LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR - PENGISIAN DAN PENGOSONGAN KAPASITOR

LABORATORIUM PENDIDIKAN FISIKA            

FKIP UNSRI

INDRALAYA

LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA DASAR I

PENGISIAN DAN PENGOSONGAN KAPASITOR

NAMA                            :        Egon

NIM                                :        06111181419074

DOSEN PENGASUH   :        Muhammad Muslim, S.pd.,M.Si.

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2015

"PENGISIAN DAN PENGOSONGAN KAPASITOR"

A.    TANGGAL PRAKTIKUM

6 November 2015

B.     TUJUAN PRAKTIKUM

Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari proses pengisian dan pengosongan muatan listrik listrik pada kapasitor elektrolit. Beberapa hal yang akan dipelajari adalah:

1.      Pengukur tegangan kapasitor pada saat diisi dan dikosongkan

2.      Menghitung nilai RC secara eksperimen dan membandingkan hasilnya dengan RC yang sebenarnya

C.    LANDASAN TEORI

1.      Rangkaian Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Kapasitor disebut juga kondensator. Kata “kondensator” pertama kali disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Italia “condensatore”), yaitu kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik. Kapasitor ditemukan pertama kali oleh Michael Faraday 1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F).

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat digunakan untuk menyimpan muatan listrik dalam waktu tertentu. Kapasitor umumnya terbuat dari 2 buah lempeng konduktor yang ditengah-tengahnya disisipkan lempengan isolator yang disebut dielektrika. Kemampuan dalam menyimpan muatan disebut Kapasitansi .Apabila sebuah kapasitor dihubungkan dengan sumber arus searah maka dalam beberapa saat akan ada arus listrik yang mengalir masuk ke dalam kapasitor, kondisi ini disebut proses pengisian kapasitor, apabila muatan listrik di dalam kapasitor sudah penuh, maka aliran arus listrik akan berhenti. Bila hubungan ke kapasitor di tukar polaritasnya, maka muatan listrik akan kembali mengalir keluar dari kapasitor.

Tegangan listrik pada kapasitor besarnya berbanding lurus dengan muatan listrik yang tersimpan di dalam kapasitor, hubungan ini dapat dituliskan menjadi :

Dimana            

V : tegangan listrik (V)

Q : muatan listrik (Coulomb ( C )

C : kapasitas kapasitor (Farad/F)

Pengisian pengosongan kapasitor berbanding terbalik dan memiliki grafik yang berbeda. Komponen R dan C masing-masing memiliki pengaruh pada pengisian dan pengosongan kapasitor. dan terdapat gejala kejenuhan dalam proses pengisian maupun pengosongan muatan kapasitor

2.      Rangkaian pengintegralan RC Pasif (integrator)

Jika tetapan waktu Ƭ = RC ˂ T, kapasitor C terisi penuh dalam waktu T\2. Akan tetapi jika tetapn waktu Ƭ = RC ˃ T, maka sebelum kapasitor terisi  penuh, tegangan V sudah berbalik menjadi negative. Akibatnya kapasittor segera dikosongkan dan diisi muatan negative menuju ke –Vp. Belum lagi terisi penuh, Vs sudah berubah tanda lagi. Akibatnya isyarat keluaran akan berupa suatu tegangan yang berbentuk gelombang segitiga. Untuk Ƭ˃RC, bentuk isyarat keluaran seperti integral isyarat masukan.  Untuk Ƭ = RC ˃ T pada waktu Vs = +Vp, kemiringan Vo (t) positif, dan pada waaktu Vs= -Vp, kemiringan Vo (t) negative. Tak heran jika rangkaian ini dikenal sebagai rangkaian pengintegralan RC.

Rangkaian ini berlaku sebagai pengintegral asalkan Ƭ = RC ˃ T, atau apabila f˃1\RC.

Bentuk isyarat masukan digunakan pada isyarat video komposit pada transmisi isyarat televise. Isyarat diatas digunakan untuk sinkronisasi penyapuan vertical pada pesawat penerima televisi. Denyut sinkronisasi vertical ini diolah oleh suatu rangkaian pengintegral. Isyarat keluaran pengintegral ini digunakan untuk memulai sapuan vertical.

3.      Rangkaian Pendifferensial RC

Rangkaian RC akan berlaku sebagai suatu pendifferensial . untuk Ƭ = RC ˂ T, isyarat keluaran akan seperti differensial dari isyarat masukan.

Tampak jika Ƭ= RC˃, atau untk f˃1\RC bentuk isyarat mirip dengan isyarat masukan, akan tetapi puncaknya miring. Jika RC˂ T, atau f ˂ RC isyarat berbentuk denyut dengan tegangan puncak 2Vp. Ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

Misalkan mula-mula kapsitor kosong. Segera setelaht tegangan masukan  Vs mencapai Vp, akan mengalir arus i(t) = Vp\R, sehingga tegangan keluaran Vo=Vp. Arus segera jatuh dan menjadi nol sebelum setengah periode. Hal ini berarti kapasitor telah penuh dan ada tegangan Vp pada kapasitor.

Tiba- tiba Vs berubah tanda menjadi negative. Akibatnya Vo akan mempunyai harga -2Vp. Selanjutnya kapasitor akan terisi negative, dan pada waktu berubah tanda menjadi positif kembali, Vo = +2Vp.

Rangkaian pendiferensial sering digunaakan untuk mengubah tegangan berbentuk gelombang persegi menjadi isyarat denyut yang sempit.

4.      ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM

            Alat dan bahan yang dibutuhkan adalah:

a.       Sebuah kapasitor dengan kapasitas 2200 mikroFarad 16 V.

b.      Sebuah voltmeter digital

c.       Sebuah stopwatch

d.      Sebuah sumber arus DC 12

e.       Sebuah resistor 30 kOhm, 1 watt.

5.      PROSEDUR PRAKTIKUM

1.      Buat rangkaian sederhana untuk percobaan ini seperti pada modul.

2.      Aktifkan sumber arus bersamaan dengan mengaktifkan Stopwatch.

3.      Masukkan hasil percobaan ke dalam tabel.

4.      Lanjutkan praktikum dengan proses pengosongan kapasitor.

5.      Setelah kapasitor terisi penuh ditandai dengan tidak ada lagi kenaikan tegangan kapasitor, reset stopwatch.

6.      Matikan sumber arus, bersamaan dengan mengaktifkan kembali stopwatch.

7.      Masukkan kasil percobaan ke dalam tabel.

8.      Lakukan pengukuran hingga muatan listrik di dalam kapasitor habis keluar.

6.      HASIL PENGAMATAN

PENGISIAN KAPASITOR		PENGOSONGAN KAPASITOR
Waktu (s)	Tegangan (Volt)	Waktu (s)	Tegangan (Volt)
5	0,57	5	3,75
10	1,02	10	3,47
15	1,41	15	3,19
20	1,85	20	2,90
30	2,56	30	2,50
40	3,13	40	2,19
50	3,55	50	1,87
60	3,84	60	1,63
70	4,01	70	1,42
80	4,10	80	1,26
90	4,17	90	1,10
100	4,21	100	0,97
120	4,26	120	0,76
130	4,28	130	0,67
140	4,29	140	0,66
150	4,30	150	0,53
160	4,30	160	0,47
170	4,30	170	0,42
180	4,30	180	0,37
190	4,30	190	0,33
200	4,30	200	0,30
300	4,27	300	0,10
400	4,26	400	0,04

7.      ANALISA DATA DAN FAKTOR KOREKSI

Besar pengisian dan pengosongan kapasitor berdasarkan data sheet (Faktor Koreksi):

PENGISIAN KAPASITOR		PENGOSONGAN KAPASITOR
Waktu (s)	Tegangan (Volt)	Waktu (s)	Tegangan (Volt)
5	0,01	5	4,41
10	0,01	10	4,40
15	0,02	15	4,40
20	0,02	20	4,40
30	0,03	30	4,39
40	0,04	40	4,39
50	0,05	50	4,38
60	0,07	60	4,37
70	0,08	70	4,37
80	0,09	80	4,36
90	0,10	90	4,36
100	0,11	100	4,35
120	0,13	120	4,34
130	0,14	130	4,33
140	0,15	140	4,33
150	0,16	150	4,32
160	0,17	160	4,31
170	0,19	170	4,31
180	0,20	180	4,30
190	0,21	190	4,30
200	0,22	200	4,29
300	0,32	300	4,23
400	0,43	400	4,17

1.      Pengisian Kepasitor

Waktu (s)	Tegangan Praktik (V)	Tegangan Teoretik (V)	Persentase Kesalahan (%)	Tingkat Fatal
5	0,57	0,01	10249,06	Tinggi
10	1,02	0,01	9162,88	Tinggi
15	1,41	0,02	8439,32	Tinggi
20	1,85	0,02	8305,94	Tinggi
30	2,56	0,03	7660,01	Tinggi
40	3,13	0,04	7020,77	Tinggi
50	3,55	0,05	6365,46	Tinggi
60	3,84	0,07	5732,03	Tinggi
70	4,01	0,08	5123,78	Tinggi
80	4,1	0,09	4576,61	Tinggi
90	4,17	0,10	4130,87	Tinggi
100	4,21	0,11	3746,95	Tinggi
120	4,26	0,13	3148,32	Tinggi
130	4,28	0,14	2914,60	Tinggi
140	4,29	0,15	2707,74	Tinggi
150	4,3	0,16	2528,47	Tinggi
160	4,3	0,17	2365,88	Tinggi
170	4,3	0,19	2222,42	Tinggi
180	4,3	0,20	2094,90	Tinggi
190	4,3	0,21	1980,81	Tinggi
200	4,3	0,22	1878,12	Tinggi
300	4,27	0,32	1218,55	Tinggi
400	4,26	0,43	893,36	Tinggi

                                                   

2.      Pengosongan Kapasitor

Waktu (s)	Tegangan Praktik (V)	Tegangan Teoretik (V)	Persentase Kesalahan (%)	Tingkat Fatal
5	3,75	4,41	14,91	Kecil
10	3,47	4,40	21,21	Sedang
15	3,19	4,40	27,51	Sedang
20	2,9	4,40	34,06	Sedang
30	2,5	4,39	43,08	Sedang
40	2,19	4,39	50,07	Tinggi
50	1,87	4,38	57,30	Tinggi
60	1,63	4,37	62,73	Tinggi
70	1,42	4,37	67,49	Tinggi
80	1,26	4,36	71,11	Tinggi
90	1,1	4,36	74,75	Tinggi
100	0,97	4,35	77,70	Tinggi
120	0,76	4,34	82,48	Tinggi
130	0,67	4,33	84,53	Tinggi
140	0,66	4,33	84,74	Tinggi
150	0,53	4,32	87,73	Tinggi
160	0,47	4,31	89,10	Tinggi
170	0,42	4,31	90,25	Tinggi
180	0,37	4,30	91,40	Tinggi
190	0,33	4,30	92,32	Tinggi
200	0,3	4,29	93,01	Tinggi
300	0,1	4,23	97,64	Tinggi
400	0,04	4,17	99,04	Tinggi

*Keterangan:

a.       Tegangan Teoritik (V)

·         Pengisian Kapasitor

V = V_o.

·         Pengosongan Kapasitor

V = V_o (1 - )

c.       Tingkat Fatal

·         %Kesalahan < 20 = Kecil

·         20 <  %Kesalahan < 50 = Sedang

·         %Kesalahan > 50 = Tinggi

8.      PEMBAHASAN

Pada bagian ini , akan dibahas perubahan tegangan yang terjadi saat pengisian dan pengosongan kapasitor, dari hasil kajian Praktik, dapat dilihat bahwa, Kurva Penurunan V dan kurva Kenaikan V Sebanding dengan Kurva penurunan exsponen dan kenaikan eksponen

Akan tetapi, Tingkat fatal terbesar terjadi pada tegangan disetiap waktunya , dimana antara kajian teoretik dan praktik sangat menunjukan kesenjangan yang sangat tinggi dan terkesan fatal.

Berikut bentuk kurfa pengisian dan pengosongan kapasitor berdasarkan data dari Data Sheet Kapasitor:

Kurfa Pengisian:

 Kurfa Pengosongan

Menurut saya kesalahan ini disebabkan oleh :

·         Ketidaktelitian pengamat dalam Mengukur tegangan

·         Kesalahan pada penghitungan hambatan resistor

Kedua faktor ini lah yang diperkirakan memicu kesalahan yang sangat besar pada praktikum ini.

9.      KESIMPULAN

Pada Praktikum ini, dapat disimpulkan bahwa:

-          Kapasitor adalah alat penyimpan muatan yang ditandai dengan naiknya beda potensial saat pengisian

-          Kenaikan dan penurunan Beda potensial pada kapasitor sebanding dengan kenaikan dan penurunan kurva eksponensial

DAFTAR PUSTAKA

Tim Penyusun, 2014. Modul praktikum Elektronika Dasar I, Unsri: Indralaya.

Anonim, 2012. Pengisian dan pengosongan Kapasitor. http://academia.edu . Diakses tanggal : 11 November 2015

Direktori Gunadharma, 2011. Kapasitor. http://elearning.gunadharma.ac.id . pdf file.