Senin, 10 November 2014

TEORI L2. JEMBATAN WHEATSTONE FISIKA DASAR 1

Rangkaian Listrik Jembatan Wheatstone

Sebelum membahas mengenai jembatan Wheatstone, sebaiknya kamu baca terlebih dahulu tentang Konsep Dasar Kelistrikan agar prinsip-prinsip jembatan Wheatstone lebih mudah kamu pahami.
iizinkan menyalin artikel ini jika mencantumkan FISIKAVERITAS sebagai sumbernya
Rangkaian Listrik Jembatan (Electrical Bridge) adalah rangkaian listrik yang digunakan untuk mengukur nilai-nilai besaran listrik seperti resistansi (R) yang merupakan kemampuan untuk menghambat arus listrik; kapasitansi (C), yang merupakan kemampuan untuk menyimpan muatan listrik; dan induktansi (L), yang merupakan kemampuan untuk membuat arus listrik yang menghasilkan medan magnet. (Terjemahan Bebas dari Microsoft ® Encarta ® 2009)

Secara umum, rangkaian listrik jembatan adalah rangkaian listrik yang dirangkai seperti gambar berikut
Rangkaiannya mirip jembatan dalam pengertian sehari-hari, di mana Galvanometer selaku jembatannya. Kadang-kadang, rangkaian listrik jembatan disebut rangkaian jembatan saja.
Ada banyak rangkaian jembatan, di antaranya:
1. Rangkaian Jembatan Wheatstone
2. Rangkaian Jembatan Wien
3. Rangkaian Jembatan Kelvin
4. Dsb.
Komponen listrik dan kegunaan dari rangkaian-rangkaian di atas pun berbeda, untuk jembatan Wheatstone, kegunaannya antara lain adalah
a. Mengukur resistansi (R) suatu bahan –selain dengan menggunakan Voltmeter dan Amperemeter–. (yang menjadi bahasan kita di sini)
b. Sebagai rangkaian pengondisi pada suatu sensor. (tidak dibahas di posting ini)
Oke, kita mulai.. Suatu rangkaian disebut rangkaian jembatan Wheatstone jika rangkaiannya seperti gambar di bawah ini:
Perlu diingat bahwa selain kabel, komponen listrik jembatan Wheatstone hanya Galvanometer (pendeteksi arus listrik) dan resistor atau bahan lain yang bersifat resistif misalnya kawat dsb.

Galvanometer

Resistor
Misalnya R1, R2, dan R3 sudah kita ketahui nilainya, dan kita akan mencari tahu berapa besarnya Rx dengan jembatan Wheatstone! (dengan R1 dan R3 dapat diubah-ubah besarnya)
Cara untuk mengetahui Rx adalah dengan mengubah-ubah R1 atau R3 sampai Galvanometer tidak mendeteksi adanya arus listrik yang mengalir padanya, jika sudah demikian, catat nilai R1, R2, dan R3 yang menyebabkan Galvanometer tidak mendeteksi arus listrik tadi. Kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk menghitung Rx.
Dari mana asal rumus ini?
Sekarang, kita tinjau dan analisis rangkaian jembatan Wheatstone di atas.
Kita memilih Galvanometer tidak mendeteksi adanya arus listrik yang mengalir padanya agar perumusan jauh lebih mudah, mari kita lihat perumusannya.
Jika tidak ada arus listrik yang mengalir melewati Galvanometer artinya Vbd = 0, ini mengakibatkan Vab = Vad, dan Vbc = Vdc ; serta i1 = i3 dan i2 = i4 ; dan karenanya iG = 0.
Bagi persamaan (1) dengan persamaan (2), ingat bahwa i1 = i3 dan i2 = i4 ;
Pada prakteknya, untuk mengukur resistansi suatu resistor yang tidak diketahui, kita mengganti dua buah resistor dengan sebuah kawat. Rangkaiannya menjadi seperti berikut (klik gambar untuk memperbesar gambarnya)
Ingat kembali bahwa
Pada kawat, kita menggeser-geser kabel penghubung dari Galvanometer sampai Galvanometer tidak mendeteksi adanya arus yang mengalir pada Galvanometer tersebut. Maka rumus
Dapat diganti menjadi bentuk di bawah ini
Dengan asumsi bahwa kawat yang digunakan ini berbahan dengan ρ dan luas penampang  A yang seragam di sepanjang kawat.
Nah, untuk mengukur resistansi suatu resistor atau bahan resistif lainnya kita dapat menggunakan rangkaian di bawah ini
Dengan menggeser-geser kabel penghubung dari Galvanometer di kawat sampai Galvanometer tidak mendeteksi arus listrik, catat panjang kawat L1 dan L2, kemudian gunakan rumus berikut untuk mengetahui besarnya resistansi Rx.
http://fisikaveritas.blogspot.com: Diizinkan menyalin artikel ini jika mencantumkan FISIKAVERITAS sebagai sumbernya
[Pertanyaan-Jawaban]
P : Mengapa pada jembatan Wheatstone, untuk mengukur resistansi maka arus listrik yang mengalir pada Galvanometer harus dibuat nol (iG = 0 ) ?
J : Agar rumus sederhana R1Rx = R2R3 dapat berlaku. Sebenarnya bisa saja kita mengetahui Rx dengan iG ≠ 0, akan tetapi rumusnya akan menjadi lebih rumit.

0 komentar: