Rangkaian Listrik Jembatan Wheatstone

CategoriesFisikaBab:

Sebelumnya kita telah belajar tentang transformasi rangkaian dari delta ke star. Kali ini kita akan mempelajari tentang jembatan Wheatstone. Masih tentang rangkaian listrik juga. Bentuknya juga hampir mirip-mirip dengan rangkaian delta. Sebelumnya kita bahas dahulu soal berikut ini.

Soal dan Pembahasan

Perhatikan gambar berikut!

Jika diketahui R1, R2, R3, R4, dan R5 berturut-turut adalah 10 Ω, 10 Ω, 10 Ω, 20 Ω, dan 20 Ω. Maka tentukan hambatan penggantinya!

Pembahasan

Sesuai dengan prinsip Wheatstone, agar arus yang berada di R3 sama dengan nol, maka harus memenuhi syarat berikut ini:

\boxed{R_1R_5=R_2R_4}

Kita coba hitung, apakah rangkaian di atas memenuhi syarat jembatan Wheatstone atau tidak. Jika tidak, maka harus diselesaikan menggunakan prinsip delta bintang.

\begin{aligned} R_1R_5&=R_2R_4 \\ 10\cdot20&=10\cdot20 \\ 200&=200 \end{aligned}

Karena persyaratannya terpenuhi, maka kita bisa langsung mengerjakannya dengan menghilangkan hambatan yang berada di tengah, karena tidak ada arus yang mengalir. Sehingga R1 dan R4 dapat dirangkai seri, R2 dan R5 juga bisa dirangkai seri menjadi Rs1 dan Rs2.

\begin{aligned} R_{s{_1}}&=R_1+R_4\\ &=10+20=30\;\Omega \end{aligned} \begin{aligned} R_{s{_2}}&=R_2+R_5 \\ &=10+20=30\;\Omega \end{aligned}

Kemudian, langkah terakhir adalah menghitung rangkaian paralel Rp dari dua rangkaian seri di atas.

\begin{aligned} \frac{1}{R_p}&=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2} \\ &=\frac{1}{30}+\frac{1}{30}=\frac{2}{30} \\ R_p&=\frac{30}{2}=15\;\Omega \end{aligned}

Jadi, hambatan pengganti untuk rangkaian di atas adalah 15 Ω.

Prinsip Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone adalah sebuah cara untuk mengukur hambatan yang belum diketahui dengan susunannya adalah sebagai berikut ini.

Pada susunan di atas, jika jarum galvanometer (huruf G) menunjukkan angka nol, bisa dikatakan rangkaian dalam keadaan setimbang. Berarti pada galvanometer tidak ada arus yang mengalir. Pada kondisi seperti ini, tegangan di R1 sama dengan tegangan di R3, begitu juga di R2 sama dengan di R4. Maka berlaku:

\boxed{R_1R_3=R_2R_4}

Persamaan di atas adalah prinsip Wheatstone. Kita bisa mengambil kesimpulan bahwa prinsip Wheatstone yaitu hasil kali dua hambatan yang saling berhadapan adalah sama.


Soal Latihan

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika diketahui R1 = 6 Ω, R2 =9 Ω, R3 = 4 Ω, R4 = 6 Ω, dan R5 = 4 Ω, maka berapakah hambatan penggantinya?

Demikianlah pelajaran kita kali ini. Materi di atas disadur dari buku-buku BSE Kemdikbud. Semoga bermanfaat.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *