Upload
yuzika-pauza
View
73
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bumi yang sekarang menjadi tempat berlangsungnya kehidupan ini
menyimpan begitu banyak mineral, batuan, dan bahkan tanah. Untuk mengetahui
struktur dalam bumi tentunya tidak mungkin dilakukan penggalian secara langsung
karena akan banyak akibat yang akan ditemukan, oleh karena itu mengetahui lapisan
bumi dengan mengetahui resistivitas bahan adalah solusi yang dapat digunakan dalam
mempelajari bentuk permukaan bumi.
Dalam istilah fisika, begitu banyak metode meninjeksikan arus ke dalam
struktur bumi, namun dalam praktikum ini digunakan metode Wenner. Metode
Wenner umumnya sama dengan metode lainnya yaitu meninjeksikan arus namun
konfigurasi dan jarak eletrodanya yang berbeda.
Dengan mengetahui resistivitas suatu lapisan akan dapat ditentukan lapisan
yang terdapat keanehan (anomali). Keanehan ini biasanya merupakan indicator yang
dapat dijadikan acuan dalam mencari sesuatu yang ada dibawah permukaan tanah.
1.2. PERUMUSAN MASALAH
1. Faktor- faktor apa saja yang mempengaruhi resistivitas suatu material ?
2. Apakah pengukuran resistivitas skala laboratorium mewakili pengukuran sebenarnya
pada lapangan?
1.3. BATASAN MASALAH
1. Material yang digunakan pada praktikum ini berupa pasir basah yang dimasukkan ke
dalam box kaca.
2. Metode yang digunakan adalah metode Wenner.
1.4. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mengukur nilai resistivitas menggunakan konfigurasi elektroda Wenner.
2. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi resistivitas suatu material.
1
2
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Metode Geolistrik Resistivitas
Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak
digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas
dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya. Sebenarnya ide dasar dari
metode ini sangatlah sederhana, yaitu dengan menganggap bumi sebagai suatu
resistor.
Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari
kelompok metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah
permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah
permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal,
sekitar 300 – 500 m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam
bumi melalui dua elektrode arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur
melalui dua elektrode potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik
dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur.
Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus
listrik dengan frekuensi rendah ke permukaan bumi yang kemudian diukur beda
potensial diantara dua buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran
bawah permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi beda tegangan
yang berakibat akan terdapat variasi resistansi yang akan membawa suatu informasi
tentang struktur dan material yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan
menganggap bahwa material bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor,
2
Gambar 1. Bumi sebagai resistor
3
dimana material-materialnya memiliki derajat yang berbeda dalam menghantarkan
arus listrik.
Berdasarkan pada tujuan penyelidikan, metode resistivitas dibedakan menjadi
dua yaitu mapping dan sounding. Metode geolistrik resistivitas mapping merupakan
metode resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi rasistivitas lapisan bawah
permukaan secara horisontal. Oleh karena itu, pada metode ini digunakan jarak spasi
elektrode yang tetap untuk semua titik datum di permukaan bumi. Sedangkan metode
resistivitas sounding bertujuan untuk mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah
permukaan bumi secara vertikal. Pada metode ini pengukuran pada satu titik ukur
dilakukan dengan cara mengubah-ubah jarak elektrode. Pengubahan jarak elektrode
tidak dilakukan secara sembarang, tetapi mulai jarak elektrode kecil kemudian
membesar secara gradual. Jarak elektrode ini sebanding dengan kedalaman lapisan
yang terdeteksi.
Tujuan survey geolistrik tahanan jenis adalah mengetahui perbedaan tahanan
jenis (resistivitas) bawah permukaan bumi dengan melakukan pengukuran di
permukaan bumi (sakka,2001). Pengukuran dengan konfigurasi schlumberger
menggunakan 4 elektroda, masing-masing 2 elektroda arus dan 2 elektroda potensial
dimana telah dilakukan oleh Azhar dan Gunawan Handayani (2004) dengan
pemodelan berskala laboratorium untuk mengukur tahanan jenis suatu bahan dengan
beberapa sampel batubara dari Tambang Air Laya. Kesimpulannya bahwa salah satu
metoda geofisika yang dapat digunakan untuk memperkirakan keberadaan dan
ketebalan batubara di bawah permukaan adalah metode geolistrik tahanan jenis.
Metode geolistrik dapat mendeteksi lapisan batubara pada posisi miring, tegak dan
sejajar bidang perlapisan di bawah permukaan.
Ilustrasi garis ekuipotensial yang terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan pada
dua titik arus yang berlawanan di permukaan bumi (Gambar 2).
3
4
Gambar 2. Pola aliran arus dan bidang ekipotensial antara dua elektroda arus
dengan polaritas berlawanan (Bahri, 2005)
Beda potensial yang terjadi antara MN yang disebabkan oleh injeksi arus pada
AB adalah :
Sehingga,
Dengan I arus dalam Ampere, ΔV beda potensial dalam Volt, ρ tahanan jenis dalam
Ohm meter dan k faktor geometri elektroda dalam meter, maka :
k merupakan faktor koreksi geometri dari konfigurasi elektroda potensial dan
elektroda arus.
4
5
2.2 Konfigurasi Wenner
Gambar 3. Skema konfigurasi Wenner
Konfigurasi Wenner digunakan pada jarak yang sama antara elektroda. Dalam
konfigurasi ini AM = MN = NB. Pada konfigurasi ini persamaan relativitasnya
menjadi
Dengan Kw = 2πa
Pada konfigurasi ini, jarak antar elektroda a harus seragam untuk setiap
pengukuran. Bila jarak elektroda AB 12 m, maka jarak elektroda MN 4 m dan
demikian seterusnya. Sedangkan menurut referensi yang diperoleh konfigurasi
Wenner-Schlumberger adalah konfigurasi dengan sistem aturan spasi yang konstan
dengan catatan faktor “n” untuk konfigurasi ini adalah perbandingan jarak antara
elektroda C1-P1 (atau C2-P2) dengan spasi antara P1-P2 seperti pada Gambar 3. Jika
jarak antar elektroda potensial (P1 dan P2 adalah a maka jarak antar elektroda arus(C1
dan C2) adalah 2na + a. Proses penentuan resistivitas menggunakan 4 buah elektroda
yang diletakkan dalam sebuah garis lurus (Sakka, 2001).
5
A M N B
I
V
a a a
6
Gambar 4. Pengaturan Elektroda konfigurasi Wenner – Schlumberger
Cara pengukuran metode resistivitas yang biasa digunakan dalam akuisisi data
lapangan memiliki fungsi yang berbeda beda. Disini akan dibahas tentang Lateral
Mapping dan Vertical Sounding seperti yang sudah diberitahukan sebelumnya.
2.1.1 Lateral Mapping
Pada lateral mapping cara ini digunakan untuk mengetahui kecenderungan
harga resistivitas di suatu areal tertentu. Setiap titik target akan dilalui beberapa titik
pengukuran. Ilustrasinya ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Teknik akuisisi Lateral mapping
Gambar diatas menunjukkan skema akuisisi data secara mapping dengan
menggunakan konfigurasi Wenner. Untuk pengukuran pertama ( n=1), spasi antar
elektroda dibuat sama besar a. Setelah pengukuran pertama dilakukan, elektroda
selanjutnya digeser ke kanan sejauh a ( C1 bergeser ke P1, P1 bergeser ke P2, P2
bergeser C1 ) sampai jarak maksimum yang diinginkan.
6
7
2.1.2 Vertical Sounding
Cara ini digunakan untuk mengetahui distribusi harga resistor di bawah suatu
titik sounding di permukaan bumi. Cara ini sering disebut sounding 1-D sebab
resolusi yang dihasilkan hanya bersifat vertical. Ilustrasi ditujukkan oleh gambar 5.
Gambar 6. Teknik akuisisi vertical Sounding
Pada skema ini akuisisi data secara sounding dengan menggunakan
konfigurasi Schlumberger, pengukuran pertama dilakukan dengan jarak antar spasi
C1-P1 dan C2-P2 adalah a. Dari pengukuran tersebut diperoleh satu titik pengukuran
kedua ( n-2) sampai kedalaman atau jarak yang diinginkan.
7
8
BAB III
METODOLOGI
3.1 WAKTU DAN TEMPAT
Waktu pelaksanaan praktikum dilakukan pada tanggal 20 Desember 2012 di
Laboratorium Fisika Lanjut Fakultas MIPA Universitas Tanjungpura Pontianak.
3.2 ALAT DAN BAHAN
3.2.1 Alat
Alat yang digunakan pada saat praktikum adalah :
4 buah elektroda
1 buah box kaca
1 buah digital voltmeter
2 buah catu daya
1 buah multimeter
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan adalah pasir basah.
3.3. PROSEDUR KERJA
1. Dirangkai peralatan seperti pada gambar.
2. Keterangan:
A dan B = Arus
M dan N = Potensial
3. Dipastikan peralatan bekerja dengan baik.
8
a a a
A M N B
9
4. Dihidupkan sumber tegangan kemudian dibaca arus dan potensial pada
multimeter dan digital voltmeter, susunan elektroda menggunakan konfigurasi
Wenner.
3.4 ALUR PRAKTIKUM
9
Mulai
Study literatur
Pengambilan
Data
Menganalisis
Data
Selesai
10
BAB IV
DATA PENGAMATAN
No.
nTitik
Datung A M N B V (10^-3) I (10^-6)
10,05
7,5 0,075 0 5 10 15 92,6 20
20,05
12,5 0,125 5 10 15 20 28,8 15
30,05
17,5 0,175 10 15 20 25 98,2 24
40,05
22,5 0,225 15 20 25 30 83,7 18
50,05
27,5 0,275 20 25 30 35 86,7 18
60,05
32,5 0,325 25 30 35 40 76,7 23
70,05
37,5 0,375 30 35 40 45 90,8 24
80,05
42,5 0,425 35 40 45 50 65,6 14
90,05
47,5 0,475 40 45 50 55 135,9 24
100,05
52,5 0,525 45 50 55 60 116,1 22
110,05
57,5 0,575 50 55 60 65 79,2 11
120,05
62,5 0,625 55 60 65 70 137 19
130,05
67,5 0,675 60 65 70 75 75,1 20
140,05
72,5 0,725 65 70 75 80 134,4 26
150,05
77,5 0,775 70 75 80 85 75,2 24
160,05
82,5 0,825 75 80 85 90 101,3 30
170,05
87,5 0,875 80 85 90 95 99,4 32
180,05
92,5 0,925 85 90 95100
81 24
190,05
97,5 0,975 90 95100
105
72,8 23
200,05
102,5 1,025 95 100105
110
46,2 26
21 0,1 15 0,15 0 10 20 30 81,3 1822 0,1 25 0,25 10 20 30 40 39,2 1523 0,1 35 0,35 20 30 40 50 49,4 1624 0,1 45 0,45 30 40 50 60 59,1 15
10
11
25 0,1 55 0,55 40 50 60 70 96,4 2026 0,1 65 0,65 50 60 70 80 100 2027 0,1 75 0,75 60 70 80 90 73 23
28 0,1 85 0,85 70 80 90 100
107,3 28
29 0,1 95 0,95 80 90 100
110
36,9 22
300,15
22,5 0,225 0 15 30 45 82,3 19
310,15
37,5 0,375 15 30 45 60 98,2 21
320,15
52,5 0,525 30 45 60 75 96,5 18
330,15
67,5 0,675 45 60 75 90 65,8 16
340,15
82,5 0,825 60 75 90 105
100 22
BAB V
PERHITUNGAN
1. Mencari nilai k dan ρ
2. Mencari Res2div
Dengan mencari rumus k=2 π a
Dan mencari ρ = V/I . k
Didapat lah dalam berupa Exel
k
0,314 1,453820,314 0,60288
0,3141,28478333
30,314 1,4601
0,3141,51243333
3
0,3141,04712173
9
0,3141,18796666
7
0,3141,47131428
6
0,314 1,778025
0,3141,65706363
60,314 2,2608
0,3142,26410526
30,314 1,17907
0,3141,62313846
2
0,3140,98386666
7
0,3141,06027333
30,314 0,97536250,314 1,05975
11
12
0,3140,99387826
1
0,3140,55795384
6
0,6282,83646666
7
0,6281,64117333
30,628 1,938950,628 2,474320,628 3,026960,628 3,14
0,6281,99321739
1
0,6282,40658571
4
0,6281,05332727
3
0,9424,08034736
8
0,9424,40497142
9
0,9425,05016666
70,942 3,873975
0,9424,28181818
2
BAB VI
PEMBAHASAN
12
13
13
14
14
15
DAFTAR PUSTAKA
-Kanata, Bulkis, dan Teti Zubaidah.2008. Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis
Konfigurasi Wenner Schlumberger Untuk Survey Pipa Bawah Permukaan. Jurusan
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Mataram.
-Modul Eksperimen fisika, Metoda Geolistrik Tahanan Jenis.pdf, Jurusan Fisika ITB
Bandug
-Telford, WM, 1990. Applied Geophysics Second Edition, Cambridge University
-Viridi S Hilfan K, dkk. 1995 Modul Semester Break Fisika Bumi. Jurusan Fisika ITB
Bandung
15
16
16