1 LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR 2 NAMA : CESARIO FATRIANTAMA NPM : 1206238495 FAKULTAS/JURUSAN : TEKNIK / TEKNIK KIMIA KELOMPOK : 4 PRAKTIKUM : LR01 – CHARGE DISCHARGE MINGGU PRAKTIKUM : MINGGU KE-2 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
1
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR 2
NAMA : CESARIO FATRIANTAMA
NPM : 1206238495
FAKULTAS/JURUSAN : TEKNIK / TEKNIK KIMIA
KELOMPOK : 4
PRAKTIKUM : LR01 – CHARGE DISCHARGE
MINGGU PRAKTIKUM : MINGGU KE-2
LABORATORIUM FISIKA DASAR
UPP IPD
UNIVERSITAS INDONESIA
2
CHARGE DISCHARGE
I. Tujuan Praktikum
Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan.
II. Peralatan
1. Kapasitor
2. Resistor
3. Amperemeter
4. Voltmeter
5. Variable power supply
6. Camcorder
7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. Landasan Teori
Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan berubah menjadi hambatan tak
hingga. Hanya pada saat rangkaian dibuka dan ditutup, arus akan mengalir melalui rangkaian.
Pada saat rangkaian ditutup, arus akan mengakibatkan kapasitor dimuati hingga sebesar sama
dengan tegangan yang diberikan (Vo). Sebaliknya, kapasitor akan melepaskan muatan melalui
resistor saat rangkaian dibuka. Karakteristik tegangan pada kapasitor dapat diterangkan dengan
fungsi eksponensial.
3
Pada saat kapasitor sudah terisi oleh sebagian atau penuh muatan listrik, maka kapasitor
tersebut dapat dikosongkan dengan cara menghubungkan saklar (S) pada ground. Akibatnya,
tegangan kapasitor dan arus akan berkurang secara eksponensial sampai nol.
Lamanya proses pengosongan kapasitor ini juga akan bergantung oleh nilai R-C yang dipakai
pada rangkaian. Berikut ini adalah rumus umum untuk pengosongan kapasitor.
Tegangan kapasitor saat dikosongkan selama t detik , Vc(t)
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡
𝜏
o Vs / V0 adalah tegangan kapasitor sebelum dikosongkan. Vs akan bernilai sama
dengan tegangan input pengisi kapasitor apabila kapasitor diisi sampai penuh “fully
charged”.
Apabila digambarkan ke dalam grafik, maka tegangan pada pengosongan kapasitor akan
membentuk grafik eksponensial sebagai berikut.
Pada saat pengisian kapasitor diperlukan sebuah sumber tegangan konstan (Vin) yang
digunakan untuk menyuplai muatan ke kapasitor dan sebuah resistor yang digunakan untuk
mengatur konstanta waktu pengisian (τ) serta membatasi arus pengisian.
4
Pada rangkaian pengisian kapasitor dibawah ini, saat saklar (S) ditutup maka akan ada arus
yang mengalir dari sumber tegangan (Vin) menuju ke kapasitor. Besarnya arus ini tidak tetap
karena adanya bahan dielektrik pada kapasitor. Arus pengisian akan menurun seiring dengan
meningkatnya jumlah muatan pada kapasitor, dimana
Vc ≈ Vin ........ ( saat i = 0 )
Secara umum, rumus pengisian kapasitor untuk tegangan dapat dinyatakan seperti berikut :
Tegangan kapasitor saat t detik
( apabila sebelum pengisian tidak terdapat adanya tegangan awal pada kapasitor, Vc
(0) = 0V , maka persamaan diatas akan menjadi :
Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor Vc(t) turun
secara asimtotik menjadi nol. Apabila digambarkan dalam grafik, maka tegangan pada
pengisian kapasitor akan membentuk grafik eksponensial sebagai berikut.
5
Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Dengan 𝜏 adalah
konstanta waktu [s].
Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh
menjadi yang ditentukan dari besar hambatan dan kapasitansi
𝜏 = R C
Pada kurva tersebut, 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.
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.
6
IV. Prosedur Percobaan
1. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model 1.
2. Menghidupkan Power Supply yang digunakan.
3. Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan kapasitor.
4. Mengulangi langkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2 , 3 dan 4.
V. Tugas dan Evaluasi
1. Buatlah grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengisian kapasitor untuk tiap
model rangkaian yang digunakan !
2. Buatlah grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengosongan kapasitor untuk tiap
model rangkaian yang digunakan!
3. Hitung besar konstanta waktu dari rangkaian kapasitor berdasarkan kurva yang dibuat dan
besar konstanta waktu yang dihitung dari nilai kompenen R dan C ! Bandingkan hasilnya!
VI. Data Pengamatan
Pengambilan data melalui rLab diperoleh data sebagai berikut :