galvanometer

Galvanometer sebagai Alat Pengukur DC
Besaran listrik, seperti arus, tegangan, daya dan sebagainya tidak dapat secara tangsung kita tanggapi dengan panca indera kita. Untuk memungkinkan pengukuran maka besaran listrik tersebut harus kita transformasikan melalui suatu fenomena fisis yang memungkinkan bagi pengamatan melalui pancaindra kita, misalnya besaran listrik, seperti arus, kita transformasikan melalui suatu fenomena fisis ke dalam besaran mekanis. Transformasi/perubahan tersebut bisa merupakan suatu rotasi melalui suatu sumbu tertentu, dan besar sudut rotasi berhubungan secara langsung dengan besaran listrik yang akan kita amati/ukur. Kumpulan dari peralatan listrik yang bekerja atas dasar prinsip-prinsip tersebut akan disebut di sini sebagai alat ukur listrik.
Ada dua jenis pengelompokan alat ukur listrik, yaitu berdasarkan jenis arus masukan, dan berdasarkan prinsip kerja serta cara pembacaan hasil ukur.

Berdasarkan jenis arus masukan, alat ukur listrik dibedakan menjadi:
a. Alat penunjuk DC, untuk rnengukur tegangan dan arus DC
b. Alat penunjuk AC, untuk mengukur tegangan dan arus AC.
Berdasarkan prinsip kerja serta cara pembacaan hasil ukurnya, alat ukur listrik dibedakan menjadi:
a. Alat ukur listrik digital, bekerja berdasarkan sistem digital (elektronik) dan hasil ukurnya dinyatakan dalam angka-angka.
b. Alat ukur listrik analog, bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik dan hasil ukurnya diperoleh dengan menganalogikan sudut simpangan jarum penunjuk dengan kuat arus listrik yang menyebabkannya.
Berdasarkan konstruksinya alat ukur analog dibedakan lagi menjadi alat ukur dengan sistem kumparan putar magnet permanen (PMMC, Permanent Magnet Moving Coil) dan alat ukur dengan sistem besi bergerak
.
CARA KERJA GALVANOMETER
Ketika arus melewati kumparan dalam sebuah medan magnet, kumparan akan mengalami sebuah torka yang sebanding dengan arus. Jika perputaran kumparan di dalam medan magnet dilawan oleh sebuah pegas maka besar simpangan dari jarum yang diikatkan pada kumparan sebanding dengan arus yang melalui kumparan tersebut.
Akurasi dari alat ukur kumparan putar ini sangat bergantung pada kekonstanan dan kehomogenan dari medan magnet pada ruang di mana kumparan tersebut ditempatkan. Gambar 1 adalah suatu ilustrasi yang menunjukkan konfigurasi dari magnet permanen yang digunakan dalam suatu alat ukur kumparan putar.


Torsi pada Loop Arus dalam Medan Magnet
Gaya netto pada loop arus dalam medan magnet homogen adalah nol. Akan tetapi, bagaimanapun pada loop tersebut terdapat torka netto yang memutarnya.

Gambar 2 (a) menunjukkan loop segi empat dengan sisi a dan c yang diputar pada surnbu vertikal. Loop diarahkan dengan sudut tetha tertentu terhadap arah medan magnet homogen B = B i. Gambar 2 (b) adalah loop tersebut dilihat dari atas. Hanya gaya-gaya pada bagian kawat vertikal yang memberikan torka, dengan torka netto (τ) terhadap sumbu putar adalah τ = IAB sin tetha,
dimana A=ac adalah luas bidang loop
untuk loop dengan N lilitan, torkanya:
τ = IAB sin tetha

Torsi dan Defleksi Galvanometer

Sebuah kumparan (coil) kawat halus digantung di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah magnet permanen. Menurut hukum dasar gaya elktro magnetic kumparan tersebut akan berputar di dalam medan magnet bila dialiri oleh arus listrik. Gantungan kumparan yang terbuat dari serabut halus berfungsi sebagai pembawa arus dari dan ke kumparan dan keelastisan serabut tersebut membangkitkan suatu torsi yang melawan perputaran kumparan. Kumparan akan terus berdefleksi sampai gaya elektromagnetiknya mengimbangi torsi mekani lawan dari gantungan. Dengan demikian penyimpangan kumparan merupakan ukuan bagi arus yang dibawa oleh kumparan tersebut. Sebuah cermin yang dipasang pada kumparan menyimpangkan seberkas cahaya dan menyebabkan sebuah bintik cahaya yabg telah diperkuat bergerak di atas skala pada suatu jarak dari instrument. Fek optiknya adalah sebuah jarum penunjuk yang panjang tetapi massanya nol.
Walaupun galvanometer suspensi bukan instrument yang praktis ataupun portable (mudah dipindahkan), prinsip-prinsip yang mengatur cara kerjanya diterapkan secara sama terhadap jenis yang lebih baru yakni mekanisme kumparan putar magnet permanen (PMMC, permanent magnet moving-coil mechanism).
Juga di sini terdapat sebuah kumparan, digantung di dalam medan magnet sebuah magnet permann berbentuk sepatu kuda. Kumparan digantug sedemikian sehingga ia dapat berputar bebas di dalam medan magnet. Bila arus mengalir di dalam kumparan torsi elektromagneik yang dibangkitkannya akan menyebabkan perputaran kumparan tersebut. Torsi ini diimbangi oleh torsi mekanis pegas-pegas pengatur yang diikat pada kumparan. Kesetimbangan torsi-torsi dan juga posisi sudut kumparan putar dinyatakan oleh jarum penunjuk terhadap referensi tertentu yang disebut skala.
Persamaan untuk pengembangan torsi yang diturunkan dari hukum dasar elektromagnetik adalah:

T = B x A x I x N
Dimana :
T = torsi dalam Newton-meter (N-)m
B = kerapatan fluks di dalam senjang udara (Wb/m2)
A = luas efektif kumparan (m2)
I = arus di dalam kumparan (Ampere)
N = jumlah lilitan kumparan putar