PLAT KAPASITOR (L7) FITRI DEVY AGUSTIN 1413100021 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
ABSTRAK Telah dilakukan percobaan Plat Kapasitor (L7) dengan tujuan menentukan kapasitan pada dua buah plat sejajar, mengetahui pengaruh diameter plat dan tegangan terhadap kapasitan, dan membandingkan besaran C hasil perhitungan dengan hasil pengamatan. Dalam melakukan praktikum, digunakan plat kapasitor dengan diameter 25,3 cm. Variasi yang digunakan adalah variasi tegangan, sebesar 5 V, 6 V, dan 7 V, serta variasi jarak utnuk tegangan 7 V, yaitu 1 mm dan 2 mm. Secara teoritis, diperoleh nilai kapasitan untuk d = 1 mm sebesar 0,443 nF dan untuk d = 2 mm sebesar 0,221 nF. Selain itu, diperoleh pula nilai rata-rata kapasitan menurut percobaan yang telah dilakukan. Untuk V = 5 V dan d = = 1 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan kapasitan sebesar 0,4444 nF. Untuk V = = 6 V dan d = = 1 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan sebesar sebesar 0,92 nF. Untuk V = = 7 V dan d = = 1 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan sebesar sebesar 0,502 nF. Untuk V = = 7 V dan d = = 2 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan sebesar 0,223 nF. Semakin Semakin jauh jarak antar kedua plat, pl at, semakin kecil nilai kapasitan. Semakin besar nilai tegangan, semakin besar nilai kapasitan, lalu nilai kapasitan akan menurun. Hal ini dikarenakan kesalahan dalam membaca membaca voltmeter dan adanya aliran udara mempengaruhi pergerakan muatan listrik.
Kata kunci: Kapasitor, Kapasitan, Bahan Dielektrik, Muatan Listrik, Kapasitor Plat Sejajar
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .................................................... .......................................................................... ............................................. ................................. .......... ii BAB I PENDAHULUAN ........................................... ................................................................. ............................................ ...................... 1 1.1
Latar Belakang .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 1
1.2
Permasalahan ............................................ ................................................................... ............................................. ......................... ... 1
1.3
Tujuan............................................................... ..................................................................................... ........................................ .................. 1
BAB II DASAR TEORI .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 2 2.1
Muatan Listrik ......................................................... ............................................................................... ................................. ........... 2
2.2
Arus Listrik ......................... ............................................... ............................................. ............................................. ......................... ... 2
2.3
Kapasitor dan Kapasitansi ........................................... .................................................................. ............................. ...... 3
2.4
Bahan Dielektrikum ............................................. ................................................................... .................................... .............. 6
2.5
Manfaat dan Aplikasi Kapasitor dalam Kehidupan Sehari-hari ............... 7
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN......................................... ............................................................... ...................... 9 3.1
Peralatan dan Bahan ......................................... ............................................................... ........................................ .................. 9
3.2
Langkah Kerja ........................................... ................................................................. ............................................ ......................... ... 9
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ............................................ ............................................ 10 4.1
Analisa Data .......................................... ................................................................ ............................................ ........................... ..... 10
4.2
Perhitungan.......................................................... ................................................................................. ................................... ............ 11
4.2.1
Perhitungan Teoritis ......................................... ............................................................... ............................... ......... 11
4.2.2
Perhitungan Berdasarkan Percobaan .......................................... ............................................... ..... 11
4.3
Grafik............................................................ .................................................................................. .......................................... .................... 13
4.4
Pembahasan ........................................... ................................................................. ............................................ ........................... ..... 14
BAB V KESIMPULAN ........................................... ................................................................. ............................................ ........................ 16 DAFTAR PUSTAKA .......................................... ................................................................ ............................................ ........................... ..... 17 LAMPIRAN RALAT .......................................... ................................................................ ............................................ ........................... ..... 18 LAMPIRAN KONSTANTA ............................................................ ................................................................................ .................... 21
ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak terlepas dari komponen-komponen elektronika. Beberapa komponen elektronika yang sering kita temui adalah resistor, multitester, kabel, baterai, dan dan masih banyak lagi dengan fungsi mereka masing-masing. Kapasitor juga merupakan komponen elektronik yang sangat bermanfaat dalam suatu rangkaian, yaitu berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor digunakan dalam rangkaian alat elektronika sehari-hari, seperti radio, televisi, kulkas, dan lain-lain. Yang menjadi latar belakang dalam praktikum ini adalah keingintahuan kerja dari kapasitor plat sejajar serta cara menghitung kapasitan dari kapasitor plat sejajar. Sehingga diharapkan mampu menyelesaikan masalah sehari-hari yang berhubungan dengan dengan kapasitor dan kapasitan.
