MAKALAH PRAKTIKUM MENGANALISIS PRINSIP PENGISIAN DAN PENGOSONGAN KAPASITOR
Disusun OLEH :
KELOMPOK 1 NAMA ANGGOTA: 1. ANDRABHITA VANYA.C 2. ATIKA FEBIOLA 3. M.HAIKAL RAJABI 4. M.RIFKY RAMADHAN J 5. RACHMAT WAHYUDI 6. YUNI KARLINA
GURU PEMBIMBING : YOHANA SARKOL, S.Si.
SMA PATRA MANDIRI 01 PALEMBANG
BAB 1 PENDAHULUAN a. Latar Belakang
Sekarang ini berbagai alat elektronik terdapat berbagai macam komponen elektronika didalamnya, baik itu komponen aktif, komponen pasif ataupun komponen penunjang. Sebagian besar alat elektronik tersebut tersusun dari rangkaian listrik yang dapat menyimpan muatan listrik yang digunakan pada rangkaian tersebut, ada yang menggunakan listrik AC dan ada yang menggunakan arus DC. Komponen elektronika yang dapat menyimpan listrik pada rangkaian elektronik tersebut ialah komponen kapasitor. kapasitor. Kapasitor merupakan salah satu piranti elektronika yang terpenting. Rasanya tak ada untai elektronika dirangkai tanpa menggunakan kapasitor. Kalaupun secara fisik kapasitor tidak dipakai dalam suatu untai elektronika, watak kapasitas tetap hadir pada piranti-piranti yang lain, baik itu pada resistor, dioda, ataupun transistor. Oleh sebab itu pemahaman watakwatak kapasitas mutlak perlu jika kita ingin menguasai teknologi modern yang boleh dikata hampir selalu berkaitan dengan elektronika. Secara umum kapasitor terdiri dari dua elektroda yang terbuat dari konduktor, dan bahan dielektrik yang berada di antara kedua elektroda itu. Untuk mempelajari watak kapasitor tersebut diperlukan model ideal yang sederhana. Di dalam model ini bahan dielektrik dianggap bersifat isolator ideal, yakni tidak memiliki daya hantar listrik sama sekali. Dalam istilah ilmiahnya konduktivitas listrik suatu isolator ideal sama dengan nol. Muatan listrik tidak dapat menyeberangi bahan isolator ini. Peristiwa pengisian dan pengosongan kapasitor memegang peranan yang sangat penting dalam elektronika. Kapasitor merupakan perangkat yang mampu menampung menampung muatan listrik dimana muatan tersebut dapat disimpan kemudian dilepas secara perlahan. Pada pengisian dan pengosongan kapasitor, arus yang berhubungan dengan ini akan mengecil terhadap waktu yang disebut dengan arus transien yang berarti arus yang hanya timbul sesaat. Oleh karena itu maka dilakukanlah percobaan ini dengan tujuan untuk memahami prinsip pengisian dan pengosongan energi dalam kapasitor, dan untuk menentukan menentukan tetapan waktu dan kapasitas kapasitor.
1
BAB 1 PENDAHULUAN a. Latar Belakang
Sekarang ini berbagai alat elektronik terdapat berbagai macam komponen elektronika didalamnya, baik itu komponen aktif, komponen pasif ataupun komponen penunjang. Sebagian besar alat elektronik tersebut tersusun dari rangkaian listrik yang dapat menyimpan muatan listrik yang digunakan pada rangkaian tersebut, ada yang menggunakan listrik AC dan ada yang menggunakan arus DC. Komponen elektronika yang dapat menyimpan listrik pada rangkaian elektronik tersebut ialah komponen kapasitor. kapasitor. Kapasitor merupakan salah satu piranti elektronika yang terpenting. Rasanya tak ada untai elektronika dirangkai tanpa menggunakan kapasitor. Kalaupun secara fisik kapasitor tidak dipakai dalam suatu untai elektronika, watak kapasitas tetap hadir pada piranti-piranti yang lain, baik itu pada resistor, dioda, ataupun transistor. Oleh sebab itu pemahaman watakwatak kapasitas mutlak perlu jika kita ingin menguasai teknologi modern yang boleh dikata hampir selalu berkaitan dengan elektronika. Secara umum kapasitor terdiri dari dua elektroda yang terbuat dari konduktor, dan bahan dielektrik yang berada di antara kedua elektroda itu. Untuk mempelajari watak kapasitor tersebut diperlukan model ideal yang sederhana. Di dalam model ini bahan dielektrik dianggap bersifat isolator ideal, yakni tidak memiliki daya hantar listrik sama sekali. Dalam istilah ilmiahnya konduktivitas listrik suatu isolator ideal sama dengan nol. Muatan listrik tidak dapat menyeberangi bahan isolator ini. Peristiwa pengisian dan pengosongan kapasitor memegang peranan yang sangat penting dalam elektronika. Kapasitor merupakan perangkat yang mampu menampung menampung muatan listrik dimana muatan tersebut dapat disimpan kemudian dilepas secara perlahan. Pada pengisian dan pengosongan kapasitor, arus yang berhubungan dengan ini akan mengecil terhadap waktu yang disebut dengan arus transien yang berarti arus yang hanya timbul sesaat. Oleh karena itu maka dilakukanlah percobaan ini dengan tujuan untuk memahami prinsip pengisian dan pengosongan energi dalam kapasitor, dan untuk menentukan menentukan tetapan waktu dan kapasitas kapasitor.
1
b. Tujuan
1. Mengetahui fungsi dan jenis – jenis – jenis jenis kapasitor. 2. Memahami prinsip pengisian dan pengosongan kapasitor. 3. Membuat grafik pengisian dan pengosongan pada kapasitor. 4. Menentukan tetapan waktu dan kapasitas kapasitor.
2
BAB II DASAR TEORI a. 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. Kapasitor banyak digunakan dalam sirkuit elektronik dan mengerjakan berbagai fungsi. Pada dasarnya kapasitor merupakan komponen penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari dua permukaan yang berhubungan tapi dipisahkan oleh satu penyekat. Bila elektron berpisah dari satu plat ke plat lain akan terdapat muatan diantara kedua plat medium penyekat tadi. Muatan ini disebabkan oleh muatan positif pada plat yang kehilangan elektron dan muatan negatif pada plat yang memperoleh elektron. Adapun sifat – sifat kapasitor adalah sebagai berikut. a)
Dapat menyimpan muatan listrik
b)
Dapat menahan arus searah
c)
Dapat melewatkan arus bolak balik Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam
merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya.
3
Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektr iknya. Kapasitor adalah perangkat yang digunakan untuk menyimpan muatan ;ist rik. Sebagai akibatnya, kapasitor merupakan suatu tempat penampungan (reservior) dimana, muatan dapat disimpan dan kemudian dapat dilepaskan secara perlahan. Suatu kapasitor jika dihubungkan dengan sumber tegangan DC maka akan menyimpan energi dan energi akan dibebaskan jika sumber tegangan tersebut di putus. Kapasitor mampu menyimpan energi dalam jangka waktu yang panjang asalkan tidak ada kebocoran pada kapasitor. Jika kapasitor dengan kapasitansi dihubungkan dengan suatu sumber tegangan maka setelah beberapa waktu, didalam kapasitor akan muncul muatan sebanyak hasil kali kapasitansi dan tegangan sumber. Setelah muatan ini tercapai, dikatakan kapasitor sudah terisi penuh. Peristiwa pengisian dan pengosongan kapasitor memegang peran penting dalam elektronika. Arus yang berhubungan dengan ini mengecil dengan waktu sehingga disebut arus transien, berarti arus yang hanya timbul sebentar, jadi bukan arus tetap. Farad adalah satuan yang digunakan untuk kapasitansi, yang disebut F. urutan terkecil adalah picoFarad. Kapasitor dikatakan memiliki kapasitansi sebesar 1F, jika arus sebesar 1A mengalir didalamnya ketika diberi potensial yang berubah-ubah dengan kelajuan 1v/s.Peristiwa pengisian dan pengosongan kapasitor memegang peran penting dalam elekronik. Arus yang berhubungan dengan ini mengecil dengan waktu sehingga disebut arus transien, yang berarti arus yang hanya timbu sebentar, jadi bukan arus tetap. Tegangan listrik pada kapasitor besarnya berbanding lurus dengan muatan listrik yang tersimpan di dalam kapasitor, hubungan ini dapat dituliskan menjadi : C=
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. Suatu kapasitor yang telah terisi-muatan listrik,apabila terminal 2 kapasitor kita koneksikan dengan beban maka muatan itu akan terbuang melalui beban tersebut. 4
Kejadian ini disebut membuang muatan listrik dari kapasitor. Kondisi ini disebut pengosongan kapasitor. Pada saat kondisi pengosongan kapasitor,lambat-laun muatannya berkurang yang akhirnya menurunkan tegangan kapasitor hingga akhirnya terbuang habis muatannya.
Kondisi
ini
disebut
dengan
tak
bermuatan
listrik
(kapasitor
netral).
Besar nilai beban dapat mempengaruhi jalannya pengosongan kapasitor. Besar nilai itu dalam bentuk nilai hambatan. Untuk dapat melihat jalannya pengosongan muatan2 listrik kapasitor kita menggunakan alat-ukur listrik sebagai beban. Seperti baterai maka kawat positif alat ukur di koneksikan pada kutub positif kapasitor dan kawat negatif alat -ukur di koneksikan pada kutub negatif kapasitor seperti gambar diatas terlihat dengan jalannya jarum penunjuk alat ukur pada saat pengosongan kapasitor.
b. Konstanta Waktu
Apabila kapasitor yang terisi-muatan listrik kita hubungkan dengan beban maka kapasitor
akan
membuang
muatan
melalui
beban
itu,bila
beban
itu
alat-ukur
multimeter,terlihat respon jarum akan berangsur-angsur menurun ke nol volt. Waktu yang diperlukan agar jarum menuju ke titik nol ditentukan oleh besarnya nilai hambatan dalam alat ukur
multimeter
itu.
Dengan alat-ukur waktu misalkan StopWatch kita dapat melihat waktu yang diperlukan jalannya pengosongan-muatan kapasitor terhadap respon jarum multimeter. Pada pengisian-kapasitor dengan alat-ukur multimeter terlalu sulit menentukan waktu yang diperlukan pada proses pengisian-muatan kapasitor itu.Pemecahan masalah ini dengan menggunakan hambatan luar. Misalkan hambatan luar itu komponen Resistor maka kapasitor membuang muatan itu melalui resistor. Berarti arus mengalir lewat resistor dan selang beberapa
saat,
muatan
kapasitor
akhirnya
habis
dan
aruspun
menjadi
Nol.
Berapa lama muatan kapasitor terbuang habis ditentukan oleh : A. Kapasitas kapasitor .
Makin besar kapasitas kapasitor akan makin panjang waktu pengosongan kapasitor. B. Besarnya hambatan pada sirkit itu.
