LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI FISIKA
PERCOBAAN I
VOLTMETER
 |
OLEH
NAMA :
Zoe Triani Syafi’i
STAMBUK :
A1C3 13 094
JURUSAN :
PENDIDIKAN FISIKA
KELOMPOK :
5
ASISTEN :
St. Hadijah BM.
LABORATURIUM PENGEMBANGAN UNIT FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS HALU
OLEO
KENDARI
2015
PENDAHULUAN
A.
LATAR
BELAKANG
Salah
satu mata kuliah di program studi Pendidikan Fisika adalah Alat-Alat Ukur
Listrik. Selain mengajarkan tentang teori dari materi tersebut, mahasiswa juga
diharuskan mengikuti kegiatan praktikum. Hal ini dikarenakan penguasaan teori
tak ada artinya tanpa disertai dengan praktik dari penggunaan alat tersebut.
Salah
satu syarat dasar alat ukur adalah bahwa alat yang dipakai tidak menghambat sistim
atau variabel yang diukur. Untuk memenuhi syarat ini diperlukan alat ukur ideal
yang sempurna dalam segala hal. Tentu saja alat ukur seperti ini tidak ada,
tetapi beberapa alat ukur terbukti lebih baik dari pada yang lain untuk
suatu pengukuran tertentu. Alat yang lain bahkan benar-benar tidak berguna
serta berbahaya apabila dipergunakan pada jenis pengukuran yang tidak sesuai.
Alat
ukur listrik adalah alat yang digunakan untuk mengukur alat-alat listrik.
Alat-alat ukur listrik terbagi menjadi 2, yakni alat ukur listrik digital dan
analog. Alat ukur listrik digital adalah alat ukur yang dalam penggunaannya
tidak perlu dikalibrasi karena secara otomatis dapat berfungsi dengan baik.
Contohnya multimeter digital, osiloskop digital, anemometer digital, dll. Sementara
alat ukur listrik analog adalah alat yang harus dikalibrasi terlebih dahulu
dalam penggunaannya. Biasanya menggunakan jarum untuk menunjukkan angka untuk
alat yang diukur yang diukur. Contohnya multimeter analog.
Alat-alat
tersebut sangat berguna, karena pada dasarnya alat-alat ukur listrik ini sangat
banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Dalam penggunaannya, sebelum
menggunakan alat-alat ukur listrik tersebut terlebih dahulu kita harus
menguasai fungsi, cara penggunaan dan prinsip kerja alat ukur (instrument) yang
akan kami gunakan. Oleh karena itu, kami sebagai mahasiswa program studi
pendidikan fisika sudah seharusnya mengetahui fungsi, cara penggunaan dan
prinsip kerja alat-alat ukur listrik.
Berdasarkan
pemikiran tersebut, maka perlu kami mengikuti praktikum alat-alat ukur
listrik. Sehingga dengan mengetahui
fungsi, cara penggunaan dan prinsip kerja alat-alat ukur listrik, kami dapat
mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.
B. TUJUAN
1.
Menentukan
hambatan (Rm) dalam Voltmeter.
2.
Mengukur beda
potensial dengan tepat.
3.
Mengamati gejala
pembebanan.
4.
Menghitung
persentase.
5.
Menentukan
pengaruh (Rm) terhadap pol pembebanan pengukuran
beda potensial.
C.
ALAT
DAN BAHAN
Alat dan bahan yang
digunakan pada percobaan voltmeter ini dapat di
lihat
pada tabel berikut:
Tabel
1.1 alat dan bahan pada
percobaan voltmeter.
|
No.
|
Alat
dan Bahan
|
Fungsi
|
|
1.
|
Multimeter
Analog dan multimeter digital
|
Untuk
mengukur tegangan dan hambatan
|
|
2.
|
Powar
Supply
|
Sebagai
sumber tegangan
|
|
3.
|
Resistor
dalam orde ratus kilo ohm-mega ohm
|
Sebagai
hambatan yang kemudian akan di ukur
|
|
4.
|
Kabel
penghubung
|
Menghubungkan
antara komponen elektronika yang satu
dengan komponen elektronika yang lain
|
D.
KAJIAN TEORI
Voltmeter
adalah alat untuk mengukur tegangan listrik atau benda potensial antara dua
titik. Voltmeter juga menggunakan
galvanometer yang dihubungkan seri dengan resistor.
Gambar 2.1 Multimeter dalam voltmeter
Perbedaan
antara voltmeter dan amperemeter yaitu sebagai berikut :
1.
Amperemeter merupakan
galvanometer yang dirangkai dengan hambatan shunt secara seri , sedangkan
voltmeter secara paralel.
2.
Hambatan shunt yang
dipasang pada ampermeter nilainya kecil, sedangkan pada voltmeter nilainya
besar. Mengukur menggunakan voltmeter berbeda dengan menggunakan ampermeter
jika menggunakan voltmeter, pemasangan dilakukan secara paralel pada kedua
ujung yang akan dicari beda tegangannya.
Besar
hambatan muka yang di pasang pada voltmeter adalah :
Rm
= (n-1.Rv)……………….……… (1)
Keterangan
:
Rm : hambatan muka (ohm)
n : kelipatan batas ukur voltmeter
Rv : hambatan dalam voltmeter
Pada
saat menggunakan amperemeter, jika jarum pada voltmeter melewati batas skala
maksimal, berarti beda potensial yang diukur lebih besar dari pada kemampuan
alat ukur harus memperbesar batas ukur dengan cara memasang resistor (hambatan
muka) secara seri pada voltmeter (Raden, 2012).
Voltmeter
adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau
tegangan pada ujung-ujung komponen elektronika yang sedang aktif, seperti
kapasitor aktif, resistor aktif, dll. Selain itu, alat ini juga bisa digunakan
untuk mengukur beda potensial suatu sumber tegangan, seperti batere, catu daya,
aki, dll. Voltmeter dapat dibuat dari
sebuah galvanometer dan sebuah hambatan eksternal Rx yang dipasang seri. Adapun tujuan pemasangan hambatan Rx ini
tidak lain adalah untuk meningkatkan batas ukur galvanometer, sehingga dapat
digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari nilai standarnya.
(Bishop.2002: 32).
Bagaimana menggunakan Voltmeter?
Menggunakan Voltmeter berbeda dengan menggunakan Amperemeter, dalam menggunakan
Voltmeter harus dipasang paralel pada kedua ujung yang akan dicari beda
tegangannya. Misalkan Anda akan mengukur beda tegangan antara ujung-ujung lampu
pada gambar 5.
Anda cukup mengatur batas ukur pada alat dan langsung hubungkan dua
kabel dari voltmeter ke ujung-ujung lampu. seperti pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 mengatur batas ukur pada alat dan
langsung hubungkan dua kabel dari
voltmeter ke ujung-ujung lampu
Seperti
pada saat Anda menggunakan Ampere meter, jika jarum pada voltmeter melewati
batas skala maksimal, berarti beda potensial yang Anda ukur lebih besar dari
kemampuan alat ukur. Sehingga Anda harus memperbesar batas ukur. Caranya dengan memasang resistor (hambatan
muka) secara seri pada voltmeter. Seperti gambar 2.3.
Gambar 2.3 Cara memasang resistor (hambatan muka) secara
seri
pada voltmeter.
Besar
hambatan muka yang dipasang pada Voltmeter tersebut adalah:
Rm
= (n-1) Rv…………………………… (2)
Dengan
Rm = hambatan muka (Ω)
= kelipatan batas ukur Volmeter
Ket :
Vv =
Batas ukur Volmeter sebelum bipasang hambatan muka (V)
V = batas hamabatan Volmeter setelah dipasanga
hamabtan muka
Rv =
hambatan dalam Volmeter (Ω) (Kaisman, 2010).
Voltmeter
adalah alat ukur tegangan listrik. Voltmeter sering dicirikan dengan simbol V
pada setiap rangkaian listrik. Voltmeter
harus dipasang paralel dengan ujung-ujung hambatan yang akan diukur beda potensialnya. Satuan beda potensial listrik dalam satuan SI
adalah volt atau diberi simbol V.
