Ami Alhasani Jika menginginkan dunia raihlah dengan ilmu, Jika menginginkan akhirat raihlah dengan ilmu, jika ingin keduanya raihlah dengan ilmu

Jembatan Wheatstone – Pengertian, Fungsi, Rumus, Contoh Soal

5 min read

Rumusguru.com – Pernahkah Anda mendengar kata Jembatan Wheatstone? Tentu kata-kata ini masih asing di telinga Anda. Karena hal ini jarang dibicarakan. Namun bukan berarti hal ini tidak layak dipelajari. Jadi pada titik ini kita kembali untuk belajar dengan mengulas Jembatan Wheatstone. Berikut Ulasannya:

Pengertian Jembatan Wheatstone

Apa itu Jembatan Wheatstone? Jika dilihat dari pengertiannya, Jembatan Wheatstone sendiri merupakan sebuah susunan rangkaian listrik. Yang digunakan untuk mengukur suatu tahanan yang tak diketahui berapa besaran nya.

Jembatan Wheatstone ini sendiri memiiki fungsi umum yakni sebagai pengukur suatu nilai hambatan. Dengan memanfaatkan cara arus yang mengalir melalui galvanometer. Yang besarannya sama dengan nol. Dikarenakan potensial ujungnya memiliki nilai yang sama besar. Hal ini membuat Jembatan Wheatstone dapat dirumuskan dengan menggunakan cara perkalian silang.

Untuk cara kerjanya sendiri, Jembatan Wheatstone ini menggunakan sirkuit listrik yang ada pada 4 tahanan. Dan juga sumber tegangan yang dihubungan lewat dua titik diagonal. Serta pada kedua diagonal nya yang lain. Yang mana diagonal tersebut menjadi tempat galvanometer tertempel.

Prinsip Jembatan Wheatstone

  1. Jembatan Wheatstone digunakan untuk mencapai akurasi dengan menguji hambatan rendah, misalnya kebocoran dari kabel/ kortluiting dan lain lain. Sirkuit ini terdiri dari empat resistor (R) yang merupakan AB-C-D empat sudut; dalam hal ini komponen dihubungkan ke listrik dengan galvanometer nol (0).
  2. Jembatan Wheatstone adalah sistem pengukuran daya elektronik yang mengukur nilai (kuantitas) resistansi yang tidak diketahui. Tujuan dari Jembatan Wheatstone adalah untuk mengukur besarnya tahanan sehingga aliran pada galvanometer sama dengan nol (karena ujungnya sama).
  3. Metode kerja listrik pada motor empat dimensi dan motor listrik dihubungkan melalui dua posisi terintegrasi serta dua objek lainnya yang dipasang galvanometer seperti yang ditunjukkan pada jembatan Wheatstone.
  4. Jembatan Wheatstone adalah alat ukur yang dikembangkan oleh Samuel Hunter Christie pada tahun 1833 dan kemudian ditemukan kembali oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843. Alat ini digunakan untuk mengukur hambatan listrik yang tidak diketahui dengan merancang jembatan ganda, satu lengan untuk mengintegrasikan bagian yang diketahui dari karyanya. mirip dengan potensiometer aslinya
  5. Jembatan Wheatstone adalah alat yang paling banyak digunakan dengan akurasi 1 hingga 100.000 Ω. Jembatan Wheatstone memiliki resistansi R1, R2, R3, sedangkan resistansi merupakan resistansi yang nilainya sudah diketahui dengan baik dan dapat disesuaikan.
  6. Jika konduktor arus dikendalikan oleh magnet, daya konduktor mengarahkan operator langsung ke medan. Prinsip yang sama berlaku untuk alat terbaru yang diketahui. Alat untuk mendeteksi teknologi adalah galvanometer.

Rancangan Pada Jembatan Wheatstone

  • Rangkaian jembatan Wheatstone terdiri dari 4, 2 penghalang yang tidak konsisten dan non-konvensional, yang disusun secara berurutan, dan galvanometer ditempatkan pada dua bagian yang saling terkait, dan dua bagian yang saling terkait lainnya dihubungkan secara elektrik. Galvanometer adalah alat yang banyak digunakan untuk menemukan dan ukur gelombang. Banyak dari alat ini didasarkan pada simulasi kumparan listrik.
  • R1, R2 dan R3 adalah suatu hambatan yang diketahui, kemudian R4 adalah yang akan dicari besarannya. Dengan mengubah hambatan sehingga pergerakan dalam galvanometer sama dengan nol, dalam keadaan ini jembatan disebut stabil untuk memenuhi hukum Ohm. Area jembatan Wheatstone juga dapat disederhanakan dengan menggunakan kabel pemotong rambut karena besarnya hambatan bergantung pada panjang konduktor.

