BAB I
PENGARUH BATAS UKUR
TERHADAP HASIL PENGUKURAN
I.1 Tujuan
1. Untuk mengetahui pengaruh batas ukur terhadap hasil pengukuran.
2. Dapat mempergunakan alat ukur Amperemeter dan Voltmeter dengan
benar.
I.2 Alat-Alat yang Dipergunakan
1. Kit praktikum 1 buah
2. Voltmeter High Impedansi 1 buah
3. Amperemeter Low Impedansi 1 buah
4. Kabel konektor 12 buah
5. Lampu 5 Watt/220 Volt - 240 Volt 1 buah
6. Lampu 10 Watt/220 Volt - 240 Volt 2 buah
7. Lampu 15 Watt/220 Volt - 240 Volt 1 buah
8. Lampu 25 Watt/220 Volt - 240 Volt 1 buah
9. Lampu 40 Watt/220 Volt - 240 Volt 1 buah
10. Lampu 60 Watt/220 Volt - 240 Volt 1 buah
11. Lampu 100 Watt/220 Volt - 240 Volt 3 buah
12. Meja Bench Top Console 1 buah
I.3 Teori Dasar
Pengukuran listrik mempunyai tujuan yang lebih luas lagi yaitu untuk
mengetahui, menilai atau menguji besaran listrik. Alat yang digunakan sebagai
pembanding/penunjuk disebut instrumen pengukur. Instrumen ini berfungsi
sebagai penunjuk nilai besaran listrik yang diukur. Kebanyakan alat ukur yang
digunakan sekarang pada prinsipnya sama dengan alat ukur konvensional, tetapi
sudah banyak mengalami perbaikan tentang ketelitiannya Untuk menetapkan nilai
dari beberapa besaran yang bisa diukur, harus diketahui dulu nilai, jumlah dan
satuannya. Jumlah biasanya ditulis dalam bentuk angka-angka sedangkan
satuannya menunjukkan besarannya. Besaran listrik seperti arus, tegangan dan
sebagainya, tidak dapat secara langsung kita tanggapi dengan panca indera kita.
Untuk memungkinkan pengukuran, maka besaran listrik ditransformasikan
melalui suatu phenomena fisis yang akan memungkinkan pengamatan melalui
panca indera kita. Besaran listrik seperti arus, ditransformasikan melalui suatu
phenomena fisis kedalam besaran mekanis, dimana perubahan tersebut bisa
merupakan suatu rotasi melalui sumbu tertentu. Besar sudut rotasi tersebut
berhubungan langsung dengan besaran listrik yang akan kita amati, sehingga
dengan demikian maka pengukuran dikembalikam menjadi ukuran besaran listrik
yang ingin diukur.
Yang dimaksud dengan alat pengukur adalah untuk memungkinkan
mengamati besaran listnk yang akan diukur, yang secara jelas
mentransformasikan besaran listrik pada skala yang tertentu. Alat ukur jenis ini
disebut alat penunjuk. Ada beberapa jenis alat penunjuk listrik, seperti jenis
kumparan putar yang bekerja akibat adanya gaya elektromagnetik antara medan
magnit suatu magnit tetap dan arus, sedangkan untuk jenis penyearah
menggunakan prinsip kerja kombinasi suatu pengubah memakai penyearah semi
konduktor dan suatu alat ukur jenis kumparan putar dan jenis yang lainnya masih
banyak lagi.
Secara umum, yang paling banyak digunakan adalah jenis kumparan putar
yang pada dasarya pada alat ukur jenis ini, gerakan jarum alat ukur disebabkan
oleh adanya interaksi antara arus listnk yang diukur dan medan magnit, dimana
interaksi antara arus listrik yang mengalir dalam kumparan dan medan magnit
memungkinkan dikonstruksi alat ukur besaran listrik tersebut.
Prinsip dan gerakan alat ukur adalah adanya momen gerak yang besarnya:
T = B.I.L ……………………………(1.1)
yang merupakan momen simpangan kumparan yang dialiri arus listrik dalam
medan magnit.
Gambar 1.1 Konstruksi alat ukur kumparan putar
Dari gambar 1.1, terlihat bahwa induksi magnit ditimbulkan oleh medan
magnit permanen, arah induksi magnit dan kutub U ke kutub S, sehingga kawat
kumparan dalam daerah CD akan mengalami gaya ke arah x, sedangkan kawat
dalam daerah AB akan mengalami gaya kearah x, dimana kedua gaya tersebut
sama besamya dan arahnya berlawanan dan tidak dalam satu garis kerja, sehingga
membentuk suatu momen yang akan memutar kumparan dengan besar momen
kopel:
T = B.I.L
gerak kumparan ini akan ditentang oleh torsi yang ditimbulkan oleh konduktor F
yang berupa pita tipis, sehingga simpangan kumparan akan dibatasi oleh torsi
yang ditimbulkan oleh F, dan besamya simpangan kumparan ini akan sebanding
dengan kuat arus yang melewatinya.
X’
XY’
Y
cerminF
pegasSU
D
CB
A
-
+
Kuat arus yang melewati kumparan akan mempengaruhi ketepatan
pengukuran, yang berkaitan dengan kepekaan alat ukur itu sendiri (Current
Sensitivity of Measurement Device) yaitu besar arus dalam kumparan alat ukur
yang dapat menimbulkan simpangan satu cahaya yang dipantulkan cermin besar
satu milimeter pada jarak 1 meter dari alat ukur, dimana momen penggerak ini
hanya ditentukan oleh besarnya arus dan tidak tergantung sudut putar dari jarum
penunjuk, maka bila sudut perputaran dan penunjuk dalam keadaan keseimbangan
antara momen penggerak dan momen pengontrol maka arus yang melalui alat
ukur dapat dinyatakan pada harga skala dimana penunjuk berhenti.
Pembacaan skala yang tepat dan teliti pada alat ukur dipengaruhi oleh
paralax pembaca yang juga tergantung pada pembagian skala minimal dan
besaran listrik yang akan diukur. Hal ini karena tidak mungkin menghasilkan
suatu ketelitian yang tinggi dengan mempergunakan hanya satu batas ukur yang
lebar karena akan terjadi banyak kesalahan paralax dengan cara seperti itu,
sehingga pembentukan partisi atau pembagian batas ukur kedalam range-range
yang lebih kecil dalam beberapa batas ukur akan menghasilkan suatu kesalahan
paralax yang lebih kecil sehingga kesalahan relatifnya dapat ditoleransikan
sedemikian rupa sehingga ketepatan pengukuran akan dipengaruhi oleh besaran
listrik yang akan kita ukur serta batas ukur yang kita pergunakan dalam
pengukuran.
I.3.1 Alat Ukur Digital
Alat ukur digital saat sekarang banyak dipakai dengan berbagai
kelebihannya, murah, mudah dioperaikan, dan praktis. Multimeter digital mampu
menampilkan beberapa pengukuran untuk arus miliamper, temperatur °C,
tegangan milivolt, resistansi ohm, frekuensi Hz, daya listrik mW dan kapasitansi
nF. Pada dasarnya data /informasi yang akan diukur bersifat analog. Blok diagram
alat ukur digital terdiri komponen sensor, penguat sinyal analog, analog to digital
converter, mikroprosesor, alat cetak, dan display digital .Sensor mengubah
besaran listrik dan non elektrik menjadi tegangan, karena tegangan masih dalam
orde mV perlu diperkuat oleh penguat input.
Gambar 1.2 Blok Diagram Alat Ukur Digital
1.3.1.1 Prinsip kerja alat ukur digital
Sinyal input analog yang sudah diperkuat, dari sinyal analog diubah
menjadi sinyal digi-tal dengan (ADC) analog to digital akan diolah oleh perangkat
PC atau mikroprosessor dengan program tertentu dan hasil pengolahan disimpan
dalam sistem memori digital. Informasi digi-tal ditampilkan dalam display atau
dihubungkan dicetak dengan mesin cetak.
Display digital akan menampilkan angka diskrit dari 0 sampai angka 9 ada tiga
jenis, yaitu 7-segmen, 14-segmen dan dot matrik 5 x 7 (Gambar 8.11). Sinyal
digital terdiri atas 0 dan 1, ketika sinyal 0 tidak bertegangan atau OFF, ketika
sinyal 1 bertegangan atau ON
Gambar 1.3 Alat Ukur Digital
Sebuah multimeter digital, terdiri dari tiga jenis alat ukur sekaligus, yaitu
mengukur tegangan, arus, dan tahanan. Mampu untuk mengukur besaran listrik
DC maupun AC. Sakelar pemilih mode digunakan untuk pemilihan jenis
pengukuran, mencakup tegangan AC/DC, pengukuran arus AC/DC, pengukuran
tahanan, pengukuran diode, dan pengukuran kapasitor.
I.4 Langkah Percobaan
Gambar 1.4 Skema Rangkaian Percobaan
A1
V2V1
MCB
L5L4
L2 L3L1
21321
S2S1
I.4.1 Pengukuran Arus Listrik
1. Siapkan alat yang dipergunakan.
2. Pasang alat ukur Amperemeter pada A1, dan Voltmeter pada V1.
3. Pasang beban pada masing-masing fiting L1, L2, L3, L4, dan L5, sesuai
dengan tabel 1.1
4. Arahkan saklar MCB pada posisi O atau OFF demikian juga saklar
kontak S1 dan S2 pada posisi OFF.
5. Atur batas ukur untuk Voltmeter pada posisi AC-300 Volt.
6. Atur batas ukur untuk Amperemeter pada posisi A (AC) - 150 mA.
7. Hubungkan supply AC 220 Volt ke input rangkaian, dimana supply ini
diambil dari stop kontak Bench Top Console.
8. Hubungkan MCB dengan mengarahkan sakiar ke 1.
9. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar 1 pada
saklar S1.
10. Amati besar tegangan yang mengalir serta besar arus yang mengalir,
dan catat hasilnya pada tabel 1.1
11. Lepaskan anak saklar 1 pada saklar S1, lalu ubahlah batas ukur
Amperemeter pada posisi A (AC) - 300 mA.
12. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar S1, amati
besar arus yang mengalir dan usahakan menjaga tegangan supply agar
tetap konstan, dan catat hasilnya pada tabel 1.1
13. Ulangi langkah 11 dan 12 untuk batas ukur yang lainnya sesuai dengan
tabel 1.1
14. Ulangi langkah 6 dan 12 untuk beban sesuai dengan tabel 1.1
15. Hitunglah perbedaan antara I teori dengan I hasil pengukuran atau besar
dari pada prosentase kesalahan relatifnya denga rumus:
……….…..….(1.2)
% Kesalahan Re latif = [ I Pengukuran − ITeori
ITeori ] x 100 %
16. Buatlah kurva daya sebagai fungsi arus danpada I Teori dengan arus
hasil pengukuran dan masing - masing batas ukur, dan hitung serta
dapatkan persamaan regresi liniernya
17. Berikan analisa penyebabnya berdasarkan grafik dan data di atas serta
berikan kesimpulan andaTabel 1.1 Pengukuran Arus Listrik
I
Teori
Batas Ukur (mA) Beban (Watt)
10 100 1000Saklar S1 Saklar S2
Total1(L1) 2(L2) 2(L4) 1(L3) 2(L5)
1.4.2 Pengukuran Tegangan Listrik
1. Siapkan alat yang dipergunakan.
2. Pasang alat ukur Amperemeter pada A1, dan Voltmeter pada V2.
3. Pasang beban pada masing - masing fiting L1, L2, L3, L4 dan L5 sesuai
dengan tabel 1.2
4. Arahkan sakiar MCB pada posisi O atau OFF demikian juga saklar
kontak S1 dan S2 pada posisi OFF.
5. Atur batas ukur untuk Voltmeter pada posisi AC-300 Volt.
6. Atur batas ukur untuk Amperemeter pada posisi A (AC) - 300 mA.
7. Hubungkan supply AC 220 Volt ke input rangkaian, dimana supply ini
diambil dari stop kontak Bench Top Console.
8. Hubungkan MCB dengan mengarahkan saklar ke 1.
9. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar 1 pada sakiar
S1.
10. Amati besar tegangan yang mengalir serta besar arus yang mengalir, dan
catat hasilnya pada tabel 1.2
11. Lepaskan anak saklar 1 pada saklar S1, lalu ubahlah batas ukur Voltmeter
pada posisi V (AC) - 500 Volt.
12. Hidupkan beban 5 Watt dengan jalan menekan anak saklar 1 pada saklar
S1, amati besar tegangan yang mengalir dan usahakan menjaga arus agar
tetap konstan, dan catat hasilnya dalam tabel 1.2
13. Ulangi langkah 11 sampai 12 untuk batas ukur yang lainnya sesuai dengan
tabel 2.1
14. Ulangi langkah 6 sampai 12 untuk beban sesuai dengan tabel 1.2
15. Hitunglah perbedaan antara V teori dengan V hasil pengukuran atau besar
daripada persentase kesalahan relatifnya dengan rumusan:
.………(1.3)
16. Buatlah kurva daya sebagal fungsi tegangan
dan pada V Teori dengan tegangan hasil pengukuran dari masing-masing
batas ukur, dan hitung serta dapatkan persamaan regresi liniernya.
17. Berikan analisa penyebabnya berdasarkan, grafik dan data diatas serta
berikan kesimpulan anda.
Tabel 1.2 Pengukuran Tegangan Listrik
% Kesalahan Re latif = [ V Pengukuran − V Teori
V Teori ] x 100 %
V Teori
Batas Ukur
(V)Beban (Watt)
100 1000Saklar S1 Saklar S2
TOTAL1(L1) 2(L2) 2(L4) 1(L3) 2(L5)
I.5 Data hasil percobaan
Tabel 1.3 Hasil Pengukuran Arus Listrik
I
Teori
Batas Ukur (mA) Beban (Watt)
100 1000 10000Saklar S1 Saklar S2
Total1(L1) 2(L2) 2(L4) 1(L3) 2(L5)
68 70,4 70 60 15 15
250 242,3 241 230 15 40 55
360 351,5 350 330 15 40 25 80
820 OL 777 760 15 40 25 100 180
127
0
OL 119
9
1180 15 40 25 100 100 280
Tabel 1.4 Hasil Pengukuran Tegangan Listrik
V
Teori
Batas Ukur
(V)Beban (Watt)
100 1000Saklar S1 Saklar S2
TOTAL1(L1) 2(L2) 2(L4) 1(L3) 2(L5)
220 221 221 15 15
220 221,9 221 15 40 55
220 221,6 221 15 40 25 80
220 220,5 220 15 40 25 100 180
220 219,6 220 15 40 25 100 100 280
I.6 Analisis Data
I.6.1 Pengukuran Arus Listrik
Perhitungan secara teori p: VI cos φ,cos φ: 0 ° sehingga cos φ:1. Maka
perhitungan I teori dapat dihitung dengan persamaan:
I teori= pv …………………………….(1.4)
Dimana V:220 volt
Dengan persamaan diatas , dapat dihitung I teori untuk masing-masing beban
yaitu:
-untuk beban 15 watt
I teori = pv
= 15220
=0,68 A
-untuk beban 25 watt
I teori = pv
= 55220
=0,25 A
-untuk beban 80 watt
I teori = pv
= 80220
=0,36 A
-untuk beban 180 watt
I teori = pv
=180220
=0,82 A
-untuk beban 280 watt
I teori = pv
=280220
=1,27 A
1.6.1.1 Perbandingan nilai I teori dengan nilai I pengukuran dengan batas ukur 100mA
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan seperti pada tabel 1.3,
dengan menggunakan beban yang berbeda-beda dan batas ukur sebesar 100mA.
Didapatkan hasil bahwa saat menggunakan beban 15 watt, 55 watt, dan 80 watt
masih didapatkan hasil pengukuran, sedangkan pada beban 180 watt, dan 280 watt
alat ukur menunjukan overload yang berarti pengukuran pada beban tersebut telah
melebihin batas ukur yang telah ditentukan, yang dapat ditunjukan pada grafik
berikut:
Grafik 1.1 Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Praktikum dengan Batas Ukur 100 mA
Pada grafik diatas terdapat 2 buah garis dimana garis yang berwarna biru
berarti data merupakan arus teori yang ada dan garis berwarna merah berarti
merupakan data hasil pengukuran arus. Pada pengukuran ini menggunakan batas
ukur 1.00 mA dan menghasilkan menghasilkan arus yang nilainya berbeda-beda
pada setiap beban. Nilai arus pada beban 15 W adalah 0,07 A dan meningkat pada
beban 55 W menjadi 0,24 A dan akan terus meningkat hingga sampai pada beban
80 W dengan nilai arus sebesar 3,51 A. Tetapi akan overload pada beban 180 W
dan 280 W karena melebihi batas pengukuran yang telah ditentukan. Pada batas
ukur ini pun memiliki kesalahan relatif yang didapatkan dari hasil data
pengukuran,yaitu sebesar:
- untuk beban 15 watt
%kesalahan relatif = 70,4−15
15 x100%
=3,69%- Untuk beban 55 watt
%kesalahan relatif = 242,3−55
55 x100%
= 3,4 %
Dan dapat di presentasikan dalam bentuk tabel seperti dibawah ini:
Dari data tersebut pada pengukuran dengan batas ukur 100mA, didapatkan
untuk kesalahan relatif pada beban 15 watt adalah sebesar 3,69% dan pada beban
55 watt adalah sebesar 3,4% dapat disimpulkan bahwa semakin besar beban
pengukuran maka kesalahan relative yang didapat akan semakin kecil.
1.6.1.2 Perbandingan nilai I teori dengan nilai I pengukuran dengan batas ukur 1000mA
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan seperti pada tabel 1.3,
dengan menggunakan beban yang berbeda-beda dan batas ukur sebesar 1000mA.
Didapatkan hasil bahwa semakin tingi beban yang digunakan makan akan
semakin besar pula hasil yang akan didapat, berbeda dengan saat pengukuran
menggunakan batas ukur 100 mA, pada batas ukur ini tidak ditemukan batas ukur
yang overload, yang berarti pengukuran tidak melebihi batas ukur. yang dapat
ditunjukan pada grafik berikut:
I TeoriBatas Ukur (mA) Beban
(Watt) %kesalahan
100 1000 10000 Total68 70,4 70 60 15 3,69%250 242,3 241 230 55 3,4 %
Grafik 1.2 Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Praktikum dengan Batas Ukur 1000 mA
Pada grafik diatas terdapat 2 buah garis dimana garis yang berwarna biru
berarti data merupakan arus teori yang ada dan garis berwarna merah berarti
merupakan data hasil pengukuran arus. Pada pengukuran ini menggunakan batas
ukur 1.000 mA dan menghasilkan menghasilkan arus yang nilainya berbeda-beda
pada setiap beban. Nilai arus pada beban 15 W adalah 0,07 A dan meningkat pada
beban 55 W menjadi 0,241 A dan akan terus meningkat hingga sampai pada
beban 280 W dengan nilai arus sebesar 1,19 A. Pada batas ukur ini pun memiliki
kesalahan relatif yang didapatkan dari hasil data pengukuran,yaitu sebesar:
- untuk beban 15 watt
%kesalahan relatif = 70−15
15 x100%
= 3,6 %- untuk beban 55 watt
%kesalahan relatif = 241−55
55 x100%
= 3,38%
Dan dapat di presentasikan dalam bentuk tabel seperti dibawah ini:
Dari data tersebut didapatkan hasil bahwa saat dipasang beban sebesar 15
watt maka kesalahan relatifnya adalah 3,6% sedangkan saat dipasang beban 55
watt kesalahan relatifnya akan menjadi sebesar 3,38%. Hal ini berbeda dengan
hasil yang didapat pada kkesalahan relative pengukuran 100mA.
1.6.1.2 Perbandingan nilai I teori dengan nilai I pengukuran dengan batas ukur 1000mA
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan seperti pada tabel 1.3, dengan
menggunakan beban yang berbeda-beda dan batas ukur sebesar 1000mA.
Didapatkan hasil bahwa semakin tingi beban yang digunakan makan akan
semakin besar pula hasil yang akan didapat, berbeda dengan saat pengukuran
menggunakan batas ukur 100 mA, pada batas ukur ini tidak ditemukan batas ukur
yang overload, yang berarti pengukuran tidak melebihi batas ukur. Berbeda
dengan batas ukur 1000mA pada batas ukur ini didapatkan hasil data yang lebih
besar yang dapat ditunjukan pada grafik berikut:
I TeoriBatas Ukur (mA) Beban
(Watt) %kesalahan
100 1000 10000 Total68 70,4 70 60 15 3,6 %250 242,3 241 230 55 3,38%
Grafik 1.3 Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Praktikum dengan Batas Ukur 10000 mA
Pada pengukuran ini menggunakan batas ukur 1.000 mA dan menghasilkan
menghasilkan arus yang nilainya berbeda-beda pada setiap beban. Nilai arus pada
beban 15 W adalah 0,06 A dan meningkat pada beban 55 W menjadi 0,23 A dan
akan terus meningkat hingga sampai pada beban 280 W dengan nilai arus sebesar
1,18A. Pada batas ukur ini pun memiliki kesalahan relatif yang didapatkan dari
hasil data pengukuran,yaitu sebesar:
- untuk beban 15 watt
%kesalahan relatif =60−15
15 x100%
=3%- untuk beban 55 watt
%kesalahan relatif = 230−55
55 x100%
= 3,18%
Dan dapat di presentasikan dalam bentuk tabel seperti dibawah ini:
Dari data tersebut pada pengukuran dengan batas ukur 10000mA,
didapatkan untuk kesalahan relatif pada beban 15 watt adalah sebesar 3% dan
pada beban 55 watt adalah sebesar 3,18% dapat disimpulkan bahwa semakin besar
beban pengukuran maka kesalahan relative yang didapat akan semakin kecil.
Sama dengan hasil yang didapat pada pengukuran batas ukur 100mA.
I.6.2 Pengukuran Tegangan Listrik
Berdasarkan Tabel 1.4. dari data yang didapat pada tabel dapat dilihat bahwa hasil pengukuran pada semua beban dan batas ukur yang digunakan hasilnya adalah sama yaitu 220V. Dimana hasil pengukuran ini sudah sesuai dengan V teori diman tegangan jala-jala listrik secara umum adalah 220 V berapapun beban yang digunakan tegangan yang terukur akan tetap sama. Karena beban yang dirangkai secara seri sehingga tegangan-tegangan pada masing-masing beban akan sama. Jika terdapat perbedaan dari hasil pengukuran yang dilakukan dikarenakan kurangnya ketelitian pembacaan dari skala pada alat ukur dan juga dapat disebabkan oleh kurang presisisinya alat ukur.
1.6.2.1 Perbandingan nilai I teori dengan nilai I pengukuran dengan batas ukur 100V
Dari percobaan di atas terdapat perbedaan data percobaan antara data
yang dilihat dari alat ukur dengan yang diukur menggunakan alat ukur.
Contohnya pada beban 55 watt sampai 280 watt, seharusnya data yang
diperoleh adalah 220 V, namun pada saat pengukuran hasil yang didapatkan
adalah 221 V. Hal tersebut dikarenakan tingkat ketelitian alat bermacam-
I TeoriBatas Ukur (mA) Beban
(Watt) %kesalahan
100 1000 10000 Total 1000068 70,4 70 60 15 3%250 242,3 241 230 55 3,18%
macam, ada yang 2%, 0.5% dan seterusnya. Perbandingan V teori dan V
pengukuran dapat ditunjukan pada grafik berikut:
Grafik 1.4 Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Praktikum dengan Batas Ukur 100 V
Tegangan jala-jala PLN adalah 220 V yang konstan jika dipasang secara
paralel terhadap beban. Pada grafik diatas terdapat garis dimana garis yang
berwarna biru berarti data merupakan tegangan yang diperoleh secara teoritis dan
garis berwarna biru berarti data merupakan tegangan hasil pengukuran. Pada
pengukuran ini menggunakan batas ukur 100V dan menghasilkan tegangan yang
sebesar 220 V dimana tegangan ini nilainya sama dengan nilai tegangan secara
teori, sehingga pada grafik diatas garis biru dan merah saling menindih karena
nilainya sama. Pada percobaan Ini juga terdapat kesalahan relative yaitu sebesar :
- Untuk beban 15 W
%kesalahan relatif : 221−220
220 x100%
: 9,5x 10−3%
- Untuk beban 180 W
%kesalahan relatif : 220,5−220
220 x100%
: 2.27 x 10−3%
V Teori
Batas Ukur (V)
Beban (Watt)
%kesalahan
100 1000 Total
220 221 221 15 0,0095 %
220 220,5 220 180 0,0227 %
Dari data tersebut pada pengukuran tegangan dengan batas ukur 100V,
didapatkan untuk kesalahan relatif pada beban 15 watt adalah sebesar 0,0095
% sedangkan untuk beban 180 watt sebesar 0,0227 %. Yang berarti semakin
besar beban makan akan memperbesar kesalahan relatif.
1.6.2.2 Perbandingan nilai I teori dengan nilai I pengukuran dengan batas ukur 1000V
Dari percobaan di atas terdapat perbedaan data percobaan antara data
yang dilihat dari alat ukur dengan yang diukur menggunakan alat ukur.
Contohnya pada beban 55 watt sampai 280 watt, seharusnya data yang
diperoleh adalah 220 V, namun pada saat pengukuran hasil yang didapatkan
adalah 221 V. Hal tersebut dikarenakan tingkat ketelitian alat bermacam-
macam, ada yang 2%, 0.5% dan seterusnya. Perbandingan V teori dan V
pengukuran dapat ditunjukan pada grafik berikut:
Grafik 1.5 Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Praktikum dengan Batas Ukur 1000 V
Tegangan jala-jala PLN adalah 220 V yang memiliki toleransi ± 5% sehingga
cakupan nilainya standarnya antara 209 V sampai 231 V. Pada grafik diatas
terdapat 2 buah garis dimana garis yang berwarna biru berarti data merupakan
tegangan yang diperoleh secara teoritis dan garis berwarna biru berarti data
merupakan tegangan hasil pengukuran. Pada pengukuran ini menggunakan batas
ukur 1.000 V dan menghasilkan tegangan yang berfluktuasi pada saat pengukuran.
Nilai tegangan terbesar terjadi pada beban 15 W yakni sebesar 221 V dan nilai
tegangan terendah terjadi pada beban 180 W yakni sebesar 220V. Pada percobaan
oni juga terdapat kesalahan relative yaitu sebesar :
- Untuk beban 15 W
%kesalahan relatif : 221−220
220 x100%
: 9,5x 10−3%- Untuk beban 180 W
%kesalahan relatif : 220−220
220 x100%
: 0%
Dari data tersebut pada pengukuran tegangan dengan batas ukur 1000V,
didapatkan untuk kesalahan relatiF pada beban 15 watt adalah sebesar 0,00227
% sedangkan untuk beban 180 watt sebesar 0%. Yang berarti pada beban 180
watt tidak terjadi kesalahan relatif karena pada beban tersebut hasil
pengukuran sama dengan V teori sebesar 220 Volt.
Berikut perbandingan V teori dan V pengukuran berdasarkan grafik: Tabel 1.6 Pengukuran Tegangan Listrik
V
Teori
Batas Ukur (V) Beban (Watt)
100 1000Saklar S1 Saklar S2
TOTALL1 L2 L3 L4 L5
220 221 221 15 15
220 221.9 221 15 40 55
220 221.6 221 15 40 25 80
V TeoriBatas Ukur (V) Beban
(Watt) %kesalahan
100 1000 Total 1000220 221 221 15 0,00227 %
220 220,5 220 180 0%
220 220.5 220 15 40 25 100 180
220 219.6 220 15 40 25 100 100 280
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan seperti pada tabel 1.4,
dengan menggunakan beban dan batas ukur yang berbeda-beda untuk setiap
percobaan, diperoleh hasil bahwa tegangan yang kecil dengan penggunaan batas
ukur yang mengecil mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin kecil.
Sedangkan untuk tegangan yang besar dengan penggunaan batas ukur yang
mengecil mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar. Hal ini
dikarenakan semakin kecil batas ukur maka sensitivitas yang diperoleh akan
semakin baik. Disisi lain, beban yang diberikan juga harus disesuaikan dengan
batas ukur yang ada.
Dari tabel 1.4 dapat dianalisa bahwa dengan batas ukur 100 V dan 1000 V
serta beban yang semakin besar membuat hasil yang didapat mendekati hasil
sesungguhnya dan kesalahan relatif menjadi semakin kecil. Dalam pengukuran
tegangan tidak didapatkan hasil yang overload karena beban yang diberikan tidak
melebihi batas ukur tegangan
Grafik 1.4 Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Praktikum dengan Batas Ukur 100 V
Tegangan jala-jala PLN adalah 220 V yang konstan jika dipasang secara
paralel terhadap beban. Pada grafik diatas terdapat garis dimana garis yang
berwarna biru berarti data merupakan tegangan yang diperoleh secara teoritis dan
garis berwarna biru berarti data merupakan tegangan hasil pengukuran. Pada
pengukuran ini menggunakan batas ukur 100V dan menghasilkan tegangan yang
sebesar 220 V dimana tegangan ini nilainya sama dengan nilai tegangan secara
teori, sehingga pada grafik diatas garis biru dan hijau saling menindih karena
nilainya sama.
Grafik 1.5 Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Praktikum dengan Batas Ukur 1000 V
Tegangan jala-jala PLN adalah 220 V yang memiliki toleransi ± 5%
sehingga cakupan nilainya standarnya antara 209 V sampai 231 V. Pada grafik
diatas terdapat 2 buah garis dimana garis yang berwarna biru berarti data
merupakan tegangan yang diperoleh secara teoritis dan garis berwarna biru berarti
data merupakan tegangan hasil pengukuran. Pada pengukuran ini menggunakan
batas ukur 1.000 V dan menghasilkan tegangan yang berfluktuasi pada saat
pengukuran. Nilai tegangan terbesar terjadi pada beban 15 W yakni sebesar 222.5
V dan nilai tegangan terendah terjadi pada beban 180 W yakni sebesar 218,8 V.
1.6.2.2 perhitungan persentase kesalahan relatif
Berdasarkan tabel 1.4 dapat dihitung persentase kesalahan relatifnya dengan persamaan rumus pada rumus (1.3). sehingga dengan persamaan tersebut dapat dihitung kesalahan relatif untuk setiap batas ukur.
1. Batas ukur 100V- Untuk beban 15 W
%kesalahan relatif : 221−220
220 x100%
: 9,5x 10−3%
- Untuk beban 180 W
%kesalahan relatif : 220,5−220
220 x100%
: 2.27 x 10−3%
2. Batas ukur 1000 V- Untuk beban 15 W
%kesalahan relatif : 221−220
220 x100%
: 9,5x 10−3%- Untuk beban 180 W
%kesalahan relatif : 220−220
220 x100%
: 0%
Dari perhitungan diatas dapat dibuat dalam tabel sebagai berikut :
Tabel 1.5 presentasi kesalahan relatif
V TeoriBatas Ukur (V) Beban
(Watt) %kesalahan
100 1000 Total 100 1000220 221 221 15 0,0095 % 0,00227 %
220 221,9 221 55
220 221,6 221 80
220 220,5 220 180 0,0095 % 0%220 219,6 220 280
I.7 Jawaban Pertanyaan
PERTANYAAN:
1. Apa sebabnya untuk V yang kecil penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin kecil?
2. Apa sebabnya untuk V yang besar penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar?.
3. Apa sebabnya untuk I yang kecil penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin kecil?
4. Apa sebabnya untuk I yang besar penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar?
5. Dalam pengamatan di atas, digunakan supply AC 220 Volt dengan
frekuensi 50 Hz, berpengaruhkah frekuensi ini terhadap penunjukan jarum
penunjuk? Berikan alasannya!
6. Presisikah hasil pengamatan yang anda lakukan tersebut di atas? Jelaskan
untuk pengamatan pengukuran arus Iistrik dan pengamatan tegangan
listrik.
7. Kenapa untuk pengukuran tegangan listrik pada percobaan diatas, Jikalau
dilakukan pengukuran tegangan dengan menggunakan pengukuran
beberapa alat ukur secara paralel, dapat memperbesar kesalahan?.
Jelaskan!
8. Mengapa alat ukur Voltmeter yang memiliki sensitivitas yang Iebih besar
akan meng hasilkan pengukuran yang lebih baik terutama pengukuran
pada jaringan - jaringan tenaga?
JAWABAN:
1. Semakin kecil tegangan akan membuat sensitivitas dari alat ukur lebih
baik karena alat yang digunakan untuk mengukur diposisikan pada batas
ukur yang kecil maka secara otomatis sensitivitas dari alat ukur lebih
baik untuk mengukur tegangan yang kecil dan kerja alat ukur juga lebih
optimal dalam pengukuran.
2. Semakin besar tegangan akan mengurangi tingkat sensitivitas dari alat
ukur karena alat yang digunakan untuk mengukur diposisikan pada batas
ukur yang kecil maka secara otomatis mengurangi tingkat sensitivitas
untuk mengukur tegangan yang kecil dan kerja alat ukur menjadi tidak
optimal dalam pengukuran.
3. Semakin kecil arus akan membuat sensitivitas dari alat ukur lebih baik
karena alat yang digunakan untuk mengukur diposisikan pada batas ukur
yang kecil maka secara otomatis sensitivitas dari alat ukur lebih baik
untuk mengukur arus yang kecil dan kerja alat ukur juga lebih optimal
dalam pengukuran.
4. Semakin besar arus akan mengurangi tingkat sensitivitas dari alat ukur
karena alat yang digunakan untuk mengukur diposisikan pada batas ukur
yang kecil maka secara otomatis mengurangi tingkat sensitivitas untuk
mengukur arus yang kecil dan kerja alat ukur menjadi tidak optimal
dalam pengukuran.
5. Frekuensi berpengaruh terhadap penunjukan jarum penunjuk pada alat
ukur karena tinggi atau rendahnya frekuensi menunjukkan seberapa
besar beban yang diukur. Frekuensi akan turun ketika beban yang
diberikan melebihi batas ukur dari alat ukur dan frekuensi akan naik
ketika beban yang diberikan tidak melebihi batas ukur dari alat ukur .
Jika beban yang diberikan melebihi batas ukur dari alat ukur maka
penunjukan jarum penunjuk akan berubah dan akan menghasilkan nilai
overload.
6. Pengamatan yang dilakukan untuk pengukuran arus dan tegangan listrik
tidak presisi karena percobaan pada setiap batas ukur dan pada setiap
beban tidak dilakukan berulang-ulang. Pengukuran juga dapat dikatakan
presisi jika setiap hasil percobaan menghasilkan nilai yang mendekati
teori dan konsisten terhadap setiap hasil yang diperoleh.
7. Alat ukur yang dipasang secara paralel akan mengakibatkan tegangan
pada rangkaian terbagi oleh nilai tahanan sehingga memperbesar efek
pembebanan. Hal ini membuat energi pada tahanan digunakan untuk
mengoperasikan alat ukur yang mengakibatkan persentase kesalahan
yang dihasilkan semakin besar.
8. Semakin besar sensitivitas dari sebuah alat akur akan mengurangi
kesalahan pengukuran dan semakin kecil kesalahan maka hasil
pengukuran semakin mendekati nilai sesungguhnya dari pengukuran
tersebut.
I.8 Kesimpulan
1. Semakin kecil batas ukur maka sensitivitas yang diperoleh dalam
pengukuran akan semakin baik. Sensitivitas yang baik akan mengurangi
kesalahan pengukuran dan semakin kecil kesalahan maka hasil
pengukuran semakin mendekati nilai sesungguhnya dari pengukuran
tersebut.
2. Frekuensi berpengaruh terhadap penunjukan jarum penunjuk pada alat
ukur karena tinggi atau rendahnya frekuensi menunjukkan seberapa
besar beban yang diukur.
3. Alat ukur yang dipasang secara seri akan memperbesar nilai tahanan
yang dimiliki alat ukur sehingga hasil pengukuran mendekati nilai
sesungguhnya. Sedangkan jika alat ukur dipasang secara paralel maka
akan mengakibatkan tegangan pada rangkaian terbagi oleh nilai tahanan
sehingga memperbesar efek pembebanan. Hal ini menyebabkan hasil
pengukuran menjauhi nilai sesungguhnya.
4. Arus yang kecil dengan penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin kecil. Sedangkan untuk
arus yang besar dengan penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar
5. Semakin kecil batas ukur maka sensitivitas yang diperoleh akan
semakin baik
6. Bahwa arus yang kecil dengan penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin kecil. Sedangkan untuk
arus yang besar dengan penggunaan batas ukur yang mengecil
mengakibatkan kesalahan relatif yang semakin besar
LAMPIRAN
A. Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur 100 mA
A = [15 55 80 180 280];B = [0.06 0.25 0.3 0.8 1.2];C = [0.07 0.2 0.3 0 0];H = plot(A,B,'r-o',A,C,'b--o');set(H,'linewidth',2);grid on; legend('merah = teori','Biru = pengukuran ') ;set(gca,'xtick',[15 55 80 180 280]);
xlabel('Beban (Watt)');set(gca,'ytick',[0.068 0.0704 0.241 0.25 0.3515 0.36 0.82 0 0 1.27]);ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur 100 mA'; 'Kelompok 16'});
B. Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur
1000 mA
A = [15 55 80 180 280];B = [0.068 0.25 0.36 0.82 1.27];C = [0.07 0.241 0.35 0.777 1.999];H = plot(A,B,'r--o',A,C,'b-o');set(H,'linewidth',2);grid on;legend('Merah = Teori','Biru = Pengukuran');set(gca, 'xtick' , [15 55 80 180 280]);set(gca, 'ytick' , [0 0.5 1 1.5 2]);xlabel('Tegangan (volt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur 1.000 mA'; 'Kelompok 16'});
C. Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur
10.000 mAA = [15 55 80 180 280];
B = [0.068 0.25 0.36 0.82 1.27];C = [0.06 0.23 0.33 0.76 1.18];H = plot(A,B,'r-o',A,C,'b--o');set(H,'linewidth',2);grid on;legend('Merah = Teori','Biru = Pengukuran');set(gca, 'xtick' , [15 55 80 180 280]);set(gca, 'ytick' , [0 0.5 1 1.5 2]);xlabel('Beban (Watt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Arus Teori dan Arus Pratikum dengan Batas Ukur 10.000 mA'; 'Kelompok 16'});
D. Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum dengan
Batas Ukur 100 VA = [15 55 80 180 280];B = [220 220 220 220 220];C = [221 221.9 221.6 220.5 219.6];H = plot(A,B,'r-o',A,C,'b--o');set(H,'linewidth',2);grid on;legend('Merah = Teori','Biru = Pengukuran'); set(gca, 'xtick' , [15 55 80 180 280]); set(gca, 'ytick' , [220 220.5 221 221.5 230]); xlabel('Beban (Watt)');ylabel('tegangan (v)'); xlabel('Beban (Watt)');ylabel('tegangan (v)');title({'Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum dengan Batas Ukur 100V'; 'Kelompok 16'});
E. Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum dengan
Batas Ukur 1.000 VA = [15 55 80 180 280];B = [220 220 220 220 220];C = [221 221 221 220 220];H = plot(A,B,'r-o',A,C,'b--o');set(H,'linewidth',2);grid on;
set(gca, 'xtick' , [15 55 80 180 280]); set(gca, 'ytick' , [220 221]);xlabel('Beban (Watt)');ylabel('tegangan (v)'); xlabel('Beban (Watt)');ylabel('tegangan (v)');title({'Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum dengan Batas Ukur 100V'; 'Kelompok 16'}); xlabel('Beban (Watt)');ylabel('Arus (A)');title({'Grafik Perbandingan Tegangan Teori dan Tegangan Pratikum dengan Batas Ukur 1.000 V'; 'Kelompok 16'});
Daftar Pustaka
Adityo, Iksan. 2009. Alat Ukur Besi Putar. Diakses pada 28 September 2015.
http://iksanadityo.blogspot.co.id/2009/05/alat-ukur-besi-putar.html
Adityo, Iksan. 2009. Alat Ukur Kumparan Putar. Diakses pada 28 September
2015.
http://iksanadityo.blogspot.co.id/2009/04/v-behaviorurldefaultvml-o.html
Anonim. 2012. Karakteristik Alat Ukur. Diakses pada 28 september 2015.
http://sagitarius95-online.blogspot.co.id/2012/09/karakteristik-alat-ukur-
elektronika.html
Anonim. 2010. Prinsip Kerja Termokopel. Diakses pada 28 September 2015.
https://koponkworld.wordpress.com/2010/10/09/prinsip-kerja-termokopel/
Kustija, Jaja. 2014. Pengukuran Besaran Listrik. Diakses pada 30 September
2015.
http://www.slideshare.net/jajakustija/pengukuran-besaran-listrik
Romansah, Feri. 2014. Efek Pembebanan. Diakses pada 1 Oktober 2015.
http://feriromansah.blogspot.co.id/2014/10/efek-pembebanan-cara-
pembuatan_11.html
Soedjana, Sapiie. 1976. Pengukuran dan Alat-Alat Ukur Listrik. Jakarta: PT.
Pradnya Paramita.