AMPEREMETER DAN VOLTMETER

AMPEREMETER DAN VOLTMETER
ARUS SEARAH (DC)
A.  TUJUAN
1.  Menentukan hambat dalam amperemeter.
2.  Menentukan hambat dalam voltmeter.
3.  Mengenal cara mengolah batas ukur amperemeter.
4.  Mengenal cara mengolah batas ukur voltmeter.
5.  Mengukur hambatan Rx.
6.  Mempu menggunakan alat ukur listrik dengan benar.
7.  Mampu menerapkan metode grafik dengan benar.

B.  DASAR TEORI
1.  Pengukuran Arus dan Tegangan
Untuk mengukur kuat arus di suatu rangkaian digunakan amperemeter.
Amperemeter itu dipasang seri seperti gambar 1a. Mengukur tegangan antara 2
titik dalam rangkaian digunakan voltmeter. Voltmeter pengukur tegangan
dipasang paralel seperti gambar 1b.
Jadi jika pengukuran arus yang dimaksud melalui R, tegangan yang dimaksud pada
ujung-ujung R, maka baik pada gambar 1c maupun gambar 1d, hanya satu alat
yang mengukur sebenarnya. Untuk itu hasil pengukuran perlu dikoreksi dan untuk
mengoreksinya perlu diketahui hambatan dalam dari alat (amperemeter dan
voltmeter).
2.  Mengukur hambatan dalam amperemeter dan voltmeter
Baik amperemeter maupun voltmeter hambatan dalamnya dapat diukur masing-
masing dengan dua cara. 
a.  Pengukuran hambatan dalam amperemeter
Cara pertama, lihat gambar 2a. Jika hasil pengukuran voltmeter adalah V dan
hasil pengukuran amperemeter adalah I,maka hambatan dalam amperemeter
itu adalah :
      

           
Cara kedua, lihat gambar 2b. Pengukuran hambatan dilakukan dua kali, mula-
mula ketika RB belum dipasang, misalnya hasil penunjukkan amperemeter I1.
Kemudian RB dipasang maka penunjukkan amperemeter, misalnya menjadi I2,
maka hambatan dalam amperemeter itu adalah : 
   
      
 
                   
2b. Pengukuran bertahap dangan hambatan RB.
b.  Pengukuran hambatan dalam voltmeter Cara pertama, lihat gambar 3a. Jika hasil pengukuran amperemeter adalah I
dan hasil pengukuran voltmeter adalah V maka hambatan dalam voltmeter itu
adalah :
     

               
Cara kedua, lihat gambar 3b. Pengukuran hambatan dilakukan dua kali, mula-
mula ketika RB belum dipasang, misalnya hasil pengukuran voltmeter V1.
Kemudian RB dipasang maka penunjukkan voltmeter akan berubah, misalnya
menjadi V2, maka hambatan dalam amperemeter itu adalah :
   
  
       
                
3.  Mengubah batas Ukur Amperemeter dan Voltmeter
Alat-alat ukur mempunyai batas kemampuan pengukuran, begitu juga alat
pengukur arus (amperemeter) dan alat pengukur tegangan (voltmeter) ini. Angka
terbesar yang ada pada skala alat ukur itu adalah batas maksimum pengukur alat
tersebut.
Untuk mengubah batas ukur baik amperemeter maupun voltmeter perlu
tambahan hambatan. Pada amperemeter tambahan hambatan disusun paralel
(shunt) seperti yang terlihat pada gambar 4a, sedangkan pada voltmeter tambahan
hambatan disusun seri seperti yang terlihat pada gambar 4b.