1.2 Permasalahan
Permasalahan yang muncul dalam praktikum ini adalah menghitung seberapa besar harga “V” yang terukur pada voltmeter dan mencari besar nilai kapasitan sebuah kapasitor.
1.3 Tujuan
Tujuan dari percobaan ini ini adalah untuk menentukan kapasitan pada dua buah plat sejajar, untuk mengetahui pengaruh diameter plat dan tegangan terhadap kapasitan, dan untuk membandingkan besaran C hasil perhitungan dengan hasil pengamatan.
1
BAB II DASAR TEORI
2.1 Muatan Listrik
Muatan listrik merupakan sifat dasar yang ada pada suatu benda, dimana sifat tersebut muncul secara otomatis dengan partikel tersebut dimanapun mereka berada. Muatan memiliki dua jenis, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Benda yang memiliki jumlah muatan positif dan negatif yang seimbang disebut benda bermuatan netral, dimana ia tak memiliki muatan net. Bila kedua muatan jumlahnya tidak seimbang, maka benda benda tersebut bermuatan neto (Halliday, 2011). Benjamin Franklin (1706-1790) adalah seorang fisikawan Amerika yang menamakan dan melabelkan muatan positif dan negatif. Muatan listrik yang sejenis akan mengalami gaya tolak-menolak, sedangkan muatan listrik yang tidak sejenis akan mengalami gaya tarik-menarik (Halliday, 1996). Dua muatan yang diletakkan pada jarak sejauh r meter meter bermuatan q1 dan q2 Coulomb akan mengalami gaya tarik menarik atau tolak menolak sebesar
F = k ...................................................(2.1) dimana k merupakan merupakan konstanta Coulomb sebesar 9 x 10 9 Nm2/C2 (Orear, 1979).
2.2 Arus Listrik
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang melewati suatu penghantar selama satuan waktu. Bila aliran muatan listrik per satuan waktu konstan, maka arus listrik memiliki persamaan i = q/t .........................................................(2.2) .........................................................(2.2) satuan SI untuk arus listrik adalah Ampere (A), muatan q adalah Coulomb, dan waktu t adalah adalah detik. Apabila banyaknya muatan per satuan waktu yang mengalir tidak konstan, maka arus akan berubah seiring perubahan waktu yang diberikan oleh limit diferensial dari persamaan (2.1), menjadi i = dq/dt .....................................................(2.3) .....................................................(2.3) Muatan listrik dapat dihitung dengan mengintegralkan i dari batas 0 hingga t, dengan persamaan
2
q=
∫ = ∫ ................................................(2.4) (Halliday, 1996)
Arus listrik bernilai sama untuk seluruh penampang penghantar. Arus listrik dapat mengalir pada penghantar hanya bila rangkaiannya saling tersambung. Apabila ada rangkaian yang terputus, maka tidak ada arus yang mengalir (Serway, 2004). Aliran dari arus listrik searah dengan aliran muatan positif. Dalam konduktor listrik, arah arus berlawanan dengan arah aliran elekton. Bila ujung kabel terhubung membentuk loop, seluruh titik loop memiliki potensial listrik yang sama, yang menyebabkan medan listrik pada konduktor bernilai nol. Hal ini menyebabkan tidak ada muatan yang bergerak, dan tidak ada arus. Apabila ujung kabel terhubung dengan baterai, potensial listrik pada setiap titik pada loop tidak bernilai sama. Potensial yang berbeda ini menyebabkan adanya medan listrik pada konduktor, menyebabkan adanya muatan yang bergerak, sehingga terdapat arus listrik yang mengalir pada konduktor tersebut (Serway, 2004).
2.3 Kapasitor dan Kapasitansi
Kapasitor merupakan perangkat elektronik berupa dua buah konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolator atau berupa udara. Pada penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, masing-masing konduktor memiliki muatan net nol dan elektron mengalir dari satu konduktor ke konduktor yang lain, hal ini disebut sebagai pengisian kapasitor. Lalu, kedua konduktor memiliki muatan yang bernilai sama namun berbeda jenis, dan muatan net total dari kapasitor sebesar nol. Sehingga bila kita mengasumsikan sebuah kapasitor bermuatan Q, kita mengartikan bahwa konduktor yang memiliki potensial tinggi bermuatan +Q sedangkan konduktor yang memiliki potensial rendah bermuatan – Q. Pada suatu rangkaian, kapasitor memiliki simbol dan gambar sebagai berikut.
3
(Young, 2004). Apabila kedua konduktor dihubungkan dengan kutub-kutub baterai, maka beda potensial diantara kedua kutub senilai dengan beda potensial antara kedua konduktor. Di antara kedua konduktor terdapat medan listrik, sehingga pada tempat tersebut tersimpan energi potensial. Beda potensial antarkonduktor sebanding dengan muatan listrik yang tersimpan, dengan tetapan kesebandingan yang disebut kapasitas kapasitor atau kapasitan, yang dapat didefinisikan sebagai seberapa banyak muatan yang ada pada konduktor untuk menghasilkan beda potensial tertentu diantara kedua konduktor. Persamaan dari kapasitan dituliskan dalam persamaan berikut.
C = .....................................................(2.5) Kapasitan (C) memiliki satuan Coulomb/Volt, atau bisa disebut Farad (F). persamaan (2.5) bukan menandakan bahwa C bergantung bergantung pada Q atau V , namun C hanyalah tetapan kesebandingan antara Q dan V . Semakin besar nilai kapasitan, dibutuhkan semakin banyak muatan listrik. Nilai kapasitan dapat diperbesar dengan memperkecil beda potensial pada muatan tetap, dengan cara meletakkan sebuah isolator (bahan dielektrokum) diantara kedua konduktor tersebut. Nilai C bergantung pada bentuk konduktor, jenis bahan dielektrikum, dimensi kapasitor, dan jarak antara kedua konduktor. Kapasitor biasa digunakan pada komponen elektronika seperti radio, kalkulator, televisi, dan alat elektronik lainnya (Jati, 2010). Salah satu cara yang digunakan untuk mengisi kapasitor adalah dengan menepatkannya pada rangkaian yang dihubungkan dengan baterai. Rangkaian 4
listrik merupakan jalan yang digunakan muatan untuk mengalir, baterai merupaka komponen yang memberikan beda potensial diantara terminal. Saat rangkaian tertutup, elektron akan mengalir menuju salah satu plat konduktor, menyebabkan plat tersebut memperoleh elektron dan menjadi bermuatan negatif. Sedangkan plat yang lainnya mengalami kehilangan elektron karena elektronnya bergerak menuju baterai, sehingga bermuatan positif dengan jumlah yang sama dengan plat negatif. Saat plat tidak bermuatan, beda potensial diantara kedua plat bernilai nol. Saat plat bermuatan berlawanan, beda potensial meningkat hingga nilainya sama dengan beda potensial V antara kutub-kutub baterai. Hal ini menyebabkan tidak ada medan listrik pada kabel antara kedua plat. Sehingga, dengan medan listrik bernilai nol, tidak ada elektron yang mengalir, dan kapasitor dapat dikatakan terisi penuh. Saat pengisian kapasitor dan sesudah pengisiannya, muatan tidak dapat berpindah dari plat satu menuju plat lainnya melewati celah diantara kedua plat. Jadi dapat diasumsikan bahwa kapasitor mampu menyimpan muatannya dalam waktu yang tak terbatas hingga dirangkaikan pada suatu rangkaian dimana muatannya dapat berkurang (Halliday, 2011). Dengan kemampuannya yang dapat diisi ulang, kapasitor dapat dianalogikan seperti baterai yang dapat diisi ulang. Yang membedakan keduanya adalah dalam sekali pengisian ulang, baterai mampu bertahan hingga berjam-jam, sedangkan kapasitor mampu menerima dan melepas muatan dalam waktu sekejap. Selain itu, dalam mengalirkan muatan, pada baterai akan terjadi reaksi kimia terlebih dahulu, sedangkan pada kapasitor tidak terjadi reaksi kimia (Jati, 2010). Salah satu kapasitor yang banyak digunakan adalah kapasitor plat sejajar. Pada kapasitor ini, letak Gaussiannya dekat dengan plat yang bermuatan positif, sehingga dapat dituliskan persamaan
q = EA................................................(2.6) EA................................................(2.6) dimana q berupa muatan, E adalah medan listrik, dan A A adalah luas permukaan plat. Beda potensial pada plat dapat dituliskan dalam persamaan V=
...................................(2.7) ∫ = E ∫ = Ed ...................................(2.7)
5
dengan d merupakan jarak pisah kedua plat. Bila kita substitusikan persamaan (2.6) dan (2.7) ke dalam persamaan (2.5), maka dapat diperoleh nilai kapasitan kapasitor plat sejajar dengan persamaan
C= C = ....................................................(2.8) C=
merupakan permisivitas konstan yang bernilai 8,85 x 10
-12
C2/Nm2 (Halliday,
1996).
