Jembatan Wheatstone : Wheatstone Bridge

Apa itu jembatan wheatstone?

Meskipun namanya jembatan tapi jembatan yang satu ini bukan berbentuk konstruksi jembatan yang sering kita lihat. yang menghubungkan dua tempat terpisah karena sesuatu (misal jembatan di sungai). Istilah jembatan wheatstone dipakai dalam rangkaian elektronika untuk menyebut suatu rangkaian komponen elektronika.

Wheatstone bridge

Jembatan Wheatstone
Wheatstone Bridge

 

Rangkaian elektrik ini dibuat oleh Samuel Hunter Christie pada tahun 1833 dan dikembangkan lebih lanjut dan dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843 sehingga terkenal dengan jembatan wheatstone. Gunanya adalah untuk mengukur hambatan dengan cara menyeimbangkan kedua sisi rangkaian jembatan (bridge circuit). Satu sisi jembatan terdapat komponen yang tak diketahui nilai resistansinya sedangkan sisi lain diketahui nilai resistansinya. Operasi ini juga mirip dengan potensiometer. Jembatan ini dibuat dengan merangkai empat buah hambatan dalam susunan seperti gambar di atas ini.

 

Operasi

Pada gambar di atas, Rx adalah komponen yang ingin diketahui hambatannya. R1, R2, dan R3 adalah resistor yang diketahui hambatannya dan hambatan pada R2 dapat diubah dan disesuaikan. Jika perbandingan antara kedua hambatan di sisi yang diketahui (R2/R1) sama dengan perbandingan sisi yang dicari, tegangan antara kedua titik potong (B dan D) akan menjadi nol dan tak ada arus listrik yang mengalir melalui galvanometer Vg. Jika jembatan tak seimbang (atau nilai salah satu sisi hambatan lebih besar dari hambatan lainnya), arah arus yang mengalir akan mengindikasikan apakah R2 terlalu tinggi atau terlalu rendah.  R2 akan bervariasi atau diubah-ubah nilainya sampai tidak ada arus mengalir melalui galvanometer, yang berarti terbaca nol.

Pada posisi seimbang, perbandingan antara R2 / R1 = Rx / R3

Atau dapat ditulis Rx = (R2 / R1) x R3

Selain itu, jika R1, R2 dan R3 diketahui namun R2 tidak dapat diubah-ubah nilai hambatannya, perbedaan tegangan yang ada atau arus yang mengalir melalui galvanometer dapat digunakan untuk mengukur nilai Rx. Hmmm… gimana caranya? Kita dapat menggunakan hukum Kirchoff (disebut juga dengan aturan Kirchoff) untuk melakukannya.

 

Penurunan Rumus

Kita sudah melihat bagaimana rumus untuk menghitung hambatan yang ingin diketahui. Namun darimana kita bisa mendapatkan persamaan tersebut? Petunjuknya adalah menggunakan hukum Kirchoff. Lebih tepatnya adalah hukum Kirchoof pertama untuk mencari arus yang mengalir pada simpul B dan D.

I_3 \ - I_x \ + I_g = 0
I_1 \ - I_2 \ - I_g = 0

Kemudian hukum Kirchoff kedua untuk mencari tegangan pada loop ABD dan BCD.

(I_3 \cdot R_3) - (I_g \cdot R_g) - (I_1 \cdot R_1) = 0
(I_x \cdot R_x) - (I_2 \cdot R_2) + (I_g \cdot R_g) = 0

Jika dianggap jembatan dalam keadaan seimbang, Ig = 0, sehingga persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

I_3 \cdot R_3 = I_1 \cdot R_1
I_x \cdot R_x = I_2 \cdot R_2

Kemudian persamaan-persamaan tersebut dibagi dan disusun menjadi:

R_x = {{R_2 \cdot I_2 \cdot I_3 \cdot R_3}\over{R_1 \cdot I_1 \cdot I_x}}

Dari aturan pertama, I3 = Ix and I1 = I2 Sehingga nilai Rx sekarang diketahui dengan persamaan:

R_x = {{R_3 \cdot R_2}\over{R_1}}

Jika keempat nilai resistor dan sumber tegangan diketahui dan hambatan galvanometer cukup tinggi sehingga arus Ig dapat diabaikan, tegangan pada jembatan (VG) dapat diketahui dengan cara memeriksa tegangan setiap pembagi tegangan dan mengurangi nilainya dari masing-masing komponen lain. Langsung saja contohnya:

V_G = {{R_x}\over{R_3 + R_x}}V_s - {{R_2}\over{R_1 + R_2}}V_s

Persamaan ini dapat disederhanakan menjadi:

V_G = \left({{R_x}\over{R_3 + R_x}} - {{R_2}\over{R_1 + R_2}}\right)V_s

Dimana VG adalah tengangan simpul B relatif terhadap simpul D.

 

About these ads

10 Comments

  1. thanks a lot:)

  2. Lilik

    makasih gan,, ^_^ dosen saya aja belum tentu tahu nih hehe..

  3. 16011173

    trims kakak.TP Fidas jadi terasa ringan sekarang..
    Paham bngetlah….. :D

  4. ry

    makasih kakak ^^

  5. Thank’s a lot yah penjelasannya yang sangat membantu :)

  6. Triiwahyuni

    sangat sangat bsa membnt bwt nyelesaiin tgs kuh, thank’s yeah

  7. Mana yg lebih baik,
    Mengukur tahanan secara langsung atau dengan menggunakan jembatan wheatstone?

  8. icha

    makasih. sangat membantu :)

  9. khairul

    Udah muter2 nanya om google, masih belum ngerti juga,…
    tapi pas mampir kesini, langsung dapat pencerahan…
    hahah
    makasih gan…
    (y)

  10. dzza

    Thankyou so much..
    udah ada bahan deh untuk buat laporan rangkaian listrik:D

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 39 other followers

%d bloggers like this: