Alat Ukur Listrik

Kompetensi

Kompetensi Dasar :
Merangkai alat ukur listrik, menggunakannya secara baik dan benar dalam rangkaian listrik

Indikator:
1. Membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik
2. Menjelaskan cara membaca dan memasang alat ukur kuat arus dan alat ukur tegangan
3. Menggunakan Amperemeter dan Voltmeter dalam rangkaian

Materi

Alat Ukur Listrik

Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus. Alat ini sering digunakan oleh teknisi elektronik yang biasanya menjadi satu dalam multitester atau Avometer. Avometer adalah singkatan dari Amperemeter, Voltmeter dan Ohmmeter.

Gambar: Amperemeter dan mikroamperemeter

Amperemeter yang sering digunakan di laboratorium sekolah, kemampuan pengukurannya terbatas sesuai dengan nilai maksimum yang tertera dalam alat urkur itu. Ada yang maksimumnya 5 A, 10 A dan 20 A.

Amperemeter bisa jadi 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 sehingga kemampuan mengukurnya disesuaikan dengan perkiraan arus yang ada. Jika kita memperkirakan dalam rentang miliampere, dapat kita gunakan shunt yang tertera 100 mA atau 500 mA.

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 F = B.I. L.

Kemampuan amperemeter dapat ditingkatkan dengan memasang hambatan shunt secara parallel terhadap amperemeter.
Besar hambatan shunt tergantung pada berapa kali kemampuannya akan ditingkatkan.
Misalnya mula-mula arus maksimumnya adalah I, akan ditingkatkan menjadi I’ = n.I, maka besar hambatan shunt.

RG = Hambatan galvanometer mula-mula

Contoh Soal:
Sebuah amperemeter dengan hambatan R_G = 100 ohm dapat mengukur kuat arus maksimum

100 mA. Berapa besar hambatan shunt yang diperlukan agar dapat mengukur kuat arus sebesar

10 A.

Penyelesaian:
N = 10 A : 100 mA = 100

Cara Penggunaan Amperemeter

Jika kita akan mengukur arus yang melewati penghantar dengan menggunakan Amperemeter maka harus kita pasang seri dengan cara memotong penghantar agar arus mengalir melewati ampere meter.

Perhatikan gambar.
Setelah kita buka saklar S kemudian kita putus penghantar, kemudian sambungkan amperemeter di tempat itu.

Setelah amperemeter terpasang, kita dapat mengetahui besar kuat arus yang mengalir melalui penghantar dengan membaca amperemeter melalui jarum penunjuk.
Dalam membaca amperemeter harus diperhatikan karakteristik alat ukur karena jarum penunjuk tidak selalu menyatakan angka apa adanya.

Kuat arus yang terukur I dapat dihitung dengan rumus:

A = Amperemeter yang digunakan

Alat Ukur Tegangan

Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik. Alat ini sering digunakan oleh teknisi elektronik yang biasanya menjadi satu dalam multi tester atau Avometer.
Avometer adalah singkatan dari Amperemeter, Voltmeter dan Ohmmeter.

Gambar: Voltmeter dan Multimeter

Voltmeter yang sering digunakan di laboratorium sekolah. Kemampuan pengukurannya terbatas sesuai dengan nilai maksimum yang tertera dalam alat ukur itu. Ada yang maksimumnya 5 V, 10 V dan 20 V dan seterusnya.

Prinsip Kerja Voltmeter

Prinsip Kerja Voltmeter hampir sama dengan Amperemeter karena desainnya juga terdiri dari galvanometer dan hambatan seri atau multiplier.
Galvanometer menggunakan prinsip hukum Lorentz, dimana interaksi antara medan magnet dan kuat arus akan menimbulkan gaya magnetic. Gaya magnetik inilah yang menggerakan jarum penunjuk sehingga menyimpang saat dilewati oleh arus yang melewati kumparan.
Makin besar kuat arus akan makin besar penyimpangannya.

Desain penyusunan galvanometer dengan hambatan multiplier menjadi voltmeter dapat dilihat pada gambar berikut.

Fungsi dari multiplier adalah menahan arus agar tegangan yang terjadi pada galvanometer tidak melebihi kapasitas maksimumnya, sehingga sebagian tegangan akan berkumpul pada multiplier. Dengan demikian kemampuan mengukurnya menjadi lebih besar.

Jika kemampuannya ingin ditingkatkan menjadi n kali maka dapat ditentukan berapa besar hambatan multiplier yang diperlukan.

V = tegangan yang akan diukur
V_G = Tegangan maksimum galvanometer
R_G = Hambatan galvanometer
R_m = Hambatan multiplier

Contoh Soal:
Sebuah Galvanometer yang memiliki hambatan dalam 10 ohm dan tegangan maksimum 10 mV akan dipakai untuk mengukur tegangan hingga tegangan maksimumnya bisa 20 V. Berapa besar hambatan multiplier yang diperlukan ?

Penyelesaian:
n = 10 : 0,01 = 1000
R_m = ( n – 1) . R_G
= 999. 10

= 9990 ohm

Cara Penggunaan Voltmeter

Untuk mengukur tegangan kita harus menggunakan voltmeter yang dipasang paralel terhadap komponen yang kita ukur beda potensialnya. Jadi tidak perlu dilakukan pemutusan penghantar seperti pada amperemeter. Lihat animasi berikut.

Pada rangkaian arus searah pemasangan kutub-kutub voltmeter harus sesuai. Kutub positip dengan potensial tinggi dan kutub negatip dengan potensial rendah. Biasanya ditandai dengan kabel yang berwarna hitam dan merah atau biru. Bila pemasangan terbalik akan terlihat penyimpangan yang arahnya ke kiri. Sedangkan pada rangkaian arus bolak balik tidak menjadi masalah.

Setelah voltmeter terpasang dengan benar maka hasil pengukuran harus memperhatikan bagaimana menuliskan hasil pengukuran yang benar
Tegangan yang terukur (V) adalah:

Contoh Soal:
Jika angka yang ditunjuk jarum = 2, dan kabel merah pada angka 2 V maka hasil pengukuran adalah

Simulasi

Simulasi 1

Simulasi 2