Voltmeter sendiri mempunyai hambatan sehingga dengan disisipkannya
voltmeter tersebut menyebabkan arus listrik yang melewati hambatan R sedikit
berkurang. Idealnya, suatu voltmeter
harus memiliki hambatan yang sangat besar agar berkurangnya arus listrik yang
melewati hambatan R juga sangat kecil.
Komponen dasar suatu voltmeter adalah galvanometer.
Galvanometer
mempunyai hambatan yang sering disebut sebagai hambatan dalam galvanometer, Rg
Voltmeter mempunyai skala penuh atau batas ukur maksimum. Dalam kenyataannya sering kami harus mengukur
tegangan listrik yang nilai tegangannya jauh lebih besar dari\batas ukur
maksimumnya. Susunan suatu voltmeter
dengan menggunakan galvanometer jika dipakai untuk mengukur tegangan yang lebih
besar dari batas ukurnya maka harus dipasang suatu hambatan seri RS terhadap
galvanometer (sebagai voltmeter) Jika tegangan yang akan diukur
V
= n Vg……………………………….(3)
maka arus yang melalui hambatan
pada galvanometer adalah Ig yang sama. Besar hambatan RS yang harus dipasang
adalah :
n
Vg= Vs+ Vg…………………………………(4)
(Teguh, 2001: 67).
E.
PROSEDUR KERJA
Adapun prosedur kerja yang
dilakukan pada percobaan voltmeter adalah sebagai berikut:
a. Menentukan
Rm Voltmeter
1)
Merangkai
alat praktikum seperti gambar dibawah ini
Gambar 2.4 Menentukan hambatan (Rm)
dalam Voltmeter
2)
Memfungsikan multimeter analog
sebagai ohmmeter dan multimeter digital sebagai voltmeter.
3)
Mengukur hambatan voltmeter mulai
dari batas ukur terendah (0,20 volt) hingga tertinggi (1000 volt).
4)
Menentukan nilai RG
5)
Berdasarkan batas ukur voltmeter
dan Rg. Menghitung hambatan voltmeter tiap batas pengukuran.
b. Menentukan
efek pembebanan
1) Mengukur
tegangan Power Supply dengan
menggunakan multimeter.
2) Mengukur
tegangan rangkaian dengan menggunakan sebuah resistor yang dipasang secara
paralel seperti gambar dibawah ini.
 |
Gambar 2.5 Mengukur beda potemsial tegangan Power Supply
dengan menggunakan multimeter pada satu buah resistor.
3) Mengukur
beda potensial dengan dua resistor yang dipasang paralel. seperti
gambar dibawah ini.
Gambar 2.6 Mengukur beda potemsial tegangan Power Supply
dengan menggunakan multimeter pada dua buah resistor.
F.
DATA PENGAMATAN
Berdasarkan hasil pengamatan yang
dilakukan pada percobaan ini diperoleh data sebagai
berikut:
a. Kegiatan
I
Tabel 1.2 Data
hasil pengamatan hambatan dalam voltmeter.
|
No.
|
Batas
Ukur Watt
|
Hambatan
|
Nilainya
|
|
1.
|
0,2 µA
|
RG
|
5,04 kΩ
|
|
2.
|
0,5 µA
|
R1
|
10,00 kΩ
|
|
3.
|
2,5 µA
|
R2
|
50,4 kΩ
|
|
4.
|
10 µA
|
R3
|
200,3 kΩ
|
|
5.
|
50 µA
|
R4
|
1,014 kΩ
|
|
6.
|
250 µA
|
R5
|
2,258 kΩ
|
|
7.
|
1000 µA
|
R6
|
8,91 kΩ
|
b. Kegiatan
II
Tabel
1.3
data
hasil pengamatan beda potensial power supply.
|
Batas
ukur Power supply (volt)
|
Tegangan
yang terukur (volt)
|
|
3
|
V0 = 3,105
|
|
V1 = 3,113 (1 hambatan)
|
|
|
V2 = 3,170 (2 hambatan)
|
G.
ANALISIS DATA
a.
Menentukan Hambatan
Muka (Rm)
Diketahui : R1
= 10,00
x 103 Ω
RG = 5,04 x 103 Ω
Ditanya : Rm1
= .............. Ω
Dengan cara yang sama
untuk data yang lain dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 1.4 Hasil
analisis data pada praktikum voltmeter untuk
menentukan
hambatan muka
|
No
|
Batas Ukur (V)
|
Hambatan
|
Nilainya (x103 Ω)
|
Rm ( x103
Ω)
|
|
1
|
0,2
|
RG
|
5,04
|
-
|
|
2
|
0,5
|
R1
|
10,00
|
4,96
|
|
3
|
2,5
|
R2
|
50,4
|
45,36
|
|
4
|
10
|
R3
|
200,3
|
195,2
|
|
5
|
50
|
R4
|
1,014
|
1008,96
|
|
6
|
250
|
R5
|
2,258
|
2252,96
|
|
7
|
1000
|
R6
|
8,91
|
885,96
|
b.
Menentukan Efek
Pembebanan / presentase
kesalahan relatif
Diketahui : V0
= 3,105
V
V1 = 3,113 V
Ditanya : KSR1
= .............. %
Penyelesaian:
Diketahui : V0
= 3,105
V
V2 =
3,170 V
Ditanya : KSR2 = ..............
%
Penyelesaian:
H.
PEMBAHASAN
Salah
satu alat ukur yang sering digunakan adalah voltmeter. Voltmeter adalah alat
yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan pada ujung-ujung
komponen elektronika atau mengukur beda potensial suatu sumber tegangan.
Voltmeter menggunakan galvanometer yang dihubungkan seri dengan resistor.
Voltmeter
mempunyai skala penuh atas batas ukur maksimum. Padahal tegangan yang diukur
kadang melebihi batas ukur maksimum voltmeter. Untuk itu batas ukur voltmeter
dapat diperbesar dengan menambah hambatan yang dipasang seri dengan voltmeter
tersebut sebagai tempat berbagi tegangan. Hambatan yang dipasang seri ini
dinamakan hamabatan muka.
Prinsip
kerja voltmeter hampir sama dengan amperemeter karena desainnya juga terdiri
dari galvanometer dan hambatan seri. Galvanometer menggunakan prinsip hokum
Lorentz, dimana interaksi antara medan magnet dan kawat arus akan menimbulkan
gaya magnetik. Gaya magnetik inilah yang menggerakkan jarum penunjuk sehingga
menyimpang saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan. Makin besar kuat
arus, maka makin besar penyimpangannya.
Percobaan
pertama dalam praktikum voltmeter ini, yakni menentukan hambatan dalam (Rm)
voltmeter. Hambatan dalam (Rm) voltmeter dapat ditentukan dengan menghitung
selisih antara hambatan terukur resistor yang terbaca oleh multimeter (R)
dengan hambatan galvanometer (Rg) atau Rm=R–Rg. Dengan memfungsikan multimeter
analog sebagai ohmmeter dan multimeter digital sebagai voltmeter, maka kami
memulai mengukur hambatan dalam voltmeter mulai dari batas ukur terendah (0,20 Volt) sampai batas
ukur tertinggi (1.000 Volt). Selanjutnya, kami menentukan terlebih dahulu harga
Rg dengan batas ukur voltmeter 0,20
volt dan diperolah hambatan galvanometer (Rg) 5,04x103 Ω. Jadi, dalam percobaan
ini, harga Rg=Rv adalah tetap untuk semua resistor yang digunakan. Nilai hambatan yang dipakai adalah 10,00 x 103 Ω, 50,4 x 103 Ω,
200,3 x 103 Ω, 1.014 x 103 Ω, 2.258 x 103 Ω,
dan 8.91 x 103 Ω.
Sehingga secara berturut-turut nilai hambatan dalam (Rm) voltmeter adalah 4,96 x 103 Ω, 45,36 x 103 Ω, 195,2 x 103 Ω, 1008,96 x 103 Ω, 2252,96 x 103 Ω,
dan 885,96 x 103 Ω.
Terlihat bahwa nilai hambatan dalam voltmeter semakin meningkat karena resistor
yang digunakan semakin besar nilai hambatannya.