Misalnya (gambar 4a) batas ukur amperemeter mula-mula adalah I dan kita
inginkan supaya batas ukur menjadi n x I, maka perlu diberi hambatan paralel
(shunt) sebesar :
    
 
    
          
Misalnya (gambar 4b) batas ukur voltmeter mula-mula adalah V dan kita
inginkan supaya batas ukur menjadi n x V, maka perlu diberi hambatan seri
(depan) sebesar :
              

C.  ALAT DAN BAHAN 
1.  Amperemeter DC/milliamperemeter DC
2.  Voltmeter DC/millivoltmeter DC
3.  Sumber tegangan DC
4.  Bangku hambat
5.  Hambat geser
6.  Penutup arus
7.  Kabel-kabel

D.  PROSEDUR EKSPERIMEN DAN SUSUNAN ALAT
  Mengikuti semua petunjuk yang diberikan asisten.   Meminjam alat-alat yang diperlukan.
  Setiap rangkaian yang sudah disusun ditanyakan dahulu kepada asisten tentang
kebenarannya, sesuadah itu barulah switch S ditutup.
  Hambat geser digunakan untuk mengatur besar arus dan tegangan.
  Pencatatan hasil pengukuran dituliskan pada kertas yang sudah disediakan
dilembar kerja.
  Menanyakan kepada asisten beberapa kali pengulangan suatu percobaan tertentu
itu.

1.  Menyusun rangkaian seperti yang terlihat pada gambar 2a menutup switch S,
mengatur hambat geser. Mencatat kedudukan amperemeter (arus I) dan kedudukan
voltmeter (tegangan V). Mengulangi percobaan ini beberapa kali untuk harga-
harga arus I dan tegangan V yang berbeda, dengan cara menggeser hambatan
geser.

2.  Menyusun rangkaian seperti yang terlihat pada gambar 2b, tetapi belum
dihubungkan dengan RB (dari bangku hambat), menutup switch S, mengatur
hambat geser. Mencatat kedudukan amperemeter (I1), sesudah itu menghubungkan
RB  (tanpa mengubah yang lain), mencatat lagi kedudukan amperemeter (I2).
Mengukur dan mencatat harga hambatan bangku yang digunakan (RB).
Mengulangi percobaan ini beberapa kali dengan cara menggeser hambatan geser.

3.  Menyusun rangkaian seperti yang terlihat pada gambar 3a, menutup switch S,
mengatur hambat geser. Mencatat kedudukan amperemeter (I) dan votlmeter (V).
Mengulangi percobaan ini beberapa kali untuk harga-harga I dan V yang berbeda,
dengan cara menggeser hambatan geser.

4.  Menyusun rangkaian seperti yang terlihat pada gambar 3b, tetapi belum
dihubungkan dengan RB, menutup switch S, mengatur hambat geser. Mencatat
kedudukan voltmeter (V1), sesudah itu menyambungkan RB, mencatat lagi
kedudukan voltmeter (V2). Mengukur dan mencatat harga hambatan bangku yang
digunakan (RB). Mengulangi percobaan ini beberapa kali dengan cara menggeser
hambatan geser.

5.  Mengambil hambatan yang besarnya belum diketahui  (Rx). Mengganti hambatan
RB dengan Rx. Melakukan percobaan ini seperti percobaan V-4. Mengulangi
percobaan ini beberapa kali dengan cara menggeser hambatan geser.

E.  DATA PENGAMATAN
1.  Pengukuran Hambatan Dalam Amperemeter
a.  Cara 1
No.  V(Volt)  I (ampere)  RA (Ω)
1.  28 x 10-3
  30 x 10-3
  0,93 2.  30 x 10-3
  33 x 10-3
  0,90
3.  32 x 10-3
  35 x 10-3
  0,91
4.  34 x 10-3
  37 x 10-3
  0,91
5.  36 x 10-3
  39 x 10-3
  0,92

b.  Cara 2
RB = 0,22 Ω
No.  I1(ampere)  I2 (ampere)  RA (Ω)
1.  30 x 10-3
  8 x 10-3
  0,605
2.  33 x 10-3
  8,5 x 10-3
  0,63
3.  35 x 10-3
  9 x 10-3
  0,63
4.  37 x 10-3
  10 x 10-3
  0,59
5.  40 x 10-3
  11 x 10-3
  0,58

