TM1 LAB

LAPORAN GALVANOMETER

I.                   TUJUAN

Tujuan  pembuatan galvanometer sederhana adalah sebagai berikut:

1.      Mengetahui komponen-komponen pada galvanometer.

2.      Mengetahui prinsip kerja galvanometer.

3.      Mengetahui cara penggunaan galvanometer untuk mengukur tegangan yang relatif kecil

II.                DASAR TEORI

            Galvanometer adalah alat pengukur kuat arus yang relatif lemah. Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus ataupun beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung. Cara kerjanya sama dengan Amperemeter, Voltmeter, dan Ohmmeter. Ketiga alat itu cara kerjanya sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi pegas, maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet dapat berubah karena arus listrik yang mengalir ke dalamnya.

            Cara kerja galvanometer, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorents sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk silinder membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara kutub-kutub sebuah magnet hermanen. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan. Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan kumparan berputar. Putaran kumparan ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga kumparan hanya akan berputar dengan sudut tertentu. Putaran dari kumparan diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.

            Dalam dunia kelistrikan, Galvanometer sejenis dengan SGammeter / amperemeter dan merupakan suatu alat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur arus yang melalui suatu cabang. Kebanyakan galvanometer menggunakan prinsip momen yang berlaku pada kumparan di dalam medan magnet. Galvanometer akan menghasilkan perputaran jarum penunjuk sebagai hasil dari arus listrik yang mengalir melalui lilitannya.

            Pada mulanya bentuk galvanometer seperti alat yang dipakai Oerstedyaitu jarum kompas yang diletakkan dibawah kawat yang dialiri arus yang akan diukur. Kawat dan jarum diantara keduanya mengarah utara-selatan apabila tidak ada arus di dalam kawat. Akibat adanya arus listrik yang mengalir melalui kawat akan tercipta medan magnet sehingga arah jarum magnet di dekat kawat akan bergeser arah jarum magnetnya. Kepekaan galvanometer semacam ini bertambah apabila kawat itu dililitkan menjadi kumparan dalam bidang vertical dengan jarum kompas ditengahnya. Dan instrument semacam ini dibuat oleh Lord Kelvin pada tahun 1890, yang tingkat kepekaanya jarang sekali dilampaui oleh alat-alat yang ada pada saat ini.

Galvanometer selalu berorientasi sehingga letak kumparan selalu paralel dengan garis magnetik meridian lokal, yang tak lain adalah komponen horisontal BH dari medan magnetik bumi. Saat arus mengalir melalui kumparan galvanometer, medan magnet lain (B) tercipta dan posisinya tegak lurus dengan kumparan. Kekuatan medan magnetnya dirumuskan sebagai:

T = B x I x A x N

Dimana:

T = torsi dalam Newton-meter (N-m)

B = kerapatan fluksi didalam celah udara (Wb/m2)

A = luas efektif kumparan (m2)

I = arus dalam kumparan putar (Ampere, A)

N = jumlah lilitan kumparan

Komponen dasar suatu amperemeter dan voltmeter adalah galvanometer alat yang mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer dirancang sehingga pembacaan skala sebanding dengan arus yang melaluinya. Ada dua sifat galvanometer yang penting dalam pemakaiannya sebagai amperemeter dan voltmeter. Sifat tersebut yaitu resistansi galvanometer Rg dan arus yang dibutuhkan untuk menghasilkan simpangan skala Ig.”

            Pada voltmeter, galvanometer dipasang hambatan multiplier atau eksternal (hambatan depan). Pemasangannya secara seri. Fungsinya menahan arus agar tegangan pada galvanometer tidak melebihi batas maksimum dan sebagian tegangan berkumpul pada multiplier. Sehingga dapat digunakan untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari standarnya. Sedangkan pada amperemeter, galvanometer mempunyai hambatan shunt. Hambatan tersebut agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian juga sangat kecil. Pemasangannya secara paralel. Galvanometer bekerja berdasarkan gaya Lorentz. Gaya dimana gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet (B). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik (I). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Cara kerja galvanometer ini, yaitu berputarnya jarum kompas karena munculnya dua gaya Lorentz sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui lilitan tembaga yang terpasang di atas dan di bawah papan kayu. Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan jarum kompas berputar.

Galvanometer merupakan salah satu alat ukur listrik yang dapat digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dan tegangan yang relatif kecil. Prinsip kerja galvanometer dalam mengukur kuat arus listrik bekerja berdasarkan prinsip bahwa sebuah kumparan yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika diletakkan dalam suatu daerah medan magnetik. Pada dasarnya kumparan terdiri dari banyak lilitan kawat. Sebuah galvanometer yang digantungkan pada kumparan, kopel magnetik akan memutar kumparan yang hanya dapat berputar maksimal seperempat putaran kedudukan kumparan tegak lurus terhadap medan magnet.

Galvanometer bekerja berdasarkan gaya Lorentz. Cara kerja galvanometer, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorentz sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk silinder membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara kutub-kutub sebuah magnet. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan. Sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorentz yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan kumparan berputar. Putaran kumparan ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga kumparan hanya akan berputar dengan sudut tertentu. Putaran dari kumparan diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.

III. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan untuk membuat galvanometer adalah sebagai berikut:

-       Baterai 1,5 Volt

-       Busur derajat

-       Kawat tembaga (kumparan)

-       Kartu perdana bekas

-       Kabel penghubung (probe)

-       Magnet U

-       Gir tamia

-       Besi panjang

-       Jarum penunjuk

-       Kerangka ban tamia

IV. PROSEDUR KERJA

Prosedur kerja pembuatan galvanometer sederhana, yaitu:

1.      Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk membuat galvanometer sederhana.

2.      Potong kardus serta buat bentuk kotak, lalu buat kumparan pada kardus tersebut secara rapi. Pada kumparan, sisakan lilitan untuk menghubungkan dengan probe.

3.      Tusukkan besi panjang ke kumparan, setelah itu salah satu sisinya dimasukkan gir tamia, pegas spiral, busur serta jarum penunjuk.

4.      Pada sisi lain, masukkan kerangka ban tamia yang tidak terlalu kencang agar kumparan dapat bergerak dengan baik.

5.      Buat alas galvanometer sederhana menggunakan sterofom, setelah itu letakkan magnet U lalu direkatkan dengan alas galvanometer.

6.      Letakkan rangkaian kumparan di antara dua kutub magnet U.

7.      Hubungkan ujung-ujung kumparan dengan probe. Ujung probe yang lain dihubungkan dengan baterai.

8.      Untuk melihat gerakan jarum ke arah yang berlawanan, pindahkan posisi ujung probe yang dihubungkan dengan baterai. Alat siap dugunakan.

V.         HASIL

NO	JUMLAH LILITAN	BATRAI
1	36 LILITAN	1,5 VOLT 4 BUAH

VI.      PEMBAHASAN

Pada pembuatan galvanometer yang telah kami lakukan dikatakan berhasil bila jarum galvanometer dapat bergerak karena hal itu disebabkan karena adanya induksi elektromagnetik yang menghasilkan gaya Lorentz. Gaya inilah yang menyebabkan jarum galvanometer dapat bergerak. Dimana gaya Lorentz ialah Gaya dimana gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet (B). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik (I). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Berdasarkan pembuatan galvanometer yang kami lakukan, jika kutub positif probe dihubungkan dengan kutub baterai positif, maka jarum galvanometer sederhana bergerak ke kanan. Sedangkan jika ujung probe negatif dihubungkan ke kutub positif baterai, maka jarum galvanometer akan bergerak ke kiri dengan itu pembacaan skalanya dapat dilihat pada busur derajat yang telah ada pada rangkaian galvanometer. Pembuatan galvanometer yang kami lakukan pergerakkan jarum galvanometernya dipengaruhi oleh baterai yang digunakan dan juga banyaknya lilitan pada kumparan.

Seperti yang telah kita ketahui Galvanometer merupakan salah satu alat ukur listrik yang dapat digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dan tegangan yang relatif kecil. Prinsip kerja galvanometer dalam mengukur kuat arus listrik bekerja berdasarkan prinsip bahwa sebuah kumparan yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika diletakkan dalam suatu daerah medan magnetik. Pada dasarnya kumparan terdiri dari banyak lilitan kawat. Sebuah galvanometer yang digantungkan pada kumparan, kopel magnetik akan memutar kumparan yang hanya dapat berputar maksimal seperempat putaran kedudukan kumparan tegak lurus terhadap medan magnet. (Bartholomew. 1963 : Bab 5)

Pembuatan galvanometer yang kami lakukan menggunakan batrai 1,5 volt sebanyak 4 buah dan menggunakan 36 lilitan. Semakin besar tegangan yang digunakan, maka semakin besar skala yang ditunjukkan galvanometer. Demikian sebaliknya, jika hanya 1 baterai yang digunakan maka jarum hanya menunjukkan skala yang kecil.

VII.   KESIMPULAN

Galvanometer adalah alat ukur listrik yang dapat digunakan untuk mengukur arus dan tegangan yang relative kecil. Galvanometer dapat bekerja dengan menggunakan prinsip induksi elektromagnetik yang akan menghasilkan gaya Lorentz. Dimana prinsip Gaya Lorentz adalah Gaya dimana gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Arah gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B. Ibu jari, menunjukan arah gaya Lorentz . Jari telunjuk, menunjukkan arah medan magnet (B). Jari tengah, menunjukkan arah arus listrik (I). Untuk muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedang untuk muatan negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Pembuatan galvanometer sederhana menggunakan beberapa alat, salah satunya kumparan. Dalam membuat kumparan, harus dililitkan kawat tembaga dengan rapi dan secukupnya. Selain itu baterai yang memungkinkan gerakan jarum galvanometer sederhana. Semakin besar tegangan, maka semakin besar skala yang ditunjukkan galvanometer sederhana.

VIII.    DAFTAR PUSTAKA

Cooper, William David. 1999. Instrumentasi elektronik dan teknik pengukuran. Jakarta :                Erlangga.

Sapiie, Sujana. 2000. Pengukuran dan alat-alat listrik. Jakarta : Pradnya Paramita.

Stout, Melville B., Basik Electrical Measurerient, edisi kedua, bab 17. Englewood Cliffs, N.J. :Prentice Hall,Inc., 1960.

Bartholomew, Davis, Electrical Measurements and Instrumenstation, bab 5. Boston : Allyn and Bacon, Inc, 1963.