LABORATORIUM
FISIKA
 |
LAPORAN PRAKTIKUM
ELEKTRONIKA DASAR 1
Judul Praktikum :
Pengisian dan Pengosongan
Kapasitor
Hari/Tanggal :
Minggu/05 Januari 2014
 |
Nama :
M i n a r t i
NIM :
20600112099
Kelompok :
V (Lima)
Asisten :
Magfirah Firman
JURUSAN
PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS
TARBIYAH DAN KEGURUAN
UNIVERSITAS
ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR
2012/2013
LEMBAR
PENGESAHAN
Laporan Lengkap
Praktikum Elektronika Dasar 1 dengan judul percobaan “ Pengisian dan
Pengosongan Kapasitor ” disusun oleh:
NAMA : MINARTI
NIM : 20600112099
KELAS/GOL : FISIKA 5.6/C
KELOMPOK : V (LIMA)
Telah diperiksa dan
dinyatakan ACC oleh Asisten dengan nilai :
|
|
Samata, Januari 2014
Asisten, Praktikan,
MAGFIRAH FIRMAN
MINARTI
NIM : 20404110053 NIM:
20600112099
Mengetahui
Koordinator Asisten,
Elektronika Dasar 1
BUDI HARIANTO
NIM : 20404110020
PENGISIAN
DAN PENGOSONGAN KAPASITOR
Minarti, Sitti
Zam-zam, Yusfirah khariskawat, Bandi
Jurusan
Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar
Abstrak
Telah
dilakukan praktikum elektronika dengan judul “Pengisian dan Pengosongan
Kapasitor”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan
Pendidikan Fisika. Praktikum ini bertujuan untuk dapat memahami prinsip pengisian
dan pengosongan dalam kapasitor, dapat membuat grafik pengisian dan pengosongan
kapasitor, dapat menentukan tetapan waktu dan kapasitas kapasitor. Variabel
yang diukur dalam praktikum ini adalah arus, tegangan. Dimana tegangan adalah
potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik dan dinyatakan dalam
satuan volt. Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan
dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam rangkaian
listrik tiap satuan waktu yang dinyatakan dalam satuan Ampere (A).. Hasil
pengamatan menunjukkan bahwa pada proses pengisian tegangan pada kapasitor akan naik Sedangkan pada proses pengosongan kapasitor
tegangan pada kapasitor akan turun hingga sama dengan nol. Pengisian kapasitor
nilai waktu pada rangkaian kapasitor lebih besar daripada nilai waktu pada
rangkaian kapasitor saat pengosongan. Kesimpulan
diperoleh yaitu semakin terisi kapasitor oleh
Kata kunci: Hukum
Kirchoff, tegangan, arus, dan hambatan
TUJUAN
1. Dapat
memahami prinsip pengisian dan pengosongan dalam kapasitor.
2. Dapat
membuat grafik pengisian dan pengosongan kapasitor.
3. Dapat
menentukan tetapan waktu dan kapasitas kapasitor.
METODOLOGI EKSPERIMEN
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. Rangkaian RC
adalah rangkaian yang terdiri atas hambatan R dan kapasitor C yang dihubungkan dengan sumber tegangan DC. Ada dua proses dalam rangkaian
RC yaitu:
1.
Pengisian
Muatan (Charge)
Kapasitor yang sudah diisi (charged) adalah semacam
reservoir energi .Dalam pengisian (charging) dibutuhkan suatu aliran arus dari
sumber tegangan. Bila pelat – pelat kapasitor tersebut hubung singkat dengan
suatu penghantar maka akan terjadi pengosongan (discharging) pada kapasitor
yang akan menimbulkan panas pada penghantar tersebut. Energi yang dibutuhkan untuk
memindahkan muatan 1 coulomb pada tegangan 1 volt adalah sebesar 1 joule.
