Arus Transien Andi Riska Fitria Pebriyanti San, Muh.Ali Resky, Sri Merdekawati J Fisika 2012 Abstrak Praktikum ini berjudul ”arus transien” yang bertujuan untuk (1) mempolt kurva arus dan tegangan terhadap waktu pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor,(2) menginterpretasi grafik pengisian dan pengosongan muatan kapasitor, (3) menentukan tetapan waktu kapasitif dan kapas itansi kapasitor berdasarkan kurva arus dan tegangan terhadap waktu. Gejala Transien hanya terjadi pada rangkaian – rangkaian yang mengandung komponen penyimpang energi seperti kapasitor. Arus transien adalah arus yang ketika pengisian pengisian dan pengosongan muatan kapasitor mengecil terhadap waktu. Waku yang di butuhkan muatan untuk meningkat atau menurun 1/e dari nilai awalnya disebut tetapan waktu kapasitif. kapasitif. Arus transien biasanya dilengkapi dilengkapi grafik pada pengisian dan pengosongan pengosongan muatan kapasitor, pada grafik pengisian muatan kapasitor V akan meningkat seiring berjalannya waktu sedangkan I akan menurun seiring berjalannya waktu, dan pada grafik pengosongan muatan kapasitor V dan I akan menurun seiring berjalannya waktu. Kata kunci: Arus transien, tetapan waktu kapasitif, kapasitansi, pengisian dan pengosongan muatan kapasitor.
Gambar 1 menunjukkan skema
1. Metode Dasar Peristiwa pengosongan memengang
pengisian muatan
peranan
dan kapasitor
penting
dalam
dasar
pengisian
dan
pengosongan
muatan kapasitor dari sebuah rangkaian RC (Tim elekronika dasar, 2013:8).
elektronika. Arus yang berhubungan
Jika kapasitor pada Gambar 1 di
dengan ini mengecil terhadap waktu
atas
sehingga disebut arus transien, yang
bermuatan dan saklar dihubungkan ke
berarti arus yang hanya timbul sesaat
posisi S 1 pada saat t = 0, maka
atau bukan arus konstan (Abdul haris,
perbedaan potensial V akan timbul di
2008:50).
ujung-ujung
Dalam setiap kajian rangkaian RC , fenomena transien transien dalam proses pengisian
dan
pengosongan pengosongan
muatan
kapasitor menjadi topik utama (Tim elekronika dasar, 2013:8).
awalnya
meningkat
diasumsikan
kapasitor sebagai
C
fungsi
tidak
yang waktu
menurut :
V V f 1 e
dan
arus
t RC
dalam
(1)
rangkaian
akan
menurun secara eksponensial menurut
I
V
f
R e
t RC
(2)
di mana V f adalah potensial konstan sumber. Jika setelah waktu yang cukup untuk V mencapai mencapai V f , waktu direset ke t Gambar 1.Skema Pengisian
dan Pengosongan Muatan
= 0 dan saklar dihubungkan ke posisi
b. Arus adalah variabel respon dalam
S 2, maka potensial di ujung-ujung
satuan
kapasitor akan menurun terhadap waktu
nilainya
menurut :
multimeter.
V V f e
t RC
c. Tegangan
(3)
kasus
ini,
potensial
kapasitor menurun secara eksponensial seperti
halnya
dengan
arus
dan penurunan secara eksponensial,
disimbolkan dengan (Tim elekronika
e. Kapasitansi adalah variabel kontrol dalam satuan mikrofarad (µF) yang dalam praktikum ini kapasitansi yang digunakan yaitu 2200 µF
4. Alat dan Bahan a.
Komutator (double trew switch), 1 buah
dasar, 2013:8).
b. Elco (Kapasitor Elektronik), 1 buah
2. Identifikasi Variabel
a. Variabel manipulasi : Waktu (t)
c.
buah
b. Variabel respon :Arus
dalam
miliampere (mA) dan Tegangan dalam satuan volt (V)
e.
Power Supply 0 – 12 Vdc, 1 buah
f.
Voltmeter 0 – 50 Vdc, 1 buah
g. Amperemeter 0 – 1 Adc, 1 buah
c. Variabel kontol :Resistansi kiloohm
Resistor, 1 buah
d. Stopwatch atau Scaler Countter, 1
dalam satuan sekon (s)
dalam
(k Ω)
dalam
dan satuan
mikrofarad (µF)
3. Defenisi Operasional Variabel a. Waktu adalah variabel manipulasi dalm satuan sekon (s) yang dalam praktikum ini waktu yang digunakan yaitu rentang 10 sekon yang dilihat pada stopwatch.
dalam
digunakan yaitu 100 kΩ
disebut
sebagai konstanta waktu kapasitif yang
Kapasitansi
respon
dalam praktikum ini resistansi yang
dari tegangan maksimum (1/e = 0,37).
satuan
pada
dalam satuan kiloohm (kΩ) yang
tegangan akan berubah sebesar 63%
tersebut, RC ,
variabel
lihat
d. Resistansi adalah variabel kontrol
dalam
RC , untuk kedua proses peningkatan
waktu
di
yang
dilihat pada multimeter.
rangkaian. Catatan bahwa pada saat t =
Pada
dapat
(mA)
satuan volt (V) yang nilainya dapat
(Tim elekronika dasar, 2013:8). Dalam
miliampere
h. Kabel penghubung.
5. Prosedur kerja a.
Merperhatikan
power
supply.
Memiilih keluaran DC yang variabel atau tegangan dapat diubah dengan bebas.
− | 100% % = | − 22 − 220 | 100% = |167,193,61 % = 27,26%
grafik hubungan antara I dengan t 10 5 0 0
7. Pembahasan
200
400
600
Grafik Pengosongan pada muatan
Arus transien adalah arus yang ketika
pengisian
muatan
kapasitor
dan
kapasitor yaitu sebagai berikut:
pengosongan
mengecil
terhadap
waktu, dan arus ini pula timbul hanya sesaat atau bukan arus konstan. Dalam
grafik hubungan antara v dengan t 10 5
arus transien. Tetapan waktu kapasitif pada Pengisian muatan kapasitorr yaitu
0 0
200
400
600
waktu yang dibutuhkan muatan untuk bertambah
1/e
dari
nilai
awalnya
sedangkan tetapan waktu kapasitif pada pengosongan muatan kapasitor yaitu waktu yang dibutuhkan muatan untuk
grafik hubungan antara I dengan t 10
5
berkurang 1/e dari nilai awalnya. Dalam arus
transien
pada
pengosongan
pengisian
muatan
dan
0 0
kapasitor
200
400
600
menghasilkan grafik hubungan antara tegangan terhadap waktu dan grafik hubungan arus terhadap waktu. Grafik
pada
pengisian
percobaan ini yang
berjudul arus transien memiliki 3 tujuan muatan
kapasitor yaitu seperti berikut:
percobaan yang harus terpenuhi yaitu, memplot terhadap
Grafik hubungan antara Vc dengan t
kurva
arus
waktu
dan
tegangan
pengisian
dan
pengosongan muatan pada kapasitor, menginterpretasikan
10
) t l o v ( 1 V
Pada unit
grafik pengisian
dan pengosongan muatan kapasitor, dan
5
menentukan tetapan waktu kapasitif dan
0 0
500
t (s)
1000
kapasitansi kapasitor berdasarkan kurva arus dan tegangan. Pada unit ini terdapat berbagai
variabel-variabel
yang
digunakan,
yang
menjadi
variabel
manipulasi yaitu waktu, variabel respon
praktikum dan akan dicari perbandingan nilai secara teori dan praktikum.
yaitu arus dengan tegangan, dan variabel kontrol yaitu resistansi dan kapasitansi.
8. Kesimpulan
Karena pada unit ini yang ingin di
Berdasarkan
tujuan
dan
hasil
ketahui yaitu arus dan tegangan pada
pengamatan dapat disimpulkan bahwa:
saat pengisian dan pengosongan muatan
a.
Arus transien adalah arus yang
kapasitor makaarus dan tegangannya ini
ketika pengisian dan pengosongan
yang menjadi variabel responnya. Dan
muatan kapasitor mengecil terhadap
berdasarkan
yang
waktu. b. Kurva
hasil
pengamatan
diperoleh,
maka
di
buat
grafik
hubungan
antara
tegangan
terhadap
kapasitor, tegangan akan meningkat
waktu dengan grafik hubungan antara
seiring berjalannya waktu dan arus
arus tehadap waktu, berdasarkan grafik
akan menurun seiring berjalannya
yang telah buat
sama dengan grafik
waktu. Kurva pada pengosongan
secara teori. Tapi berdasarkan hasil
muatan kapasitor, tegangan dan arus
praktikum pada grafik hubungan antara
akan menurun seiring berjalannya
arus dengan waktu tidak mengalami
waktu.
grafik
yang
melengkung
persis
menurun
kebawa
secara
melainkan
c.
pada
pengisian
muatan
Tetapan waktu kapasitif yaitu waktu yang
dibutuhkan
muatan
untuk
menurun seperti anak tangga, hal itu
meningkat atau menurun 1/e dari
terjadi karena arus yang diperoleh
nilai awalnya dan dalam praktikum
memiliki nilai yang konstan.
ini nilai tetapan waktu kapasitif
Pada unit ini pula ingin di ketahui
yaitu 220s
nilai tetapan waktu kapasitif () pada arus transien. Cara untuk mencari nilai
secara teori yaitu mengalikan nilai resistansi (R) dengan kapasitansi (C). Dan pada praktukum ini di peroleh nilai = 220 s. Dan secara praktikum nilai
9. Daftar pustaka Abdul haris bakri, dkk . 2008. Dasardasar Elektronika. Makassar: Badan Penerbit UNM.
grafik
Tim Elektronika Dasar. 2013. Penuntun
hubungan tegangan dengan waktu dan
Praktikum Elektronika Dasar 1.
grafik hubungan kuat arus dengan
Makassar:
waktu. Dan setelah memplot grafik
Elektronika & instrumentasi jurusan
tersebut
Fisika FMIPA UNM.
diperoleh
dengan
diperoleh
memplot
nilai
secara
Laboratorium
Init