Penggunaan Jembatan Wheatstone

Salah satunya adalah mencoba mengukur tekanan pada suatu benda percobaan seperti beton atau logam. Untuk pengujian, menggunakan manometer, yaitu sejenis pita yang terbuat dari tabung reaksi untuk mengukur kekasaran suatu benda untuk mengukur kekuatan manometer. Pengukur tekanan ini terhubung ke benda sehingga penyesuaian deformasi  sebanding dengan perubahan bagian tegangan.

Seperti yang kita ketahui, ketika suatu benda ditarik atau dikompres, maka ukuran benda tersebut berubah sesuai dengan muai besarnya benda tersebut. Perubahan besar penghantar tersebut akan menyebabkan terjadinya perubahan listrik, perlu diingat bahwa persamaan R = ρL / A.

Gambar Jembatan Wheatstone

Kamu juga pastinya penasaran dong, bagaimana sih bentuk dari Jembatan Wheatstone ini sendiri? Nah, berikut ini selain memberikan pengertian Jembatan Wheatstone kami juga menyelipkan gambar Jembatan Wheatstone yang pastinya akan membuat kamu tidak lagi penasaran dengan bentuk Jembatan Wheatstone.

Berikut ini merupakan susunan dari Jembatan Wheatstone yang wajib kamu tahu :

Gambar yang ada di atas merupakan contoh dari rangkaian jembatan listri. Selain Jembatan Wheatstone yakni jembatan yang disebut dengan jembatan Kelvin, jembatan wien dan yang lainnya. Pada umumnya rangkaian jembatan akan digambarkan dengan gambar seperti berikut ini :

Kamu bisa melihat pada gambar di atas yang menjelaskan mengenai penyusunnya yang terdiri dari X1, X2, X3, hingga X4. Ke empat penyusun tersebut merupakan komponen listrik yang terdiri dari kapasitor, resistor, induktor. Atau bisa juga merupakan gabungan dari ketiga komponen listrik tersebut.

Sementara penyusun G yang ada pada gambar di atas. merupakan Galvanometer yang memiliki peran aktif sebagai rangkaian dari jembatan.

Fungsi Jembatan Wheatstone

Pada ulasan pengertian Jembatan Wheatstone di atas sudah disinggung mengenai fungsi Jembatan Wheatstone. Yakni sebagai alat yang digunakan untuk menghitung besarnya suatu hambatan. Yang jumlah besaran hambatannya tak diketahui. Atau pun bisa juga pada saat itu ohmmeter masih belum dapat ditemukan. Serta memang ohmmeter hingga saat itu masih memanfaatkan prinsip kerja dari Jembatan Wheatstone.

Kira – kira itu lah fungsi umum dari Jembatan Wheatstone yang perlu kamu tahu. Tapi kamu juga harus tahu jika sekarang ini Jembatan Wheatstone bahkan lebih sering dimanfaatkan untuk menjadi alat bantu. Yang digunakan untuk menjadi alat pengukuran atau instrumentasi. Hal ini dikarenakan Jembatan Wheatstone merupakan sebuah alat yang memiliki tingkat sensitif yang sangat tinggi. Sehingga Jembatan Wheatstone dianggap cukup akurat.

Hal ini lah yang membuat Jembatan Wheatstone memiliki kelebihan dan dapat digunakan mengukur perubahan. Bahkan perubahan yang sangat kecil sekali pun yang terdapat pada hambatan.

Sedangkan beberapa alat ukur yang memanfaatkan prinsip Jembatan Wheatstone ini antara lain adalah :

  1. Ohmmeter
  2. Voltmeter
  3. Amperemeter
  4. Staingauge
  5. Thermometer elektronik
  6. Dan lainnya

Rumus Perhitungan Jembatan Wheatstone

Setelah mengetahui pengertian dan fungsinya, kamu pun harus mengetahui rumusnya seperti di bawah ini:

1.) Ketentuan Pertama

Jika perkalian silang yang ada di antara R1 dan R3 ini sama nilainya dengan yang ada pada R2 dan R4. Maka R5 atau hambatan yang berada di tengah tersebut dapat kamu abaikan saja. Hingga kamu hanya akan menjumlah secara seri. Lalu kamu pararelkan.

Jika hambatan tengah sudah kamu anggap tak ada. Maka kamu bisa menggunakan prinsip seri pararel guna menemukan berapa besaran hambatan pada pengganti nya.

2.) Ketentuan Kedua

Jika perkalian siang yang terjadi di antara R1 dan R3 tidak sama dengan perkalian yang ada pada R2 dan R4. Sehingga hambatan tersebut wajib untuk kamu gantikan dengan menggunakan hambatan yang baru. Hingga akhirnya susunan dari hambatan nya berubah menjadi seperti yang ada di gambar berikut :

Penjelasan :

R1, R2, hingga R5 semuanya diganti dengan masing – masing untuk menjadi Ra, Rb, dan Rc.

Sehingga susunannya akan berubah menjadi seperti berikut ini :

Rumus

Ra R1 . R2 / (R1 + R2 + R2)
R2 R1 . R5 / (R1 + R2 + R2)
R3 R2 . R5 / (R1 + R2 + R2)

 

Kemudian kamu bisa melanjutkan dengan menggunakan prinsip seri. Dan juga prinsip pararel hambatan untuk digunakan agar dapat menemukan berapa nilai hambatan pengganti nya.

 

Contoh Soal Jembatan Wheatstone

Lihat contoh gambar di bawah ini :

Coba perhatikan gambar yang ada di atas. gambar di atas panjang kawat AC 80 cm. dan R 120 Ω. Jarum galvanometer memperlihatkan angka nol. Saat terjadi kontak dengan D. Dan D memiliki panjang 60 cm dari A.

Dari penjelasan di atas coba tentukannya berapakah besaran Rx?

Jawaban :

Apabila diketahui jika :

R adalah 120 Ω

l1 adalah 60 cm

l2 adalah 80 cm – 60 cm menjadi 20 cm

Apabika ditanyakan besarnya Rx … ? Maka

Cara Penyelesaiannya :

Rxl1    =          Rl2

Rx       =          Rl2 / l1

Rx       =          120 Ω . 20 cm / 60 cm

Rx       =          40 Ω

Maka jumlah besar hambatan Rx yakni 40 Ω.

Keunggulan Jembatan Wheatstone

Itu bisa mengukur perubahan sekecil apa pun dalam penolakan konduktor. Pengukur tekanan, yang digunakan untuk mengukur tekanan benda (logam atau beton) berdasarkan penyesuaian kecil konduktor sebagai hasil percobaan. Perubahan kecil dalam dimensi beberapa bagian dihitung dengan mengubah resistansi beberapa jembatan Wheatstone yang dihubungkan dengan sensor ke pencatat data setiap sakelar.

Kelemahan Jembatan Wheatstone

  1. Deteksi nol yang tidak cukup
  2. Perubahan hambatan jembatan karena pemanasan jangka panjang melalui hambatan tersebut. Konduktivitas termal (I2R) dari gelombang yang bergerak di atas jembatan dapat mengubah resistansi. Kenaikan suhu tidak hanya mempengaruhi resistensi pada saat pengujian, tetapi sementara itu dapat membawa perubahan permanen pada level resistensi. Seharusnya tidak demikian, karena standar selanjutnya akan salah, sehingga kehilangan tenaga di tangan jembatan harus diperhitungkan terlebih dahulu agar yang terjadi hanya untuk kepentingannya saja.
  3. GGL panas yang menggerakkan jembatan atau rangkaian galvanometer juga dapat menyebabkan masalah dengan menguji resistansi rendah. Untuk melindungi ggl, terkadang galvanometer bening dilengkapi dengan mesin kuningan, bukan suspensi kuningan untuk melindunginya dari berbagai logam dan melindungi ggl.
  4. Kesalahan karena resistansi timbal dan kontak eksternal berkontribusi pada pengujian yang sangat rendah.

Catatan

Untuk menentukan apakah galvanometer memiliki informasi yang diperlukan untuk menentukan status galvanometer sekarang harus diverifikasi. Berbagai galvanometer tidak hanya membutuhkan satuan arus defleksi, tetapi juga potensi berbagai hambatan internal. Tidak mungkin untuk mengatakan tanpa menghitung terlebih dahulu galvanometer yang akan membuat jembatan lebih baik karena ketidakstabilan. Pemahaman ini dapat dikonfirmasi dengan memecahkan “masalah” jembatan dalam skala kecil. Pendekatannya dengan mengubah Jembatan Wheatstone menjadi rangkaian Thevenin.

 

Akhir Kata

Demikian contoh soal Jembatan Wheatstone beserta dengan cara penyelesaiannya yang benar. Jangan lupa terus ikuti artikel menarik kami lainnya. semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi.

Artikel Lainnya :

Ami Alhasani Jika menginginkan dunia raihlah dengan ilmu, Jika menginginkan akhirat raihlah dengan ilmu, jika ingin keduanya raihlah dengan ilmu
Jembatan Wheatstone – Pengertian, Fungsi, Rumus, Contoh Soal Rating: 5 Diposkan Oleh: Pembaca