|
|
|
(1)
|
|
|
|
|
V
|
Ɛ
Ɛ |
|||||||
 |
|||||||
 |
 |
||||||
Gambar1.1. Rangkaian pengisian kapasitor
Pada proses pengisian diasumsikan bahwa kapasitor mula-mula
tidak bermuatan. Saat saklar ditutup pada t = 0 dan muatan mengalir
melalui resistor dan mengisi kapasitor (2). Berdasarkan hukum Kirchhoff , maka
diperoleh muatan sebagai fungsi waktu sebagai :
)
= 
) (2)
Dengan Ʈ =
RC yang merupakan konstanta waktu, maka
diperoleh juga arus dan potensial pada kapasitor sebagai potensial fungsi waktu
:
= 
0
(3)
(t)= 
(4)
2. Pelepasan
Muatan (Discharge)
Pada proses pelepasan muatan, potensial mula-mula kapasitor
adalah 
. Sedangkan potensial
pada resistor sama dengan nol. Setelah t = 0, mulai tejadi pelepasan muatan
dari kapasitor.
. Sedangkan potensial
pada resistor sama dengan nol. Setelah t = 0, mulai tejadi pelepasan muatan
dari kapasitor.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I
1<0 1>0
Gambar 2.1. Rangkaian Pengosongan Kapasitor
Berdasarkan
hukum Kirchoff berlaku muatan sebagai fungsi waktu ditulis sebagai:
(5)
Potensial dan arus pada kapasitor sebagai
fungsi waktu dapat ditulis menjadi :
(6)
(7)
Alat
dan Bahan
1. Alat
a. Power
Supply 1 buah
b. Multimeter
Digital 1 buah
c. Stopwatch
1 buah
d. Kabel
penghubung 6 buah
2. Bahan
a. Resistor
22 KΩ
1
buah
b. Elco
(Kapasitor elektronik) 2200 x 10-6 µƑ 1 buah
Identifikasi
Variabel
Kegiatan 1.1: Pengisian
dan pengosongan pada kapasitor
1. Variabel kontrol
a. Tegangan sumber
b.
Hambatan
2. Variabel manipulasi
a. Waktu
3. Variabel respon
a. Tegangan
dan Kuat Arus
Defenisi Operasional Variabel
Kegiatan 2.1 : pengisian dan pengosongan pada kapasitor
1.
Variabel
control
a. Tegangan sumber yaitu besar sumber yang
digunakan sebagai muatan pengalir dalam penampungan kapasitor untuk mencapai
tigkat kapasitansinya.
b. Hambatan adalah suatu komponen dalam rangkaian
yang mengatur jalur muatan.
2.
Variabel
manipulasi
Waktu adalah lamanya pengisian dan
pengosongan muatan dan tergantung dari besarnya nilai resistansi dan
kapasitansi yang digunakan pada rangkaian.
3. Variabel respon
Tegangan
adalah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan listrik dari sebuah kutub ke kutub lainnya yang
berbeda potensial. Dan kuat arus adalah kemampuan muatan untuk mengalirkan arus
listrik.
Prosedur
Kerja
Prosedur kerja
dari percobaan ini adalah:
1. Pengisian
Muatan pada Kapasitor
a. Memperhatikan
power supply. Memilih keluaran DC yang variabel atau tegangan dapat diubah
dengan bebas.
b. Memperhatikan
voltmeter dan amperemeter yang akan digunakan, mengatur agar dapat mengukur
tegangan hingga 15 volt. Memperhatikan pula polaritas voltmeter dan amperemeter
jangan sampai terbalik. Mencatat hambatan dalamnya (jika ada).
c. Menyusun
alat seperti pada gambar rangkaian 1.1 tetapi tanpa kapasitor. Menutup saklar
dan mengatur tegangan masukan hingga voltmeter menunjukkan 15 volt. Membuka kembali
saklar setelah mengatur tegangan masukannya.
R |
|||
 |
|||
Vs C
Vo
Gambar 1.1.
