Pengukuran Hambatan

Hambatan adalah salah satu elemen dasar yang paling sering ditemui dalam teknik elektro dan elektronika. Nilai hambatan dalam teknik bervariasi dari nilai yang sangat kecil seperti hambatan pada gulungan transformator, hingga nilai yang sangat tinggi seperti hambatan isolasi dari gulungan transformator yang sama. Meskipun multimeter bekerja cukup baik jika kita membutuhkan nilai hambatan kasar, namun untuk nilai yang akurat dan bahkan pada nilai yang sangat rendah dan sangat tinggi, kita memerlukan metode khusus. Dalam artikel ini, kita akan membahas berbagai metode pengukuran hambatan. Untuk tujuan ini, kami mengelompokkan hambatan menjadi tiga kelas-

Pengukuran Hambatan Rendah (<1Ω)

Masalah utama dalam pengukuran hambatan rendah adalah hambatan kontak atau hambatan lead dari alat pengukur, meskipun nilainya kecil tetapi masih dapat dibandingkan dengan hambatan yang diukur dan oleh karena itu menyebabkan kesalahan yang serius.
Oleh karena itu, untuk menghilangkan masalah ini, hambatan bernilai kecil dibuat dengan empat terminal. Dua terminal adalah terminal arus dan dua lainnya adalah terminal potensial.
Gambar di bawah menunjukkan konstruksi hambatan rendah.

Arus dialirkan melalui terminal arus C1 dan C2 sementara penurunan potensial diukur di antara terminal potensial V1 dan V2. Dengan demikian, kita dapat mengetahui nilai hambatan yang sedang diuji dalam hal V dan I seperti ditunjukkan dalam gambar di atas. Metode ini membantu kita untuk menghilangkan hambatan kontak karena terminal arus, meskipun hambatan kontak terminal potensial masih ada, tetapi merupakan fraksi kecil dari rangkaian potensial hambatan tinggi dan oleh karena itu menginduksi kesalahan yang sangat kecil.

Metode yang digunakan untuk mengukur hambatan rendah adalah:-

• Metode Jembatan Ganda Kelvin

• Metode Potensiometer

• Ohmmeter Ducter.

Jembatan Ganda Kelvin

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

Seperti yang dapat kita lihat pada gambar di atas, terdapat dua set lengan, satu dengan hambatan P dan Q dan yang lain 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 dan oleh karena itu jembatan Wheatstone seimbang terbentuk yang mengarah ke defleksi nol pada galvanometer. Oleh karena itu, untuk jembatan yang seimbang, kita dapat menulis

Dengan memasukkan persamaan 2 ke 1 dan menyelesaikan serta menggunakan P/Q = p/q, kita mendapatkan-

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 kedua pembacaan tersebut. Jembatan ini berguna untuk hambatan dalam rentang 0.1µΩ hingga 1.0 Ω.

Ohmmeter Ducter

Ini adalah instrumen elektromekanis yang digunakan untuk mengukur hambatan rendah. Ini terdiri dari magnet permanen yang mirip dengan PMMC dan dua kumparan di antara medan magnet yang diciptakan oleh kutub-kutub magnet. Kedua kumparan tersebut tegak lurus satu sama lain dan bebas berputar tentang sumbu umum. Gambar di bawah menunjukkan Ohmmeter Ducter dan koneksi yang diperlukan untuk mengukur hambatan R yang tidak diketahui.

Salah satu kumparan yang disebut kumparan arus, terhubung ke terminal arus C1 dan C2, sementara kumparan lain yang disebut, kumparan tegangan terhubung ke terminal potensial V1 dan V2. Kumparan tegangan membawa arus proporsional dengan penurunan tegangan melalui R dan begitu juga dengan torsinya. Kumparan arus membawa arus proporsional dengan arus yang mengalir melalui R dan begitu juga dengan torsinya. Kedua torsinya bekerja dalam arah yang berlawanan dan indikator berhenti ketika keduanya sama. Instrumen ini berguna untuk hambatan dalam rentang 100µΩ hingga 5Ω.

Pengukuran Hambatan Sedang (1Ω – 100kΩ)

Berikut adalah metode yang digunakan untuk mengukur hambatan dengan nilai dalam rentang 1Ω – 100kΩ –

• Metode Ammeter-Voltmeter

• Metode Jembatan Wheatstone

• Metode Substitusi

• Metode Jembatan Carey-Foster

• Metode Ohmmeter

Metode Ammeter Voltmeter

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

Sekarang kita bisa memiliki dua kemungkinan koneksi ammeter dan voltmeter, ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Sekarang dalam gambar 1, voltmeter mengukur penurunan tegangan di ammeter dan hambatan yang tidak diketahui, sehingga

Oleh karena itu, kesalahan relatifnya akan menjadi,

Untuk koneksi dalam gambar 2, ammeter mengukur jumlah arus melalui voltmeter dan hambatan, sehingga

Kesalahan relatifnya akan menjadi,

Dapat diamati bahwa kesalahan relatifnya nol untuk Ra = 0 dalam kasus pertama dan Rv = ∞ dalam kasus kedua. Sekarang pertanyaannya adalah koneksi mana yang harus digunakan dalam kasus mana. Untuk mengetahuinya, kita menyamakan kedua kesalahan tersebut

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

Metode Jembatan Wheatstone

Ini adalah rangkaian jembatan 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.

Rangkaian jembatan selalu bekerja berdasarkan prinsip det