Perhitungan dan Pengukuran Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

JOB SHEET – 5

Perhitungan dan Pengukuran Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Laporan Pratikum Elektronika Dasar

Nama Pratikan : M. Abdul Fatah

NIM/Program Studi : 093611021/ T-Fisika

Semester/Kelas : 4/T-Fisika 4

Teman Kerja : Nur Khayati

Siti Rohmana

Laboraturium Pendidikan Fisika

Fakultas Tarbiyah

IAIN Walisongo Semarang

2011

JOB SHEET – 5

1. Tujuan :

Setelah melaksanakan praktik diharapkan mahasiswa dapat :

1. Memahami proses pengisian dan pengosongan pada kapasitor

2. Menghitung waktu pengisian dan pengosongan pada kapasitor

3. Memetakan pewaktuan pengisian dan pengosongan tersebut ke dalam grafik.

2. Alat dan Bahan :

Alat

1. Multimeter, Catu Daya

Bahan

2. Resistor 10 kΩ; Kapasitor 1000 uf

3. Landasan Teori

Kapasitor adalah elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik.

Satuan kapasitansi adalah Farad (‘F’). dalam praktikum nilai yang sering digunakan adalah

mikroFarad (µF) atau 10-6F, nanoFarad (nF) atau 10-9F dan pikoFarad (_F) atau 10-12F.

Gambar 3.1. Rangkaian kapasitor seri

Pada rangkaian kapasitor seri, nilai kapasitansi pengganti adalah

1/CTOTAL = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

Gambar 3.2. Rangkaian kapasitor paralel

Pada rangkaian kapasitor paralel, nilai kapasitansi total adalah

CTOTAL = C1 + C2 + C3

Sedangkan pada arus bolak balik dengan frekuensi rendah akan timbul hambatan dalam kapasitor.Dimana besarnya hambatan bergantung pada besar kecilnya frekuensi dan kapasitas kapasitor.Dimana persamaannya adalah sebagai berikut

Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Dua hal yang perlu diperhatikan pada suatu kapasitor adalah saat pengisiandan pengosongan muatannya. Untuk ini dapat diuraikan dengan bantuan gambar 2.3

Apabila saklar S dihubungakan keposisi 1 maka akan mengalir arus dari sumber melalui hambatan R ke kapasitor C. tegangan pada C akan naik secara eksponensial sesuai dengan persamaan diatas (5)। Proses ketika arus I akan berhenti mengalir (I = 0) pada saat tegangan kapasitor C sama dengan tegangan sumber Vs, dinamakan pengisian kapasitor। Kemudian bila saklar S dihubungkan ke posisi 2, maka arus akan mengalir dengan arah berlawanan dengan arah pengisian. Kapasitor akan mengeluarkan kembali energi listrik yang disimpannya dengan persamaan tegangan diatas (6).Pada saat kapasitor telah mengosongakan seluruh muatannya aliran arus akan
berhenti (I = 0). Gambar 2.4. memperlihatkan grafik pengosongan muatan kapasitor

I(t) = I0e-t/rc

Karena pada saat t = 0, I0 = E/R, sehingga persamaan 1 menjadi :

I(t) = E/Re-t/rc

Sedangkan tegangan pada kapasitor dirumuskan melalui persamaan:

Vc (t) = E (1- e-t/rc)

Persamaan diatas menyatakan bahwa tegangan pada kapasitor naik secara eksponensial saat kapasitor diisi muatan, seperti ditunjukkan pada gambar 2.4(a) kecepatan pengisian muatan ditentukan oleh τ = R C yang disebut sebagai tetapan waktu. Pada saat t = RC, maka V = E (1-1/e), muatan pada kapasitor mulai penuh.Kecepatan pengosongan muatan pada kapasitor bergantung pada tetapan waktu RC seperti halnya pengisian kapasitor.

4. Langkah Kerja :

1. Susunlah rangkaian sesuai gambar 1 berikut ini.

Setelah rangkaian tersusun, maka Saklar (S) di – ON –kan. Amati gerakan jarum meternya, sambil melihat jam tangan Anda.

Berapa detik Capasitor tersebut terisi muatan penuh. Hasilnya buat grafik seperti Grafik 1.

Gambar 1

2. Susunlah rangkaian sesuai gambar 2 berikut ini.

Susunlah rangkaian sesuai gambar 2. Lepaskan tegangan Dc. Lakukan pengukuran pengosongan tegangan pada kapasitor. Amati gerakan jarum meternya, sambil melihat jam tangan Anda.

Berapa detik Capasitor tersebut mengosongkan muatannya ? Hasilnya buat grafik seperti Grafik 2.

