Pengukuran Tegangan Listrik

            ▀▀▀ Pengukuran Tegangan Listrik ▀▀▀

Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tetang gaya gerak listrik dan sumber arus listrik. Kali ini, kalian akan diajak Kresna dan Arjuna untuk melakukan pengukuran tegangan listrik.

        Dari percakapan di atas, Arjuna menyebutkan voltmeter. Kalian tentu sudah mengetahui fungsi dari voltmeter. Pada topik pengukuran arus dan tegangan, telah dijelaskan bahwa voltmeter berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Coba kalian ingat kembali topik tersebut, karena pada topik ini kalian akan belajar tentang pengukuran tegangan listrik secara lebih detail. Kalian juga telah mengetahui bahwa voltmeter disusun secara paralel terhadap benda yang akan diukur.
        Bagaimana maksud peletakan secara paralel itu? Nah, pada rangkaian paralel, terminal positif voltmeter dihubungkan dengan kutub positif baterai. Sebaliknya, terminal negatif voltmeter dihubungkan dengan dengan kutub negatif baterai. Coba kalian ukur nilai tegangan pada baterai. Pada kenyataannya, beda potensial atau tegangan pada kedua kutub baterai memiliki nilai yang berbeda dengan gglnya. Jika dilakukan variasi hambatan (R), maka akan terjadi pengurangan nilai tegangan seolah-olah terdapat hambatan di dalam baterai. Nah, hambatan ini biasa disebut sebagai hambatan dalam (r).

Jika potensial pada titik a dihubungkan dengan potensial pada titik b sampai mengalirkan arus sebesar I, maka berlaku persamaan berikut.

Va−Vb=E−Ir $V_a-V_b=E-Ir$

Tegangan pada baterai menurun saat dialiri arus. Hal tersebut diakibatkan oleh adanya hambatan dalam dan tegangan jatuh pada hambatan R sehingga diperoleh persamaan berikut.

IR=Va−Vb=E−Ir $IR=V_a-V_b=E-Ir$

E=IR+Ir $E=IR+Ir$

I=ER+r $I=\frac{E}{R+r}$

        Kualitas baterai dikatakan baik jika memiliki hambatan dalam yang kecil, sehingga besar tegangan pada kedua potensial hampir sama dengan ggl. Pengecualian saat dialiri arus yang begitu besar. Begitu pula sebaliknya, bila hambatan dalam bernilai tinggi---ditunjukkan oleh nilai tegangan yang jauh berbeda dengan ggl baterai---, maka baterai tersebut memiliki kualitas yang kurang baik. Hal itu juga terjadi saat kalian mengukur ggl dan tegangan jepit dalam suatu rangkaian listrik. Besarnya ggl dan tegangan jepit berbeda, sehingga menimbulkan kerugian tegangan akibat adanya hambatan dalam (r ). Persamaan hukum Ohm ditulis sebagai berikut.

V=IR $V=IR$

E=I(R+r) $E=I(R+r)$

Etotal=E1+E2+...+En=nE $E_{total}=E_1+E_2+...+E_n=nE$

rtotal=r1+r2+...+rn=nr $r_{total}=r_1+r_2+...+r_n=nr$

I=nER+nr $I=\frac{nE}{R+nr}$

Bila elemen dirangkai secara paralel, akan berlaku persamaan berikut.

Etotal=E1=E2=En=E $E_{total}=E_1=E_2=E_n=E$

1rtotal=1r1+1r2+...+1rn $\frac{1}{r_{total}}=\frac{1}{r_1}+\frac{1}{r_2}+...+\frac{1}{r_n}$

rtotal=rn $r_{total}=\frac{r}{n}$

I=ER+rn $I=\frac{E}{R+\frac{r}{n}}$

Hambatan dalam pada baterai atau sumber arus listrik lain akan menyebabkan kerugian tegangan yang dilambangkan U. Secara matematis, besar ggl dirumuskan sebagai berikut.

E=V+U $E=V+U$

Keterangan:
E = gaya gerak listrik (V);
V = tegangan jepit (V); dan
U = kerugian tegangan (V).

Contoh Soal

R_e dengan hambatan 10 Ohm dirangkai dengan sebuah baterai yang memiliki ggl 12 V dan hambatan dalam 1 Ohm. Berapakah tegangan pada baterai tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
R_e = 10 Ohm
E = 12 V
r = 1 Ohm
Ditanyakan: V_a-V_b?
Jawab:

I=ERe $I=\frac{E}{R_e}$

I=1210 $I=\frac{12}{10}$

I=1,2 $I=1,2$A

Va−Vb=E−Ir $V_a-V_b=E-Ir$

Va−Vb=(12)−(1,2)(1) $V_a-V_b=(12)-(1,2)(1)$

Va−Vb=10,8 $V_a-V_b=10,8$V

Jadi, tegangan pada baterai sebesar 10,8 V.

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share

Sign up here with your email