Metode Volt-Ampere Panduan

FisikaMenengahWaktu baca: 3 menit

Ikhtisar

Metode Volt-Ampere adalah metode eksperimental standar untuk mengukur hambatan menggunakan voltmeter dan ammeter. Ide intinya adalah mengukur tegangan melintasi resistor yang diuji dan arus yang mengalir melaluinya, dan kemudian menghitung nilai hambatan menggunakan Hukum Ohm $R = V/I$ . Untuk mengurangi kesalahan eksperimental, beberapa pengukuran biasanya diambil dan dirata-rata.

Latar Belakang

Pada tahun 1827, fisikawan Jerman Georg Ohm menerbitkan Hukum Ohm yang terkenal

V = IR

setelah percobaan berulang, mengungkapkan hubungan kuantitatif antara tegangan, arus, dan hambatan. Penemuan ini awalnya diabaikan sampai karya Kirchhoff dan lainnya mengkonfirmasi universalitasnya. Metode Volt-Ampere adalah metode eksperimental standar untuk menghitung hambatan dengan mengukur tegangan dan arus berdasarkan Hukum Ohm. Metode ini sederhana dan andal, dan tetap menjadi teknik pengukuran hambatan yang paling umum digunakan di laboratorium fisika dan pengujian industri saat ini.

Konsep Utama

Resistor yang Diuji (Rx)

R_x

Sebuah resistor dengan nilai hambatan yang tidak diketahui. Dalam simulasi ini, nilai sebenarnya adalah $10.0\Omega$ , tetapi Anda perlu menurunkannya dari data eksperimen.

Rheostat Geser

R_{rheostat}

Komponen yang digunakan untuk mengubah besarnya arus dalam rangkaian dan tegangan melintasi resistor yang diuji. Dengan menyesuaikannya, beberapa set data eksperimental yang berbeda dapat diperoleh.

Merata-rata Beberapa Pengukuran

\bar{R} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}R_i

Metode umum dalam eksperimen untuk mengurangi kesalahan. Pengukuran tunggal mungkin memiliki penyimpangan pembacaan atau sistematis; merata-rata beberapa pengukuran menghasilkan hasil yang lebih dekat dengan nilai sebenarnya.

Formula & Penurunan

Prinsip Pengukuran

R = \frac{V}{I}

Hitung hambatan menggunakan rumus transformasi Hukum Ohm.

Analisis Kesalahan

\text{Kesalahan} = \frac{|R_{terukur} - R_{sebenarnya}|}{R_{sebenarnya}} \times 100\%

Persentase penyimpangan antara nilai terukur dan nilai sebenarnya. Kesalahan yang lebih kecil menunjukkan eksperimen yang lebih presisi.

Langkah Eksperimen

1
Hubungkan Sirkuit dan Tutup Sakelar
Pastikan sirkuit terhubung dengan benar (voltmeter secara paralel, ammeter secara seri). Klik tombol "Sakelar" untuk menutup sirkuit. Petunjuk: Rheostat geser harus disesuaikan dengan hambatan maksimumnya sebelum memulai untuk melindungi sirkuit.
2
Sesuaikan Rheostat untuk Mendapatkan Set Data Pertama
Gerakkan penggeser rheostat geser. Amati perubahan pada pembacaan voltmeter dan ammeter. Ketika pembacaan stabil dan dalam kisaran yang sesuai, klik "Rekam Data".
3
Pengambilan Sampel Berganda untuk Mengurangi Kesalahan
Terus ubah posisi penggeser untuk mendapatkan 3-5 set data tegangan dan arus. Amati dan catat: Pola perubahan apa yang ditunjukkan oleh tegangan dan arus? Hitung nilai $V/I$ setiap kali; apakah cenderung konsisten?
4
Analisis Data dan Perhitungan
Klik tombol "Hitung Hasil" di bawah tabel data. Sistem akan secara otomatis menerapkan $R = V/I$ untuk menghitung nilai hambatan untuk setiap set data dan menurunkan hambatan rata-rata akhir.
5
Evaluasi Hasil
Bandingkan nilai rata-rata terukur Anda dengan nilai hambatan sebenarnya ( $10.0\Omega$ ) dan pikirkan alasan sedikit kesalahan (seperti pembulatan pembacaan, dll.).

Hasil Pembelajaran

Kuasai koneksi diagram sirkuit dan langkah-langkah eksperimental metode Volt-Ampere untuk mengukur hambatan
Pelajari cara mengontrol tegangan dan arus dalam sirkuit menggunakan rheostat geser
Pahami pentingnya merata-rata beberapa pengukuran dalam mengurangi kesalahan eksperimental
Mampu menerapkan Hukum Ohm untuk memproses data eksperimental mentah dan menarik kesimpulan

Aplikasi Nyata

Inspeksi Kualitas: Pabrik elektronik mengukur apakah hambatan komponen memenuhi spesifikasi standar
Penelitian Laboratorium: Mempelajari bagaimana faktor eksternal seperti suhu dan cahaya mempengaruhi resistivitas material
Diagnosis Kesalahan: Insinyur menemukan lokasi korsleting atau sirkuit terbuka dengan mengukur nilai R dari berbagai bagian sirkuit

Kesalahpahaman Umum

Salah

Hambatan dapat ditentukan hanya dengan satu set data

Benar

Meskipun secara teoritis mungkin, kesalahan eksperimental ada dalam praktiknya. Merata-rata beberapa pengukuran adalah standar dasar untuk eksperimen ilmiah dan secara signifikan meningkatkan keandalan hasil.

Salah

Satu-satunya tujuan rheostat geser adalah untuk melindungi sirkuit

Benar

Melindungi sirkuit adalah fungsi penting (pembatasan arus), tetapi dalam eksperimen Volt-Ampere, peran intinya adalah mengubah tegangan melintasi Rx untuk memungkinkan beberapa pengukuran.

Bacaan Lebih Lanjut

Siap untuk memulai?

Sekarang setelah Anda memahami dasar-dasarnya, mulailah eksperimen interaktif!

Mulai Eksperimen Mulai Kuis