Gambar 2

GRAFIK PENGISIAN GRAFIK PENGOSONGAN

5. Data Praktikum

Tabel Pengisian Pada Kapasitor

Waktu	Presentase V (%)
0	0
3,18	25
6,53	50
13,7	75
26,67	100

Tabel Pengosongan Pada Kapasitor

Waktu	Presentase V (%)
0	100
4,74	75
9,19	50
16,84	25
42,39	0

Grafik Pengisian Pada Kapasitor

Grafik Pengosongan Pada Kapasitor

6. Pengolahan & Analisis Data

Pada praktikum kali ini, percobaan menegenai pengosongan dan pengisian muatan pada kapasitor dengan membuat rangkaian yang disusun secara seri dengan resistor.Dimana nilai kapasitor dan resistor yang digunakan adalah1000 µF dan 10 KΩ.

Dari hasil praktikum pengisian muatan, dapat dilihat bahwa untuk kenaikan tiap volt waktu yang dibutuhkan semakin lama. Semakin besar muatan yang telah diisi semakin lama waktu pengisian yang dibutuhkan hingga mencapai konstan. Pada pengosongan muatan kapasitor semakin sedikit muatan yang tersisa(dapat dilihat dari tegangan yang ditunjuk multimeter) semakin lama waktu yang dibutuhkan.

Perbedaan bentuk grafik antara teoritis dengan percobaan ini disebabkan karena pada percobaan yang dilakukan merupakan percobaan dengan prosedur dan alat uji sederhana. Dimana dilakukan perulangan hanya satu kali.Sedangkan grafik eksponensial secara teoritis merupakan hasil percobaan setelah bertahun-tahun dengan alat uji yang berkompeten.

Alat uji yang digunakan tidak menghasilkan nilai maksimal akibat berkurangnya umur pakai, sedangkan pada perhitungan teoritis, rumus yang digunakan merupakan hasil percobaan setelah bertahun-tahun dengan alat uji yang berkompeten. Prosedur percobaan yang dilakukan merupakan skala tinggi yang dilakukan dengan pengujian dan perbandingan berkali-kali. Sedangkan Faktor-faktor yang mungkin menyebabkan perbedaan perhitungan adalah :
1. Kesalahan pengamatan.
2. Alat yang digunakan telah rusak.
3. Kapasitor tidak dihubungsingkatkan terkebih dahulu.

Pengukuran benar apabila grafik yang ditunjukkan pada pengisian berkesinambungan meningkat naik secara teratur. Dan begitu juga pada grafik yang ditunjukkan oleh proses pengosongan harus berkesinambungan menurun.Dimana bentuk grafiknya berupa grafik eksponensial.

7. Kesimpulan

Proses pengisian pengisian pada kapasitor terjadi ketika kapasitor diisi atau dilewati arus yang menyebabkan timbulnya muatan atau beda potensial antar keping kapasitor.Dimana semakin terisi kapasitor oleh muatan maka waktu yang dibutuhkan untuk mengisi muatan hingga mencapai penuh semakin lama,sehingga menyebabkan bentuk grafik pengisian berupa grafik eksponensial.Begitu juga pada proses pengosongan yaitu ketika muatan telah terisi penuh kemudian sumber tegangan diputus maka akan terjadi proses pengosongan, Dimana semakin sedikit isi kapasitor oleh hilangnya muatan maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai keadaan muatan nol semakin lama,sehingga menyebabkan bentuk grafik pengisian berupa grafik eksponensial.

Untuk waktu dan grafik dari proses pengisian dan pengosongan pada kapasitor adalah sebagai berikut:

Tabel Pengisian Pada Kapasitor

Waktu	Presentase V (%)
0	0
3,18	25
6,53	50
13,7	75
26,67	100

Tabel Pengosongan Pada Kapasitor

Waktu	Presentase V (%)
0	100
4,74	75
9,19	50
16,84	25
42,39	0

Grafik Pengisian Pada Kapasitor

Grafik Pengosongan Pada Kapasitor

PERTANYAAN

Bila suatu Kapasitor dengan kapasitas 5 uf dilalui tegangan AC dengan frekuensi 1000 Hz. maka berapa Xc-nya ?

Jawab :

X_c=200 Ω

DAFTAR PUSTAKA

Malvino, Albert Paul.2002. Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid 1 edisi ketiga. Jakarta : Erlangga

Haliday,Resnick.1998..Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga

Yuniarti,Wenty Dwi.2011.Modul Praktikum Elektronika Dasar 1.Semarang

: Tadris Fisika IAIN Walisongo.

Sunar prasetyono,dwi.2007.Belajar Sistem Cepat Elektronika.Absolute: Yogyakarta

http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/1980772- resistor-dan-cara/#ixzz1Hr2mR2wP

Semarang, 16 April 2011

Mengetahui, Pengampu Praktikum, Wenty Dwi Yuniarti NIP.

Laboran, …………………… NIM

Praktikan, M. Abdul Fatah NIM