jembatan arus bolak-balik (ac)
DESCRIPTION
Jembatan Arus Bolak-Balik (AC)TRANSCRIPT
Alat Ukur dan Pengukuran
Oleh Kelompok X
Prabarisma Dewantara
Yulinar AstariA 241 12 067
A241 12 050
Program Studi Pendidikan Fisika
Jurusan Pendidikan MIPA
Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan
Universitas Tadulako
20141. Pengertian dan Kegunaan
Rangkaian jembatan terutama digunakan sebagai sebuah alat pengukur perubahan tahanan yang akurat. Rangkaian seperti ini terutama berguna bila perubahan fraksional dalam impedansi sangat kecil. Rangkaian jembatan adalah rangkaian pasif yang digunakan untuk mengukur impedansi dengan teknik penyesuaian potensial. Dalam rangkaian ini, seperangkat impedansi yang telah diketahui secara akurat diatur nilaianya dalam hubungannya terhadap satu yang belum diketahui sampai suatu kondisi yang ada dimana perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian adalah nol, yaitu setimbang. Kondisi ini menetapkan sebuah persamaan yang digunakan untuk menemukan impedansi yang tidak diketahui berkenaan dengan nilai-nilai yang diketahui.
Bila kita ingin mengukur harga induktansi dan kapasitansi, maka metode yang mudah dan baik menggunakan jembatan arus bolak balik. Jembatan AC ini hampir sama dengan jembatan DC, tetapi menggunakan sumber AC dengan frekuensi tertentu. Konsep jembatan yang dijelaskan dalam bagian ini dapat dipakai untuk penyesuaian impedansi secara umum seperti tahanan-tahanan. Dalam keadaan ini, jembatan direpresentasikan seperti dalam Gambar 2.8 dan memakai sebuah eksitasi a-c, biasanya sebuah sinyal tegangan gelombang sinus. Analisa tingkah laku jembatan pada dasarnya sama seperti pada cara sebelumnya tetapi tahanan diganti impedansi. Kemudian tegangan offset jembatan direpresentasikan sebagai
(2-21)
Dimana
E = tegangan eksitasi gelombang
Z1, Z2, Z3,Z4 = impedansi jembatanKondisi setimbang ditetapkan seperti sebelumnya dengan sebuah tegangan offset zero V = 0. Dari Persamaan (2-21) kondisi ini dijumpai jika impedansi memenuhi hubungan
Z3Z2 = Z1Z4 (2-22)
Perhatikan bahwa kondisi ini sama seperti Persamaan (2-9) untuk jembatan resistif.
Gambar 2.8 Sebuah jembatan a-c yang umum
Catatan khusus adalah perlu berkenaan dengan pencapaian kondisi setimbang dalam jembatan a-c. Dalam beberapa kasus, sistem deteksi setimbang adalah phase sensitive mengenai sinyal eksitasi jembatan. Dalam hal ini, perlu untuk memberikan sebuah kondisi setimbang dari kedua sinyal inphase dan quadrature (keluaran fase 900) sebelum Persamaan (2-22) dipakai.Jembatan pembanding kapasitansi
Dalam bentuk dasarnya jembatan arus bolak-balik dapat digunakan untuk pengukuran induktansi atau kapasitansi yang tidak diketahui dengan membandingkannya terhadap sebuah induktansi atau kapasitansi yang diketahui. Sebuah jembatan pembanding kapasitansi dasar ditunjukkan pada gambar 7.2.
Gambar 7.2 Jembatan pembanding kapasitansi
Kedua lengan perbandingan adalah resistif dan dinyatakan oleh R1 dan R2. lengan standar terdiri dari kapasotor Cs seri dengan tahanan Rs, di mana Cs adalah kapasitor standar kualitas tinggi dan Rs adalah tahanan variabel. Cx menyatakan kapasitansi yang tidak diketahui dan Rx adalah tahanan kebocoran kapasitor.