Rangkaian pengisian muatan kapasitor
d. Mengosongkan
muatan kapasitor
e.
Memasang kapasitor pada tempatnya sesuai
dengan gambar atau simbolnya.
f.
Menutup saklar serentak dengan menekan
tombol stopwatch dan mencatat waktu ketika voltmeter menunjuk 0,00, 2,63, 5,91, 8,09, 10,22, 12,74, 16,23, 19,81, 22,72, 26,84, 31,34, 39,85, 45,37, 54,81, 70,10, 70,90, 77,14, 79,82, 81,63 dan 92,84.
2.
Pengosongan Muatan pada Kapasitor
a.
Setelah mencatat tegangan dan arus
terhadap waktu pada bagian pengisian kapasitor, membuka saklar lalu melepaskan
hubungan ke sumber tegangan.
b.
Kemudian mengamati perubahan tegangan
dan arus pada pengosongan kapasitor. Menjalankan stopwatch serentak dengan
menutup saklar. Mencatat waktu ketika tegangan menunjuk angka 5,84, 10,53, 13,29, 15,52, 18,27, 20,95, 23,83, 27,37, 30,66, 32,44, 36,42, 40,22, 45,87, 50,23, 55,43, 59,59, 69,59, 73,86, 98,35 dan
106,42.
c.
Mencatat hasilnya pada lembar
pengamatan.
HASIL EKSPERIMEN
DAN ANALISIS DATA
Hasil Pengamatan
Kegiatan 1 : Pengisian kapasitor
Tabel 1 : Pengisian kapasitor
Kapasintasi
kapasitor = 2200 µF = 22 x 10-4 F
Resistor = 22 kΩ = 22 x 103Ω
NST Ammeter =
0,01 mA
NST Voltmeter = 0,01 V
NST Stopwatch = 0,01 S
V sumber =
6 V
|
NO
|
Vc
(volt)
|
Ic
(A)
|
t
(sekon)
|
|
1.
|
0,00
|
0,24
|
0,00
|
|
2.
|
0,43
|
0,22
|
2,63
|
|
3.
|
1,07
|
0,20
|
5,91
|
|
4.
|
1,63
|
0,17
|
8,09
|
|
5.
|
2,08
|
0,16
|
10,22
|
|
6.
|
2,67
|
0,13
|
12,74
|
|
7.
|
3,05
|
0,11
|
16,23
|
|
8.
|
3,49
|
0,09
|
19,81
|
|
9.
|
3,82
|
0,08
|
22,72
|
|
10.
|
4,20
|
0,07
|
26,84
|
|
11.
|
4,64
|
0,06
|
31,34
|
|
12.
|
4,96
|
0,04
|
39,85
|
|
13.
|
5,20
|
0,04
|
45,37
|
|
14.
|
5,50
|
0,03
|
54,81
|
|
15.
|
5,60
|
0,02
|
70,10
|
|
16.
|
5,70
|
0,02
|
70,90
|
|
17.
|
5,77
|
0,02
|
77,14
|
|
18.
|
5,87
|
0,01
|
79,82
|
|
19.
|
5,90
|
0,01
|
81,63
|
|
20.
|
5,98
|
0,00
|
92,84
|
Kegiatan 2 : Pengosongan Kapasitor
Tabel 2 : Pengosongan Kapasitor
Kapasintasi
kapasitor = 2200 µF = 22 x 10-4 F
Resistor = 22 Ω
NST Ammeter = 0,01 mA
NST Voltmeter = 0,01 V
NST Stopwatch = 0,01 s
V sumber = 6 V
|
NO
|
Vc
(volt)
|
Ic
(A)
|
t
(sekon)
|
|
1.
|
5,22
|
0,19
|
5,84
|
|
2.
|
4,62
|
0,18
|
10,53
|
|
3.
|
4,11
|
0,17
|
13,29
|
|
4.
