LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR Nama : Aulia Fitriani NPM : 1206262582 Fakultas : Teknik Jurusan : Teknik Metalurgi dan Material Nomor Praktikum : LR01 Nama Praktikum : Charge Discharge Tanggal Praktikum : 14 Oktober 2013 Nama Asisten : Miranda Rizka Anggraini Laboratorium Fisika Dasar UPP IPD Universitas Indonesia
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
Nama : Aulia Fitriani
NPM : 1206262582
Fakultas : Teknik
Jurusan : Teknik Metalurgi dan Material
Nomor Praktikum : LR01
Nama Praktikum : Charge Discharge
Tanggal Praktikum : 14 Oktober 2013
Nama Asisten : Miranda Rizka Anggraini
Laboratorium Fisika Dasar
UPP IPD
Universitas Indonesia
LR01 – CHARGE DISCHARGE
TUJUAN
• Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan
muatan
PERALATAN
• Kapasitor
• Resistor
• Amperemeter
• Voltmeter
• Variable power supply
• Camcorder
• Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
TEORI DASAR
Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan
dengan huruf "C"adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di
dalam medan listrik, dengancara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari
muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan
kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011cm2 yang artinya luas permukaan
kepingan tersebut.
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh
suatu bahandielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara
vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan
listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda)
metalnya dan pada saat yang sama muatan muatan negatif terkumpul pada ujung
metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif
dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena
terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan
selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya.
Gbr 1. Prinsip Kerja Kapasitor
Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan
listrik dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan
penyekat (bahan dielektrik). Atau dengan kata lain, kapasitor terbentuk dari dua
konduktor sembarang yang dipisahkan oleh sebuah isolator (atau ruang hampa). Suatu
kapasitor memiliki lambang berikut ini:
Gbr.2 Lambang Kapasitor
Dalam rangkaian listrik, kapasitor dapat digunakan sebagai :
1. Pencari gelombang radio (tuning)
2. Salah satu komponen pengapian
3. Penyimpan energi dalam rangkaian penyala elektronik
4. Filter dalam catu daya
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat
menampung muatan elektron. Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan
listrik dinyatakan oleh besaran kapasitas atau kapasitansi (yang dinotasikan dengan
“C”), dan didefinisikan sebagai perbandingan antara muatan listrik Q yang tersimpan
dalam kapasitor dan beda potensial V antara kedua keping.
Dimana:
Q = muatan elektron, satuan C (coulomb)
C = nilai kapasitansi, satuan F (farad)
V = besar tegangan, satuan V (volt)
Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.3, kapasitor akan menjadi
hambatan tak hingga. Hanya saat rangkaian dibuka dan ditutp, arus akan mengalir.
Saat rangkaian tertutup, arus akan mengakibatkan kapasitor dimuati hingga saa
dengan tegangan yang diberikan sebesar V0. Sebaliknya, kapasitor akan melepaskan
muatan melalui resistor saat rangkaian dibuka. Karakteristik tegangan pada kapasitor
dapat diterangkan dengan fungsi eksponensial.
Gbr.3. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah
Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah
𝑉 𝑡 = 𝑉!𝑒!! ! (1)
Dengan τ adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah
waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi !!𝑉! yang ditentukan dari besar
hambatan dan kapasitans
𝜏 = 𝑅 𝐶 (2)
Hal yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah
𝑉 𝑡 = 𝑉! 1− 𝑒!! ! (3)
Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor
Vc(t) turun secara asimtotik menjadi nol. Kurva karakteristik ini dapat dilihat pada
Gbr. 4.
Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Tarik
garis tangensial dari kurva pengisian pada titik t = 0 s dan tarik garis asimtot dari
kurva pengisian. Buat garis yang tegak lurus dari titik perpotongan antara tangensial
V(t)
Vc
dengan garis asimtot ke sumbu x . Titik yang diperoleh pada sumbu adalah konstanta
waktu.
Gbr.4. Kurva pengisian dan pengosongan dari kapasitor serta penentuan konstanta waktu
Pada percobaan di R-Lab akan digunakan 4 buah model rangkaian, yaitu
Model 1, 2, 3 dan 4. Untuk Model 1 dan 3 mengunakan kapasitor dengan kapasitas
yang sama, Untuk Model 2 dan 4 menggunakan kapasitor dengan kapasitas yang
sama.
PROSEDUR PERCOBAAN
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian
bawah halaman ini.
1. Mengaktifkan Web cam (mengeklik icon video pada halaman web r-Lab).
2. Memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan.
3. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan, yaitu model 1.
4. Menghidupkan Power Supply yang digunakan.
5. Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian atau
pelepasan kapasitor.
6. Mengulangi langkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2, 3 dan 4.
TUGAS DAN EVALUASI
1. Membuat grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengisian kapasitor
untuk tiap model rangkaian yang digunakan.
2. Membuat grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengosongan
kapasitor untuk tiap model rangkaian yang digunakan.
3. Menghitung besar konstanta waktu dari rangkaian kapasitor berdasarkan kurva
yang dibuat dan besar konstanta waktu yang dihitung dari nilai kompenen R