Dua bilangan komplek adalah sama bila bagian-bagian nyata dan bagian-bagian khayalnya adalah sama. Dengan menyamakan bagian-bagian nyata diperoleh
atau
. (7.6)
samakan bagian-bagian khayal diperoleh
atau
. (7.7)
Agar memenuhi kedua syarat setimbang dalam konfigurasinya, jembatan harus mengandung dua elemen variable. Setiap dua dari empat elemen yang tersedia dapat dipilih walaupun dalam praktek kapasitor Cs merupakan kapasitor standar presisi tinggi dengan nilai yang tetap dan tidak dapat diatur. Pemeriksaan terhadap persamaan-persamaan setimbang menunjukkan bahwa Rs tidak muncul dalam bentuk Cx. jadi untuk menghilangkan setiap interaksi antara kedua pengontrol kesetimbanga, Rs merupakan pilihan yang tepat sevagai elemen variabel kedua seperti ditunjukkan pada gambar 7.2.
Karena kita mengukur kapasitor yang tidak diketahui yang efek tahanannya bisa kecil sekali, pengaturan pertama sebaiknya dilakukan pada bagian kapasitif yang berarti mengatur R1 agar menghasilkan suara paling kecil dalam telepon kepala. Dalam kebanyakan hal suara tersebut tidak akan hilang seluruhnya, sebab syarat setimbang kedua belum dipenuhi. Maka Rs diatur untuk kesetimbangan bagian resistif dan suara dibuat agar semakin mengecil. Ternyata bahwa pengaturan kedua tahanan secara bergantian adalah perlu untuk menghasilkan keluaran nol dalam telepon kepala dan untuk mencapai kondisi setimbang yang sebenarnya. Perlunya pengaturan secara bergantian menjadi jelas bila kita sadari bahwa setiap perubahan dalam R1 bukan hanya mempengaruhi persamaan setimbang kapasitif, tetapi juga mempengaruhi persamaan setimbang resistif, sebab R1 muncul dalam kedua bentuk persamaan tersebut.Jembatan pembanding induktansi
Konfigurasi umum jembatan pembanding induktansi mirip dengan jembatan pembanding kapasitansi. Induktansi yang tidak diketahui ditentukan dengan membandingkan terhadap sebuah induktor standar yang diketahui seperti ditunjukkan pada diagram gambar 7.3.
Gambar 7.3 Jembatan pembanding induktansi
Penurunan persamaan setimbang pada dasarnya mengikuti langkah-langkah yang sama seperti pada jembatan pembanding kapasistansi dan tidak akan dikemukakan secara lengkap.
Dapat ditunjukkan bahwa persamaan setimbang induktansi memberikan
.(7.8)
dan persamaaan setimbang resistif memberikan :
.(7.9)
Dalam jembatan ini, R2 dipilih sebagai pengontrol kesetimbangan induktif, dan Rs adalah pengontrol kesetimbangan resistif.
Jembatan Maxwell
Jembatan Maxwell, yang diagram skemanya ditunjukkan pada gambar 7.4, mengukur sebuah induktansi yang tidak diketahui dinyatakan dalam kapasistansi yang diketahui.
Gambar 7.4 Jembatan Maxwell
Salah satu lengan perbandingan mempunyai sebuah tahanan dan sebuah kapasistansi dalam hubungan pararel, dan untuk hal ini adalah lebih mudah untuk menuliskan persamaan kesetimbangan dengan menggunakan admitansi lengan 1 sebagai pengganti impedansi.
Dengan menyusun kembali persamaan umum kesetimbangan jembatan, diperoleh
Zx = Z2Z3Y1.(7.10)
Di mana Y1 adalah admitansi lengan 1. Dengan melihat kembali ke gambar 7.4 ditunjukkan bahwa
Zx = R2;Z3 = R3;
dan
.(7.11)
Substitusi harga-harga ini ke dalam persamaan (7.11) memberikan
.(7.12)
Pemisahan bagian nyata dan bagian khayal memberikan
.(7.13)
Jembatan Maxwell terbatas pada pengukuran kumparan dengan Q menengah (1