Selanjutnya,
adalah mengukur tegangan atau beda potensial pada power supply. Power Supply yang dipasang paralel dengan voltmeter nilai
tegangan yang terukur adalah sebesar 3 volt. Setelah dipasangkan resistor,
nilai tegangannya berubah menjadi 3,113
volt pada saat diberikan hambatan dengan 1 (satu) resistor. Hal ini menandakan
bahwa resistor yang dipasang pada power supply
yang dihubungkan secara paralel dengan voltmeter tidak akan berpengaruh
terhadap tegangan yang terukur.
Setelah itu, kami akan
menghitung presentasi keslahan pengukuran dengan cara mengurangkan nilai
tegangan power supply,
sebenarnya dengan tegangan power supply
terukur menggunakan resistor dan dibagi dengan tegangan terukur tersebut serta
dikali dengan 100%. Diperoleh bahwa kesalahan relatif pengukuran sebesar -0,257 %. Hal ini menandakan
bahwa tidak terjadi kesalahan pengukuran.
I.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil
pengamatan dan pembahasan secara keseluruhan dapat ditarik suatu kesimpulan
yaitu:
1.
Hambatan dalam (Rm)
voltmeter dapat ditentukan dengan menghitung selisih antara hambatan terukur
resistor yang terbaca oleh multimeter (R) dengan hambatan galvanometer (Rg)
atau Rm=R–Rg. Pada percobaan ini, hambatan dalam voltmeter yakni 5,04 x 103 Ω, 4,96 x 103 Ω, 45,36 x 103 Ω, 195,2 x 103 Ω, 1.008,96 x 103 Ω, 2.252,96 x 103 Ω,
dan 8.85,96 x 103 Ω.
Terlihat bahwa nilai hambatan dalam voltmeter semakin meningkat karena resistor
yang digunakan semakin besar nilai hambatannya.
2.
Beda potensial atau
tegangan baterai sebenarnya atau tanpa resistor adalah sebesar 3,105 volt dan yang terukur
atau dengan menggunakan resistor adalah sebesar 3,113 volt. Hal ini
menandakan bahwa resistor yang dipasang pada power suplai yang dihubungkan secara seri dengan voltmeter akan
mengurangi nilai tegangan dari power
suplai.
3.
Nilai kesalahan
pengukuran dipengaruhi oleh besar effect
pembebanan secara teori dan besar secara praktik. Nilai
kesalahan pengukuran pada percobaan ini mencapai 0,257%, dan 2,093%. Hal ini menunjukan bahwa tingkat
kesalahan pengukuran sangat
rendah atau tidak terjadi kesalahan.
J.
SARAN
1.
Untuk laboratorium : agar
kedepannya alat-alat yang digunakan pada tiap percobaan dapat diperhatikan
lagi, baik masalah kerusakan maupun ketidaklengkapan dalam tiap percobaan
tersebut dan untuk pengelolaannya agar ketegasan dalam aturan laboratorium
dapat dipertegas, guna melatih kedisiplinan tiap praktikan.
2. Untuk
asisten : agar bimbingan-nya para asisten dapat dipertahankan atau lebih
ditingkatkan lagi.
3.
Untuk praktikan dan
teman-teman: agar praktikan dalam praktikum selanjtnya lebih disiplin lagi
dalam melakukan percobaan, terutama dalam
pelaksanaan praktikum agar jangan membuat gaduh dalam ruangan, yang sangat
menganggu praktikan dalam melakukan praktikum, sehingga praktikum kedepannya
dapat berjalan dengan baik dan lancer.
DAFTAR PUSTAKA
Bishop,
2002. Instrumen Elektronika Dan Teknik
Pengukuran, Bumi Karsa. Jakarta
Kaisman.2010. Teknik Pengukuran Elektronika. Galia :
Bandung
Raden,
2012. http://alat-alat-ukur-listrik-digital.word_press_2012_spv.pdf(3/ mei
2013, 19:45)
Teguh, 2011. Cara Penggunaan Alat-alat Ukur listrik
Digital, UI. Jakarta