2.4 Bahan Dielektrikum
Dielektrikum merupakan isolator yang diletakkan diantara kedua konduktor pada sebuah kapasitor. Bahan dielektrikum memiliki parameter yang disebut tetapan dielektrik (k (k ). ). Besar nilai tetapan dielektrik dapat diperoleh melalui eksperimen. Apabila diantara kedua konduktor yang awalnya vakum lalu diganti dengan bahan dielektrik, makan beda potensial antara kedua plat akan berubah dan nilainya lebih kecil dari beda potensial awal (V ( V < V < V 0) (Jati, 2010). Besar nilai k bergantung pada jenis bahan dielektrik yang digunakan. Konstanta dielektrik untuk udara (vakum) sebesar 1. Untuk bahan dielektrik lainnya, nilai k > 1. Pemberian bahan dielektrik tidak berpengaruh terhadap jumlah muatan yang disimpan, namun hanya menyebabkan beda potensialnya menurun. Namun, bila kapasitor tetap terhubung dengan baterai, dan beda potensialnya tetap V 0, maka jumlah muatan maksimum yang dapat disimpan oleh kapasitor akan meningkat, sehingga q > q0. Pemberian bahan dielektrim juga bersifat menaikkan nilai kapasitan kapasitor. Sehingga, dengan mensubstitusikan tetapan dielektrik ke dalam persamaan (2.8), akan diperoleh persamaan kapasitan kapasitor plat sejajar yang diisi bahan dielektrik sebagai berikut
C= k
C = ....................................................(2.9)
6
adalah hasil kali permisivitas konstan dengan konstanta dielektrik, yang disebut permisivitas dielektrikum. Semakin kecil nilai , maka semakin cepat waktu tanggap
dari
komponen
tersebut.
Dielektrik
dalam
kapasitor
memiliki
keterbatasan, karena kuat medan listrik yang besar mampu mengakibatkan ionisasi pada dielektrik, sehingga dielektrik yang awalnya isolator dapat berubah menjadi konduktor, menyebabkan dielektrik rusak, dan kapasitor mengalami kebocoran (Jati, 2010). Bahan dielektrik terdiri atas dua macam, yaitu dielektrik polar dan nonpolar. a.
Dielektrik polar: memiliki momen dipol listrik yang permanen. Posisinya cenderung sejalan dengan medan listrik. Karena molekul saling berdesakan terus menerus satu sama lain karena geraknya yang acak, kesejajarannya tidak sempurna, namun akan menjadi sempurna bila nilai dari medan listrik meningkat. Kesejajaran yang terbentuk akan menghasilkan medan listrik yang arahnya berlawanan dengan nilai yang lebih kecil. Contoh bahan dielektrik polar adalah air.
b.
Dielektrik non polar: momen dipol yang dimiliki oleh molekul diperoleh dari induksi saat diletakkan pada suatu medan listrik. Adanya medan listrik menyebabkan muatan dipol berpisah menuju plat kapasitor, muatan positif ke muatan negatif, begitu pula sebaliknya. Sehingga medan listrik yang dihasilkan memiliki arah yang berlawanan dan nilai lebih kecil daripada medan listrik awal. (Halliday, 2011).
