5 Macam Alat Ukur Listrik

Alat ukur listrik terdiri dari alat ukur kuat arus listrik (amperemeter), tegangan listrik (voltmeter), hambatan listrik (ohmmeter), dan daya listrik (wattmeter). Selain keempat alat ukur listrik tersebut juga ada alat ukur listrik yang dapat digunakan untuk mengukur arus listrik, hambatan listrik, dan tegangan listrik yaitu multimeter. Sehingga dikenal 5 macam alat ukur listrik yang meliputi amperemeter, voltmeter, ohmmeter, wattmeter, dan multimeter.

Kelima macam alat listrik tersebut digunakan untuk mengetahui nilai besaran pada suatu penghantar listrik. Selanjutnya, sobat idschool dapat mencari tahu lebih jauh ulasan kelima macam alat ukur listrik tersebut melalui ulasan di bawah.

Table of Contents

• 1) Amperemeter
• 2) Voltmeter
• 3) Ohmmeter
• 4) Wattmeter
• 5) Multimeter

1) Amperemeter

Arus listrik yang mengalir dalam suatu kawat penghantar dapat diukur dengan sebuah alat ukur listrik yang disebut Amperemeter. Satuan arus listrik dalam satuan SI adalah ampere dengan simbol satuannya adalah A. Simbol Amperemeter dalam gambar rangkaian listrik biasa dituliskan dengan huruf A dalam lingkaran.

Pemasangan amperemeter pada suatu rangkaian listrik dipasang seri. Besar arus listrik yang melewati hambatan R dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus listrik yang melewati amperemeter tersebut.

Amperemeter yang terpasang dalam suatu rangkaian listrik memiliki hambatan (umumnya nilainya kecil) sehingga dapat menyebabkan arus listrik sedikit berkurang. Sehingga, amperemeter yang baik harus memiliki hambatan yang sangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian juga sangat kecil.

Komponen dasar suatu amperemeter adalah galvanometer yaitu suatu alat yang dapat mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer mempunyai hambatan yang sering disebut sebagai hambatan dalam galvanometer (R_G).

Amperemeter memiliki batas ukur maksimum, sedangkan dalam kenyataannya mungkin membutuhkan alat ukur arus listrik yang nilainya jauh lebih besar dari batas ukur maksimumnya. Agar dapat mengukur arus yang lebih besar dari batas ukurnya, maka pemasangan galvanometer (sebagai amperemeter) perlu dipasang suatu hambatan paralel.

Susunan amperemeter (dengan galvanometer) dan hambatan paralel diberikan seperti berikut.

Jika arus yang akan diukur I = nI_G maka arus yang melalui hambatan pada galvanometer adalah I_G, sedang arus melalui hambatan yang dipasang paralel adalah (n – 1)I_G. Pada hubungan paralel, besar beda potensial sama sehingga memenuhi persamaan I_G × R_G = (n – 1)I_G × R_p. Sehingga, besar hambatan R_p dan R_G  dapat dinyatakan melalui persamaan berikut.

Keterangan:
R_p = hambatan paralel (Ω)
R_G = hambatan dalam galvanometer/amperemeter (Ω)
n = perbandingan antararus listrik yang diukur dengan batas ukur maksimum arus amperemeter

Contoh persamalahan:
Sebuah amperemeter dengan hambatan dalam R_A adalah 24,5 ohm mempunyai batas ukur maksimum 10 mA. Berapa besar hambatan paralel yang harus dipasang agar amperemeter ini dapat digunakan untuk mengukur arus listrik yang besarnya 0,5 A?

Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi berikut.

• hambatan dalam amperemeter: R_A = 24,5 Ω
• batas ukur maksimum amperemeter: I_A = 10 mA = ¹⁰/₁₀₀₀ A = ¹/₁₀₀ A = 10^–2 A
• arus listrik dalam rangkaian: I = 0,5 A

Penyelesaian:
Menghitung perbandingan antara arus listrik yang diukur dengan arus amperemeter maksimum:

Menghitung besar hambatan paralel yang harus dipasang:

Jadi, besar hambatan paralel yang harus dipasang agar amperemeter ini dapat digunakan untuk mengukur arus listrik yang besarnya 0,5 A adalah 0,5 Ω.

Baca Juga: Hambatan Kawat Penghantar Arus Listrik

2) Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur listrik untuk besar tegangan (beda potensial) disimbolkan dengan huruf V pada setiap rangkaian listrik. Satuan beda potensial listrik dalam satuan SI adalah volt atau diberi simbol V. Voltmeter harus dipasang paralel dengan ujung-ujung hambatan yang akan diukur beda potensialnya.

Penggunaan voltmeter sebagai alat ukur listrik dalam rangkaian untuk mengukur beda potensial listrik dapat dilihat seperti berikut.

Voltmeter sendiri mempunyai hambatan sehingga pemasangan voltmeter dalam suatu rangkaian akan menyebabkan arus listrik yang melewati hambatan R sedikit berkurang. Sehingga voltmeter harus dibuat dengan hambatan yang sangat besar agar arus listrik yang melewati hambatan R berkurang sangat kecil.

Voltmeter mempunyai skala penuh atau batas ukur maksimum, namun nyatanya, tegangan listrik atau beda potensial yang diukur umumnya memiliki nilai yang lebih besar dari batas ukur maksimumnya. Sehingga, voltmeter dengan galvanometer untuk mengukur tegangan yang lebih besar dari batas ukurnya harus dipasang hambatan seri R_S terhadap galvanometer (dengan voltmeter).

Galvanometer merupakan komponen dasar suatu voltmeter dengan hambatan yang sering disebut sebagai hambatan dalam galvanometer (R_G). Susunan suatu voltmeter dengan galvanometer G (memiliki hambatan dalam R_G) dan suatu hambatan R_S diberikan seperti gambar berikut.

Jika tegangan yang akan diukur V = n·V_G maka arus yang melalui hambatan pada galvanometer adalah I_G yang sama. Besar hambatan R_S yang harus dipasang pada rangkaian memenuhi persamaan n · V_G = V_S + V_G, karena arus sama besar maka akan diperoleh persamaan berikut.

Keterangan:
R_S = hambatan seri (Ω)
R_G = hambatan dalam galvanometer/voltmeter (Ω)
n = perbandingan antara beda potensial yang diukur dengan batas ukur maksimum voltmeter

Contoh permasalahan:
Sebuah voltmeter dengan hambatan dalam R_V = 10 kV mempunyai batas ukur maksimum 300 V. Jika voltmeter ini akan dipakai untuk mengukur beda potensial sampai V = 1.500 V maka hitunglah besar hambatan seri yang harus dipasang pada voltmeter tersebut.

Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

• Hambatan dalam voltmeter: R_V = 10 kV
• Batas ukur maksimum voltmeter: V_g = 300 V
• Beda potensial yang diukur: V = 1.500 V

Penyelesaian:
Menghitung perbandingan antara beda potensial yang akan diukur dengan batas ukur maksimum voltmeter:

Menghitung besar hambatan seri (R_S) yang harus dipasang pada voltmeter:
R_S = (n – 1)R_G
= (5 – 1) × 10 kV
= 4 × 10 kV
= 40 kV

Jadi, besar hambatan seri yang harus dipasang pada voltmeter tersebut adalah 40 kV.

Baca Juga: Rangkaian Listrik – Seri, Paralel, dan Campuran

3) Ohmmeter

Ohmmeter adalah alat ukur listrik untuk mengukur besar hambatan listrik yang memiliki satuan Ω (dibaca: ohm). Pada pengukuran suatu hambatan listrik dilakukan dengan menghubungkan sebuah sumber tegangan yang sudah diketahui besar nilainya secara seri dengan sebuah amperemeter dan hambatan yang akan diukur.

Susunan alat ukur listrik dengan hambatan pada suatu rangkaian terihat seperti gambar di bawah.

Hasil nilai ukur hambatan dapat dihitung dari nilai tegangan sumber dan arus yang terbaca pada amperemeter. Kalibrasi dari hasil alat ukur ini menunjukkan hasil dalam ohm meskipun sesungguhnya yang diukur adalah arus.

Charles Wheatstone, seorang fisikawan Inggris, mengenalkan suatu metode pengukuran hambatan listrik yang sangan teliti. Metode pengukuran tersebut menggunakan suatu rangkaian yang disebut metode Jembatan Wheatstone.

Sebuah rangkaian jembatan Wheatstone terdiri atas hambatan R₁, R₂, R_S, R_X, sebuah galvanometer G, dan sumber tegangan. Besar hambatan yang diketahui nilainya adalah R₁, R₂, dan R_S, sedangkan yang diketahui nilainya. Besar nilai yang akan diukur adalah hambatan R_X, sebuah galvanometer G, dan sumber tegangan.

Pada pengukuran tersebut, R₁ dan R₂ dibuat tetap sedangkan hambatan R_S didapat berubah-ubah nilainya. Dan diatur agar galvanometer menunjukkan angka nol. Saat arus galvanometer menunjuk nol maka kondisi jembatan tersebut disebut dalam keadaan seimbang atau potensial di titik P sama dengan potensial di titik Q. Kondisi tersebut memenuhi persamaan I₁ · R₁ = I₂ · R_S dan I₁·R₂ = I₂·R_X.

Berdasarkan dua persamaan tersebut dapat diperoleh persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung R_X.

Baca Juga: Hambatan Pengganti Jembatan Wheatstone

4) Wattmeter

Wattmeter adalah alat ukur listrik untuk pengukuran besar daya listrik dengan satuan W (dibaca: watt). Daya (P) dapat diperoleh dari hasil pembacaan tegangan listrik V dan arus listrik I secara bersamaan. Sehingga, susunan rangkaian alat ukur listrik untuk mengetahui besar daya dalam rangkaian tersebut terdiri dari alat yaitu amperemeter dan voltmeter. Susunan wattmeter untuk mengukur daya yang dikeluarkan oleh suatu hambatan R diberikan seperti berikut.

Keterangan:
P = daya listrik (watt)
W = energi listrik (joule)
t = waktu (sekon)
V = beda potensial/tegangan (volt)
I = arus listrik (ampere)

5) Multimeter

Multimeter adalah suatu alat ukur listrik yang berfungsi sebagai amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter. Multimeter ada dua jenis yaitu analog dan digital, seperti ditunjukkan seperti gambar berikut. Karakteristik dari multimeter analog adalah penunjuk besaran berupa jarum yang mengarah pada suatu angka. Sedangkan karakteristik dari multimeter digital adalah bentuk besaran berupa angka yang dimunculkan dalam layar.

Sekian ulasan 5 macam alat ukur listrik yang terdiri dari ampemeter, voltmeter, ohmmeter, wattmeter, dan multimeter. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Kode Warna Hambatan – Resistor dan Cara Membacanya