2.  Pengukuran Hambat Dalam Voltmeter
a.  Cara 1
No.  I (ampere)  V(Volt)  RV (Ω)
1.  9 x 10-6
  0,3  33333
2.  14 x 10-6
  0,45  32142
3.  18 x 10-6
  0,55  30555
4.  24 x 10-6
  0,75  31250
5.  30 x 10-6
  0,9  30000

b.  Cara 2
RB = 47000Ω
No.  V1(Volt)  V2(Volt)  RV (Ω)
1.  0,3  0,2  141000
2.  0,5  0,3  117500
3.  0,6  0,3  94000
4.  0,7  0,35  94000
5.  0,8  0,38  89532

3.  Mengukur Hambatan RX
No.  V1(Volt)  V2(Volt)  RX (Ω)
1.  0,3  0,25  5242,7
2.  0,5  0,4  6291
3.  0,7  0,55  6740
4.  0,8  0,65  5898
5.  1  0,8  6291,2

   
F.  ANALISA DATA
1.  Pengukuran Hambatan Dalam Voltmeter
A.  Cara 1
No.  V(Volt)  I (ampere)
1.  28 x 10-3
  30 x 10-3

2.  30 x 10-3
  33 x 10-3

3.  32 x 10-3
  35 x 10-3

4.  34 x 10-3
  37 x 10-3

5.  36 x 10-3
  39 x 10-3


  



   
 
  
 
 
      
                       
   
 
 
 
 
      
                       
   
 
 
 
 
      
                       
   
 
  
 
 
      
                       
   
 
 
 
 
      
                       

   ̅̅̅  
∑ 
  

                                                                  



              

NO     (Ω)  (        ̅̅̅  (Ω)           ̅̅̅ 
 
(  )
1               0,013592174  0,000184747
2               -0,010650251  0,000113428
3               -0,005455445  0,0000297619
4               -0,000822241  0,00000067608
5               0,003335763  0,0000111273
    ∑  0,00033974

      √∑         ̅̅̅ 


       
 
      √         
       

                    
               
∑ 
   ̅̅̅
     
 
          
         
                                

Jadi,                          dengan ralat relatif sebesar 0,45%.

B.  Cara 2
RB = 0,22 Ω
No.  I1(ampere)  I2 (ampere)
1.  30 x 10-3
  8 x 10-3

2.  33 x 10-3
  8,5 x 10-3

3.  35 x 10-3
  9 x 10-3

4.  37 x 10-3
  10 x 10-3

5.  40 x 10-3
  11 x 10-3


    
      
 
    
     
      
 
      
               
                       
     
      
 
      
                 
                               

     
      
 
      
               
                             

     
      
 
      
                
                        
     
      
 
      
                
                       

   ̅̅̅  
∑ 
  

                                               

               


 NO     (Ω)  (        ̅̅̅  (Ω)           ̅̅̅ 
 
(  )
1  0,605  -0,004734641  0,0000224168
2  0,634117647  0,024383007  0,000594531
3  0,635555556  0,025820915  0,00066672
4  0,594  -0,015734641  0,000247579
5  0,58  -0,029734641  0,000884149
    ∑  0,002415395

      √∑         ̅̅̅ 


       


      √          
       

                   
               
∑ 
   ̅̅̅
     
 
         
          
                                 

Jadi,                        dengan ralat relatif sebesar 1,80 %.

2.  Pengukuran Hambat Dalam Voltmeter
A.  Cara 1
No.  I (ampere)  V(Volt)
1.  9 x 10-6
  0,3
2.  14 x 10-6
  0,45
3.  18 x 10-6
  0,55
4.  24 x 10-6
  0,75
5.  30 x 10-6
  0,9

  



   
 
  
 
 
      
                      
   
 
 
 
 
      
                       
   
 
 
 
 
      
                       
   
 
  
 
 
      
                     
 
 
 
 
      
                 


   ̅ ̅ ̅ ̅  
∑ 
  

                                                      




= 31456,34921 Ω

NO     (Ω)  (        ̅ ̅ ̅ ̅  (Ω)           ̅ ̅ ̅ ̅ 
 
(  )
1               1876,984127  3523069,413
2               686,5079365  471293,1469
3               -900,7936508  811429,2013
4         -206,3492063  42579,99496
5         -1456,349206  2120953,011
    ∑  6969324,767

      √∑         ̅ ̅ ̅ ̅ 


       


      √          
       

                    
               
∑ 
   ̅ ̅ ̅ ̅
     
 
          
          
                                

Jadi,                           dengan ralat relatif sebesar 1,88 %.

B.  Cara 2
RB = 47000Ω
No.  V1(Volt)  V2(Volt)
1.  0,3  0,2
2.  0,5  0,3
3.  0,6  0,3
4.  0,7  0,35
5.  0,8  0,38
 
    
  
       
    
     
  
       
      
      
                                   
     
  
       
      
      
                                    

     
  
       
      
      
                                   

     
  
       
      
      
                                   
     
  
       
      
      
                                         

   ̅̅̅  
∑ 
  

                                            

               

NO     (Ω)  (        ̅ ̅ ̅ ̅  (Ω)           ̅ ̅ ̅ ̅ 
 
(  )
1  141000  33795,2381  1142118118
2  117500  10295,2381  105991927,4
3  94000  -13204,7619  174365737
4  94000  -13204,7619  174365737
5  89523,80952  -17680,95238  312616077,1
    ∑  1909457596

      √∑         ̅ ̅ ̅ ̅ 


       


      √         
       

                   
               
∑ 
   ̅ ̅ ̅ ̅
     
 
         
          
                                

Jadi,                            dengan ralat relatif sebesar 9,1 %. 
3.  Mengukur Hambatan Rx
No.  V1(Volt)  V2(Volt)
1.  30 x 10-2
  25 x 10-2

2.  50 x 10-2
  40 x 10-2

3.  70 x 10-2
  55 x 10-2

4.  80 x 10-2
  65 x 10-2

5.  100 x 10-2
  80 x 10-2

   ̅ ̅ ̅ ̅ 
  
̅ ̅̅ ̅     
̅ ̅̅ ̅


                        

               

    
       
  
    
                
                    

   
  
                            
    
       
  
    
                
                    

  
  
                            
    
       
  
    
                
                    

   
  
                            
    
       
  
    
                
                    

   
  
                            
    
       
  
    
                 
                     

  

                            
   ̅ ̅ ̅ ̅ 
∑ 



                                                                  


               






 NO     (Ω)  (        ̅ ̅ ̅ ̅  (Ω)           ̅ ̅ ̅ ̅ 
 
(  )
1               -1873,575728  3510286,007
2               437,442791  191356,1954
3               1427,879299  2038839,292
4               -429,1891534  184203,3294
5               437,442791  191356,1954
    ∑  6116041,019


      √∑         ̅ ̅ ̅ ̅ 


       


      √          
       

                   
               
∑ 
   ̅ ̅ ̅ ̅
     
 
         
          
                                 

Jadi,                          dengan ralat relatif sebesar 4,12 %.

