumparan, dan torsi ini akan diimbangi torsi mekanis dari pegas-pegas pengatur yang diikat pada kumparan. Kesetimbangan torsi-torsi dan posisi sudut kumparan putar, dinyatakan oleh jarum penunjuk terhadap referensi tertentu, yang disebut skala. Menurut hukum dasar eletromaknetik , persamaan u ntuk torsi adalah :
Dimana:
T = torsi dalam Newton-meter (N-m)
B = kerapatan fluksi didalam celah udara (Wb/m2)
A = luas efektif kumparan (m2)
I = arus dalam kumparan putar (Ampere, A)
N = jumlah lilitan kumparan
Karena kerapatan fluksi dan luas kumparan merupakan parameter-parameter konstan untuk sebuah instrumen, maka persamaan diatas torsi berbanding lurus d engan arus I (T~I). Torsi menyebabkan defleksi jarum ke keadaan mantap, dimana torsi diimbangi oleh torsi pegas pengontrol.
Perencana hanya dapat mengubah nilai torsi pengatur dan jumlah lilitan kumparan untuk mengukur arus skala penuh. Umumnya luas kumparan praktis 0,5 – 2,5 cm, kerapatan fluksi untuk instrumen modern 1500 – 5000 gauss ( 0,15 – 0,5 Wb/m2).
2.4 Sifat Dinamik Galvanometer.
Jika arus bolak balik dialirkan ke sebuah galvanometer pencatat, maka pencatatan yang dihasilkan oleh gerakan kumparan putar meliputi karakteristik respons dari elemen yang berputar itu sendiri, dengan demikian adalah penting untuk mempertimbangkan sifat dinamiknya.
Sifat dinamik galvanometer adalah : kecepatan respons, redaman dan over-shoot. Sifat dinamik galvanometer dapat diamati dengan memutuskan arus input secara tiba-tiba, sehingga kumparan berayun kembali dari posisi defleksi menuju posisi nol. Sebagai akibat dari kelembaman ( inersia ) dari sistem yang berputar, jarum berayun melewati titik n ol dalam arah berlawanan dan berosilasi kekiri dan kekanan, dan secara perlahan-lahan osilasi ini akan mengecil sebagai akibat dari redaman elemen berputar dan akhirnya jarum berhenti pada posisi nol.
Gerakan sebuah kumparan didalam medan maknet, diketahui dari tiga kuantitas, yaitu :
1. Momen inersia kumparan putar terhadap sumbunya ( J ).
2. Torsi lawan yang dihasilkan oleh gantungan kumparan ( S ).
3. Konstanta redaman ( D ).
Penyelesaian persamaan diferensial yang menghubungkan ketiga faktor diatas, menghasilkan tiga kemungkinan yang masing-masing menjelaskan sifat dinamik kumparan dan sudut defleksinya ( θ ).
Ketiga jenis sifat-sifat tersebut ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Sifat dinamik galvanometer.
Dari gambar 5 diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :
Kurva I : Keadaan terlalu redam, dimana kumparan kembali secara perlahan ke posisi diam tanpa lonjakan atau osilasi.
Kurva II : Keadaan kurang redam, dimana gerakan kumparan dipengaruhi oleh osilasi sinusoida teredam. Laju dimana osilasi berhenti ditentukan k onstanta redaman ( D ), momen inersia ( J ) dan torsi lawan ( S ) yang dihasilkan gantungan kumparan.
Kuva III : Keadaan redaman kritis, dimana jarum kembali dengan cepat ke keadaan mantap tanpa osilasi.
Idealnya, respons galvanometer adalah sedemikian rupa, sehingga jarum jam bergerak ke posisi akhir tanpa lonjakan, berarti gerakan tersebut harus pada keadaan redaman kritis, akan tetapi dalam praktek, pada umumnya galvano- meter sedikit kurang teredam, sehingga jarum sedikit melonjak sebelum berhenti, dan lebih lambat dari redaman kritis.
2.5 Mekanisme Redaman.
Redaman galvanometer terjadi dalam dua mekanisme, yaitu :
1. Redaman mekanis, disebabkan :
a. perputaran kumparan di udara sekelilingnya dan tidak bergantung pada arus listrik di kumparan.
b. gesekan di bantalan-bantalannya karena gerakan.
c. pembengkokan pegas-pegas gantungan.
2. Redaman elektromaknetik, disebabkan : efek induksi di dalam kumparan, yang berputar di dalam medan maknet.
Cara-cara peredaman antara lain: Alat-alat ukur PMMC dibuat agar menghasilkan redaman v iskos yang minimum dan derejat redaman diperbesar. Beberapa instrumen menggunakan prinsip elektromaknetik ( hukum Lenz ), dimana kumparan digulung pada sebuah rangka aluminium ringan, perputaran kumparan dalam medan maknet menghasilkan arus sirkulasi pada logam peng-hantar, sehingga torsi penahan dibangkitkan untuk melawan gerakan kumparan. Sebuah galvanometer dapat juga diredam dengan sebuah tahanan dihubungkan ke kumparan, jika kumparan berputar dalam medan maknet tegangan dibangkit-kan di kumparan yang akan mensirkulasi arus melalui kumparan dan tahanan luar, sehingga dihasilkan torsi yang meredam gerakan kumparan.
2.6 Gerak d’ Arsonval ( d’ Arsonval movemen t )
Gerakan dasar kumparan putaran maknet permanen yang ditunjukan pada gambar 4, sering disebut dengan gerak d’Arsonval. Konstruksi ini memungkinkan makn et besar di dalam suatu ruangan tertentu dan digunakan bila diinginkan fluksi terbesar di celah udara. Dia adalah instrumen dengan kebutuhan daya sangat rendah dan arus kecil untuk defleksi skala penuh. Gambar 6, menunjukkan sebuah pandangan maya dari gerakan d’Arsonval.
Gambar 6. Gerak d’ Arsonval
