Tugas Pokok Bahasan 3 Instrumentasi dan Besaran Pengukuran Elektrik

Nama               : Sandrina Aprianti

NIM                 : 1106220006

Kelas                : TR-46-GAB

Mata Kuliah     : Instrumentasi dan Teknik Pengukuran Besaran Elekrik

EFEK PEMPEBANAN VOLTMETER DAN OHMETER

1. Bagaimana ciri-ciri tahanan dalam untuk amperemeter dan voltmeter?

• Ampermeter memiliki penahan dalam yang sangat kecil agar tidak menghambat arus yang diukur.
• Voltmeter memiliki penahan di dalamnya yang sangat besar agar tidak menarik arus yang signifikan dari rangkaian yang diukur.

Perbedaan karakteristik tahanan dalam untuk amperemeter dan voltmeter:

A. Amperemeter (Pengukur Arus)

• Memiliki tahanan dalam yang sangat kecil (mendekati nol ohm).
• Tujuannya adalah agar tidak menghambat aliran arus dalam rangkaian.
• Jika resistansi dalam terlalu besar, amperemeter akan mengurangi arus yang seharusnya diukur, menyebabkan kesalahan pengukuran.
• Dihubungkan seri dalam rangkaian agar dapat mengukur arus total yang mengalir.

B. Voltmeter (Pengukur Tegangan)

• Memiliki tahanan dalam yang sangat besar (idealnya mendekati tak hingga).
• Tujuannya adalah agar tidak menyerap arus dari rangkaian dan tidak mempengaruhi tegangan yang diukur.
• Jika tahanan dalam terlalu kecil, voltmeter akan membebani rangkaian dan menyebabkan pembacaan tegangan yang lebih rendah dari nilai sebenarnya (efek pembebanan voltmeter).
• Dihubungkan paralel dengan elemen yang akan diukur tegangannya.

2. Apa yang dimaksud dengan sensitivitas voltmeter?

Sensitivitas voltmeter adalah perbandingan antara resistansi dalam voltmeter dengan skala tegangan yang diukur, dinyatakan dalam ohm per volt (Ω/V). Semakin tinggi sensitivitasnya, semakin kecil arus yang diambil oleh voltmeter dari rangkaian, sehingga mengurangi efek pembebanan pada rangkaian.

Rumus menghitung resistansi dalam voltmeter berdasarkan sensitivitas:

di mana:

• RV = resistansi dalam voltmeter (Ω)
• Sensitivity = ohm per volt (Ω/V)
• Full-scale voltage = batas maksimum tegangan yang bisa diukur voltmeter (V)

3. Apa yang dimaksud dengan efek pembebanan pada voltmeter?

Efek pembebanan terjadi ketika voltmeter memiliki penahan dalam yang tidak cukup besar, sehingga menyerap arus dari rangkaian yang diukur. Hal ini menyebabkan tegangan yang diukur lebih rendah daripada tegangan sebenarnya dalam rangkaian.

Penjelasan berdasarkan materi:

• Jika voltmeter memiliki tahanan dalam yang rendah, saat dihubungkan ke rangkaian, ia akan bertindak sebagai arus tambahan (paralel) dan menyebabkan tegangan pada titik yang diukur turun, fenomena ini disebut loading down karena adanya tambahan arus yang mengalir ke voltmeter.
• Efek ini lebih terasa pada rangkaian dengan resistansi tinggi.
• Untuk mengurangi efek pembebanan, voltmeter dengan tahanan dalam tinggi harus digunakan, seperti digital multimeter (DMM) yang memiliki tahanan dalam sekitar 10-20 MΩ.

Persamaan untuk mengoreksi efek pembebanan pada voltmeter:

di mana:

• V = tegangan sebenarnya
• VM = tegangan yang terbaca oleh voltmeter
• R1, R2 = resistansi dalam rangkaian
• RV = resistansi dalam voltmeter

Dengan demikian, efek pembebanan dapat diminimalkan dengan menggunakan voltmeter dengan resistansi tinggi agar tegangan yang terbaca lebih akurat.

4. Berapa nilai arus pada A, B, C, D, E, F, dan G (Lihat Pada Gambar). 

Menentukan Arus Total I$T_{}$

Diketahui:

• Tegangan sumber $V=10V$
  
• Resistor dalam rangkaian:
  • $R_1=5\mathrm{\Omega }$
    
  • $R_2=10\mathrm{\Omega }$
    
  • $R_3=10\mathrm{\Omega }$
    

    Karena rangkaian terdiri dari kombinasi seri dan paralel, kita harus mencari hambatan total sebelum menentukan arus.

• Hambatan Seri & Paralel
  • $R_2$ dan $R_3$ berada dalam paralel, sehingga resistansi ekuivalennya adalah:
    

• Hambatan Total Rangkaian
  • $R_{\mathrm{1 }}$dan $R_{23}$ berada dalam seri, sehingga:
    

• Arus Total ($I_T$)
  Dari hukum Ohm:
  
  
  

Jadi, arus total yang keluar dari sumber adalah 1A.

Menganalisis Arus pada Titik A, B, C, D, E, F, dan G

Arus pada A

• Titik A berada di jalur utama sebelum bercabang.
• Sehingga arus yang melewati A sama dengan arus total.
  $= 1A$.

Arus pada B dan D

• Titik B dan D juga masih berada di jalur utama sebelum bercabang ke $R_2$ dan $R_3$.
• Sehingga $I_B=I_D=1A$.

Arus pada E dan G

• Setelah titik D, arus bercabang ke R2 dan R3.
• Karena $R_2=R_3=10\mathrm{\Omega }$, maka arus terbagi sama besar:

• Arus pada titik E (melewati $)$:
  $I_E=0.5A$
  
• Arus pada titik G (melewati $R_3$):
  $I_G=0.5A$
  

Arus pada C dan F

• C adalah titik sebelum masuk ke $R_2$, jadi $I_C=I_E=0.5\mathrm{A.}$
• F adalah titik sebelum masuk ke $R_3$, jadi $I_F=I_G=0.5\mathrm{A.}$

Jawaban Akhir

Titik	Arus
A	1A
B	1A
C	0,5A
D	1A
E	0,5A
F	0,5A
G	0,5A

5. Perhatikan Gambar. Jika tahanan dalam voltmeter 1 kΩ, berapa arus yang mengalir pada voltmeter dan arus pada tahanan R2?

• Dari gambar:
  • Tegangan pada R2 adalah 15V.
  • R2 memiliki resistansi 15Ω, sehingga arus melalui R2 dihitung dengan hukum Ohm: 
    
    
    
  • Voltmeter memiliki tahanan 1 kΩ, sehingga arus yang melewati voltmeter: