rangkaian rc pengisisan kapasitor [compatibility mode]

Rangkaian RC

EKSPERIMEN

FISIKA DASAR 2

PENGISIAN KAPASITOR

Rangkaian RC

CREATED BY :CREATED BY :

AAN SUHIRSO (0602673)

ABDURRAHIM (0605604)

AGUS KURNIAWAN (0605586)

DEWANTI NURUL FAZRIN (060231) DEWANTI NURUL FAZRIN (060231)

M. FAIZAL (0605798)

NURLAELI R . (0605621)

NURUL ASHRI (06095693)

YULIANI SUSILAWATI (060946)

• Menentukan grafik hubungan arus terhadap waktu

pada pengisian kapasitor

• Menentukan grafik hubungan beda potensial antara

ujung-ujung hambatan terhadap waktu

• Menentukan grafik hubungan beda potensial antara

ujung-ujung kapsitor terhadap waktu

• Menentukan grafik hubungan arus terhadap waktu

TUJUAN EKSPERIMENTUJUAN EKSPERIMEN

• Menentukan grafik hubungan arus terhadap waktu

pada rangkaian seri dan parallel

• Menentukan rangkaian yang dapat membuat lampu

lebih lambat padam

• Menentukan pengaruh arus terhadap waktu paruh

• Menentukan grafik hubungan antara waktu paruh

terhadap hambatan maupun kapasitor

• Menentukan pengaruh waktu terhadap tegangan

LANDASAN TEORITISLANDASAN TEORITIS Kapasitor adalah piranti yang berguna untuk

menyimpan muatan dan energi. Kapasitor terdiri dari dua konduktor yang berdekatan tetapi terisolasi satu sama lain dan membawa muatan yang sama besar dan berlawanan.

Q+

Q−

V+

−

KEGUNAAN KAPASITORKEGUNAAN KAPASITOR Pemberi cahaya kilat pada kameraPemberi cahaya kilat pada kamera

Memperluas riak yang timbul ketika arus bolakMemperluas riak yang timbul ketika arus bolak--balik balik dikonversi menjadi arus searah pada catu daya, dikonversi menjadi arus searah pada catu daya, sehingga dapat digunakan pada kalkulator atau radio sehingga dapat digunakan pada kalkulator atau radio ketika baterai tidak dapat digunakanketika baterai tidak dapat digunakan

Memilih frekuensi pada radio penerima (tuner)Memilih frekuensi pada radio penerima (tuner) Memilih frekuensi pada radio penerima (tuner)Memilih frekuensi pada radio penerima (tuner)

Meratakan fluktuasi tegangan dari keluaran catu Meratakan fluktuasi tegangan dari keluaran catu daya (adaptor)daya (adaptor)

Memisahkan arus bolakMemisahkan arus bolak--balik dari arus searah (filter)balik dari arus searah (filter)

Meredam loncatan bunga api dalam rangkaian lampu Meredam loncatan bunga api dalam rangkaian lampu TLTL

Sebagai catu daya cadangan ketika listrik PLN padamSebagai catu daya cadangan ketika listrik PLN padam

KAPASITANSIKAPASITANSI Kapasitansi adalah suatu ukuran dari “kapasitas”

penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial tertentu.

Kapasitas suatu kapasitor didefinisikan sebagai perbandingan antara muatan pada salah satu pelat kapasitor dengan beda potensial diantara kedua kapasitor dengan beda potensial diantara kedua pelat. Secara matematis C = Q/V.

Satuan dari C adalah farad (F), tetapi kebanyakan kapasitor memiliki nilai C dalam renting picofarad ke microfarad (pF ke µF). Simbol kapasitor dalam rangkaian listrik adalah

PENGISIAN KAPASITOR

Jika kapasitor yang mula-mula tidak bermuatan terhubung dengan piranti bermuatan seperti baterai yang terjadi adalah muatan dari satu konduktor dipindahkan ke konduktor lainnya sampai perbedaan potensial antara konduktor-konduktor akibat-muatan-antara konduktor-konduktor akibat-muatan-muatan yang sama dengan beda potensial antara ujung-ujung baterai, hal ini disebut pengisisan kapasitor.

Gambar di bawah menunjukkan suatu rangkaian penghantar yang dihubungkan dengan baterai, switch, dan kapasitor. Kapasitor pada Gambar belum diisi. Tidak ada beda-potensial antar plat

Ketika switch ditutup, seperti gambar dibawah, ada suatu loncatan arus sesaat melalui penghantar dari dan menuju plat kapasitor. Kemudian arus mengalir dari negatif baterai ke negatif kapasitor.

Ketika reaktansi sama dengan tegangan dari baterai, maka menunjukkan bahwa kapasitor sudah terisi penuh. Karena perbedaan muatan pada plat, maka terdapat sumber energi potensial pada kapasitor tersebut. Energi yang disimpan adalah energi yang diperlukan untuk mengisi kapasitor.mengisi kapasitor.

PENGOSONGAN KAPASITOR

Jika switch ditutup, seperti gambar di bawah, arus seketika mengalir sepanjang plat negatif ke pelat positif. Terjadilah pengosongan kapasitor.

PROBLEM 1

Alat dan bahan yang digunakan:

Power Supply

Resistor

Kapasitor

Saklar Saklar

Amperemeter

Voltmeter

Stopwatch

Kabel-kabel

Prosedur PercobaanProsedur Percobaan Merangkai alat dan bahan seperti gambar

rangkaian berikut

)(aRangkaian

Memastikan kapasitor dalam keadaan kosong, untuk memastikannya yaitu dengan menghubungkan kedua ujung kapasitor sampai tidak ada loncatan listrik diantara kedua ujung kapasitor tersebut

Memberi tegangan ± 10 Volt, pada power supply

Prosedur pecobaan (lanjutan)

Menutup saklar bersamaan dengan dinyalakannya stopwatch, kemudian mengukur arus dan beda potensial antara ujung-ujung kapasitor dengan amperemeter dan voltmeter

No t (s) I (mA) Vc (Volt) VR (Volt)

1.

2.

3.

4.dengan amperemeter dan voltmeter

Pengukuran dilakukan dari t = 0 sampai dengan arus yang terukur pada amperemeter konnstan.

Mencatat hasil percobaan dalam tabel seperti berikut

5.

Keterangan:

t = waktu sampai dengan arus

konstan

I = arus yang mengalir

Vc = beda potensial antara ujung-

ujung kapasitor

VR= beda potensial antara ujung-

ujung resistor yang diperoleh

dari persamaan

HASIL PERCOBAANKeadaan laboratorium

Temperatur (oC) Tekanan (cmHg)

Sebelum Eksp 25,5 ± 0,025 68,6 ± 0,05

Setelah Eksp 26,0 ± 0,025 68,6 ± 0,05

Tabel Pengamatan rangkaian (a): Pengisian Kapasitor,

dengan menggunakan R = 1KΩ

No. t (s) I (mA) Vc (Volt) VR (Volt)

1. 0 9 0 9

2. 3 5 5,5 52. 3 5 5,5 5

3. 6 3 6,5 3

4. 9 2 7 2

5. 12 2 7,5 1

a) Grafik hubungan arus terhadap waktu

6

7

8

9

10

i(m

A)

0 2 4 6 8 10 121

2

3

4

5

t (s)

b) Grafik hubungan beda potensial antara ujung-ujung

kapasitor terhadap waktu

6

7

8

1 2 3 4 5-1

0

1

2

3

4

5

Vc

(Vol

t)

t (s)

c) Grafik hubungan beda potensial antara ujung-ujung resistor terhadap waktu

7

8

9

10

0 2 4 6 8 10 121

2

3

4

5

6

Vr

(Vol

t)

t (s)

ANALISISANALISIS

Dari grafik yang dihasilkan dapat dianalisis bahwagrafiknya sesuai dengan prediksi yakni pada grafikarus terhadap waktu serta grafik beda potensialantara ujung-ujung resistor merupakan grafikpenurunan eksponensial. Begitupun dengan grafikpenurunan eksponensial. Begitupun dengan grafikbeda potensial antara ujung-ujung kapasitor yangsangat persis dengan grafik prediksi.

PROBLEM 2Alat dan bahan yang digunakan:

Power Supply

Resistor

2 buah Kapasitor dengan kapasitansi yang sama

Saklar

Amperemeter Amperemeter

Voltmeter

Stopwatch

Kabel-kabel

Prosedur PercobaanProsedur Percobaan Merangkai alat dan bahan seperti gambar

rangkaian berikut

)(cRangkaian

Memastikan kapasitor dalam keadaan kosong, untuk memastikannya yaitu dengan menghubungkan kedua ujung kapasitor sampai tidak ada loncatan listrik diantara kedua ujung kapasitor tersebut

Memberi tegangan ± 10 Volt, pada power supply

)(bRangkaian)(cRangkaian

)(dRangkaian

Prosedur Percobaan Prosedur Percobaan (lanjutan)(lanjutan)

Menutup saklar bersamaan dengan dinyalakannya stopwatch, kemudian mengukur arus dan beda potensial antara ujung-ujung kapasitor dengan amperemeter

No t (s) I (mA) Vc (Volt) VR (Volt)

1.

2.

3.

4.

dengan amperemeter dan voltmeter

Pengukuran dilakukan dari t = 0 sampai dengan arus yang terukur pada amperemeter konnstan.

Mencatat hasil percobaan dalam tabel seperti berikut

Keterangan:

t = waktu sampai dengan arus

konstan

I = arus yang mengalir

Vc = beda potensial antara ujung-

ujung kapasitor

VR= beda potensial antara ujung-

ujung resistor yang diperoleh

dari persamaan

5.

HASIL PERCOBAANKeadaan laboratorium

Temperatur (oC) Tekanan (cmHg)

Sebelum Eksp 25,5 ± 0,025 68,6 ± 0,05

Setelah Eksp 26,0 ± 0,025 68,6 ± 0,05

Tabel Pengamatan rangkaian (b)

No t (s) I (mA)

1. 0 9

2. 3 5,5

3. 6 3

4. 9 2

5. 12 2

Tabel Pengamatan rangkaian (c)

No t (s) I (mA)

1. 0 9

2. 3 72. 3 7

3. 6 5

4. 9 3

5. 12 2

Tabel Pengamatan rangkaian (d)

No t (s) I (mA)

1. 0 7

2. 3 22. 3 2

3. 6 1

4. 9 0

5. 12 0

a) Grafik hubungan arus terhadap waktu pada rangkaian (b,c dan d)

Grafik arus terhadap Waktu pada rangkaian c

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

2

4

6

8

i (m

A)

t (s)

Grafik arus terhadap waktu pada rangkaian (d)

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12-1

0

1

2

3

4

5

i (mA)

t (s )

Grafik arus terhadap waktu pada rangkaian (b)

60

80

100

1 2 3 4 50

20

40Vr

(Vol

t)

t (s)

ANALISISANALISIS Grafik yang diperoleh dari hasil percobaan hampir mendekati

grafik prediksi, perbedaannya adalah grafik yang diperoleh sedikitkurang eksponensial, artinya masih ada yang mendekati linearseperti pada grafik yang diperoleh dari rangkaian c. Akan tetapihal ini kiranya bisa dimaklumi karena nilai yang diperolehpunmungkin masih dapat dikategorikan eksponensial seperti yangterlihat dalam grafik. Perbedaan ini terjadi mungkin karenaadanya kesalahan paralaks, atau kesalahan dalam melakukanterlihat dalam grafik. Perbedaan ini terjadi mungkin karenaadanya kesalahan paralaks, atau kesalahan dalam melakukanpengukuran.

PROBLEM 3

Alat dan bahan yang digunakan:

Power Supply

Resistor

Kapasitor

Saklar

Amperemeter

Voltmeter

Stopwatch

Kabel-kabel

Prosedur PercobaanProsedur Percobaan Merangkai alat dan bahan seperti gambar rangkaian

berikut

3problemRangkaian

Mencatat besar hambatan dan kapasitansi kapasitor yang dipergunakan

Memastikan kapasitor dalam keadaan kosong yaitu dengan menghubunkan kedua ujung kapasitor sampai tidak ada loncatan listrik antara kedua ujung kapasitor tersebut

Menghidupakan power supply dengan memberikan tegangan ± 10 Volt

Prosedur Percobaan Prosedur Percobaan (lanjutan)(lanjutan)

Menutup saklar berbarengan dengan dinyalakannya stopwatch

Mencatat harga waktu saat amperemeter menunjukkan harga arus yang setengah dari harga arus awalnya. Mencatat pula harga arus awal tersebut.tersebut.

Mengulangi langkah 1-5 dengan mengubah-ubah harga hambatan.

Mengulangi lagi langkah satu sampai enam dengan menggunakan kapasitor yang berbeda.

Mencatat hasil percobaan dalam tabel berikut

Tabel pengamatan dengan nilai C=…

No. R(KΩ) Io (mA) 1/2Io (mA) t1/2 (s)

1.

2.

3.

• Tabel pengamatan dengan nilai C=…

No. R(KΩ) Io (mA) 1/2Io (mA) t1/2 (s)

1.

2.

3.

HASIL PERCOBAANKeadaan laboratorium

Temperatur (oC) Tekanan (cmHg)

Sebelum Eksp 25,5 ± 0,025 68,6 ± 0,05

Setelah Eksp 26,0 ± 0,025 68,6 ± 0,05

Tabel pengamatan dengan nilai C=4700 µF

No. R(KΩ) Io (mA) 1/2Io (mA) t1/2 (s)

1. 1 10 5 3,5

2. 2,2 4,5 2,25 6,8

3. 4,7 2,1 1,05 9,4

• Tabel pengamatan dengan nilai C=2200 µF

No. R(KΩ) Io (mA) 1/2Io (mA) t1/2 (s)

1. 1 10 5 2,2

2. 2,2 4,5 2,25 3,9

3. 4,7 2,1 1,05 5,6

Grafik ½ Io terhadap waktu

Dengan C = 4700µF

Grafik ½ Io terhadap waktu

Dengan C = 2200µF

4

51/

2 Io

(mA

)

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

1

2

3

1/2

Io

(mA

)

t 1/2 (s)

a) Grafik hubungan waktu paruh terhadap resistor dengan C = 4700 µF

7

8

9

10

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,01

2

3

4

5

6

t 1

/2 (

s)

R (K ohm)R (K ohm)R (K ohm)R (K ohm)

b) Grafik hubungan waktu paruh terhadap resistor dengan C = 2200 µF

4,5

5,0

5,5

6,0

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,01,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

t 1/2 (s)

t 1/2 (s)

t 1/2 (s)

t 1/2 (s)

R(K ohm)R(K ohm)R(K ohm)R(K ohm)

c) Grafik hubungan waktu paruh terhadap kapasitor dengan R= 2,2 KΩ

5.5

6.0

6.5

7.0

2000 2500 3000 3500 4000 4500 50002.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

t 1/2

(s)

C (µF)

ANALISISANALISIS

Dari grafik yang dihasilkan dapat dianalisis bahwagrafiknya sesuai dengan prediksi yakni pada grafikwaktu paruh terhadap resistor dengan C = 4700µF, waktu paruh terhadap resistor dengan C = 2200µF dan waktu paruh terhadap kapasitor dengan RµF dan waktu paruh terhadap kapasitor dengan R= 2,2 KΩ dan yang kesemuanya itu merupakangrafik linier.

KESIMPULAN Dari hasil pengolahan data dapat disimpulkan

bahwa grafik hasil eksperimen sesuai dengan prediksi, yakni grafik yang diperoleh persis sama berbentuk linier.

Adapun harga waktu paruh dalam rangkaian dengan kapasitansi yang berbeda ditunjukan dengan kapasitansi yang berbeda ditunjukan dalam tabel berikut.

R (KΩ)

t ½ (s)

C = 2200 µF C = 4700 µF

1 2,2 3,5

2,2 3,9 6,8

4,7 5,6 9,4

Pengaruh waktu terhadap tegangan sesuai dengan hasil eksperimen problem 1, diperoleh grafik dengan penjelasan sebagai berikut.

Grafik beda potensial antara ujung-ujung resistor terhadap waktu adalah eksponensial, dengan demikian waktu mempengaruhi VR, atau dengan kata lain waktu dapat mempengaruhi penurunan tegangan resistor.tegangan resistor.

Grafik antara ujung-ujung kapasitor terhadap waktu menjelaskan bahwa waktupun berpengaruh pada Vc, dimana hal ini menunjukan bahwa waktu dapat mempengaruhi kenaikan tegangan Vc.

Waktu pada tegangan sumber atau tegangan yang dihasilkan power supply tidak berpengaruh.

SelesaiSelesaiSelesaiSelesai