MAKALAH AAU (FINAL PROJECT)

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

Cooper, William D. 1995. Instrumen Elektronik Dan Pengukuran. Jakarta: Erlangga.

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