Teori dasar Jembatan Wheatstone

Prinsip Dasar jembatan wheatstone
Teori jembatan wheatstone
Pengertian Dari Galvanometer
Hukum Kirchoff II / 2
Hukum Kirchoff I / 1

Prinsip dari metode jembatan wheatston

Contoh Soal jembatan wheatstone
Di atas adalah daftar isi
Hambatan listrik suatu penghantar merupakan karakteristik dari suatu bahan penghantar tersebut yang mana adalah kemampuan dari penghantar itu untuk mengalirkan arus listrik, yang secara matematis dapat dituliskan:
r=p. (L/A)
Dimana:
R  : Hambatan listrik suatu penghantar (Ω)
ρ : Resitivitas atau hambatan jenis (Ω. m)
L : Panjang penghantar (m)
A : Luas penghantar ( m²)
Menurut hukum Ohm, hambatan listrik juga merupakan hasil perbandingan dari besarnya beda potensial pada ke-2 ujung penghantar terhadap besarnya arus listrik yang mengalir melalui hambatan tersebut.
Secara matematis dapat dituliskan: R=V/I
Dimana:
R : Hambatan (Ω)
V :  Beda potensial (V)
I : Arus Listrik (A)
Cara menentukan besar suatu hambatan biasanya dapat dilakukan dengan cara:
1. 1. Menggunakan teori hubungan antara resitivitas terhadap besar hambatan (jika hambatan berupa suatu penghantar), yang mana harus diketahui luas dari lebar penghantar dan panjang penghantar serta harus diketahui juga hambatan jenis dari bahan penghantar. Namun bila besar hambatan merupakan suatu komponen listrik ( R ), dapat diketahui dengan cara mengukur besar arus yang mengalir dan besar beda potensial pada ke-2 ujung penghantar, lalu gunakan hukum Ohm yang mana didapat besar hambatan berbanding lurus dengan besar beda potensial dan berbanding terbalik terhadap besar arus listrik yang mengalir.
Dapat juga dengan menggunakan metode jembatan Wheatstone, yaitu menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone dan melakukan perbandingan antara besar hambatan yang telah diketahui dengan besar hambatan yang belum diketahui yang tentunya dalam keadaan jembatan disebut seimbang ( G=0 ).
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, sehingga sesuai dengan hukum Ohm berlaku persamaan: Rangkaian jembatan wheatstone juga dapat disederhanakan dengan menggunakan kawat geser bila besarnya hambatan bergantung pada panjang penghantar. Pengertian Hukum Ohm
 Didalam logam pada keadaan suhu tetap, rapat arus I berbanding lurus dengan medan listrik. Hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan disebut “Hukum Ohm”.  prinsip ohm adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, Ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antar tegangan, arus dan hambatan yang salaing berhubungan.

• Hukum Ohm :

- Tegangan dinyatakan dengan nilai volt, disimbolkan E dan V.
 - Arus dinyatakan dengan Ampere, disimbolkan I
 - Hambatan dinyatakan dengan Ohm, disimbolkan R.
Jika luas penampang A yang diperhatikan cukup kecil dan tegak lurus kearah J (misalnya panjang konduktor besar sekali dibanding dengan luas penampangnya), maka J dapat dianggap sama pada seluruh bagian penampang hingga I = J . A maka untuk beda potensial berlaku ΔV = ∫E . dl dan juga integrasi diambil sepanjang suatu garis gaya ΔV = ∫E . dl
 Terlihat bahwa faKtor yang berupa integrasi hanya tergantung dari konduktornya dan merupakan sifat khusus konduktornya dan biasa disebut sebagai tahanan (R) atau resistansinya. Dapat dituliskan V = I . R
resistansinya. Dapat dituliskan V = I . R  Pengertian Hukum Kirchoff
 Hukum kirchoff terbagi menjadi dua, yaitu:

•  Hukum Kirchoff I

 Dipertengahan abad 19, Gustav Robert Kichoff (1824-1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian dikenal dengan hukum Kirchoff. Hukum Kirchoff berbunyi “Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabanaan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik
percabangan.” Jumlah I masuk = I keluar

• Hukum Kirchoff II berbunyi, “Dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol …”

 Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak adanya energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut atau dalam arti semua energi bisa digunakan atau diserap.
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.
Untuk pengukuran hambatan listrik dengan voltmeter dan amperemeter dapat digunakan rangkaian- rangkaian seperti pada gambar diatas 1a atau gambar 1b.


