Q : Bandingkanlah penunjukan ammeter dan voltmeter pada gambar (LM.2.1.a) dan (b), jika diberi ggl sumber E = 6 V, Rx = 200 ohm, Rv = 1000 ohm, dan RA = 2 ohm.

Diketahui : 
dua gambar (terlampir) dengan data sebagai berikut :
sumber GGL, ε = 6 Volt
hambatan di komponen x, Rx = 200 ohm
hambatan dalam di Voltmeter, Rv = 1000 ohm
hambatan dalam di amperemeter, Ra = 2 ohm

Tanya :
A] Rasio penunjuk amperemeter antara Gambar (1) dan (2), A1 : A2 = __?
B] Rasio penunjuk voltmeter antara gambar (1) dan (2), V1 : V2 = __?

Jawab :

Step 1
--------
Kita lihat gambar (1) dengan menggunakan rumus Hukum kirchoff II untuk rangkain terbuka diperoleh :
Σ ε + Σ I.R = V
Σ I.R = V - ε
maka :
I = (V - ε)/R

Step 2
---------
buat tiga cabang terbuka yang mengalir arus I1 lewat kiri, arus I2 lewat tengah, dan arus I3 lewat kanan.
 
Step 3
---------
Gunakan Hukum Kirchoff I,
I1 + I2 + I3 = 0
(V - ε1)/R1 + (V - ε2)/R2 + (V - ε3)/R3 = 0

kemudian terapkan pada soal sesuai gambar (1) diperoleh persamaan :

(V - ε)/Ra + (V - 0)/Rv + (V - 0)/Rx = 0

(V - 6)/2 + (V)/1000 + (V)/200 = 0 [semua ruas dikalikan 1000]

500(V - 6) + (V) + 5(V) = 0

500V - 3000 + 6V = 0

506V = 3000

V = 3000/506

V = 1500/253 Volt

V = 5,93 Volt

karena Voltmeter terpasang paralel, maka Tegangan inilah yang juga terbaca sama pada alat Voltmeter gambar (1), jadi besar penunjuk Voltmeter pada gambar (1) adalah V1 = 1500/253 Volt = 5,93 Volt


Step 4
---------
Arus yang mengalir pada Amperemeter adalah arus yang lewat cabang kiri, yaitu I1 sebesar 
I1 = (V - 6)/2
I1 = (1500/253 - 6)/2
I1 = (5,93 - 6)/2
I1 = (- 0,07)/2
I1 = - 0,035 Ampere

Jadi besar penunjuk Amperemeter pada gambar (1) adalah A1 = 0,035 Ampere

Step 5
---------
Dengan cara yang sama pada step 1 sampai step 3 kita bisa menghitung nilai Penunjuk alat Voltmeter dan Amperemeter pada gambar (2), Yaitu :

Karena GGL tidak terpasang seri dengan hambatan Ra, namum GGL terpasang paralel dengan Voltmeter maka tegangan yang terbaca pada Voltmeter gambar (2) sama dengan GGL nya, V2 = ε = 6 Volt

Step 6
---------
Arus yang mengalir pada amperemeter adalah I3 = __?
I3 = (V - ε3)/R3
I3 = (V - 0)/(Ra + Rx)
I3 = (6 - 0) / (2 + 200)
I3 = 6 / 202
I3 = 3/101 ampere
I3 = 0,0297 ampere

Arus I3 inilah yang mengalir pada alat amperemeter gambar (2), sehingga besar penunjuk A2 nya adalah A2 = 0,0297 Ampere

Kesimpulan :

A] Rasio amperemeter nya adalah A1 : A2 = 0,035 : 0,0297

B] Rasio voltmeter nya adalah V1 : V2 = 5,93 : 6


Untuk pertanyaan terakhir 

Bandingkan pula arus tanpa voltmeter dan amperemeter, untai mana yg lebih baik untuk pengukuran ini? 

Jawab : 
Jika rangkaian gambar (1) dan (2) dilepas alat ukur Voltmeter dan amperemeter dan hanya ada komponen resistor x, maka akan dihasilkan arus yang sama besarnya dari dua gambar tersebut sebesar :

I = ε/Rx

I = 6 / 200

I = 0,03 ampere 

Untai mana yang lebih baik untuk pengukuran ?
Bergantung apa yang mau kita ukur, Jika kita ingin mengukur arus yang lewat Komponen resistor X, maka Kita pilih gambar (2) atau Gambar . LM-2.Ib, karena Amperemeter harus dipasang SERI dengan komponen resistor X

Namun

Jika kita ingin mengukur Tegangan yang lewat Komponen resistor X, maka Kita pilih gambar (1) atau Gambar . LM-2.Ia, karena Voltmeter harus dipasang PARALEL dengan komponen resistor X

__________________________________________
)|(
FZA