Alat Ukur Elektrodinamis (Alat Ukur Listrik yang Bekerja Berdasarkan Prinsip Kerja Elektrodinamis)

Alat ukur elektrodinamis adalah alat ukur kumparan putar, yang medan magnet nya tidak berasal dari magnet permanen melainkan berasal dari kumparan tetap pada alat ukur tersebut. Alat ukur elektrodinamis dapat digunakan pada arus listrik bolak-balik atau pun searah.

Alat ukur elektrodinamis memiliki kelemahan yaitu, apabila digunakan pada alat ukur yang memiliki daya yang sangat tinggi maka akan berdampak pada konstrusinya. Hal tersebut disebabkan karena arus yang diukur tidak hanya arus yang mengalir melalui kumparan putar, yang menghasilkan fluksi medan. untuk menghasilkan suatu medan magnet yang cukup kuat diperlukan gaya gerak magnet yang tinggi, dengan demikian diperlukan sumber yang mengalirkan arus dan daya yang besar pula.

Gambar prinsip kerja alat ukur elektrodinamis

Prinsip kerja alat ukur elektrodinamis dapat dilihat pada gambar, Kumparan putar (Moving coil) M ditempatkan diantara kumparan-kumparan tetap (Fixed coil) F₁, dan F₂ yang sama dan saling sejajar. kedua kumparan tetap mempunyai inti udara untuk menghindari efek histerisis, bila instrumen tersebut digunakan untuk sikuit AC. Jika arus listrik yang melalui kumparan tetap I₁ dan arus yang melalui kumparan putar I₂. Karena tidak mengandung besi, maka kuat medan dan rapat flux akan sebanding terhadap I₁ Jadi :

B = k . I₁

Keterangan :
B = kerapatan fluk magnet
k = konstanta

Misalkan kumparan putar yang dipergunakan berbentuk persegi (dapat juga lingkaran) dengan ukuran panjang l dan lebar b, dan banyaknya lilitan N. besarnya gaya pada masing-masing sisi kumparan F adalah :

N . B . I₂ . l

Momen penyimpangan atau momen putaran pada kumparan besarnya adalah :

Td = N . B . I₂ . l . b  → B = k . I₁

Td = N . k . I₁ I ₂ . l . b

keterangan :
Td = Momen putar (Nm)
N = Banyaknya lilitan
l = panjang kumparan (m)
b = lebar kumparan (m)

Besarnya N, K, l, dan b adalah konstan, bila besaran-besaran tersebut dinyatakan dengan K1 maka :

Td = K_I . I₁ . I ₂

Dari persamaan tersebut akan diketahui bahwa besarnya momen putar adalah berbanding lurus terhadap hasil kali arus yang mengalir melalui kumparan tetap dan kumparan putar. Pada kumparan putar ini spring kontrol (pegas pengatur), maka momen pemulih akan berbanding lurus terhadap simpangan-simpangan, maka :

K_I . I₁. I₂ = K₂ . 2

2 ∼ I₁. I₂

Apabila alat ukur yang digunakan sebagai ampermeter, maka arus yang melalui kumparan tetap dan kumparan putaran nya akan memiliki nilai yang sama. Jika I₁ = I₂ = I, maka : 

2 ∼ I₂

I ∼ V²

Gambar rangkaian A	Gambar rangkaian B

Gambar rangkaian ampermeter elektrodinamis

Gambar rangkaian A digunakan untuk mengukur arus listrik yang nilainya relatif kecil, sedangkan gambar rangkaian B digunakan untuk mengukur arus listrik yang nilai nya relatif besar. Hambatan atau resistor Rs di pasang pada rangkaian yang berfungsi sebagai pembatas arus listrik yang mengalir melalui kumparan.

Apabila alat ukur tersebut digunakan voltmeter maka kumparan tetap F, dan kumparan putar M dihubungkan seri dengan nilai hambatan yang tinggi (Rs). Besarnya  Jika I₁ = I₂ = I, maka : 

2 ∼ V.V  →  2 ∼ V²

V ∼ V²

Gambar rangkaian alat ukur voltmeter elektrodinamis

Alat ukur elektrodinamis bila digunakan untuk arus bolak-balik biasanya skala dikalibrasi dalam akar kuadrat arus rata-rata, berarti alat ukur membaca nilai efektif. Dengan demikian jika alat ukur elektrodinamis di kalibrasi untuk arus listrik searah 1A pada skala diberi tanda yang menyatakan nilai 1A, maka untuk arus listirk bolak-balik akan menyebabkan jarum menyimpang ke tanda skala untuk I A dc dan memiliki nilai efektif sebesar 1A. jadi pembacaan yang dihasilkan oleh arus searah dapat dialihkan ke dapat dialihkan ke nilai arus bolak-balik yang sesuai, karena itu merupakan hubungan antara  AC dan DC. artinya alat ukur ini dapat digunakan untuk membaca arus bolak-balik AC dan searah DC.