Pada gambar 1a amperemeter A mengukur arus i_R yang melalui hambatan R, tetapi voltmeter V menunjukkan pembacaan beda potensial V_ac dan bukan beda potensial V_bc yaitu beda potensial yang sebenarnya dari ujung-ujung hambatan R.
Cara pengukuran hambatan R dengan rangkaian gambar 1a hanya akan memberikan nilai R yang sebenarnya yaitu perbandingan dari V_ac dan i_R jika hambatan dalam dari amperemeter R_A sama dengan nol.
Jika, R_A ¹0 yang diperoleh dari hasil bagi V_ac dan i_R harus dikoreksi.
Pada rangkaian gambar 1b voltmeter V menunjukkan pembacaan beda potensial V_ab dari ujung-ujung R, tetapi amperemeter A menunjukkan pembacaan arus i dimana i = i_R + i_V yaitu i_r arus yang melalui R dan i_V arus yang melalui voltmeter V. Nilai R yang sebenarnya adalah V_ab dibagi dengan i_R tetapi karena yang ditunjukkan oleh amperemeter ialah i, nilai R yang diperoleh dari pembacaan pada voltmeter V dan amperemeter A harus dikoreksi untuk memperoleh nilai R yang sebenarnya.

Cara lain untuk mengukur besar hambatan listrik yang belum diketahui ialah metoda "Jembatan Wheatstone". Mengukur besarnya hambatan listrik yang belum diketahui dengan metoda "Jembatan Wheatstone" pada dasarnya ialah membandingkan besar hambatan yang belum diketahui dengan besar hambatan listrik yang sudah diketahui nilainya. Gambar 2 menunjukkan prinsip dari rangkaian listrik Jembatan Wheatstone.

Prinsip Rangkaian Listrik Jembatan Wheatstone

Keterangan :
E : sumber tegangan listrik searah.
S : penghubung arus.
G : galvanometer.
R_G : hambatan geser (rheo stat).
R₁ dan R₂ : hambatan listrik yang diketahui nilainya.
R_b : bangku hambatan.
X : hambatan yang akan ditentukan nilainya.
Setelah S ditutup, dalam rangkaian akan ada arus listrik. Jika jarum dari galvanometer G mengalami penyimpangan berarti ada arus listrik yang melalui galvanometer G, berarti juga antara titik C dan titik D ada beda potensial.
Dengan mengubah-ubah besarnya hambatanR_b, R₁ dan juga R₂, dapat diusahakan sehingga galvanometer G tidak dilalui arus lagi, yang berarti potensial titik C dan titik D sama. Karena itu arus yang melalui R₁ dan R₂ sama, misalnya i₁. Demikian juga arus yang melalui R_b dan X sama misalnya i₂.
Dengan menggunakan hukum Ohm, dapat diperoleh nilai dari X yang dinyatakan dengan R₁, R₂ dan R_b sebagai berikut :



Untuk menyederhanakan rangkaian dan mempermudah pengukuran hambatan R₁ dan hambatan R₂ antara A dan B dapat digantikan dengan kawat lurus yang serba sama dan panjangnya L.
Untuk menambah ketelitian pengukuran pada rangkaian dapat ditambahkan komutator K yang dapat digunakan untuk membalikkan arah arus dalam rangkaian. Pada kawat hambatan dapat digeser-geserkan kontak geser C untuk mengubah-ubah besarnya hambatan R_AC dan R_CB.

Galvanometer

Dengan mengeser-geserkan kontak geser C pada kawat hambatan AB atau dengan mengubah-ubah R_b, dapat dicapai keadaan hingga potensial titik C sama dengan potensial titik D, yang dalam hal ini ditunjukkan oleh tidak menyimpangnya jarum dari galvanometer G. Jika hal ini telah dicapai, maka X dapat dinyatakan dengan persamaan :


Dengan mengukur panjang L₁ (panjang kawat AC) dan L₂ = L - L₁ (panjang kawat CB) maka jika R telah diketahui besarnya hambatan X dapat dihitung dengan persamaan (2)