Pengertian jembtana wheastone

JEMBATAN WHEASTONE

1.      Pengertian Galvanometer

Galvanometer adalah alat yang digunakan untuk deteksi dan pengukuran arus. Kebanyakan alat itu kerjanya tergantung pada momen yang berlaku pada kumparan di dalam medan magnet.

Bentuk mula-mula dari galvanometer adalah seperti alat yang dipakai Oersted yaitu 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. 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 waktu ini.

2.      Pengertian  Jembatan Wheatstone 

adalah alat ukur yang ditemukan oleh Samuel Hunter Christie pada 1833 dan meningkat dan dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843. Ini digunakan untuk mengukur suatu yang tidak diketahui hambatan listrik dengan menyeimbangkan dua kaki dari rangkaian jembatan, satu kaki yang mencakup komponen diketahui. kerjanya mirip dengan aslinya potensiometer .

Rangkaian jembatan wheatstone adalah susunan dari 4 buah hambatan, yang mana 2 dari hambatan tersebut adalah hambatan variable dan hambatan yang belum diketahui besarnya yang disusun secara seri satu sama lain dan pada 2 titik diagonalnya dipasang sebuah galvanometer dan pada 2 titik diagonal lainnya diberikan sumber tegangan.

Dengan mengatur sedemikian rupa besar hambatan variable sehingga arus yang mengalir pada Galvanometer = 0, dalam keadaan ini jembatan disebut seimbang

Rangkaian jembatan wheatstone juga dapat disederhanakan dengan menggunakan kawat geser bila besarnya hambatan bergantung pada panjang penghantar.

Kegunaan

Kegunaan dari jembatan wheatstone adalah untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara arus yang mengalir pada galvanometer sama dengan nol (karena potensial ujung-ujungnya sama besar). Sehingga dapat dirumuskan dengan perkalian silang .

Hasil kali antara hambatan hambatan berhadapan yang satu akan sama dengan hasil kai hambatan hambatan berhadapan lainnya jika beda potensial antara c dan d bernilai nol. Persamaan

R1 . R3 = R2 . R4 dapat diturunkan dengan menerapkan Hukum Kirchoff dalam rangkaian tersebut.

Pembuktian Persamaan

Berikut adalah penerapan hukum Kirchoff untuk memperoleh persamaan R₁ . R₃ = R₂ . R₄. Untuk melihat caranya, tekanlah tombol berikut

Pertama-tama perhatikanlah dengan cermat rangkaian jembatan wheatston

Carilah persamaan di loop I dan persamaan di loop II, yaitu

Persamaan di loop II

I₂ . R₂ + I₃ . R₅ - I₁ . R₄ = 0

Persamaan di loop III

I₄ . R₁ - I₅ . R₃ - I₃ . R₅ = 0

Jika tidak ada arus yang mengalir ke R₅ (I₃ = 0), maka

Persamaan loop II
I₂ . R₂ - I₁ . R₄ = 0

Persamaan loop III
I₄ . R₁ - I₅ . R₃ = 0

Bagi persamaan di loop II dengan persamaan di loop I, maka akan di peroleh bentuk berikut

Pada saat I₃ = 0, maka I₂ = I₄ dan I₁ = I₅, sehinnga bentuk ini akan menjadi

Bagaimana Jika I3 tidak sama dengan nol

Pada kasus I₃ ≠ 0, maka analisis rangkaian akan menjadi lebih rumit, di mana variabel kuat arus listrik (I) akan muncul dalam persamaan. Untuk lebih jelasny, ikutilah langkah-langkah berikut

Persamaan di loop III

I₄ . R₁ - I₅ . R₃ - I₃ . R₅ = 0

Perhatikanlah arah arus listrik pada rangkaian, dengan menerapkan hukum I Kirchoff akan didapat persamaan

I = I₁ + I₂

I₂ = I₄ + I₃

I₅ = I₃ + I₁

Oleh karena itu, persamaan di loop III akan menjadi

(I₂ - I₃)R₁ - (I₃ + I₁)R₃ - I₃R₅ = 0

I₃R₅ = (I₂ - I₃)R₁ - (I₃ + I₁)R_{3............................1)}

Persamaan di loop II

I₂ . R₂ + I₃ . R₅ - I₁ . R₄ = 0

I₃ . R₅ = I₁ . R₄ - I₂ . R_{2..............................2)}

Substitusi persamaan 1) ke persamaan 2), maka akan didapat bentuk seperti berikut

(I₂ - I₃)R₁ - (I₃ + I₁)R₃ = I₁ . R₄ - I₂ . R₂

I₂ . R₁ - I₃ . R₁ - I₃ . R₃ - I₁ . R₃ = I₁ . R₄ - I₂ . R₂

I₂(R₁ + R₂) - I₁(R₃ + R₄) = I₃ (R₁ + R₃)

Jadi persamaan akhir apabila I₃ ≠ 0, dalam artian ada beda potensial antara ujung-ujung R₅, maka akan berlaku persamaan berikut

I₂(R₁ + R₂) - I₁(R₃ + R₄) = I₃ (R₁ + R₃)

Besaranya hambatan total rangkaian dapat dicari dengan persamaan

R_total = E/I