Secara konsep pengukuran, baik karena keterbatasan alat ukur maupun karena kondisi lingkungan maka dipercaya bahwa setiap pengukuran akan selalu menghasilkan hasil ukur yang tidak semestinya (sebenarnya). Dalam hal ini diasumsikan hasil benar tersebut tidak diketahui. Simpangan atau selisih (difference) antara hasil ukur (hasil pengamatan) dan hasil yang sebenarnya dinyatakan sebagai ralat (error). Dalam mengukur tegangan misalnya, hasilnya dinyatakan dengan 1,5 <V< 1,6 volt atau V = (1,4 ± 0,1) volt. Nilai benar pengukuran tentu saja berada di dalam rentang hasil pengukuran ini.
Oleh karena sebuah rentang nilai pengukuran sekaligus menyatakan ketidakpastian hasil ukur maka pengertian kesalahan atau error sering tidak dibedakan dengan pengertian ketidakpastian untuk menunjukkan deviasi pengukuran terhadap nilai benar. Sebagai contoh, sebuah pengukuran tegangan dituliskan hasilnya dengan V = (10,5 ± 0,5) volt, artinya alat ukur kita menunjukkan hasil baca 10,5 volt (dengan ketidakpastian/ralat pengukuran 0,5 volt, sedangkan nilai benar kita berada dalam selang nilai (10,5 – 0,5 = 10,0 ) volt sampai dengan (10,5 + 0,5 = 11,0) volt.
Saat melakukan pengukuran besaran listrik tidak ada yang menghasilkan ketelitian dengan sempurna. Perlu diketahui ketelitian yang sebenarnya dan sebab terjadinya kesalahan pengukuran. Kesalahan – kesalahan dalam pengukuran dapat digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu: (1) kesalahan umum (gross-error), (2) kesalahan sistematis (systematic-error), dan (3) kesalahan acak (random-error).
Kesalahan-kesalahan Umum (gross-errors)
Kesalahan ini kebanyakan disebabkan oleh kesalahan manusia. Diantaranya adalah kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak tepat dan pemakaian instrumen yang tidak sesuai dan kesalahan penaksiran. Kesalahan ukur juga dapat terjadi karena keteledoran atau kebiasaan- kebiasaan yang buruk, seperti pembacaan yang tidak teliti, pencatatan yang berbeda dari pembacaannya. Agar mendapatkan hasil yang optimal, maka diperlukan pembacaan lebih dari satu kali.
Bisa dilakukan tiga kali, kemudian dirata-rata. Jika mungkin dengan pengamat yang berbeda. Kesalahan ukur juga dapat disebabkan penggunaan voltmeter yang tidak tepat sehingga menimbulkan efek pembebanan terhadap rangkaian yang menimbulkan kesalahan ukur yang signifikan. Kesalahan ini tidak dapat dihindari, tetapi harus dicegah dan perlu perbaikkan.
Kesalahan Ukur akibat Efek Pembebanan Voltmeter
Contoh: Sebuah voltmeter dengan kepekan 1000 Ω/Volt membaca 100 volt pada skala 150 volt bila dihubungkan di antara ujung-ujung sebuah tahanan yang besarnya tidak diketahui. Tahanan ini dihubungkan secara seri dengan sebuah miliamperemter. Jika miliampermeter tersebut membaca 5 mA, tentukan (1) tahanan yang terbaca, (2) nilai tahanan aktual dari tahanan yang diukur, (3) kesalahan karena efek pembebanan voltmeter.
Kesalahan-kesalahan sistematis (systematic errors)
Kesalahan ini disebabkan oleh kekurangan-kekurangan pada instrumen sendiri. Seperti kerusakan atau adanya bagian-bagian yang aus dan pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakai. Kesalahan ini merupakan kesalahan yang tidak dapat dihindari dari instrumen, karena struktur mekanisnya. Contoh: gesekan beberapa komponen yang bergerak terhadap bantalan dapat menimbulkan pembacaan yang tidak tepat.
Tarikan pegas yang tidak teratur, perpendekan pegas, berkurangnya tarikan karena penanganan yang tidak tepat atau pembebanan instrumen yang berlebihan. Ini semua akan mengakibatkan kesalahan-kesalahan. Selain dari beberapa hal yang sudah disinggung di atas masih ada lagi yaitu kesalahan kalibrasi yang bisa mengakibatkan pembacaan instrumen terlalu tinggi atau terlalu rendah dari yang seharusnya. Cara yang paling tepat untuk mengetahui instrumen tersebut mempunyai kesalahan atau tidak yaitu dengan membandingkan dengan instrumen lain yang memiliki karakteristik yang sama atau terhadap instrumen lain yang akurasinya lebih tinggi.
Untuk menghindari kesalahan-kesalahan tersebut dengan cara : (1) memilih instrumen yang tepat untuk pemakaian tertentu; (2) menggunakan faktor-faktor koreksi setelah mengetahui banyaknya kesalahan; (3) mengkalibrasi instrumen tersebut terhadap instrumen standar. Pada kesalahan-kesalahan yang disebabkan lingkungan, seperti : efek perubahan temperatur, kelembaban, tahanan udara luar,medan-medan maknetik, dan sebagainya dapat dihindari dengan membuat pengkondisian udara (AC), penyegelan komponen-komponen instrumen tertentu dengan rapat, pemakaian pelindung maknetik.
Kesalahan Acak (random-error)
Kesalahan acak yang tak disengaja (random errors) diakibatkan oleh penyebab yang tidak dapat langsung diketahui. Antara lain sebab perubahan-perubahan parameter atau sistem pengukuran terjadi secara acak. Pada pengukuran yang sudah direncanakan kesalahan – kesalahan ini biasanya hanya kecil. Tetapi untuk pekerjaan – pekerjaan yang memerlukan ketelitian tinggi akan berpengaruh. Misalkan suatu tegangan diukur dengan voltmeter dibaca setiap jam, walaupun instrumen yang digunakan sudah dikalibrasi dan kondisi lingkungan sudah diset sedemikian rupa, tetapi hasil pembacaan akan terjadi perbedaan selama periode pengamatan. Untuk mengatasi kesalahan ini dengan menambah jumlah pembacaan dan menggunakan cara-cara statistik untuk mendapatkan hasil yang akurat.
Alat ukur listrik sebelum digunakan untuk mengukur perlu diperhatikan penempatannya. Ini penting karena posisi pada bagian yang bergerak yang menunjukkan besarannya akan dipengaruhi oleh titik berat bagian yang bergerak dari suatu alat ukur tersebut. Oleh karena itu letak penggunaan alat ukur perlu diperhatikan dengan seksama.