2.5 Manfaat dan Aplikasi Kapasitor dalam Kehidupan Sehari-hari
Kapasitor memiliki berbagai macam fungsi, yaitu: a.
Sebagai filter dan kopling antara rangkaian satu dengan rangkaian yang lainnya pada power supply.
b.
Untuk menyimpan energi listrik.
c.
Sebagai pembangkit frekuensi (gelombang) dalam rangkaian antena.
d.
Menghemat daya listrik lampu neon.
7
e.
Menghindari terjadinya loncatan listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan bila arus yang mengalir tiba-tiba diputuskan.
f.
Digunakan pada rangkaian yang digunakan untuk menghidupkan mesin.
g.
Digunakan untuk memilih panjang gelombang yang ditangkap pesawat penerima radio.
(www.anneahira.com/kapasitor.htm www.anneahira.com/kapasitor.htm,, akses 30 Maret 2014 pukul 21.45)
8
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah: satu buah I – Measuring Amplifier D, satu buah Moving Coil Instrument D, satu pasang parallel plat kapasitor, satu buah Regulated Power Supply 0 – 300 300 V, satu buah voltmeter atau E – E – Measuring Measuring Instrument D, dan Measuring Resistor 100MΩ. 100M Ω.
3.2 Langkah Kerja
Gambar 3.1 Rangkaian Plat kapasitor
Disusun peralatan seperti gambar 3.1. diatur tegangan pada power supply unit dan dibiarkan untuk beberapa saat (tanya asisten). Dilepaskan kabel dari resistor pada kutub positif plat, dimasukkan kabel koaksial dan dicatat harga “V” hasil pengamatan dari voltmeter. Diulangi langkah seperti seper ti sebelumnya untuk tegangan yang berbeda (tanya asisten).
9
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Data
Dari percobaan plat kapasitor yang telah dilakukan menggunakan kapasitor plat sejajar sejaj ar berdiameter 25,3 cm pada tegangan 5 V, 6 V, dan 7 V dengan jarak 1 mm dan 2 mm selama 30 detik, diperoleh data sebagai berikut. Tabel 4.1 Data Hasil Pengamatan Plat Kapasitor pada Tegangan Tegangan 5 V dan Jarak 1 mm No
Tegangan (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10-9 C)
1
1,9
2
2
3
5
1
2,4
4
2,22
5
2,59
Tabel 4.2 Data Hasil Pengamatan Plat Kapasitor pada Tegangan 6 V dan Jarak 1 mm No
Tegangan (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10-9 C)
1
4,71
2
5,46
3
6
1
6,45
4
4,74
5
6,24
Tabel 4.3 Data Hasil Pengamatan Plat Kapasitor pada Tegangan Tegangan 7 V dan Jarak 1 mm No
Tegangan (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10-9 C)
1
2,62
2
3,8
3
7
1
3,67
4
3,75
5
3,72
10
Tabel 4.4 Data Hasil Pengamatan Plat Kapasitor pada Tegangan Tegangan 7 V dan Jarak 2 mm No
Tegangan (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10- C)
1
1,75
2
1,54
3
7
2
1,73
4
1,05
5
1,74
4.2 Perhitungan 4.2.1
Perhitungan Teoritis
Diketahui : Permisivitas ruang hampa (ε (ε0 ) : ) : 8,85 x 10 -12 C2/Nm Diameter plat
: 25,3 cm = 0,253 m
Jari-jari plat
: 12,65 cm = 0,1265 m
Ditanya
: Kapasitan teoritis (C)?
Jawab
:
Luas permukaan A = πr 2 = π (0,1265) 2 = 0,05 m 2 Nilai kapasitansi teoritis pada d = = 1 mm
( )() C 1 = = 0,4425 x 10-9 F = 0,443 nF = Nilai kapasitansi teoritis pada d = = 2 mm
( )() C 2 = = 0,22125 x 10-9 F = 0,221 nF = Sehingga, nilai kapasitan kapasitor secara teoritis adalah a.
Untuk d = = 1 mm, C bernilai bernilai 0,443 nF
b.
Untuk d = = 2 mm, C bernilai bernilai 0,221 nF
4.2.2
Perhitungan Berdasarkan Percobaan
Diketahui : Tegangan : 5 Volt Muatan
: 1,9 nC
Ditanya
: Kapasitan berdasarkan percobaan (C)?
Jawab
:
11
= 0,38 nF
C = =
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Kapasitan Kapasitan Kapasitor Tegangan 5 V dengan d = = 1 mm No
Tegangan (V) (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10- C)
C (10- F)
1
5
1
1,9
0,38
2
5
1
2
0,4
3
5
1
2,4
0,48
4
5
1
2,22
0,444
5
5
1
2,59
0,518
̅ 0,4444 Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Kapasitan Kapasitor Kapasitor Tegangan 6 V dengan d = = 1 mm No
Tegangan (V) (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10-9 C)
C (10-9 F)
1
6
1
4,71
0,785
2
6
1
5,46 5,46
0,91
3
6
1
6,45
1,075
4
6
1
4,74 4,74
0,79
5
6
1
6,24 6,24
1,04
̅ 0,92 Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Kapasitan Kapasitor Kapasitor Tegangan 7 V dengan d = = 1 mm No
Tegangan (V) (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10- C)
C (10- F)
1
7
1
2,62
0,374
2
7
1
3,8
0,543
3
7
1
3,67
0,524
4
7
1
3,75
0,536
5
7
1
3,72
0,531
̅ 0,502 Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Kapasitan Kapasitor Kapasitor Tegangan 7 V dengan d = = 2 mm No
Tegangan (V) (V)
Jarak (mm) (mm)
Q (10-9 C)
C (10-9 F)
1
7
2
1,75 1,75
0,25
12
2
7
2
1,54 1,54
0,22
3
7
2
1,73
0,247
4
7
2
1,05 1,05
0,15
5
7
2
1,74
0,249
̅ 0,223 4.3 Grafik
Grafik Teoritis 0.5 0.4 0.3
C (nF) 0.2
1
0.1 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
d (mm)
Grafik 4. 1 Perhitungan Kapasitan Kapasitor Secara Teoritis dengan dengan r = 0,1265 m
Grafik Pengamatan 0.6 0.5 0.4 C (nF) 0.3
1
0.2 0.1 0 0
0.5
1
1 .5
2
2 .5
d (mm)
Grafik 4. 2 Perhitungan Kapasitan Kapasitan Kapasitor Menurut Pengamatan Pengamatan pada V = 5V
13
4.4 Pembahasan
Pada percobaan plat kapasitor (L7) yang telah dilakukan, peralatan dirangkai sesuai gambar rangkaian. Power supply digunakan untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. Arus DC menyebabkan muatan positif bergerak ke kapasitor, sehingga kapasitor terisi dan salah satu plat bermuatan positif, dan plat lainnya bermuatan negatif. Saat telah terisi penuh, arus listrik akan berhenti mengalir, dan kapasitor dapat berfungsi sebagai resistor. Sedangnkan arus AC menyebabkan kapasitor terisi muatan pada waktu tertentu, dan hanya terdapat muatan negatif, sehingga muatan positif mengalir dari kapasitor ke sumber listrik, hingga tercapai kesetimbangan antarplat kapasitor dan kapasitor tidak dapat terisi penuh, sehingga mampu bertindak sebagai konduktor. Multimeter yang terpasang digunakan untuk menghitung tegangan. Resistor digunakan untuk membagi tegangan. Measuring amplifier sebagai penguat tegangan. Plat kapasitor yang digunakan berbentuk lingkaran dengan diameter sepanjang 25,3 cm. Variasi tegangan yang digunakan adalah 5 V, 6 V, dan 7 V. Variasi jarak antarplat yang digunakan untuk tegangan 7 V adalah 1 mm dan 2 mm. Kendala yang dihadapi adalah voltmeter yang bermasalah sejak awal, tidak mampu menunjukkan nilai 0 V, sehingga nilai “V” diperoleh dengan cara mencari selisih dari nilai awal yang ditunjukkan oleh voltmeter dengan nilai maksimum yang ditunjukkan oleh voltmeter saat menghubungkan menghubungkan kabel koaksial. Dengan menggunakan persamaan (2.8), diperoleh nilai kapasitan secara teoritis. Untuk d = = 1 mm, nilai kapasitan teoritisnya sebesar 0,443 nF, dan untuk d = 2 mm, nilai kapasitan teoritisnya sebesar 0,221 nF. Secara teoritis, dapat disimpulkan bahwa semakin jauh jarak antarplat konduktor, semakin kecil nilai kapasitannya. Dengan menggunakan persamaan (2.5), diperoleh nilai kapasitan dari pengamatan yang telah dilakukan. Untuk V = = 5 V dan d = = 1 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan sebesar 0,4444 nF. Untuk V = 6 V dan d = 1 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan sebesar 0,92 nF. Untuk V = = 7 V dan d = = 1 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan sebesar 0,502 nF. Untuk V = = 7 V dan d = = 2 mm, diperoleh nilai rata-rata kapasitan sebesar 0,223 nF. Dari hasil yang diperoleh, didapatkan
14
bahwa nilai kapasitan berbeda-beda pada tegangan yang berbeda. Pada tegangan 6 V diperoleh nilai rata-rata kapasitan terbesar. Seharusnya, nilai kapasitan adalah sama walaupun tegangannya berbeda, karena semakin besar tegangan seharusnya semakin banyak muatan listrik yang mengalir. Hal ini disebabkan kesalahan dalam membaca voltmeter. Selain itu, kapasitor tidak berada pada ruang hampa, sehingga adanya aliran udara yang mengalir diantara kedua plat konduktor dapat mempengaruhi nilai kapasitan, sehingga nilai kapasitan dengan pengamatan pada tegangan 7 V berbeda dengan nilai kapasitan secara teoritis, meskipun selisihnya tidak terpaut jauh. Dari grafik kapasitan terhadap jarak 1 mm dan 2 mm (secara teoritis), diketahui nilai kapasitan menurun seiring semakin jauh jarak antarplat kapasitor. Begitu pula pada grafik kapasitan terhadap jarak 1 mm dan 2 mm pada tegangan 7 V (menurut percobaan), nilai kapasitan menurun seiring semakin jauh jarak antarplat kapasitor, karena nilai Q yang diperoleh juga semakin kecil. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar jarak antarplat, semakin kecil nilai kapasitan. Adanya jarak menyebabkan adanya medan listrik diantara kedua plat konduktor. Sehingga timbul energi listrik di dalam kapasitor.
15
BAB V KESIMPULAN
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Nilai rata-rata kapasitan dua buah plat sejajar melalui pengamatan pada tegangan 5 V dengan d = = 1 mm sebesar 0,4444 nF, tegangan 6 V dengan d = = 1 mm sebesar 0,92 nF, tegangan 7 V dengan d = = 1 mm sebesar 0,502 nF, dan tegangan 7 V dengan d = = 2 mm sebesar 0,223 nF. Nilai kapasitan dua buah plat sejajar secara teoritis te oritis untuk d = = 1 mm sebesar 0,443 nF, dan untuk d = = 2 mm sebesar 0,221 nF. 2.
Diameter plat berpengaruh pada penghitungan kapasitan secara teoritis. Untuk jarak pisah kedua plat, semakin jauh jarak pisahnya, semakin kecil nilai kapasitannya. Untuk tegangan yang berbeda, diperoleh nilai kapasitan yang berbeda. Semakin besar tegangan, semakin besar nilai kapasitan. Namun, setelah mencapai nilai kapasitan maksimum pada suatu tegangan (dalam percobaan ini pada tegangan 6 V), maka bila dinaikkan tegangannya, nilai kapasitannya akan menurun.
3. Nilai kapasitan secara teoritis bernilai lebih besar daripada nilai kapasitan menurut percobaan, meskipun selisihnya tidak terpaut jauh. Hal ini disebabkan ketidaktelitian dalam membaca voltmeter, dan adanya aliran udara yang mempengaruhi jalannya muatan listrik di dalam kapasitor.
16
DAFTAR PUSTAKA
Halliday, David, Robert Resnick. 1996. “ Fisika “ Fisika”. ”. Jakarta: Erlangga Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2011. “ Fundamental of Physics Nineth Edition”. Edition”. USA: John Wiley & Sons, Inc. Jati, Bambang Murdaka Eka, Tri Kuntoro Priyambodo. 2010. “ Fisika “ Fisika Dasar ”. ”. Yogyakarta: Penerbit Andi Orear, Jay. 1979. “ Physics”. Physics”. New York: Macmillan Publishing Co., Inc. Serway, Raymond A., John W. Jewett. 2004. “ Physics “ Physics fo Scientists and Engineers Sixth Edition”. Edition”. USA: Brooks/Cole Cengage Learning Learni ng Young, Hugh D., Roger A. Freedman. 2004. “ Sears and Zemansky’s University Physics with Modern Physics Eleventh Edition”. Edition”. San Francisco: Pearson www.anneahira.com/kapasitor.htm,, akses 30 Maret 2014 pukul 21.45 www.anneahira.com/kapasitor.htm
17
LAMPIRAN RALAT
Tabel 1 Ralat Data Muatan Listrik pada Tegangan 5 V dengan d = = 1 mm
(nC)
)
No
Q (nC)
1
1,9
-0,322
0,103684
2
2
-0,222
0,049284
3
2,4
0,178
0,031684
4
2,22
-0,002
0,000004
5
2,59
0,368
0,135424
2,222
Σ (Q - )
Q-
(Q -
Ralat Mutlak :
=
(nC )
0,32008
( ) [() ]
=[ () ] =
√
= 0,008002 nC Ralat Nisbi
:I
= x 100% = x 100%
= 0,360 % Keseksamaan : K
= 100% - I = 100% - 0,360 % = 99,640 %
Tabel 2 Ralat Data Muatan Listrik pada Tegangan 6 V dengan d = = 1 mm
(nC)
) (nC ) 2
No
Q (nC)
1
4,71
-0,81
0,6561
2
5,46
-0,06
0,0036
3
6,45
0,93
0,8649
4
4,74
-0,78
0,6084
5
6,24
0,72
0,5184
Q-
(Q -
2
18
Σ (Q - )2
5,52
Ralat Mutlak :
2,6514
( ) =[ () ]
=[ () ] =
= 0,066285 nC Ralat Nisbi
:I
= x 100% = x 100%
= 1,201 % Keseksamaan : K
= 100% - I = 100% - 1,201 % = 98,799 %
Tabel 3 Ralat Data Muatan Listrik pada Tegangan 7 V dengan d = = 1 mm 2
1
2,62
-0,892
0,795664
2
3,8
0,288
0,082944
3
3,67
0,158
0,024964
4
3,75
0,238
0,056644
5
3,72
0,208
0,043264
3,512
Σ (Q - )2
1,00348
Ralat Mutlak :
(Q -
) (nC )
Q (nC)
Q-
(nC)
No
2
( ) =[ () ]
=[ () ] =
= 0,025087 nC Ralat Nisbi
:I
= x 100% = x 100%
19
= 0,714 % Keseksamaan : K
= 100% - I = 100% - 0,714 % = 99,286 %
Tabel 4 Ralat Data Muatan Listrik pada Tegangan 7 V dengan d = = 2 mm
(nC)
) (nC ) 2
No
Q (nC)
1
1,75
0,188
0,035344
2
1,54
-0,022
0,000484
3
1,73
0,168
0,028224
4
1,05
-0,512
0.262144
5
1,74
0,178
0,031684
1,562
Σ (Q - )
0,35788
Q-
Ralat Mutlak :
(Q -
2
) ( =[ () ]
=[ () ] =
√
= 0,008947 nC Ralat Nisbi
:I
= x 100% = x 100%
= 0,573 % Keseksamaan : K
= 100% - I = 100% - 0,573 % = 99,427 %
20
LAMPIRAN KONSTANTA
1.
Permisivitas ruang hampa (ε (ε0 ) = 8,85 x 10 -12 C2/Nm
2.
1 Farad (F) = 1x10 9 nanoFarad (nF)
3.
1 Coulomb (C) = 1x10 9 nanoCoulomb (nC)
21
