Jembatan Kelvin

PengajarRenny Rakhmawati, ST, MT

Jembatan Kelvin • Merupakan pengembangan dari jembatan

wheatstone, karena bisa mengukur tahanan rendah dengan lebih teliti dibanding jembatan wheatstone. Yaitu bisa untuk mengukur tahanan dibawah 1 ohm.

• Jangkauan pengukuran jembatan Kelvin biasanya antara 10 μΩ hingga 1 Ω. Bergantung pd akurasi komponen yg digunakan, pengukuran menggunakan jembatan Kelvin, errornya hingga sampai ± 0,2%.

Jembatan Kelvin • Pada dasarnya jembatan Kelvin mirip dgn

jembatan Wheatstone namun dgn tambahan dua buah resistor Rnp dan Rmp. Syarat yang harus dipenuhi utk jembatan kelvin adalah rasio Rnp / Rmp sama dgn R1/R2.

Jembatan Kelvin

• Tahanan total antara n dan m adalah Ry.• Jika titik p tepat di tengah-tengah antara n dan

m, maka Rx akan tetap pada nilai yg semestinya.

• Namun jika p lebih dekat ke n maka Rx akan lebih kecil dari Rx yg seharusnya. Begitu juga sebaliknya.

• Kesetimbangan akan tercapai saat R1R3 = R2Rx.

Jembatan Kelvin

3

3

y

2

3-

SOAL 1

• Jika R1 = 1kΩ, R3 = 500 Ω.• Sementara Rnp = 15 dan Rmp = 25• Hitung perkiraan harga R2 dan Rx agar

terpenuhi persyaratan dan terjadi kesetimbangan.

JAWAB 1

• Rnp/Rmp = R1/R2 R2 = R1.Rmp/Rnp = 1k 25/15 = 1667 Ω.

• Rx = R1.R3/R2 = 1k.500/1667 = 300 Ω.• 315 = 1k. 525/2k

SOAL 2A

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rx = 250 Ω, Rg = 400 Ω,

• Sementara Rnp = 20 Ω. • Berapa perkiraan Rmp sehingga terpenuhi

persyaratan pada jembatan Kelvin.• Apakah pada kasus ini terjadi kesetimbangan?• Jika tak setimbang, berapa arus yg mengalir

pada galvano jika tegangan baterei 5 V.

Jawab

• Rmp = R2.Rnp/R1 = 2k.20/1k = 40Ω.• R1.R3 = R2.Rx 1k.500 = 2k.250 • ---> setimbang. Shg Ig = nol.

SOAL 2B

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rx = 300 Ω, Rg = 400 Ω,

• Sementara Rnp = 20 Ω. • Berapa perkiraan Rmp sehingga terpenuhi

persyaratan pada jembatan Kelvin.• Apakah pada kasus ini terjadi kesetimbangan?• Jika tak setimbang, berapa arus yg mengalir

pada galvano jika tegangan baterei 5 V.

Jawab

• Rmp = R2.Rnp/R1 = 2k.20/1k = 40Ω.• R1.R3 = R2.Rx 1k.500 = 2k.300 • ---> tak setimbang.• Rth = (540//320)+ (2000//1000) = 201 + 1,67k

= 1871 Ω.• Vth = E.(500+40)/(540+320) – E.(2k/3k) = E.

(0,63-0,67) = 0,042.5 = 0,21V.• I g = 0,21/(1871 + 400) = 92,47 uA.

R bat

R2

R1

R3 + Rmp

Rx + Rnp

a b

SOAL 3

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rg = 400 Ω,

• Sementara Rnp = 20 Ω. • Berapa perkiraan Rmp dan Rx sehingga

terpenuhi persyaratan pada jembatan Kelvin dan tercapai kesetimbangan.

• Sebutkan harga R masing-masing lengan.

SOAL 4

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rg = 400 Ω,

• Sementara Ry = 50 Ω. • Berapa perkiraan Rnp dan Rmp serta Rx

sehingga terpenuhi persyaratan pada jembatan Kelvin dan tercapai kesetimbangan.

JAWAB

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rg = 400 Ω,

• Sementara Ry = 50 Ω.

lk

lk

lk lmp

+

-

+

+-

-

SOAL 5

• Jika R2 = 1kΩ, R3 = 500 Ω.• Sementara a = 30 Ω, b = 25 Ω dan Ry = 50 Ω.• Hitung perkiraan harga R1 dan Rx agar

terpenuhi persyaratan dan terjadi kesetimbangan.

• Berapa harga total R pada lengan 3 dan pada lengan 4.

SOAL 6A

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rx = 250 Ω, Rg = 400 Ω,

• Sementara a = 20 Ω, Ry = 40 Ω. • Apakah pada kasus ini terjadi kesetimbangan?• Jika tak setimbang, berapa arus yg mengalir

pada galvano jika tegangan baterei 5 V.• Gambarkan lengkap rangkaian thevenin dan

harga R total pada lengan 3 dan lengan 4.

SOAL 6B

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rx = 255 Ω, Rg = 400 Ω,

• Sementara a = 20 Ω, Ry = 40 Ω. • Apakah pada kasus ini terjadi kesetimbangan?• Jika tak setimbang, berapa arus yg mengalir

pada galvano jika tegangan baterei 5 V.• Gambarkan lengkap rangkaian thevenin dan

harga R total pada lengan 3 dan lengan 4.

SOAL 7

• Jika R1 = 1kΩ, R2 = 1,5 kΩ, R3 = 500 Ω, dan Rg = 400 Ω, Rx = 350 Ω, E = 5 V.

• Sementara Ry = 50 Ω. • Berapa perkiraan harga a dan b sehingga

terjadi ketidaksetimbangan, yaitu galvano dialiri arus 5 uA.

• Sebutkan harga R masing-masing lengan.