BAB I Pendahuluan Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm 2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
1
Latar Belakang Kehidupan modern salah satu cirinya adalah pemakaian energi listrik yang besar. Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh reaktansi (R), induktansi (L) dan capasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan. Sedangkan beban listrik yang digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Di mana beban induktif (positif) membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya tidak berguna sehingga tidak dapat dirubah menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk proses transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif. Berarti dalam menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kVAR). Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang merupakan daya yang disuplai oleh PLN. Jika nilai daya itu diperbesar yang biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi besar sedang daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke konsumen berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun hal ini tentunya tidak boleh terjadi untuk itu suplai daya dari PLN harus ditambah berarti penambahan biaya. Karena daya itu P = V.I, maka dengan bertambah besarnya daya berarti terjadi penurunan harga V dan naiknya harga I. Dengan demikian daya aktif, daya reaktif dan daya nyata merupakan suatu kesatuan
2
BAB II Dasar Teori Kapasitor adalah elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Satuan kapasintasi adalah farad (‘F’). dalam nilai yang sering digunakan untuk praktikum nilai yang sering digunakan microfarad ( µF) atau 10-6F.NanoFarad (Nf) atau 10-9F dan pikoFarad (pF) atau 10-12F. Kapasitor memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis : Q=CV Q
= muatan elektron dalam C (coulombs)
C
= nilai kapasitansi dalam F (farad)
V
= besar tegangan dalam V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus dapat di tulis sebagai berikut : C = (8.85 x 10-12) (k A/t) Pada rangkaian kapasitor seri, nilai kapasintasi adalah 1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
3
Pada rangkaian kapasitor paralel, nilai kapasintasi total adalah Ctotal = C1 + C2 + C3
Apabila saklar S1 ditutup, maka akan mengalir arus dari tegangan sumber melaului hambatan R ke kapasitor C.tegangan pada C, tegangan pada C akan naik secara eksponensial sesuai dengan persamaan berikut: Vc = Vs (1-e – t / RC ) Dimana : Vc
= tegangan pada kapasitor (V)
Vs
= tegangan sumber (V)
t
= waktu pengisian kapasiitor (s)
R
= Resistansi dari resistor
C
= kapasintasi (F)
4
BAB III A. Daftar Peralatan 1. Power Supply 2. Stopwatch 3. Kapasitor 5µF 4. Resistor 100 Ω , 10 Ω, 5 Ω. 5. Kabel Penghubung 6. Voltmeter.
B. Langkah Percobaan Percobaan 1 (Pengisian Muatan Listrik Pada Kapasitor) 1. Menyusun rangkaian seperti yang ada pada jobsheet, Menentukan nilai C1 dan R1. 2. Memasang voltmeter pada C1. 3. Mencatat besar tegangan pada voltmeter setiap 5 detik sampai besar tegangan yang terukur konstan. 4. Menghitung nilai waktu yang diperlukan untuk mencapai tegangan pada kapasitor maksimum. 5. Mengulangi percobaan untuk resistor dan kapasitor yang lain. 6. Menuliskan data percobaan diatas pada tabel. Percobaan 2 (Pengosongan Muatan Listrik Pada Kapasitor) 1. Menyusun rangkaian seperti yang ada pada jobsheet,dengan nilai komponen yang sama. 2. Memasangkan voltmeter pada C1. 3. Menunggu hingga tegangan pada kapasitor yang terukur pada voltmeter maksimum.
5
4. Mencatat besar VC yang terukur pada voltmeter setiap 5 detik hingga VC adalah 0 (nol). 5. Menghitung waktu yang diperlukan untuk mencapai tegangan pada kapasitor maksimum. 6. Mengulangi percobaan untuk resistor dan kapasitor yang lain. 7. Menuliskan data percobaan diatas pada tabel.
C. Tabel Pengamatan 1. Tabel Pengisian t (detik) 1,1 s 1,0 s 1,2 s 1,1 s 1,0 s
Vc (volt) 12 v 12 v 12 v 12 v 12 v
R 100 Ω 100 Ω 100 Ω 100 Ω 100 Ω
C 5 µF 5 µF 5 µF 5 µF 5 µF
t (detik) 0,8 s 0,8 s 0,9 s 0,8 s 0,8 s
Vc (volt) 12 v 12 v 12 v 12 v 12 v
R 5Ω 5Ω 5Ω 5Ω 5Ω
C 5 µF 5 µF 5 µF 5 µF 5 µF
t (detik) 0,9 s 1,0 s 0,9 s
Vc (volt) 12 v 12 v 12 v
R 10 Ω 10 Ω 10 Ω
C 5 µF 5 µF 5 µF
6
1,0 s 1,0 s
12 v 12 v
10 Ω 10 Ω
5 µF 5 µF
Vc (volt) 0 0 0
R 10 Ω 10 Ω 10 Ω
C 5 µF 5 µF 5 µF
2. Tabel Pengosongan t (detik) 16 s 17 s 18 s
BAB IV Analisa Dan Pembahasan Pada percobaan ini dilakukan percobaan dengan 2 metode yaitu : dengan metode pengisian dan pengosongan muatan listrik pada kapasitor. Pada metode pengisian digunakan 3 resistor dan 1 kapasitor, sedangkan pada metode pengosongan menggunakan 1 resistor dan 1 kapasitor. Pada metode pengisian yang di ukur adalah
7
berapa waktu yang dibutuhkan ketika muatan pada kapasitor harus mempunyai nilai tegangan 12 v. Sedangkan pada metode pengosongan yang dihitung adalah berapa waktu yang dibutuhkan ketika muatan pada kapasitor harus mempunyai nilai 0. Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar pF dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan electron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) , sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil. Dan dalam pengujian kapasitor dan konstana waktu RC ada beberapa yang tidak stabil karena banyak kesalahan dalam pengukuran, mungkin kesalahan dalam alat dan manusia. Dan bahwasanya dalam merangkai sering terjadi kesalahan yang tidak perlu seperti meletakkan resistor dan kapasitor.
BAB V A. Kesimpulan Resistor adalah elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Dan dalam percobaan ini tidak semuanya lancar karena disebabkan oleh minimnya alat seperti saklar dan stopwatch. Dan untuk melancarkan percobaan ini terpaksa harus di jalani karena untuk mengisi sks.
8
Dan di rangkaian RC di beri tegangan DC maka muatan listrik pada kapasitor tidak akan langsung terisi penuh, akan tetapi membutuhkan waktu untuk mencapai muatan listrik pada kapasitor tersebut penuh. Setelah muatan listrik penuh dan sumber tegangan di lepas maka muatan listrik pada kapasitor tidak akan langsung kosong akan tetapi membutuhkan waktu untuk mencapai muatan listrik pada kapasitor kosong. Di dalam alat multimeter ada yang tidak di ketahui berapa nilainya di sebabkan karena kurangnya alat. Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µF, nF dan pF. 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad) 1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad) 1 µF = 1.000 nF (nano Farad) 1 nF = 1.000 pF (piko Farad) 1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad) 1 µF = 10-6 F 1 nF = 10-9 F 1 pF = 10-12 F Daftar Pustaka 1. Daya dan Energi Listrik, Deni Almanda, disampaikan pada penataran dosesn teknik elektro di Teknik Elektro UGM, Pebruari 1997, Yogyakarta. 2. Peranan energi dalam menunjang pembangunan berkelanjutan, Publikasi Ilmiah, BPPT, Jakarta, Mei 1995.
9
SAFRIYANDA
10
