BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak

atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, dimana gerak partikel akan

menyimpang searah dengan gaya lorentz yang mempengaruhi. Penerapan gaya lorentz

atau sering juga disebut gaya magnetik dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari,

terutama pada peralatan listrik rumah tangga. Bahkan hiasan dan aksesoris rumah pada

saat ini banyak menerapkan atau memanfaatkan gaya magnetik sebagai perekat. Dalam

dunia teknologi penerapan atau pemanfaatan gaya magnetik salah satunya dapat ditemui

dalam galvanometer atau alat ukur analog.

B. Rumusan Masalah

1. Apakah pengertian dari galvanometer?

2. Bagaimanakah prinsip kerja dari galvanometer?

3. Bagaimanakah teori dari galvanometer?

4. Apa sajakah jenis-jenis galvanometer?

1

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Galvanometer

Istilah galvanometer diambil dari

seorang fisikawan dan dokter Italia yang

bernama Luigi Galvani. Pada tahun 1820,

seorang fisikawan Denmark, Hans Christian

Oersted mencatat bahwa jarum magnetik

akan dibelokkan ketika mengalami kontak

dengan arus listrik. Pengamatan oleh

Oersted kemudian menjadi prinsip dasar

dari kerja galvanometer. Pada 18 Sepember

tahun yang sama, Johann Schweigger,

fisikawan Jerman dari University of Halle,

Nuremberg, bekerja dengan prinsip ini, menjadi pengguna galvanometer yang pertama kali.

Sejak dipatenkan oleh fisikawan Prancis, Jacques Arsene D’Arsonval, galvanometer telah

berubah banyak dalam desain maupun teknik pengukuran namun tujuan dasar adalah sama

yaitu untuk mengukur arus. Galvanometer merupakan cikal bakal atau dasar dari alat-alat

ukur arus searah yang menggunakan kumparan gerak (moving coil) seperti amperemeter,

voltmeter, dan ohmmeter.

Galvanometer pada umumnya dipakai untuk penunjuk analog arus searah Peralatan ini

digunakan untuk mendeteksi dan mengukur arus listrik yang relatif kecil misalnya yang

diperoleh pada pengukuran fluks magnet. Galvanometer tidak digunakan untuk mengukur

kuat arus maupun beda potensial listrik yang relatif besar, karena komponen-komponen

internalnya yang tidak mendukung. Galvanometer bisa digunakan untuk mengukur kuat arus

maupun beda potensial listrik yang besar, jika pada galvanometer tersebut dipasang

hambatan eksternal.

2

Galvanometer

B. Prinsip Kerja Galvanometer

Prinsip kerja galvanometer, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya

lorentz yang memiliki besar sama tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi

kumparan yang saling berhadapan.

Sebagaimana ditunjukkan pada

gambar disamping, kawat tembaga

dililitkan pada inti besi lunak

berbentuk silinder membentuk suatu

kumparan, dan diletakkan diantara

diantara kutub-kutub sebuah magnet

permanen. Arus listrik memasuki dan

meninggalkan kumparan melalui

pegas spiral yang terpasang di atas

dan di bawah kumparan. Sisi

kumparan yang dekat dengan kutub

utara dan kutub selatan akan

mengalami gaya lorentz yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebabkan

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

kuat arus listrik yang diukur.

C. Teori Galvanometer

Galvanometer selalu berorientasi sehingga letak kumparan selalu paralel dengan garis

magnetik meridian lokal, yang tak lain adalah komponen horisontal BH dari medan magnetik

bumi. Saat arus mengalir melalui kumparan galvanometer, medan magnet (B) tercipta dan

posisinya tegak lurus dengan kumparan. Kekuatan medan magnetnya dirumuskan sebagai:

I = kuat arus (ampere)

n = jumlah lilitan kumparan

r = jari-jari kumparan

3

Prinsip Kerja Galvanometer

Galvanometer Suspensi

Kedua medan magnet yang saling tegak lurus akan menghasilkan resultan secara vektor

dan jarum penunjuk akan menunjuk arah resultan kedua vektor tersebut dengan sudut:

Dari hukum tangen, , dengan kata lain,

dimana K disebut sebagai faktor reduksi dari tangen galvanometer.

Salah satu masalah dengan tangen galvanometer adalah resolusi degradasinya berada

pada arus tinggi dan arus rendah. Resolusi maksimum didapatkan saat θ bernilai 45°. Saat

nilai θ dekat dengan 0° atau 90°, perubahan persentase signifikan di aliran arus akan

mengakibatkan jarum bergerak beberapa derajat.

