Apa Pengukuran Hambatan?

Apa Pengukuran Hambatan?

Definisi Hambatan

Hambatan adalah lawan terhadap aliran arus listrik, konsep dasar dalam teknik elektro.

Pengukuran Hambatan Rendah (<1Ω)

Jembatan Ganda Kelvin

Jembatan ganda Kelvin adalah modifikasi dari jembatan Wheatstone sederhana. Gambar di bawah menunjukkan diagram rangkaian jembatan ganda Kelvin.

Seperti yang dapat kita lihat pada gambar di atas, ada dua set lengan, satu dengan hambatan P dan Q dan yang lainnya dengan hambatan p dan q. R adalah hambatan rendah yang tidak diketahui dan S adalah hambatan standar. Di sini r mewakili hambatan kontak antara hambatan yang tidak diketahui dan hambatan standar, efek yang perlu kita hilangkan. Untuk pengukuran, kita membuat rasio P/Q sama dengan p/q sehingga jembatan Wheatstone seimbang terbentuk, mengarah ke defleksi nol pada galvanometer. Oleh karena itu, untuk jembatan seimbang, kita dapat menulis

Dengan mensubstitusi Persamaan 2 ke dalam Persamaan 1 dan menggunakan rasio P/Q = p/q, kita mendapatkan hasil berikut:

Oleh karena itu, kita melihat bahwa dengan menggunakan lengan ganda yang seimbang, kita dapat menghilangkan hambatan kontak sepenuhnya dan oleh karena itu, kesalahan yang disebabkannya. Untuk menghilangkan kesalahan lain yang disebabkan oleh emf termo-elektrik, kita mengambil pembacaan lain dengan koneksi baterai dibalik dan akhirnya mengambil rata-rata dari dua pembacaan. Jembatan ini berguna untuk hambatan dalam rentang 0.1µΩ hingga 1.0 Ω.

Ohmmeter Ducter

Ohmmeter Ducter, sebuah instrumen elektromekanis, mengukur hambatan rendah. Ini mencakup magnet permanen, mirip dengan instrumen PMMC, dan dua kumparan yang ditempatkan dalam medan magnet dan saling tegak lurus, berputar bebas tentang sumbu umum. Diagram di bawah ini menggambarkan Ohmmeter Ducter dan koneksi yang diperlukan untuk mengukur hambatan yang tidak diketahui R.

Salah satu kumparan, yang disebut kumparan arus, terhubung ke terminal arus C1 dan C2, sementara kumparan lainnya, yang disebut kumparan tegangan, terhubung ke terminal potensial V1 dan V2. Kumparan tegangan membawa arus proporsional dengan penurunan tegangan di R dan demikian juga torsi yang dihasilkan. Kumparan arus membawa arus proporsional dengan arus yang mengalir melalui R dan demikian juga torsi yang dihasilkan. Kedua torsi bertindak dalam arah yang berlawanan dan indikator berhenti ketika kedua torsi tersebut sama. Instrumen ini berguna untuk hambatan dalam rentang 100µΩ hingga 5Ω.

Pengukuran Hambatan Menengah (1Ω – 100kΩ)

Metode Amperemeter Voltmeter

Ini adalah metode paling kasar dan paling sederhana untuk mengukur hambatan. Metode ini menggunakan satu amperemeter untuk mengukur arus, I dan satu voltmeter untuk mengukur tegangan, V dan kita mendapatkan nilai hambatan sebagai

Sekarang kita dapat memiliki dua kemungkinan koneksi amperemeter dan voltmeter, ditunjukkan pada gambar di bawah ini.Sekarang pada gambar 1, voltmeter mengukur penurunan tegangan di amperemeter dan hambatan yang tidak diketahui, sehingga

Oleh karena itu, kesalahan relatif akan menjadi,

Untuk koneksi pada gambar 2, amperemeter mengukur jumlah arus melalui voltmeter dan hambatan, sehingga

Kesalahan relatif akan menjadi,

Dapat dilihat bahwa kesalahan relatif adalah nol untuk Ra = 0 pada kasus pertama dan Rv = ∞ pada kasus kedua. Sekarang pertanyaannya adalah koneksi mana yang harus digunakan dalam kasus mana. Untuk mengetahui ini, kita menyamakan kedua kesalahan

Oleh karena itu, untuk hambatan yang lebih besar dari yang diberikan oleh persamaan di atas, kita menggunakan metode pertama dan untuk yang lebih kecil, kita menggunakan metode kedua.

Metode Jembatan Wheatstone

Ini adalah jembatan sirkuit paling sederhana dan dasar yang digunakan dalam studi pengukuran. Utamanya terdiri dari empat lengan hambatan P, Q; R dan S. R adalah hambatan yang tidak diketahui dalam eksperimen, sementara S adalah hambatan standar. P dan Q dikenal sebagai lengan rasio. Sumber EMF terhubung antara titik a dan b sementara galvanometer terhubung antara titik c dan d.

Sirkuit jembatan selalu bekerja berdasarkan prinsip deteksi nol, yaitu kita bervariasi parameter hingga detektor menunjukkan nol dan kemudian menggunakan hubungan matematika untuk menentukan yang tidak diketahui dalam hal parameter bervariasi dan konstanta lainnya. Di sini juga hambatan standar, S, bervariasi untuk mendapatkan defleksi nol pada galvanometer. Defleksi nol ini mengimplikasikan tidak ada arus dari titik c ke d, yang mengimplikasikan bahwa potensial titik c dan d sama. Oleh karena itu

Dengan menggabungkan kedua persamaan di atas, kita mendapatkan persamaan terkenal –

Metode Substitusi

Gambar di bawah menunjukkan diagram sirkuit untuk pengukuran hambatan yang tidak diketahui R. S adalah hambatan standar variabel dan r adalah hambatan pengatur.

Pertama, saklar diletakkan pada posisi 1 dan amperemeter dibuat untuk membaca jumlah arus tertentu dengan memvariasikan r. Nilai pembacaan amperemeter dicatat. Sekarang saklar dipindahkan ke posisi 2 dan S divariasikan untuk mencapai pembacaan amperemeter yang sama seperti yang dibaca pada kasus awal. Nilai S yang membuat amperemeter membaca sama seperti pada posisi 1, adalah nilai hambatan yang tidak diketahui R, dengan asumsi sumber EMF memiliki nilai konstan sepanjang eksperimen.

Pengukuran Hambatan Tinggi (>100kΩ)

Metode Hilangnya Muatan

Dalam metode ini, kita menggunakan persamaan tegangan di kapasitor yang sedang dicharge untuk menemukan nilai hambatan yang tidak diketahui R. Gambar di bawah menunjukkan diagram sirkuit dan persamaan yang terlibat adalah-

Namun, kasus di atas mengasumsikan tidak adanya hambatan kebocoran pada kapasitor. Oleh karena itu, untuk menghitungnya, kita menggunakan sirkuit yang ditunjukkan pada gambar di bawah. R1

Kita mengikuti prosedur yang sama tetapi pertama dengan saklar S1 tertutup dan selanjutnya dengan saklar S1 terbuka. Untuk kasus pertama, kita mendapatkan

Untuk kasus kedua dengan saklar terbuka, kita mendapatkan

Dengan menggunakan R1 dari persamaan di atas dalam persamaan untuk R', kita dapat menemukan R.

Metode Jembatan Megohm

Dalam metode ini, kita menggunakan filosofi jembatan Wheatstone yang terkenal tetapi dengan cara yang sedikit dimodifikasi. Hambatan tinggi direpresentasikan seperti pada gambar di bawah ini.

G adalah terminal guard. Sekarang kita juga dapat merepresentasikan resistor seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping, di mana R AG dan RBG adalah hambatan kebocoran. Sirkuit untuk pengukuran ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dapat dilihat bahwa kita sebenarnya mendapatkan hambatan yang merupakan kombinasi paralel dari R dan R AG. Meskipun ini menyebabkan kesalahan yang sangat tidak signifikan.