G.  PEMBAHASAN
Berdasarkan praktikum amperemeter dan voltmeter arus searah (DC),
diperoleh 5 data: yaitu data kuat arus dan tegangan yang keduanya digunakan untuk
menentukan besarnya hambatan dalam amperemeter dan hambatan dalam votlmeter.
Pada percobaan ketiga yaitu mengukur hambatan RX dimana cara menyusun
atau merangkai alatnya seperti pada percobaan kedua dengan cara kedua, hanya RB
diganti dengan RX. Untuk mengetahui besarnya hambatan RX digunakan rumus 
      
    
  . Dari hasil analisis data diperoleh nilai hambatan dalam RX sebesar
                    dengan ralat relatif sebesar 4,12 %.
Adanya perbedaan nilai, baik hambatan dalam amperemeter, hambatan dalam
voltmeter, maupun hambatan RX dan analisis data, disebabkan oleh beberapa faktor:
1. Kurangnya ketelitian praktikan dalam merangkai alat yang digunakan saat
praktikum.
2. Kurangnya ketelitian praktikan dalam membaca skala alat ukur.

H.  JAWABAN PERTANYAAN
1.  Dengan melihat letak dari amperemeter pada gambar 1a dan voltmeter pada
gambar 1b masing-masing sebagai alat ukur melalui R dan tegangan ujung-ujung
R, maka bagaimana sebaiknya hambatan masing-masing pada kedua alat tersebut? Jawab:
Pada gambar 1a sebaiknya hambatan dipasang seri terhadap amperemeter
karena energi yang berasal dari baterai akan disalurkan pada amperemeter yang
berkutub positif dan juga ujung R yang berkutub positif, sama-sama akan keluar
menuju hambatan geser dan akan kembali ke baterai lagi. Selain itu berdasrkan
gambar 1a, jika amperemeter memiliki hambatan maka hambatan total akan
bertambah sesuai dengan rumus R total = R1 + R2.  Dengan bertambahnya
hambatan maka arus akan semakin kecil sehingga arus yang terukur salah.
Sebaiknya hambatan amperemeter sangat kecil.

2.  Dapatkah amperemeter berfungsi sebagai voltmeter. Jika dapat, bagaimana
rangkaiannya dan apakah syarat-syaratnya?
Jawab:
  Amperemeter dapat berfungsi sebagai voltmeter. Caranya yaitu dengan
pengukuran secarra bersamaan kuat arus dan tegangan dengan amperemeter
berada di luar. Amperemeter disusun secara seri sedangkan voltmeter disusun
secara pararel . dengan rangkaiannya sebagai berikut: 
  Voltmeter mengukur tegangan ujung-ujung R tetapi amperemeter bukan
mengukur arus yang melalui R. Dengan syarat arus yang dimaksud melaui R, dan
amperemeter berada di dalam (berhubungan langsung dengan ujung-ujung R).
3.  Turunkan persamaan (2) dan (4), sertakan juga syarat-syarat yang diperlukan serta
koreksi yang mungkin diberikan!
Jawab:
  Untuk persamaan (2) :
   
      
 
    
I1 adalah arus sebelum dihubungkan dengan RB.
I2 adalah arus sesuadah dihubungkan dengan RB.
        
                 
                     
   
      
 
                
  Untuk persamaan (4) :
   
  
       
    
           
Maka 
 
 

 
 

       
 

 
 

   
 
       
                 
I.  KESIMPULAN DAN SARAN
1.  Kesimpulan
Berdasarkan analisa data dan pembahasan, dapat disimpulkan bahwa 
1)  Untuk menentukan hambatan dalam amperemeter dapat digunakan 2 cara,
yaitu:
a.  Cara pertama adalah pengukuran langsung dengan menggunakan
voltmeter dimana amperemeter dan voltmeter dipasang secara paralel. 
b.  Cara kedua adalah pengukuran bertahap dengan hambatan RB.
Untuk mengetahui nilai hambatan dalam amperemeter digunakan rumus
         
 
  
2)  Untuk menentukan hambatan RX digunakan rumus       
    
   

2.  Saran
Sebelum melaksanakan percobaan, hendaknya mahasiswa mempelajari dan
memahami konsep dan prinsip dari bahan praktikum.

J.  DAFTAR PUSTAKA

Tim fisika dasar. 2012. Modul Praktikum Fisika Untuk Kimia. Malang : Universitas
Negeri Malang.