BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang
Sarana
dan prasarana pendidikan menjadi salah satu faktor penting untuk menunjang
pendidikan di Indonesia lebih berkualitas dan maju.Salah satu sarana pentingnya
adalah laboratorium yang memadai.Laboratorium menjadi tempat yang penting untuk
memperdalam konsep materi yang telah dipelajari secara otodidak.Dengan
laboratorium, kita dapat melakukan berbagai eksperimen dan penerapan dari
rumus-rumus empiris didalam buku.Salah satunya adalah pelajaran fisika. Dalam
mempelajari fisika akan banyak melakukan kegiatan didalam laboratorium. Laboratorium
fisika yang memadai memiliki fasilitas dan perangkat alat-alat praktikum yang mendukung
kegiatan praktikum.
Alat-alat seperti multimeter, galvanometer dan
osiloskop tersebut merupakan bagian dari alat-alat praktikum yang digunakan
untuk melakukan pengukuran yang berhubungan dengan materi listrik. Umumnya,
alat-alat tersebut kerap digunakan di tingkat perguruan tinggi, walaupun di
tingkat SMP dan SMA juga digunakan pada percobaan tertentu.
Alat-alat
ukur di atas bisa dibilang memiliki harga yang cukup fantastis sehingga
terkadang di dalam suatu lembaga satuan pendidikan, alat tersebut sangat
terbatas dan tidak mencukupi kebutuhan dari siswa maupun praktikan. Oleh karena
itu, dalam hal ini membuat alat sederhana yang memiliki prinsip kerja yang sama
dengan alat-alat ukur tersebut menjadi pilihan yang cukup bijak dan
menguntungkan. Selain daripada biayanya yang cukup murah, kita dapat berkreasi
dan lebih paham mengenai alat ukur
tersebut.
Diantara
alat-alat ukur tersebut, salah satu yang dapat dibuat dengan mudah dan
sederhana adalah galvanometer. Alat ukur ini memiliki prinsip kerja magnet yang
lebih mudah dibandingkan dengan prinsip kerja alat ukur lain. Oleh karena ituGalvanometer
ini mudah dibuat dengan komponen yang lebih sederhana dan biaya yang cukup
murah.
Oleh
karena itu, dalam makalah ini akan dibahas mengenai alat-alat ukur listrik yaitu
galvanometer. Selain itu juga akan dibahas prinsip kerja dan pembuatan projek
Galvano sederhana.
B.
Rumusan
Masalah
Berdasarkan uraian yang
telah dikemukakan pada latar belakang, maka dapat dirumuskan masalah sebagai
berikut:
1. Apa yang dimaksud dengan
galvanometer?
2. Bagaimana prinsip kerja galvanoeter?
3. Apa saja fungsi dan bagian-bagian galvanometer?
4. Bagaimana caramembuat galvanometer sederhana?
C.
Tujuan
Penulisan
Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1.
Mengetahui pengertian galvanometer.
2.
Mengetahui
prinsip kerja galvanometer.
3.
Mengetahui fungsi dan bagian-bagian galvanometer.
4.
Mengetahui cara membuat galvanometer sederhana.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Sejarah Galvanometer
Sejarah
galvanometer dapat ditelusuri kembali ke tahun 1820, ketika fisikawan Denmark –
Hans Christian Oersted mencatat bahwa jarum magnetik akan dibelokkan seperti
itu ketika mengalami kontak dengan arus listrik. Pengamatan oleh Oersted
kemudian menjadi prinsip dasar dari kerja sebuah galvanometer. Pada tahun yang
sama, fisikawan Jerman – Johann Schweigger bekerja dengan prinsip ini, dan
dengan kemunculan galvanometer pertama. Hak untuk penemuan galvanometer
bergerak-kumparan pertama, yang banyak digunakan saat ini, jatuh pada fisikawan
Prancis – Jacques Arsene D’Arsonval.Beberapa tahun kemudian, Edward Weston
cukup membuat beberapa perubahan untuk desain ini, dan melakukan improvisasi.
B. Pengertian Galvanometer
Galvanometer
suspensi adalah jenis alat ukur yang merupakan cikal bakal atau dasar dari
alat-alat ukur arus searah yang menggunakan kumparan gerak (moving coil) bagi
sebagian besar alat-alat ukur arus searah yang digunakan hingga saat ini.
Konstruksi dan prinsip kerjanya adalah sebagai berikut sebuah kumparan dari
kawat halus digantungkan di dalam sebuah medan magnet permanen. Bila kumparan
dialiri arus listrik maka kumparan putar akan berputar di dalam medan magnet.
