Laporan rLab Titen

LAPORAN R-LAB

Charge Discharge

Nama : Titen Pinasti

NPM : 1306482054

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Kimia

Kode Praktikum : LR-01

Tanggal Praktikum : 5 Oktober 2013

Kelompok : 9

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Charge Discharge

I. Tujuan

- Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan

II. Peralatan

- Kapasitor

- Resistor

- Amperemeter

- Voltmeter

- Variable power supply

- Camcorder

- Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori Dasar

Kapasitor adalah suatu alat elektronika yang dapat menyimpan energi dalam

bentuk medan listrik dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari

muatan listrik. Kapasitor memiliki beberapa jenis, berdasarkan kegunaannya ada 3

jenis kapasitor yaitu:

1. Kapasitor tetap

Yaitu kapasitor yang nilai kapasitasnya tidak dapat diubah. Ada tiga macam bentuk

dari kapasitor tetap ini, yaitu kapasitor keramik, kapasitor polyster dan kapasitor

kertas.

2. Kapasitor elektrolit

(Electrolyte Condenser = elco) yaitu kapasitor yang biasanya berbentuk tabung,

mempunyai dua kutub kaki berpolaritas positif dan negatif dengan kutub positif

ditandai dengan kaki yang lebih panjang daripada kutub negatif.

3. Kapasitor variabel

Yaitu kapasitor yang nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah. Jenis dari kapasitor ini ada

2 yaitu kapasitor variabel dan kapasitor trimmer.

Dari beberapa jenis dari kapasitor tersebut, pada dasarnya prinsip kerja dari

kapasitor adalah dua keping konduktor bermuatan yang memiliki perbedaan muatan

yang dijauhkan pada jarak tertentu.

Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, 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.1. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah

Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah

𝑉 𝑡 = 𝑉0 𝑒−𝑡 𝜏 (1)

Dengan adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh

adalah waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi 1

𝑒𝑉0 yang ditentukan

dari besar hambatan dan kapasitans

𝜏 = 𝑅 𝐶 (2)

Hal yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah

𝑉 𝑡 = 𝑉0 1 − 𝑒−𝑡 𝜏 (3)

Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan

kapasitor Vc (t) turun secara asimtotik menjadi nol. Kurva dari karakteristik ini dapat

dilihat pada Gbr. 2

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

dengan garis asimtot ke sumbu x . Titik yang diperoleh pada sumbu adalah konstanta

waktu.

V(t)

Vc

Gbr. 2 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.

IV. Prosedur Percobaan

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah

halaman ini.

1. Mengaktifkan Web cam ! (klik 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 / pelepasan

kapasitor

6. Mengulangi langkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2 , 3 dan 4

V. Pengolahan Data

Model 1 Model 2 Model 3 Model 4

waktu IC VC waktu IC VC waktu IC VC waktu IC VC

1 3,98 1,02 1 11,17 1,43 1 2,73 2,27 1 6,61 2,88

2 3,18 1,82 2 8,03 2,43 2 1,61 3,39 2 3,07 4,02

3 2,55 2,45 3 5,79 3,15 3 0,96 4,04 3 1,44 4,54

4 2,04 2,96 4 4,17 3,67 4 0,57 4,43 4 0,64 4,79

5 1,64 3,36 5 2,99 4,04 5 0,34 4,66 5 0,24 4,92

6 1,31 3,69 6 2,14 4,32 6 0,19 4,81 6 0,03 4,99

7 1,05 3,95 7 1,51 4,52 7 0,1 4,9 7 0 5

8 0,84 4,16 8 1,05 4,66 8 0,04 4,96 8 0 5

9 0,66 4,34 9 0,72 4,77 9 0 5 9 0 5

10 0,53 4,47 10 0,47 4,85 10 0 5 10 0 5

11 0,42 4,58 11 0,29 4,91 11 0 5 11 0 5

12 0,32 4,68 12 0,15 4,95 12 0 5 12 0 5

13 0,25 4,75 13 0,05 4,99 13 0 5 13 0 5

14 0,19 4,81 14 0 5 14 0 5 14 0 5

15 0,14 4,86 15 0 5 15 0 5 15 0 5

16 3,88 3,88 16 11,32 3,62 16 2,88 2,88 16 7 2,24

17 3,12 3,12 17 8,22 2,63 17 1,73 1,73 17 3,39 1,09

18 2,51 2,51 18 5,99 1,92 18 1,06 1,06 18 1,71 0,55

19 2,02 2,02 19 4,38 1,4 19 0,66 0,66 19 0,92 0,29

20 1,63 1,63 20 3,21 1,03 20 0,42 0,42 20 0,5 0,16

21 1,32 1,32 21 2,37 0,76 21 0,27 0,27 21 0,29 0,09

22 1,07 1,07 22 1,74 0,56 22 0,18 0,18 22 0,18 0,06

23 0,87 0,87 23 1,3 0,42 23 0,12 0,12 23 0,11 0,03

24 0,7 0,7 24 0,96 0,31 24 0,08 0,08 24 0,08 0,02

25 0,57 0,57 25 0,72 0,23 25 0,05 0,05 25 0,05 0,01

26 0,46 0,46 26 0,53 0,17 26 0,04 0,04 26 0,03 0,01

27 0,38 0,38 27 0,4 0,13 27 0,03 0,03 27 0,02 0

28 0,31 0,31 28 0,29 0,09 28 0,02 0,02 28 0,02 0

29 0,25 0,25 29 0,21 0,07 29 0,01 0,01 29 0 0

30 0,21 0,21 30 0,17 0,05 30 0,01 0,01 30 0 0

Berdasarkan data percobaan yang diperoleh, maka dilakukan pengolahan data.

Berdasarkan data hasil percobaan, dapat diketahui bahwa dalam setiap model

percobaan terdapat dua proses percobaan, yaitu pengisian kapasitor dan pengosongan

kapasitor.

Tabel hasil percobaan menunjukkan bahwa pada saat waktu (t) = 0 sampai

waktu (t) = 15 terjadi proses pengisian kapasitor dan pada saat waktu (t)=16 sampai

waktu (t) = 30 terjadi proses pengosongan kapasitor. Hal tersebut dapat dilihat dari

tegangan listrik yang naik pada saat waktu t = 0 hingga t = 15 dan tegangan listrik

yang turun pada saat waktu t = 16 hingga t = 30 yang terjadi di semua model

percobaan. Naiknya tegangan mengindikasikan terjadinya proses pengisian kapasitor

dan turunnya tegangan mengindikasikan terjadinya proses pengosongan kapasitor.

Saat Pengisian Kapasitor

Untuk mengetahui hubungan tegangan terhadap waktu pada kapasitor pada proses

pengisian (charging), nilai hambatan (R) pada rangkaian yang digunakan harus

diketahui dengan menggunakan hukum Kirchoff II :

IR + Vc = ε

Vc = ε - IR

Dimana ε adalah tegangan sumber, I adalah arus, R adalah hambatan, dan Vc adaah

tegangan pada kapasitor. Persamaan sama dengan persamaan garis linier y = bx + a

dengan y adalah Vc, b adalah R, x adalah I, dan a adalah ε . Setelah itu, dilakukan

pengolahan data dengan menggunakan metode least square.

Model 1

x y x2 y

2 xy

3,98 1,02 15,8404 1,0404 4,0596

3,18 1,82 10,1124 3,3124 5,7876

2,55 2,45 6,5025 6,0025 6,2475

2,04 2,96 4,1616 8,7616 6,0384

1,64 3,36 2,6896 11,2896 5,5104

1,31 3,69 1,7161 13,6161 4,8339

1,05 3,95 1,1025 15,6025 4,1475

0,84 4,16 0,7056 17,3056 3,4944

0,66 4,34 0,4356 18,8356 2,8644

0,53 4,47 0,2809 19,9809 2,3691

0,42 4,58 0,1764 20,9764 1,9236

0,32 4,68 0,1024 21,9024 1,4976

0,25 4,75 0,0625 22,5625 1,1875

0,19 4,81 0,0361 23,1361 0,9139

0,14 4,86 0,0196 23,6196 0,6804

19,1 55,9 43,9442 227,9442 51,5558

𝑏 =𝑛 𝑋. 𝑌 − ( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2 − 𝑋 2

b = -1

𝑎 =( 𝑌)( 𝑋2) − ( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2 − 𝑋 2

a = 5

Sehingga persamaan kuadrat nya menjadi y = -x + a, Nilai R yang digunakan pada rangkaian

sebesar -1 ohm dan nilai tegangan sumber didapatkan sebesar 5V.

Kemudian dapat dibuat persamaan garis tegangan kapasitor terhadap waktu dengan

menggunakan metode persamaan garis y = bx + a, sehingga:

ln 1 −V

ε =

−t

τ

Dengan menganggap ln (1-V/ ε) sebagai y dan t sebagai x dilakukan pengolahan data sebagai

berikut:

x y x2 y

2 xy

1 -0,2282 1 0,052075 -0,2282

2 -0,4526 4 0,204847 -0,9052

3 -0,6733 9 0,453333 -2,0199

4 -0,8965 16 0,803712 -3,586

5 -1,1147 25 1,242556 -5,5735

6 -1,3394 36 1,793992 -8,0364

7 -1,5606 49 2,435472 -10,9242

8 -1,7838 64 3,181942 -14,2704

9 -2,0249 81 4,10022 -18,2241

10 -2,2443 100 5,036882 -22,443

11 -2,4769 121 6,135034 -27,2459

12 -2,7489 144 7,556451 -32,9868

13 -2,9957 169 8,974218 -38,9441

14 -3,2702 196 10,69421 -45,7828

15 -3,5756 225 12,78492 -53,634

120 -27,3856 1240 65,44986 -284,805

Berdasarkan pengolahan data tersebut dapat diketahui persamaan linier yaitu y = -0,2347x +

0,0519. Persamaan ini diubah kedalam bentuk persamaan awal menjadi:

V(t) = 5,00 (1 – e-0,2347t

)

Dengan data tersebut dapat diketahui konstanta waktu yang berasal dari persamaan 𝑏 =−1

𝜏

sehingga 𝜏 =−1

𝑏 dan didapat nilai 𝜏 = 4,26

Model 2

x y x2 y

2 xy

11,17 1,43 124,7689 2,0449 15,9731

8,03 2,43 64,4809 5,9049 19,5129

5,79 3,15 33,5241 9,9225 18,2385

4,17 3,67 17,3889 13,4689 15,3039

2,99 4,04 8,9401 16,3216 12,0796

2,14 4,32 4,5796 18,6624 9,2448

1,51 4,52 2,2801 20,4304 6,8252

1,05 4,66 1,1025 21,7156 4,893

0,72 4,77 0,5184 22,7529 3,4344

0,47 4,85 0,2209 23,5225 2,2795

0,29 4,91 0,0841 24,1081 1,4239

0,15 4,95 0,0225 24,5025 0,7425

0,05 4,99 0,0025 24,9001 0,2495

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

38,53 62,69 257,9135 278,2573 110,2008

𝑏 =𝑛 𝑋. 𝑌 − ( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2 − 𝑋 2

b = -0,31

b = -0,31

𝑎 =( 𝑌)( 𝑋2)−( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2− 𝑋 2

a = 5

Sehingga persamaan kuadrat nya menjadi y = -x + a, Nilai R yang digunakan pada rangkaian

sebesar -0,31 ohm dan nilai tegangan sumber didapatkan sebesar 5V.



ln 1 −V

ε =

−t

τ


berikut:

x y x2 y

2 xy

1 -0,336872317 1 0,113483 -0,33687

2 -0,665532014 4 0,442933 -1,33106

3 -0,994252273 9 0,988538 -2,98276

4 -1,32425897 16 1,753662 -5,29704

5 -1,650259907 25 2,723358 -8,2513

6 -1,995100393 36 3,980426 -11,9706

7 -2,343407088 49 5,491557 -16,4038

8 -2,688247574 64 7,226675 -21,506

9 -3,079113882 81 9,480942 -27,712

10 -3,506557897 100 12,29595 -35,0656

11 -4,017383521 121 16,13937 -44,1912

12 -4,605170186 144 21,20759 -55,262

13 -6,214608098 169 38,62135 -80,7899

14 -15,425 196 237,9306 -215,95

15 -15,425 225 237,9306 -231,375

120 -64,27076412 1240 596,3271 -758,425

Berdasarkan pengolahan data tersebut dapat diketahui persamaan linier yaitu y = -0,8723x +


V(t) = 5,00 (1 – e-0,8723t

)


𝜏

sehingga 𝜏 =−1


Model 3

x y x2 y

2 xy

2,73 2,27 7,4529 5,1529 6,1971

1,61 3,39 2,5921 11,4921 5,4579

0,96 4,04 0,9216 16,3216 3,8784

0,57 4,43 0,3249 19,6249 2,5251

0,34 4,66 0,1156 21,7156 1,5844

0,19 4,81 0,0361 23,1361 0,9139

0,1 4,9 0,01 24,01 0,49

0,04 4,96 0,0016 24,6016 0,1984

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

6,54 68,46 11,4548 321,0548 21,2452

𝑏 =𝑛 𝑋. 𝑌 − ( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2 − 𝑋 2

b = -0,69

𝑎 =( 𝑌)( 𝑋2) − ( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2 − 𝑋 2

a = 5

Sehingga persamaan kuadrat nya menjadi y = -0,69x + a, Nilai R yang digunakan pada

rangkaian sebesar -0,69 ohm dan nilai tegangan sumber didapatkan sebesar 5V.



ln 1 −V

ε =

−t

τ


berikut:

x y x2 y

2 xy

1 -0,6051 1 0,3662 -0,6051

2 -1,1332 4 1,2842 -2,2664

3 -1,6503 9 2,7234 -4,9508

4 -2,1716 16 4,7157 -8,6862

5 -2,6882 25 7,2267 -13,4412

6 -3,2702 36 10,6940 -19,6210

7 -3,9120 49 15,3039 -27,3842

8 -4,8283 64 23,3126 -38,6265

9 -15,4250 81 237,9306 -138,8250

10 -15,4250 100 237,9306 -154,2500

11 -15,4250 121 237,9306 -169,6750

12 -15,4250 144 237,9306 -185,1000

13 -15,4250 169 237,9306 -200,5250

14 -15,4250 196 237,9306 -215,9500

15 -15,4250 225 237,9306 -231,3750

120 -128,2339 1240 1731,1410 -1411,2815

Berdasarkan pengolahan data tersebut dapat diketahui persamaan linier yaitu y = -1,3765 x +


V(t) = 5,00 (1 – e-1,3765t

)


𝜏

sehingga 𝜏 =−1


Model 4

x y x2 y

2 xy

6,61 2,88 43,6921 8,2944 19,0368

3,07 4,02 9,4249 16,1604 12,3414

1,44 4,54 2,0736 20,6116 6,5376

0,64 4,79 0,4096 22,9441 3,0656

0,24 4,92 0,0576 24,2064 1,1808

0,03 4,99 0,0009 24,9001 0,1497

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

0 5 0 25 0

12,03 71,14 55,6587 342,117 42,3119

𝑏 =𝑛 𝑋. 𝑌 − ( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2 − 𝑋 2

b = -0,98

𝑎 =( 𝑌)( 𝑋2) − ( 𝑋)( 𝑌)

𝑛 𝑋2 − 𝑋 2

a = 5

Sehingga persamaan kuadrat nya menjadi y = -0,98x + a, Nilai R yang digunakan pada

rangkaian sebesar -0,98 ohm dan nilai tegangan sumber didapatkan sebesar 5V.



ln 1 −V

ε =

−t

τ


berikut:

x y x2 y

2 xy

1 -0,8580 1 0,7362 -0,8580

2 -1,6296 4 2,6557 -3,2593

3 -2,3860 9 5,6928 -7,1579

4 -3,1701 16 10,0494 -12,6803

5 -4,1352 25 17,0996 -20,6758

6 -6,2146 36 38,6214 -37,2876

7 -15,4250 49 237,9306 -107,9750

8 -15,4250 64 237,9306 -123,4000

9 -15,4250 81 237,9306 -138,8250

10 -15,4250 100 237,9306 -154,2500

11 -15,4250 121 237,9306 -169,6750

12 -15,4250 144 237,9306 -185,1000

13 -15,4250 169 237,9306 -200,5250

14 -15,4250 196 237,9306 -215,9500

15 -15,4250 225 237,9306 -231,3750

120 -157,2185 1240 2216,2308 -1608,9940

Berdasarkan pengolahan data tersebut dapat diketahui persamaan linier yaitu y = -1,2545 x –


V(t) = 5,00 (1 – e-1,2545t

)


𝜏

sehingga 𝜏 =−1


Saat Pengosongan Kapasitor

Selain pengolahan data pada saat pengisian kapasitor, dilakukan juga pada saat

pengosongan kapasitor yang terjadi pada saat t = 16 sampai dengan t = 30. Dengan

menggunakan metode yang sama, dilakukan pengolahan data dengan waktu t = 16 dijadikan

patokan awal waktu.

Model 1

Pada metode persamaan garis lurus di pengosongan kapasitor, persamaan linear y = bx + a

menjadi bentuk ln:

ln V

ε =

−t

τ

Dengan ln (V/ ε) adalah y, t adalah x maka dapat dilakukan pengolahan data sebagai berikut:

x y x2 y

2 xy

16 -0,2536 256 0,0643 -4,0576

17 -0,4716 289 0,2224 -8,0173

18 -0,6892 324 0,4749 -12,4048

19 -0,9063 361 0,8215 -17,2205

20 -1,1209 400 1,2563 -22,4172

21 -1,3318 441 1,7737 -27,9679

22 -1,5418 484 2,3771 -33,9191

23 -1,7487 529 3,0580 -40,2201

24 -1,9661 576 3,8656 -47,1867

25 -2,1716 625 4,7157 -54,2889

26 -2,3860 676 5,6928 -62,0351

27 -2,5770 729 6,6410 -69,5796

28 -2,7806 784 7,7319 -77,8574

29 -2,9957 841 8,9744 -80,6380

30 -3,1701 900 10,0494 -95,1026

345 -26,1109 8215 57,7190 -652,9128

Berdasarkan pengolahan data tersebut didapatkan persamaan linier:

y = -0,2093 + 3,0727

Kemudian diubah ke persamaan eksponesial, menjadi:

V(t) = 5,00 (1 – e-209

)

Dan didapatkan konstanta waktu sebesar 4,78

Model 2


menjadi bentuk ln:

ln V

ε =

−t

τ


x y x2 y

2 xy

16 -0,3230 256 0,1043 -5,1674

17 -0,6425 289 0,4127 -10,9217

18 -0,9571 324 0,9161 -17,2280

19 -1,2730 361 1,6204 -24,1863

20 -1,5799 400 2,4960 -31,5976

21 -1,8839 441 3,5490 -39,5614

22 -2,1893 484 4,7928 -48,1636

23 -2,4769 529 6,1352 -56,9696

24 -2,7806 576 7,7319 -66,7349

25 -3,0791 625 9,4809 -76,9778

26 -3,3814 676 11,4338 -87,9163

27 -3,6497 729 13,3200 -98,5408

28 -4,0174 784 16,1394 -112,4867

29 -4,2687 841 18,2218 -116,5041

30 -4,6052 900 21,2076 -138,1551

345 -37,1075 8215 117,5620 -931,1115


y = -0,3033 + 4,5023


V(t) = 5,00 (1 – e-303

)


Model 3


menjadi bentuk ln:

ln V

ε =

−t

τ


x y x2 y

2 xy

16 -0,5516 256 0,3043 -8,8264

17 -1,0613 289 1,1264 -18,0424

18 -1,5512 324 2,4061 -27,9210

19 -2,0250 361 4,1004 -38,4741

20 -2,4769 400 6,1352 -49,5388

21 -2,9188 441 8,5192 -61,2942

22 -3,3242 484 11,0505 -73,1332

23 -3,7297 529 13,9107 -85,7831

24 -4,1352 576 17,0996 -99,2440

25 -4,6052 625 21,2076 -115,1293

26 -4,8283 676 23,3126 -125,5362

27 -5,1160 729 26,1734 -138,1319

28 -5,5215 784 30,4865 -154,6009

29 -6,2146 841 38,6214 -160,1224

30 -6,2146 900 38,6214 -186,4382

345 -54,2741 8215 243,0754 -1342,2160


y = -0,4072 + 5,7472


V(t) = 5,00 (1 – e-407

)


Model 4


menjadi bentuk ln:

ln V

ε =

−t

τ


x y x2 y

2 xy

16 -0,8030 256 0,6447 -12,8474

17 -1,5233 289 2,3203 -25,8954

18 -2,2073 324 4,8721 -39,7309

19 -2,8473 361 8,1072 -54,0989

20 -3,4420 400 11,8475 -68,8404

21 -4,0174 441 16,1394 -84,3651

22 -4,4228 484 19,5616 -97,3027

23 -5,1160 529 26,1734 -117,6679

24 -5,5215 576 30,4865 -132,5151

25 -6,2146 625 38,6214 -155,3652

26 -6,2146 676 38,6214 -161,5798

27 -6,2146 729 38,6213 -167,7942

28 -6,2146 784 38,6213 -174,0088

29 -6,2146 841 38,6213 -180,2234

30 -6,2146 900 38,6213 -186,4380

345 -67,1881 8215 351,8804 -1658,6732


y = -0,4048 + 4,8313


V(t) = 5,00 (1 – e-405

)


Grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengisian kapasitor

Model 1

Model 2

y = 0,245x + 1,760R² = 0,861

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tega

nga

n (

v)

Waktu (s)

Grafik saat pengisian kapasitor

y = 0,209x + 2,503R² = 0,755

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tega

nga

n (

V)

waktu (s)

Grafik Saat Pengisian Kapasitor

Model 3

Model 4

y = 0,133x + 3,496R² = 0,579

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16

tega

nga

n (

V)

waktu (t)


y = 0,086x + 4,053R² = 0,439

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16

tega

nga

n (

V)

waktu (s)


Grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengosongan kapasitor

Model 1

Model 2

y = -0,235x + 6,695R² = 0,859

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 5 10 15 20 25 30 35

Tega

nga

n (

V)

Waktu (s)

Grafik Saat Pengosongan Kapasitor

y = -0,208x + 5,695R² = 0,760

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25 30 35

Tega

nga

n (

V)

Waktu (s)


Model 3

Model 4

y = -0,142x + 3,774R² = 0,605

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 5 10 15 20 25 30 35

Tega

nga

n (

V)

Waktu (s)


y = -0,095x + 2,503R² = 0,487

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15 20 25 30 35

Tega

nga

n (

V)

waktu (s)


VI. Analisis Data

Berdasarkan hasil pengolahan data yang didapat, dapat dilakukan analisis sebagai berikut:

A. Analisis Percobaan

Percobaan yang dilakukan adalah mengenai charge discharge yaitu proses pengisian

muatan dan pengosongan muatan pada kapasitor. Percobaan ini dilakukan dengan

menggunakan rLab dimana praktikan tidak melakukan percobaan secara langsung di

laboratorium. Percobaan dilakukan dengan menggunakan 4 model dan pada masing-

masing model didapatkan dari waktu t = 0 sampai dengan t = 30. Dalam percobaan ini

dicari hubungan tegangan pada kaki-kaki resistor dengan proses pengisian dan proses

pengosongan muatan didalam kapasitor. Kapasitor merupakan alat elektronik yang dapat

menyimpan energi dalam bentuk medan listrik dengan cara mengumpulkan

ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

Pada percobaan di R-Lab digunakan 4 buah model rangkaian , yaitu Model 1, 2, 3 dan

4. Perbedaan untuk setiap model adalah Model 1 dan 3 mengunakan kapasitor dengan

kapasitas yang sama, Untuk Model 2 dan 4 menggunakan kapasitor dengan kapasitas

yang sama.

B. Analisis Hasil

Berdasarkan percobaan yang telah dan menghasilkan data hasil percobaan. Dari data

tersebut, dilakukan pengolahan data. Pertama, mencari besar tegangan dari sumber listrik

yang diberikan power supply. Besar tegangan dapat dicari menggunakan metode

persamaan garis lurus dengan menggunakan hukum Kirchoff II. Pada setiap model,

diketahui bahwa besar tegangan dari sumber tegangan yang diberikan adalah 5 volt.

Kedua, praktikan mencari hubungan antara tegangan dengan waktu pada saat

pengisian kapasitor. Dari hubungan tersebut, dapat diketahui karakteristik tegangan.

Karakteristik tegangan pada kapasitor adalah:

𝑉 𝑡 = 𝑉0 1 − 𝑒−𝑡 𝜏 pada saat pengisian kapasitor dan 𝑉 𝑡 = 𝑉0 𝑒−𝑡 𝜏 pada

saat pengosongan kapasitor. Persamaan tegangan yang didapat dari percobaan adalah

sebagai berikut:

Pengisian kapasitor pada model 1:

V(t) = 5,00 (1 – e-0,2347t

)


V(t) = 5,00 (1 – e-0,8723t

)


V(t) = 5,00 (1 – e-1,3765t

)


V(t) = 5,00 (1 – e-1,2545t

)

Pengosongan kapasitor pada model 1:

V(t) = 5,00 (1 – e-209

)


V(t) = 5,00 (1 – e-303

)


V(t) = 5,00 (1 – e-407

)


V(t) = 5,00 (1 – e-405

)

Dengan menggunakan hubungan antara karakteristik dan persamaan garis lurus

didapatkan nilai dari konstanta waktu untuk setiap model. Konstanta waktu pada saat

pengisian kapasitor pada model 1 sebesar 4,26; model 2 sebesar 1,15; model 3 sebesar

0,73 dan model 4 sebesar 0,80. Konstanta waktu pada saat pengosongan kapasitor pada

model 1 sebesar 4,78 ; model 2 sebesar 3,30; model 3 sebesar 2,46 dan model 4 sebesar

2,47

Pada setiap model rangkaian didapatkan nilai koefisien waktu yang berbeda-beda

antara pada saat pengisian kapasitor dengan pelepasan muatan kapasitor atau pada saat

pengosongan kapasitor. Hal ini mungkin terjadi karena pada saat pengisian kapasitor

tegangan pada kapasitor akan dibuat sama besar dengan tegangan sumber sehingga hal ini

tidak terlalu memakan waktu banyak dalam pengisian muatannya. Dan pada saat

pengosongan kapasitor didapatkan sebagian tegangan bernilai 0 karena sudah habisnya

muatan didalam kapasitor.

C. Analisis Kesalahan

Dalam percobaan yang telah dilakukan terdapat beberapa faktor yang dapat

menyebabkan kesalahan yaitu:

1. Pada saat melakukan percobaan rLab fasilitas webcam tidak dapat digunakan

sehingga menyebabkan error pada saat membuka percobaan

2. Pembulatan angka pada saat perhitungan dapat menyebabkan ketidaktepatan

dengan hasil yang sebenarnya.

3. Percobaan yang dilakukan adalah dengan menggunakan rLab tanpa dilakukan di

laboratorium sehingga praktikan tidak mengetahui secara jelas percobaan yang

dilakukan

VII. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pecobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai

berikut:

1. Terdapat karakteristik pada saat pengisian kapasitor dan pengosongan kapasitor

pada semua model yang digunakan. Karakteristik tegangan pada kapasitor adalah:

𝑉 𝑡 = 𝑉0 1 − 𝑒−𝑡 𝜏 pada saat pengisian kapasitor dan 𝑉 𝑡 = 𝑉0 𝑒−𝑡 𝜏

pada saat pengosongan kapasitor.

2. Proses pengisian kapasitor terjadi pada waktu t = 0 sampai t = 15, dan proses

pengosongan kapasitor terjadi pada waktu t = 16 sampai t = 30.

VIII. Daftar Pustaka

Giancoli, D.C. 2000. Physics for Scientists & Engineers, Third Edition. Prentice Hall :

NJ.

Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended

Edition. John Wiley & Sons, Inc. : NJ.

Tipler. 1996. Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid II. Jakarta: Erlangga.

Laporan rLab Titen

Documents