D. Jenis-Jenis Galvanometer

1. Galvanometer Suspensi

Cikal bakal dari alat-alat ukur arus searah yang

menggunakan kumparan gerak (moving coil) bagi

sebagian besar alat-alat ukur arus searah adalah

galvanometer suspensi. Galvanometer suspensi masih

digunakan untuk pengukuran-pengukuran

laboratorium sensitivitas tinggi tertentu, jika keindahan

instrumen bukan merupkan masalah dan probabilitas

bukan menjadi prioritas. Prinsip kerja galvanometer ini

yaitu mekanisme kumparan putar magnet permanen

(PMMC).

2. Galvanometer Balistik

Untuk mengukur fluks magnet 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

4

atau atau

Galvanometer Balistik

Galvanometer Tangen

Galvanometer Astatic

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 = muatan listrik (coulomb)

K = kepekaan galvanometer (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.

3. Galvanometer Tangen

Galvanometer tangen adalah alat ukur awal yang

digunakan untuk pengukuran arus listrik. Alat ini bekerja

dengan menggunakan jarum kompas untuk

membandingkan medan magnet yang dihasilkan oleh arus

tidak diketahui dengan medan magnet bumi. Alat ini

mendapat namanya dari prinsip operasi, hukum tangen

magnetisme, yang menyatakan bahwa besar sudut jarum

kompas sebanding dengan rasio kekuatan dari dua bidang

tegak lurus magnet, yang pertama kali dijelaskan oleh

Claude Pouillet pada tahun 1837.

4. Galvanometer Astatic

Galvanometer ini dikembangkan oleh Leopoldo Nobili.

Tidak seperti galvanometer kompas jarum, galvanometer

astatic ini memiliki dua jarum magnetik sejajar satu sama

lain, tetapi dengan kutub magnet terbalik. Perakitan jarum

ditangguhkan oleh benang sutra dan tidak memiliki momen

dipol magnetik. Hal ini tidak dipengaruhi oleh medan

5

Q = K θ

Galvanometer Refleksi Cermin

magnet bumi. Jarum yang lebih rendah di dalam kumparan akan dibelokkan oleh medan

magnet yang diciptakan oleh arus yang lewat.

5. Galvanometer Refleksi Cermin

Galvanometer refleksi cermin adalah

galvanometer yang sangat sensitif. Galvanometer

yang digunakan pada kepekaan tinggi seperti ini

menggunakan sistem refleksi cahaya. Alat penunjuk

(pointer) yang digunakan berupa cermin pemantul

yang dipasang pada bagian yang berputar. Berkas

cahaya dipantulkan dari cermin tersebut kemudian

diproyeksikan pada sebuah kaca buram yang

mempunyai garis-garis skala pembagi.

6

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Galvanometer adalah alat untuk penunjuk analog arus searah.

2. Prinsip kerjadari galvanometer jika arus mengalir di dalam kumparan, akan timbul

torsi elektromaknetik yang menyebabkan berputarnya kumparan, dan torsi ini akan

diimbangi torsi mekanis dari pegas-pegas pengatur yang diikat pada kumparan.

3. Teori dari galvanometer adalah bahwa saat arus mengalir melalui kumparan

galvanometer, medan magnet lain (B) tercipta dan posisinya tegak lurus dengan

kumparan.

4. Jenis – jenis galvanometer ada beberapa, yaitu; galvanometer suspensi, balistik,

tangen, astatic, serta galvanometer refleksi cermin.

B. Saran

Sebaiknya tidak hanya mengetahui bentuk berbagai macam jenis galvanometer

dengan meliat gambar saja, tapi dengan melihat secara langsung juga.

7

Daftar Pustaka

https://doniphysic.wordpress.com/2014/01/06/alat-ukur-listrik-2/

http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/04/penerapan-aplikasi-gaya-magnetik-gaya-

magnetik-gaya-lorentz-dalam-kehidupan-sehari-hari-kegunaan-galvanometer-motor-listrik-

relai-kereta-maglev-video-recorder.html

http://annesiiphysics.blogspot.com/2012/01/galvanometer.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Galvanometer

http://smpn5solo.net/wp-uploads/fisika/MP_138.html

http://inggwie.blogspot.com/2013/12/galvanometer.html

http://fisikazone.com/penerapan-gaya-magnetik/

http://fisikazone.com/gaya-lorentz/

8