C. Fungsi dan Penggunaan Galvanometer
Galvanometer
biasanya digunakan untuk mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang
relative kecil.
Prinsip
Kerja Galvanometer, Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus tetapi dalam
mengukur kuat arus listrik galvanometer bekerja berdasarkan prinsip bahwa
sebuah kumparan yang dialiri arus listrik dapat berputar ketika diletakkan
dalam satu daerah medan magnetic. Pada dasarnya kumparan terdiri dari banyak
lilitan kawat. Sebuah galvanometer yang digantungkan pada kumparan, kopel
magnetic akan memutar kumparan seperti yang telah kita ketahui kumparan hanya
dapat berputar maksimal seperempat putaran kedudukan kumparan tegak lurus
terhadap medan magnet.
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
kerjanya galvanometer sama dengan motor listrik, tapi karena dilengkapi pegas,
maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan dalam magnet dapat berubaha
karena arus listrik yang mengalir ke dalamnya.Galvanometer pada umumnya dipakai
untuk arus searah, tetapi prinsipnya menggunakan konstruksi kumparan
putar.
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.
D. Jenis-jenis Galvanometer
Berikut
ini adalah jenis-jenis galvanometer yaitu:
a.)
Galvanometer Balistik
Untuk
mengukur fluksi maknit digunakan galvanometer balistik, dimana galvanometer ini
bekerja menggunakan prinsip d’ Arsonval dan dirancang khusus untuk pemakaian
selama 20 – 30 sekon dengan kepekaan tinggi.Pada pengukuran balistik ini,
kumparan menerima suatu impuls arus sesaat, mengakibatkan kumparan berayun ke
satu sisi dan kemudian kembali berhenti dalam gerakan berosilasi.
Jika impuls
arus berlangsung singkat, maka defleksi mula-mula dari posisi berhenti
berbanding lurus dengan kuantitas pengosongan muatan listrik melalui kumparan.
Nilai relatif impuls arus yang diukur dalam defleksi sudut mula-mula dari
kumparan adalah :
Q = K θ
Dimana:
Q = muatan
listrik ( coulomb )
K = kepekaan
galvanometer ( coulomb / radian defleksi )
θ = defleksi
sudut kumparan ( radian )
Harga
kepekaan galvanometer ( K ), dipengaruhi oleh redaman dan besarnya diperoleh
secara eksperimental, melalui pemeriksaan kalibrasi pada kondisi pemakaian yang
nyata.
Untuk
mengkalibrasi galvanometer, digunakan beberapa metoda, yaitu :
1. metoda kapasitor.
2. metoda solenoida.
3. metoda induktansi bersama.
Pada Metoda
induktansi bersama, sumber arus di rangkaian primer dikopel melalui ke
galvanometer, melalui pengujian induktansi bersama ( M ).
b.)
Galvanometer Supensi (Suspension Galvanometer)
Pengukuran-pengukuran
arus searah sebelumnya menggunakan galvanometer sistem gantungan, yang
merupakan pelopor instrumen kumparan putar, sebagai dasar pada umumnya
instrumen penunjuk arus searah yang dipakai secara luas saat ini.Dengan
beberapa penyempurnaan, Galvanometer suspensi masih digunakan untuk
pengukuran-pengukuran laboratorium sensitivitas tinggi tertentu, jika
keinda-han instrumen bukan merupakan masalah dan portabilitas bukan menjadi
prioritas.
Galvanometer
suspensi adalah jenis alat ukur yang merupakan cikal bakal atau dasar dari
alat-alat ukur arus searah yang menggunakan kumparan gerak (moving coil) bagi
sebagian besar alat-alat ukur arus searah yang digunakan hingga saat ini.
Konstruksi dan prinsip kerjanya adalah sebagai berikut sebuah kumparan dari
kawat halus digantungkan di dalam sebuah medan magnet permanen. Bila kumparan
dialiri arus listrik maka kumparan putar akan berputar di dalam medan magnet.
E. Bagian-bagian Galvanometer
Berikut
ini adalah bagian-bagian sebuah galvanometer suspensi, ditunjukkan pada gambar
Gambar Suspesi Galvanometer
1. Sebuah kumparan kawat halus digantung di dalam medan maknet yang
dihasilkan oleh sebuah maknet permanen, berdasarkan hukum gaya elektromagnet,
jika dialiri arus listrik , maka kumparan tersebut akan berputar ( arus listrik
mengalir dari dan ke kumparan melalui sebuah gantungan yang terbuat dari
serabut halus dan keelastisan serabut tersebut menghasilkan suatu torsi yang
akan melawan perputaran kumparan ).
2.
Kumparanakan terus berdefleksi
sampai gaya elektromaknetnya mengim-bangi torsi mekanis lawan dari gantungan.
Dengan demikian defleksi kumparan merupakan ukuran untuk arus yang dibawa
kumparan tersebut.
3.
Sebuah cermin dipasang pada kumparan yang berfungsi untuk mende-fleksikan seberkas cahaya,
sehingga sebuah bintik cahaya yang sudah diperkuat bergerak diatas skala pada
suatu jarak dari instrumen dan efek optiknya adalah sebuah jarum penunjuk yang
panjang dengan massa nol.
BAB III
PROSEDUR
PENELITIAN
A. Waktu Dan Tanggal Penelitian
Pembuatan alat ukur
sederhana Galvano meter dilakukan pada tanggal 2 mei 2016 sampai dengan selesai
yakni pada tanggal 5 mei 2016 di tempat kediaman salah seorang praktikan.
B. Alat Dan Bahan Yang Diperlukan
Pembuatan galvano ini tidak membutuhkan alat yang terlalu rumit. Kebanyakan
komponen-komponennya dapat di temukan dengan mudah dan murah. Berikut ini alat
dan bahan yang dibutuhkan:
1.
Magnet
permanen (Tapal kuda/magnet U)
2.
Jarum
penunjuk
3.
kardus
4.
kawat
tembaga halus
5.
jepit
buaya
6.
dinamo
dan gear mainan mobil
7.
inti
besi lunak(besi mainan mobil)
8.
gelang
besi
9.
papan
skala
10.
baterai
11.
sterofoam
12.
Lem
super
13.
Gunting
14.
Tang
15.
Korek
api
C. Langkah-Langkah Kerja
Setelah semua alat dan
bahan yang dibutuhkan terkumpul, berikut ini langkah-langkah pembuatan Galvano
sederhananya.
1.
Mula-mula lilitkan kawat
tembaga halus pada potongan kardus yang dibentuk persegi panjang berongga kecil
dengan jarak yang rapat-rapat membentuk seperti kumparan. Beri lem secukupnya
pada kardus agar kawat tidak bergeser. Sisakan kawat di awak dan di akhir
lilitan.
*Potongan
kardus disesuaikan dengan ukuran magnet agar dapat bergerak leluasa.
2.
Setelah itu tusuk bagian tengah
kumparan secara melintang dengan inti besi lunak. Pada bagian ini kami mengganti
besi tersebut dengan besi pada roda mainan mobil-mobilan.
3.
Patahkan gelang besi dan di
bentuk setengah kotak dengan ukuran menyesuaikan kumparan.
4.
Satukan gelang besi dengan lem
pada alas yang rata (sterofoam) dengan posisi tegak.
5.
Lem lah sebuah gerigi gear
mainan pada bagian bawah gelang besi sebagai tempat penegak besi kumparan
setelah itupasang kumparan di gear tersebut.
6.
Pada bagian atas besi kumparan,
lilitkan pegas spiral yang ujung luarnya dikaitkan dengan bagian atas gelang besi.
Disini pegas spiral kami ganti dengan wadah kaleng bekas yang dibentuk melilit
seperti lingkaran.
7.
Kemudian tambahkan busur yang
sudah dilubangi seukuran besi kumparan diatas pegas spiral dan beri jarum
penunjuk. Jarum penunjuk dapat dibuat dengan menggunakan kaleng minuman bekas.
8.
Letakkan kumparan pada
dudukan.Kemudian rangkaian besi kumparan diletakkan di tengah magnet U
tersebut.
9.
Bakar ujung ujung sisa lilitan
kumparan.
10. Setelah itu jepitkan penjepit buaya 1 ke salah satu ujung kawat
lilitan dan kutub baterai. Jepitkan pula penjepit buaya 2 ke salah satu ujung
kumparan lagi dan kutub baterai satunya. Jika jarum bergerak ke kanan atau ke
kiri, maka alat tersebut telah selesai dan dapat bekerja.
11. Selanjutnya, tentukanlah skala pada busur papan skala dengan cara
mengkombinasikan jumlah baterai.
BAB
IV
HASIL
DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil Penelitian
Dari kegiatan praktik
yang telah dilakukan, kami berhasil membuat Galvanometer sederhana dengan
menggunakan bahan-bahan yang dirasa cukup murah dan juga memanfaat kan barang-barang
yang ada disekitar. Galvanometer ini dapat digunakan sebagai alat instrumen
untuk mendapatkan data.