|
3,77
|
0,15
|
15,52
|
|
5.
|
3,31
|
0,14
|
18,27
|
|
6.
|
2,90
|
0,12
|
20,95
|
|
7.
|
2,55
|
0,11
|
23,83
|
|
8.
|
2,21
|
0,09
|
27,37
|
|
9.
|
2,00
|
0,08
|
30,66
|
|
10.
|
1,79
|
0,07
|
32,44
|
|
11.
|
1,50
|
0,06
|
36,42
|
|
12.
|
1,27
|
0,05
|
40,22
|
|
13.
|
1,01
|
0,04
|
45,87
|
|
14.
|
0,80
|
0,03
|
50,23
|
|
15.
|
0,70
|
0,03
|
55,43
|
|
16.
|
0,59
|
0,02
|
59,59
|
|
17.
|
0,39
|
0,01
|
69,59
|
|
18.
|
0,33
|
0,01
|
73,86
|
|
19.
|
0,11
|
0,00
|
98,35
|
|
20.
|
0,01
|
0,00
|
106,42
|
Analisis Data
Kegiatan 1: Pengisian Muatan Kapasitor
a. Perhitungan
tegangan terhadap waktu
V 
R = 22 
C = 2200
RC = 22. 103 
× 0,0022 F = 48,4
× 0,0022 F = 48,4
b.
Perhitungan arus terhadap waktu
V 
8,4
x 10-4µA
c.
Persen (%) Kesalahan
1.
Tegangan pada pengisian
2.Arus
pada pengisian
d.
Derajat Kepercayaan
1.
Untuk Tegangan pada pengisian
2.
Untuk Arus pada pengisian
e.
Kesalahan Mutlak
1.
Tegangan pada pengisian
2.
Arus pada pengisian
f.
Pelaporan Fisika
1. Tegangan
kapasitor pada pengisian
2. Arus
kapasitor pada pengisian
a
Tabel 3: Hasil Analisis data untuk
pengisian kapasitor
|
No
|
t (s)
|
(V)
|
(µA)
|
% Kesalahan
|
Derajat Kepercayaan
|
Pelaporan Fisika
|
|||
|
|
|
% DK (V)
|
% DK (I)
|
PF (V)
|
PF (I)
|
||||
|
1
|
0,00
|
0,00
|
270x1003
|
0,00
|
112,4 x1003
|
100
|
12,4 x1003
|
|0.00 ± 0.005|
|
|270000± 0.005|
|
|
2
|
2,63
|
0,30
|
256 x1003
|
3023
|
116,2 x1003
|
69,77
|
16,2 x1003
|
|0.30 ± 0.005|
|
|256000 ± 0.005|
|
|
3
|
5,91
|
0,72
|
237 x1003
|
32
|
118,4 x1003
|
68
|
18,4 x1003
|
|0.72 ± 0.005|
|
|237 000± 0.005|
|
|
4
|
8,09
|
0,90
|
229 x1003
|
78
|
22,9 x1003
|
22
|
77,1 x1003
|
|0.90 ± 0.005|
|
|229000 ± 0.005|
|
|
5
|
10,22
|
1,14
|
218 x1003
|
82,4
|
136,1 x1003
|
88,47
|
36,1 x1003
|
|1,14 ± 0.005|
|
|218000 ± 0.005|
|
|
6
|
12,74
|
0,54
|
207,9 x1003
|
70
|
99,9 x1003
|
30
|
0,1 x1003
|
|0,54 ± 0.005|
|
|207,9000 ± 0.005|
|
|
7
|
16,23
|
1,74
|
191,7 x1003
|
42
|
1,74 x1003
|
58
|
98,26 x1003
|
|1.74 ± 0.005|
|
|191,7000± 0.005|
|
|
8
|
19,81
|
1,98
|
180,9 x1003
|
43
|
200 x1003
|
57
|
100 x1003
|
|1.98 ± 0.005|
|
|180,9000 ± 0.005|
|
|
9
|
22,72
|
2,22
|
170,1 x1003
|
41
|
212 x1003
|
59
|
112 x1003
|
|2.22 ± 0.005|
|
|170,1000 ± 0.005|
|
|
10
|
26,84
|
2,58
|
153,9 x1003
|
38
|
21,8 x1003
|
62
|
78,2 x1003
x1003
|
