Memasang amperemeter dan voltmeter

Kurikulum: KS3, cycle 4, Sek I

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Belajar memasang amperemeter secara seri dan voltmeter secara paralel dengan suatu bagian rangkaian.

Rangkaian

Sumber 6 V, amperemeter, resistor 100 Ω; voltmeter dihubungkan paralel dengan resistor. Alat ukur berada dalam mode DC.

Langkah kerja

1. Catat pembacaan amperemeter dan voltmeter.
2. Seret amperemeter kedua dari panel Komponen dan hubungkan dengan kabel secara paralel dengan resistor.
3. Hapus amperemeter tambahan dan nyalakan sumber dengan tombol daya.
4. Hubungkan voltmeter ke dalam rangkaian secara seri: lepaskan kabel antara amperemeter dan resistor, lalu pindahkan kabel voltmeter — kabel dari “+” ke keluaran amperemeter, kabel dari “−” ke soket kiri resistor. Catat pembacaan kedua alat ukur.

Hasil yang diharapkan

Amperemeter menunjukkan sekitar 59,6 mA, voltmeter sekitar 5,96 V. Amperemeter yang dihubungkan paralel hampir tidak memiliki hambatan dan membuat hubungan pendek pada resistor: dalam rangkaian hanya tersisa hambatan dalam sumber dan kedua amperemeter. Arus melebihi 7 A, proteksi beban lebih mematikan sumber, dan indikator daya berkedip merah. Setelah amperemeter tambahan dihapus dan sumber dinyalakan, pembacaannya kembali seperti semula.

Voltmeter yang dihubungkan seri menunjukkan hampir seluruh tegangan sumber, sekitar 6,00 V, dan amperemeter praktis nol (kurang dari satu mikroampere): hambatan voltmeter sebesar 10 MΩ seratus ribu kali lebih besar daripada hambatan resistor, dan voltmeter hampir tidak melewatkan arus. Sementara itu, tegangan pada resistor hampir nol: alat ukur yang dihubungkan seri “mengambil” seluruhnya.

Pertanyaan

1. Mengapa amperemeter harus memiliki hambatan kecil, sedangkan voltmeter hambatan besar?
2. Mengapa voltmeter yang dihubungkan seri menunjukkan hampir sebesar tegangan sumber, sedangkan arus dalam rangkaian hilang?

Jawaban

1. Amperemeter dihubungkan seri, sehingga hambatannya menambah hambatan rangkaian dan harus kecil agar alat ukur tidak memperkecil arus yang diukurnya: di sini 0,1 Ω dibandingkan 100 Ω. Voltmeter dihubungkan paralel dan menarik sebagian arus memintas bagian yang diukurnya; dengan 10 MΩ dibandingkan 100 Ω, bagian itu sekitar seperseratus ribu arus yang melalui resistor.
2. Pada hubungan seri, hambatan voltmeter 10 MΩ ditambahkan pada resistor 100 Ω, sehingga arusnya hanya \(I = U / R\) ≈ 6 V / 10 MΩ = 0,6 µA. Pada arus ini tegangan pada resistor hanya sekitar 60 µV, pada amperemeter dan sumber lebih kecil lagi, dan hampir seluruh 6 V tersisa pada voltmeter.