Amperemeter adalah instrumen penting dalam dunia kelistrikan dan elektronika yang berfungsi untuk mengukur besarnya arus listrik (Amper) yang mengalir dalam suatu rangkaian. Meskipun alat ukur digital modern sangat akurat, memahami prinsip dasar dan cara membuat amperemeter sederhana, seperti model galvanometer, memberikan pemahaman mendalam tentang bagaimana alat ukur bekerja.
Pada dasarnya, amperemeter bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetisme, yaitu interaksi antara medan magnet dan arus listrik. Dalam artikel ini, kita akan membahas dua pendekatan utama: membuat versi sangat sederhana berbasis jarum (galvanometer) dan memahami konsep dasarnya.
Inti dari pembuatan amperemeter adalah memanfaatkan hukum fisika yang menyatakan bahwa arus listrik yang mengalir melalui sebuah konduktor akan menghasilkan medan magnet di sekitarnya (elektromagnetisme). Pada dasarnya, sebuah amperemeter adalah galvanometer yang sensitif yang dihubungkan secara paralel dengan resistor shunt untuk mengukur rentang arus yang lebih besar.
Untuk membuat prototipe dasar, kita memerlukan komponen berikut:
Membuat amperemeter yang akurat di rumah cukup menantang karena membutuhkan kalibrasi presisi, namun kita bisa mendemonstrasikan prinsip kerjanya.
Ambil sebuah karton kecil atau inti plastik. Lilitkan kawat tembaga berenamel (sekitar 28-32 AWG) sebanyak 50 hingga 100 lilitan. Pastikan lilitan rapi dan rapat. Sisakan ujung kawat di kedua sisi untuk disambungkan ke rangkaian.
Pasang magnet permanen sedekat mungkin dengan kumparan tanpa menyentuhnya. Jarum harus dipasang pada sumbu yang sama dengan kumparan. Jarum ini akan berputar ketika arus mengalir karena interaksi antara medan magnet kumparan (yang berubah sesuai arus) dan medan magnet permanen.
Amperemeter harus selalu dihubungkan secara SERI dengan beban atau komponen yang ingin Anda ukur arusnya. Jika dihubungkan secara paralel (seperti voltmeter), ia akan menyebabkan korsleting karena resistansi internal amperemeter harus sangat kecil.
Galvanometer yang dibuat di rumah biasanya hanya mampu mengukur arus mikroampere atau miliampere. Untuk mengukur arus yang jauh lebih besar (misalnya, 10 Ampere), kita perlu membagi arus menggunakan komponen yang disebut Resistor Shunt.
Resistor Shunt adalah resistor bernilai resistansi sangat rendah yang dipasang paralel dengan kumparan ukur. Fungsi utamanya adalah:
Jika Anda ingin mengukur arus $I_{total}$ dan galvanometer hanya mampu mengukur $I_g$ (arus maksimumnya), maka arus yang melewati shunt adalah $I_{shunt} = I_{total} - I_g$. Resistansi shunt ($R_{shunt}$) dihitung berdasarkan hukum Ohm dan sensitivitas galvanometer.
Cara membuat amperemeter secara fundamental bergantung pada kemampuan kita memanfaatkan interaksi antara medan magnet dan arus listrik. Meskipun membuat versi yang akurat memerlukan presisi tinggi dalam pembuatan kumparan, poros, dan terutama kalibrasi, memahami konstruksi dasarnya membantu kita menghargai pentingnya galvanometer dan prinsip shunt resistor dalam setiap alat ukur arus listrik yang kita gunakan sehari-hari.