B.
Pembahasan
Berdasarkan kegiatan yang
telah dilakukan, dapat dilihat bahwa membuat Galvanometer sederhana dapat
dilakukan dengan bahan-bahan yang mudah untuk ditemukan.Pembuatannya juga tidak
terlalu sulit.Hanya saja perlu ketelitian tinggidan presisi dapat mempengaruhi.
Pada saat pembuatan
kumparan, untuk melilitkan kawat tembaga sangatlah mudah. Namun untuk
mempertahankan bentuk kardus dan kerapatan lilitan sekaligus, akan membutuhkan
kerja keras dan kesabaran. Selain itu, pada bagian pembuatan ini juga bisa
tidak sempurna jika lilitan terlalu padat dan bertumpuk.Usahakan agar kawat
lilitan merata dan rapat serta perkirakan jumlah lilitan yang dibutuhkan.
Kesulitan selanjutnya
pada pembuatan Galvanometer sederhana adalah pada bagian pemasangan pegas
spiral. Pergerakan kumparan dipengaruhi oleh pegas spiral ini. Fungsi pegas ini
untuk mengembalikan jarum pada posisi tengah (posisi Nol). Jika pegas ini
terlalu kencang, maka kumparan tidak akan bergerak dan otomatis jarum skala
tidak bisa bergerak juga.
Selain kesulitan diatas,
magnet juga bias menjadi sebab kegagalan membuat alat tersebut. Usahakan magnet
yang digunakan mempunyai ukuran yang cukup besar. Agar medan magnet yang yang
dimiliki magnet tersebut juga lumayan kuat. Dengan begitu Galvano yang dibuat
bisa lebih sensitive terhadap tegangan listrik.
Seperti yang dijelaskan
dalam teori, Galvanometer menggunakan prinsip kerja hukum gaya Lorentz. Gaya
ini sangat berkaitan dengan listrik dan magnet. Arus listrik yang mengalir pada
suatu medan magnet akan membuat kumparan dapat berputar. Pada Galvano
dilengkapi dengan pegas sehingga kumparan tidakbisa benar-benar berputar 360
derajat.
Karena Galvano yang
dibuat masih sangat sederhana, Galvano hasil ini mempunyai tingkat ke akuratan
yang kurang dibandingkan dengan Galvano aslinya.Hal ini dikarenakan pada
penetapan skala juga berdasarkan pengetesan berdasarkan tegangan baterai
sehingga tingkat kesalahan juga cukup tinggi.
Alat galvanometer yang
telah dibuat ini memiliki beberapa keterbatasan.Diantaranya adalah Galvano
sederhana ini kurang sensitive. Diduga koefisien pegas spiral yang belum
diketahui ini banyak mempengaruhi pergerakan kumparan. Selain itu, karena
magnet yang kami gunakan cukup kecil, kumparan yang seharusnya dapat bergerak
luwes tertahan karena kurangnya ruangan yang tersedia.
Namun, secara
keseluruhan, alat Galvano sederhana ini dapat digunakan untuk tegangan baterai
1,5 volt sampai 4,5 volt. Selain dari pada itu, kami belum mencoba untuk sekala
dalam ukuran besar lainnya.
BAB V
PENUTUP
A.
KESIMPULAN
Galvanometer
merupakan alat yang cukup kompleks namun bukannya tidak mungkin membuatnya
dengan versi sederhanya. Dengan alat dan bahan yang mudah didapat dan tidak
terlalu mahal, membuat alat ini merupakan salah satu cara agar kita dapat
memahami prinsip kerja alat ini secara sederhana dan nyata.
B.
SARAN
Pembuatan Galvano ini masih belum sempurna dan
kesalahan pengukuran menggunakan Galvano sederhana itu memiliki persentase yang
cukup tinggi.Selain itu, beberapa alat rangkaian kurang efektif dalam kerjanya,
sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk menyempurnakan Galvano
sederhana ini.
DAFTAR
PUSTAKA
Herlan, Dedeng. 2014. Studi Pengaruh Pengaman
Galvanometer Terhadap Keakuratan Hasil Pengukuran Resistor Pada Jembatan
Wheatstone Sederhana. Jakarta: Universitas muhammadiyah Jakarta.
Setiawan, Iwan. 2009. Sensor Dan Transduser.
Semarang: Universitas Diponegoro