|2.58 ± 0.005|
|
|153,9000 ± 0.005|
|
|
11
|
31,34
|
2,88
|
140,4 x1003
|
37
|
233 x1003
|
63
|
133 x1003
|
|2.88 ± 0.005|
|
|140,4 000± 0.005|
|
|
12
|
39,85
|
3,36
|
118,8 x1003
|
32
|
294 x1003
|
68
|
194 x1003
|
|3.36 ± 0.005|
|
|118,8000± 0.005|
|
|
13
|
45,37
|
3,66
|
105,3 x1003
|
29
|
262 x1003
|
71
|
162 x1003
|
|3.66 ± 0.005|
|
|105,3000± 0.005|
|
|
14
|
54,81
|
4,08
|
86,4 x1003
|
25
|
287 x1003
|
75
|
187 x1003
|
|4,08 ± 0.005|
|
|86,4000± 0.005|
|
|
15
|
70,10
|
4,68
|
62,1 x1003
|
16
|
310 x1003
|
84
|
210 x1003
|
|4.68 ± 0.005|
|
|62,1000± 0.005|
|
|
16
|
70,90
|
4,62
|
62,1 x1003
|
18
|
118,9 x1003
|
82
|
18,9 x1003
|
|4.62 ± 0.005|
|
|62,1000± 0.005|
|
|
17
|
77,14
|
4,80
|
54 x1003
|
16
|
198 x1003
|
84
|
98 x1003
|
|4.80 ± 0.005|
|
|54000± 0.005|
|
|
18
|
79,82
|
4,86
|
51,3 x1003
|
17
|
512 x1003
|
83
|
412 x1003
|
|4.86 ± 0.005|
|
|51,3000 ± 0.005|
|
|
19
|
81,63
|
2,88
|
453,6 x1003
|
18
|
631 x1003
|
82
|
531 x1003
|
|2,88 ± 0.005|
|
|453,6 000± 0.005|
|
|
20
|
92,84
|
5,16
|
37,8 x1003
|
13
|
135,3 x1003
|
87
|
35,3 x1003
|
|5,16 ± 0.005|
|
|37,8000± 0.005 |
|
Kegiatan 2: Pengosongan
Muatan Kapasitor
a. Perhitungan
tegangan terhadap waktu
b. Perhitungan
Arus terhadap waktu
V 
=235 µA
c.
Persen (%) Kesalahan
1.
Tegangan pada pengosongan
2.
Arus pada pengisian
d. Derajat Kepercayaan
1.
Untuk Tegangan pada pengosongan
2.
Untuk Arus pada pengosongan
e.
Kesalahan Mutlak
1.
Tegangan pada pengosongan
2.
Arus pada pengisian
f.
Pelaporan Fisika
1. Tegangan
Kapasitor pada Pengosongan
2. Arus
Kapasitor pada Pengosongan
SIMPULAN DAN DISKUSI
Prinsip kerja dari pengisian
kapasitor adalah semakin lama kapasitor diisi muatan, maka tegangan dalam
kapasitor akan semakin besar dan arus akan semakin kecil karena di hambat oleh
tegangan yang semakin besar dan semakin lama waktu yang di gunakan maka
pengisian semakin lambat.Sedangkan prinsip kerja pengosongan kapasitor adalah
semakin lama kapasitor di kosongkan akan semakin lambat, arus dan tegangannya
semakin menurun karena tidak ada lagi
listrik yang dialirkan kedalam kapasitor tersebut. Hambatan dalam percobaan ini adalah pada saat
pembacaan nilai
pada tegangan dan arus pada voltmeter. Karena
penekanan tombol pada stopwatch terkadang tidak bersamaan dengan pembacaan pada
voltmeter.
PEMBAHASAN
1.
Pengisian kapasitor
Pada percobaan ini, kami menggunakan kapasitor 3300 
. Dimana kami mengukur tegangan dan arus sehingga
diperoleh 20 data.
. Dimana kami mengukur tegangan dan arus sehingga
diperoleh 20 data.
a.
Tegangan terhadap waktu
Berdasarkan data yang telah kami peroleh, tegangan
pada kapasitor semakin lama semakin meningkat. Kenaikan tegangan ini semakin
lambat yang disebabkan karena muatan yang sudah ada pada kapasitor tersebut
melawan pertambahan muatan yang akan masuk pada kapasitor tersebut, maka untuk
menaikkan tegangan pada kapasitor diperlukan waktu yang lama hingga kita
memprediksikan bahwa tegangan tidak akan naik lagi. Dilihat dari grafik bahwa
grafik melengkung ke atas.
b.
Arus terhadap waktu
Kuat arus listrik yang diperoleh daripercobaan ini
menunjukkan bahwa semakin lama arus pada kapasitor akan mengalami penurunan,
dilihat brdasarkan grafik yang semakin ke bawah.
2.
Pengosongan Kapasitor
Pada pengosongan kapasitor, kami menggunakan
kapasitor 3300 . dimana kami mengukur arus dan tegangan pada kapasitor tersebut
sehingga diperoleh 18 data.
. dimana kami mengukur arus dan tegangan pada kapasitor tersebut
sehingga diperoleh 18 data.
a.
Tegangan terhadap waktu
Berdasarkan data yang kami peroleh, tegangan pada
kapasitor semakin menurun dilihat dari data yang diperoleh.Penurunan tegangan
ini semakin melambat karena muatan pada kapasitor melawan pengurangan muatan
pada kapasitor tersebut, dapat dilihat grafik melengkung ke bawah, menunjukkan
data yang semakin menurun.
b.
Arus terhadap waktu
Berdasarkan data yang kami
peroleh, nilai arus menunjukkan semakin lama semakin menurun, kemudian
penurunan arus tersebut semakin lama semakin lambat.dapat dilihat dari bentuk
yang sesuai grafik yang semakin melengkung ke bawah.
SIMPULAN DAN DISKUSI
Prinsip kerja dari pengisian
kapasitor adalah semakin lama kapasitor diisi muatan, maka tegangan dalam
kapasitor akan semakin besar dan arus akan semakin kecil karena di hambat oleh
tegangan yang semakin besar dan semakin lama waktu yang di gunakan maka
pengisian semakin lambat.Sedangkan prinsip kerja pengosongan kapasitor adalah
semakin lama kapasitor di kosongkan akan semakin lambat, arus dan tegangannya semakin
menurun karena tidak ada lagi listrik
yang dialirkan kedalam kapasitor tersebut. Hambatan
dalam percobaan ini adalah pada saat pembacaan nilai pada tegangan dan arus pada voltmeter. Karena penekanan
tombol pada stopwatch terkadang tidak bersamaan dengan pembacaan.
DAFTAR RUJUKAN
Haliday,
Resnick. 1998 . Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga
Haris
Abdul,dkk. 2008. Dasar-Dasar Elektronika.
Makassar :Badan Penerbit Universitas
Negeri Makassar.
Malvino,
Albert Paul. 2002. Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid 1 Edisi Ketiga.
Jakarta: Erlangga.
Sutrisno. 1986. Elektronika,
Teori dan Penerapannya, Jilid 1. Bandung : Penerbit ITB.
Yuniarti,Wenty
Dwi.2011. Modul Praktikum Elektronika
Dasar 1.Semarang: Tadris Fisika IAIN Walisongo.
.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar