Rangkaian Jembatan Wheatstone -
Ilmuwan yang pertama kali menerapkan metode yang sangat teliti untuk
mengukur hambatan adalah Charles Wheatstone pada tahun 1843. Metode yang
digunakannya kemudian dinamakan jembatan Wheatstone. Perhatikan Gambar rangkaian jembatan Wheatstone!
Gambar tersebut adalah rangkaian jembatan Wheatstone. Rangkaian ini terdiri dan hambatan R1, R2, yang diketahui nilainya, R4 yang dapat diuhah-uhah hesarnya, serta R3 yang akan dicari hambatannya. Selain itu, juga terdapat galvanometer dan sebuah sumber tegangan.
Dalam metode ini, R1 dan R2 dibuat tetap, sedangkan R4 dapat diubah-ubah. Besar R4 dibuat sedemikian rupa sehingga galvanometer (G) rnenunjukkan angka nol. Pada kondisi ini, rangkaian dikatakan dalam keadaan seimbang.
Karena hambatan di G sama dengan nol, maka hambatan G tidak perlu diperhitungkan. Arus yang mengalir pada R1 (yaitu I) sama dengan arus pada R2. Begitu juga arus yang mengalir pada R4 (yaitu 4) sama dengan arus pada R4. Hal ini disebabkan karena R1 dan R2 atau R3 dan R4 terangkai seri.
Jika gabungan R1, R2 disebut Rs1 dan gabungan R3, R4 disebut Rs2, maka tegangan pada Rs1 dan Rs2, sama besar. Dengan kata lain, potensial di titik A dan titik B sama besar. Akibatnya, potensial pada R1 sama dengan potensial pada R4, dan potensial pada R2 sama dengan potensial pada R3. Secara sederhana, dapat dituÍiskan:
VR1 = VR4
I1R1 = I2R4 dan
I1R2 = I2R2
Dari persamaan tersebut kita mendapatkan bentuk persamaan,
R1/R4= R2/R2
Atau dapat ditulis dalam bentuk persamaan
Penyelesaian
Sesuai dengan prinsip Wheatstone, agar arus pada R5 = 0, maka:
R1R2 = R3R4
sehingga rangkaian dapat diubah menjadi:
Jadi hambatan totalnya dapat dicari dengan persamann
1/R = 1/Rs1 + 1/Rs2
dengan Rs1 = R1 + R3 = 8
Rs2 = R2 + R4 = 8
sehingga, 1/Rtot = 1/8 + 1/8 = 2/8
Rtot = 4 ohm
Gambar rangkaian jembatan Wheatstone
Dalam metode ini, R1 dan R2 dibuat tetap, sedangkan R4 dapat diubah-ubah. Besar R4 dibuat sedemikian rupa sehingga galvanometer (G) rnenunjukkan angka nol. Pada kondisi ini, rangkaian dikatakan dalam keadaan seimbang.
Karena hambatan di G sama dengan nol, maka hambatan G tidak perlu diperhitungkan. Arus yang mengalir pada R1 (yaitu I) sama dengan arus pada R2. Begitu juga arus yang mengalir pada R4 (yaitu 4) sama dengan arus pada R4. Hal ini disebabkan karena R1 dan R2 atau R3 dan R4 terangkai seri.
Jika gabungan R1, R2 disebut Rs1 dan gabungan R3, R4 disebut Rs2, maka tegangan pada Rs1 dan Rs2, sama besar. Dengan kata lain, potensial di titik A dan titik B sama besar. Akibatnya, potensial pada R1 sama dengan potensial pada R4, dan potensial pada R2 sama dengan potensial pada R3. Secara sederhana, dapat dituÍiskan:
VR1 = VR4
I1R1 = I2R4 dan
I1R2 = I2R2
Dari persamaan tersebut kita mendapatkan bentuk persamaan,
R1/R4= R2/R2
Atau dapat ditulis dalam bentuk persamaan
R1R3= R2R4
Persamaan ini disebut dengan persamaan jembatan Wheatstone. Berdasarkan persamaan ini kita dapat menyimpulkan bahwa prinsip Wheatstone yaitu hasil kali dua hambatan yang saling berhadapan adalah sama.Contoh soal penyelesaian Rangkaian Jembatan Wheatstone
Tentukan hambatan pengganti antara A dan B agar pada R5 tidak ada arus yang mengalir, jika R1=R5=R3=3 ohm, R2=R4 = 4 ohm!Penyelesaian
Sesuai dengan prinsip Wheatstone, agar arus pada R5 = 0, maka:
R1R2 = R3R4
sehingga rangkaian dapat diubah menjadi:
Jadi hambatan totalnya dapat dicari dengan persamann
1/R = 1/Rs1 + 1/Rs2
dengan Rs1 = R1 + R3 = 8
Rs2 = R2 + R4 = 8
sehingga, 1/Rtot = 1/8 + 1/8 = 2/8
Rtot = 4 ohm
0 komentar:
Posting Komentar