Makin besar hambatan,makin kecil kuat-arus yang mengalir untuk proses membuang muatan listrik itu dan menjadi panjang waktunya. Jangka-waktu yang diperlukan untuk membuang habis muatan itu hasil kali dari kapasitas dengan hambatan sirkit itu. Secara matematik ditulis dengan R x C 5
R dikali C disebut Konstanta Waktu. Dimana R dalam Ohm,dan C dalam Farad sedangkan Konstanta-waktu dalam detik. Jangka-Waktu untuk membuang habis muatan kapasitor ialah 5 x R x C
HUBUNGAN TEGANGAN,ARUS,HAMBATAN DAN KAPASITAS KAPASITOR
Jalannya tegangan dan arus pada proses kapasitor ialah rangkaian percobaan untuk melihat proses pengisian dan pengosongan kapasitor, sebagai catatan ,saya tekankan disini hanya pada kata Proses Kapasitor itu artinya pengisian dan juga pengosongan kapasitor. Multimeter pertama kita posisikan pada saklar jangkah 12Volt DC untuk pengukuran tegangan dan multimeter kedua pada saklar jangkah DCmiliampere untuk pengukuran kuat arus yang mengalir. Dengan menutup saklar atau saklar S mulai di posisi-ON kan, maka kapasitor akan terisi-muatan listrik ,ini terlihat dengan jalannya jarum-penunjuk alat-ukur pada kedua multimeter. Dengan stopwatch kita dapat melihat konstanta waktu yang diperlukan, dihitung sejak saklar S mulai di posisi-ON kan pada rangkaian di atas.StopWatch dapat menggunakan aplikasi dari Handphone. Setelah kapasitor terisi penuh muatan-listrik,saklar S kita posisikan OFF agar muatan listrik masih tersimpan pada kapasitor ,untuk mengosongkan kapasitor , sumber-arus yaitu baterai 9 volt dapat kita lepaskan, dan bagian saklar yang terlepas di hubungkan pada terminal negatif alat-ukur multimeter kedua.Gulir kembali saklar S di posisi-ON, pengosongan muatan di mulai.
Tegangan-Jepit Pada Proses Kapasitor
Tegangan pada proses pengisian dan pengosongan kapasitor merupakan tegangan-jepit yang berada pada terminal2 kapasitor yang di koneksikan pada sumber-arus. Tidak peduli,seberapa besar tegangan-jepit ini,tidak akan mempengaruhi waktu proses pengisian dan pengosongan kapasitor.Bila pada percobaan diatas ,baterai ditukar dengan dengan baterai 3 volt atau 6 volt jangka-waktu tidak terpengaruh.
6
Jalannya Arus-Pemuatan Dan Arus Buang-Muatan Pada Kapasitor .
Untuk pengisian dan pengosongan sebuah kapasitor melalui suatu hambatan diperlukan jangka-waktu . Jangka-waktu ini ditetapkan oleh Konstanta-waktu RC. Sebenarnya bukan jalannya arus tetapi tegangan yang ada pada hambatan itu yaitu pada terminal2 resistor atau VR.
Jalannya Arus Dan Tegangan Pada Proses Kapasitor. A. Proses pengisian kapasitor
Diketahui sebelumnya bahwa arus pemuatan pada kapasitor merupakan arus yang mengalir pada sebuah hambatan yaitu Resistor dan berdasarkan Hukum ohm V=R x I , ini berarti bila I = 0 maka V= 0 dan bila I= Maksimum maka V= maksimum dengan kata lain maka jalannya arus dan tegangan pada sebuah hambatan ialah Sefasa. Terlihat bahwa tingkah jalannya arus pemuatan pada tegangan resistor ( VR ) berlawanan dengan tegangan kapasitor ( VC ) dimana bila VR = maksimum maka VC = 0 dan jika VR = 0 maka VC = maksimum.
B. Poses pengosongan kapasitor
Pada proses pengosongan kapasitor bahwa arus buang-muatan pada kapasitor di tunjukan dengan jalannya tegangan pada kapasitor itu.Tegangan kapasitor mula-mula sebesar tegangan-jepit baterai dan lambat-laun tegangan menurun akibat dari berkurangnya muatan pada kapasitor hingga akhirnya menjadi nol. Dimana pada saat 0,7RC maka muatan tinggal 50% pada saat 3RC maka muatan tinggal 5% pada saat 5RC maka muatan tinggal 0% Pada grafik jalannya buang-muatan kapasitor terlihat bahwa VC pada mula-mula maksimum setinggi tegangan-jepit baterai sesudah 5RC maka VC = 0.
7
Arus Searah Pada Rangkaian RC.
Bila arus searah dihubungkan pada kapasitor dan diseri dengan resistor maka pengisian dan pengosongan muatan arus dan tegangan searah pada kapasitor telah di jelaskan diatas. Hal berbeda terjadi bila sumber tegangan searah dihubungkan hanya dengan kapasitor saja dengan kata lain Rangkaian Murni kapasitor. Pada rangkaian murni kapasitor proses pengisian muatan dengan arus searah berlangsung sangat cepat atau seketika itu kapasitor telah terisi penuh muatan, bahasa awamnya " kok tiba-tiba udah penuh". Karena proses pengisian berlangsun cepat ,ini berarti bahwa ar us searah pada rangkaian murni kapasitor tidak bisa digunakan atau tidak terlalu bermanfaat, oleh karena itu kapasitor berarti telah memblok arus searah. Arus Bolak-balik Pada Rangkaian RC.
Diketahui sebelumnya pada proses pengisian muatan pada kapasitor dengan arus-searah ( DC current ) melalui sebuah hambatan yaitu resistor . Arus ini mengalir pada saat kapasitor mengisi muatan dari sumber-arus. Setelah beberapa saat kapasitor penuh dengan muatanmuatan listrik,aliran arus itu juga berhenti.Ternyata arus-searah ini mengalir hanya sesaat kapasitor mengisi muatan dan tidak kontinyu.Dengan kata lain arus-searah sulit mengalir lewat kapasitor. Tetapi bila rangkaian RC ini kita hubungkan dengan Arus-bolak-balik ( AC Current ) maka arus akan mengalir pada rangkaian RC itu.
8
BAB III METODE PERCOBAAN
1. Alat dan bahan a. Electrolytic Capacitor
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membran oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati – hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “meledak”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply, low pass filter , rangkaian pewaktu. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt. b.
Polystyrene Film Capacitor
Dielektrik dari kapasitor ini menggunakan polystyrene film. Tipe ini tidak bisa digunakan untuk aplikasi yang menggunakan frekuensi tinggi, karena konstruksinya yang sama seperti kapasitor elektrolit yaitu seperti koil. Kapasitor ini baik untuk aplikasi pewaktu dan filter yang menggunakan frekuensi beberapa ratus KHz. Komponen ini mempunyai 2
9
warna untuk elektrodanya, yaitu: merah dan abu – abu. Untuk yang merah elektrodanya terbuat dari tembaga sedangkan warna abu – abu terbuat dari kertas alumunium
c. Saklar
Saklar
adalah
sebuah
perangkat
yang
digunakan
untuk
memutuskan
dan
menghubungkan aliran listrik. Jadi saklar pada dasarnya adalah suatu alat yang dapat atau berfungsi menghubungkan atau pemutus aliran listrik (arus li strik) baik itu pada jaringan arus listrik kuat maupun pada jaringan arus listrik lemah.Yang membedakan saklar arus listrik kuat dan saklar arus listrik lemah adalah bentuknya kecil jika dipakai untuk alat peralatan elektronika arus lemah, demikian pula sebaliknya, semakin besar saklar yang digunakan jika aliran listrik semakin kuat. Secara sederhana, saklar terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada suatu rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambung (on) atau putus (off) dalam rangkaian itu. Material kontak sambungan umumnya dipilih agar supaya tahan terhadap korosi. Kalau logam yang dipakai terbuat dari bahan oksida biasa, maka saklar akan sering tidak bekerja. Untuk mengurangi efek korosi ini, paling tidak logam kontaknya harus disepuh dengan logam anti korosi dan anti karat.
10
d.
Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
e. Kabel Listrik
Kabel listrik adalah media untuk menyalurkan energi listrik. Sebuah kabel listrik terdiri dari isolator dan konduktor. Isolator di sini adalah bahan pembungkus kabel yang biasanya terbuat dari bahan thermoplastik atau thermosetting, sedangkan konduktornya terbuat dari bahan tembaga ataupun aluminium. Kemampuan hantar sebuah kabel listrik ditentukan oleh KHA (kemampuan hantar arus) yang dimilikinya, sebab parameter hantaran listrik ditentukan dalam satuan Ampere. Kemampuan hantar arus ditentukan oleh luas penampang konduktor yang berada dalam kabel listrik, adapun ketentuan mengenai KHA kabel listrik diatur dalam spesifikasi SPLN. Sedangkan tegangan listrik dinyatakan dalam Volt, besar daya yang diterima dinyatakan dalam satuan Watt, yang merupakan perkalian dari Ampere × Volt = Watt. Pada tegangan 220 Volt dan KHA 10 Ampere, sebuah kabel listrik dapat menyalurkan daya sebesar 220V × 10A = 2200 Watt.Kabel listrik berdasarkan tegangannya terdiri beberapa kategori, antara lain: 1. Kabel listrik Tegangan Rendah 2. Kabel listrik Tegangan Menengah 3. Kabel listrik Tegangan Tinggi 11
f.
Multimeter
Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertian multimeter secara umum, sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. Ada juga orang yang menyebut multimeter dengan sebutan AVO meter, mungkin maksudnya A (ampere), V(volt), dan O(ohm).
g.
Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan hukum Ohm. Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan 12
sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.
h. Project Board
Project Board atau yang sering disebut sebagai BreadBoard adalah dasar konstruksi sebuah sirkuit elektronik dan merupakan prototipe dari suatu rangkaian elektronik. Di zaman modern istilah ini sering digunakan untuk merujuk pada jenis tertentu dari papan tempat merangkai komponen, dimana papan ini tidak memerlukan proses menyolder ( langsung tancap ). Karena papan ini solderless alias tidak memerlukan solder sehingga dapat digunakan kembali, dan dengan demikian dapat digunakan untuk prototipe sementara serta membantu dalam bereksperimen desain sirkuit elektronika. Berbagai sistem elektronik dapat di prototipekan dengan menggunakan breadboard, mulai dari sirkuit analog dan digital kecil sampai membuat unit pengolahan terpusat (CPU).
13
2. Skema Percobaan -
Pengisian Muatan
No.
Waktu (sekon)
Tegangan (Volt)
1.
10 s
...
2.
20 s
...
3.
30 s
...
4.
40 s
...
5.
50 s
...
-
Pengosongan Muatan
No.
Waktu (sekon)
Tegangan (Volt)
1.
10 s
...
2.
20 s
...
3.
30 s
...
4.
40 s
...
5.
50 s
...
-
Deteksi Lama Lampu Menyala
NO
Tegangan Kapasitor
Tegangan Baterai
1
16 V 1000µf 16 V 1000µf 16 V 1000µf 16 V 1000µf 16 V 1000µf
2 3 4 5
Lampu Pengisian LED
Lama Lampu Menyala
9V
Tegangan Lampu LED 3V
10
...
9V
3V
20
...
9V
3V
30
...
9V
3V
40
...
9V
3V
50
...
14
3.Tata Laksana Percobaan 1. Pengisian muatan Langkah kerja : 1. Siapakan baterai 9 volt, kapasitor 16 volt, dan multimeter 2. Masukkan kaki kapasitor yang panjang (+) ke kutub positif baterai dan kaki pendek kapasitor (-) dimasukkan ke kutub negatif pada baterai 3. Hitung menggunakan stopwach selama 10 detik 4. Jika kapasitor telah terisi, ukur kapasitor tersebut dengan menggunakan mikrometer selama 10 detik (kabel merah ke kutub positif dan kabel hitam ke kutub negatif) 5. Lalu lihat pada multimeter berapakah muatan yang terisi pada kapasit or tersebut 6. Lakukan pengisian dan pengukuran ulang dengan waktu yang berbeda, yaitu 20,30,40,dan 50 detik 7. Setelah pengisian kapasitor selesai, tulislah hasil muatan tersebut di lembar kerja kalian.
2. Pengosongan muatan Langkah kerja : 1. Siapkan kapasitor 16 volt, dan multimeter 2. Letakkan kaki panjang (+) kapasitor ke kabel merah (+) pada multimeter dan kaki pendek kapasitor (-) ke kabel hitam (-) 3. Hitunglah menggunakan stopwach selama 10 detik 4. Selanjutnya lihat pada multimeter berapakah muatan yang berkurang pada kapasitor 5. Lakukang pengurangan tersebut dengan waktu yang berbeda, yaitu 20,30,40,dan 50 detik 6. Setelah pengosongan selesai, tulislah hasil muatan pada kapasitor tersebut di lembar kerja kalian
3. Deteksi lama lampu menyala Langkah kerja : 1. Siapkan LED, baterai 9 volt, resistor 16 volt, dan kapasitor 2. Isilah kapasitor menggunakan baterai selama 10 detik 3. Lilitkan resistor ke kaki panjang LED 4. Setelah kapasitor terisi, tempelkan kaki panjang LED yang telah dililit kan resistor ke kaki panjang kapasitor 5. Setelah lampu menyala, hitunglah menggunakan stopwach, berapa lama lampu tersebut menyala 6. Lakukan pengisian ulang kapasitor dengan waktu yang telah ditentukan 7. Kemudian tempelkan lagi LED yang telah dililitkan resistor ke kapasitor selama waktu yang telah di tentukan 8. Tulislah hasil laporan tersebut ke lembar kerja kalian
15
4. Projectboard Langkah kerja : 1. Siapkan projectboard, LED, baterai 9 volt, kapasitor 16 volt, kabel, resistor, dan saklar 2. Masukkan kedua kaki kapasitor secara menurun ke lubang yang ada pada prjectboard 3. Lalu masukkan kedua kaki LED kearah samping, salah satu dari kaki LED harus berada di atas lubang kapsitor 4. Setelah itu masukkan resistor kearah samping, pada lubang di bawah kaki LED 5. Siapkan kabel, gunting lapisan kabel hingga tembaga terlihat 6. Lilitkan tembaga ke kutub positif dan negatif pada baterai 7. Kemudian tembaga tersebut di sambungkan ke saklar 8. Lilitkan tembaga di kaki kapasitor dan resistor 9. Hidupkan saklar, dan lampu akan menyala
16
4. Analisa Perhitungan Resistor Cara perhitungan resistor : Gabungkan pita ke-1 dan pita ke-2, kalikan dengan pita ke-3 Muatan dalam kapasitor Untuk menghitung muatan di dalam kapasitor, maka dapat ,menggunakan rumus C =
maka untuk mencari Q :
Q = C.V
17
BAB IV DATA DAN HASIL PERCOBAAN 1. DATA
Pengisian Muatan
NO
T (sekon)
Vc (volt)
1
10
0,96
2
20
1,31
3
30
1,47
4
40
1,50
5
50
1,54
Pengosongan Muatan
NO
T (sekon)
Vc (volt)
1
10
9,23
2
20
8,82
3
30
8,64
4
40
8,23
5
50
7,59
Deteksi Lama Lampu Menyala TEGANGAN NO KAPASITOR
TEGANGAN
TEGANGAN
LAMA
LAMA
BATERAI
LAMPU LED
PENGISIAN
LAMPU
KAPASITOR
MENYALA
1
16 V
9V
3V
10
6,36
2
16 V
9V
3V
20
8,60
3
16 V
9V
3V
30
11,05
4
16 V
9V
3V
40
20,03
5
16 V
9V
3V
50
30,78
18
2. Grafik Percobaan
A. Grafik Percobaan Pengisian muatan
Tegangan Kapasitor Saat Pengisian Muatan 2 1.5 Vc
1
1,54
1,50
1,47
1,31 0,96
0.5
Vc
0 10
20
30
40
50
Lama pengisian Kapasitor
Pengosongan muatan
Tegangan Kapasitor Saat Pengosongan Muatan 10
9.23
8 Vc
8.82
8.64
8.23
7.59
6 4 Vc
2 0 10
20
30
40
50
Lama Pengisian Kapasitor
Deteksi Lama Lampu Menyala
Lama Lampu Menyala 35 30.78
30 25 20 t
20.03
15 10
8.6
6.36
5
Lama Lampu Menyala
11.05
0 10
20
30
40
50
Lama pengisian kapasitor
19
3. Perhitungan
Resistor Cokelat Hitam Jingga Emas
:1 :0 : 103 : ±5% : 10 x 10 3± 5% : 104± 5% ∴ nilai hambatan resistor sebesar 104 ± 5% Ohm
Kapasitor C= Kapasitor yang digunakan pada percobaan ini adalah kapasitor sebesar 16V 1000
Waktu t =RC Waktu dapat diukur dengan mengalikan hambatan resistor dan kapasitor
20
BAB V PEMBAHASAN PEMBAHASAN I.
Pengisian kapasitor
Pada percobaan ini, kami menggunakan kapasitor. Dimana kami mengukur tegangan dan arus sehingga diperoleh beberapa 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
21
Kuat arus listrik yang diperoleh daripercobaan ini menunjukkan bahwa semakin lama arus pada kapasitor akan mengalami penurunan, dilihat brdasarkan grafik yang semakin ke bawah.
II.
Pengosongan Kapasitor
Pada pengosongan kapasitor, kami menggunakan kapasitor.dimana kami mengukur arus dan tegangan pada kapasitor tersebut sehingga diperoleh beberapa 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. 1. Metode dibahas kelebihan dan kekurangan
-
Kelebihan ; a. Pratikum ini menggunakan bahan menggunakan bahan dan alat yang cukup mudah di dapat, dan harganya terjangkau. b. Praktikum itu membutuhkan waktu yang tidak terlalu lama. c. Praktikum ini cukup mudah untuk di lakukan dan aman bagi siswa, karena tegangan yang digunakan tidak terlalu besar. d. Penggunaan project board memudahkan pekerjaan siswa, karena siswa tidak perlu mematri diatas papan PCB.
-
Kekurangan ; a. Ketidak ketelitian dalam pengisian maupun pengosongan kapasistor dapat menyebabkan kekeliruan dalam perhitugan tegangan yang ada di dalam kapasistor. b. Kapasistor mudah mengalami konsleting. Dan juga LED mulai terbakar apabila dalam penggunaa tidak sesuai dengan aturan.
2. Tinjauan terhadap data percobaan.
-
22
BAB VI KESIMPULAN 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.
SARAN 1. Hendak nya di pratik kan untuk memahami percobaan yang akan dilakukan 2. Lebih menguasai langkah-langkah percobaan dan materi yang diberikan 3. Lebih teliti dan cekatan dalam melakukan percobaan 4. Sebaiknya setiap anggota kelompok saling berkoordinasi 5. Sebaiknya dalam praktik lebih bisa displin waktu
23
BAB VII DAFTAR PUSTAKA
Alegado. Joe Harvey. 1999. ,Electronicts for Beginners. Sanciangko: Rex book store. Bakri, Abdul Haris, dkk.2008. Dasar-Dasar Elektronika. Makassar: UNM Platt, Charles. 2013. Encyclopedia of Electronic Componints. Combridge: O’ relly media. Sutrisno. 1968. Elektronik Teori dan Penerapannya. Bandung: ITB. Wang, Meizhong. 2005. Understandable Electric Circuit . London: The Institution of engineering and technology. http://www.dien-elcom.com/2012/08/fungsi-saklar-dan-macam-macam-saklar.html https://ghofarudin.wordpress.com/2012/08/18/pengertian-dan-fungsi-multimeter/ http://teknikelektronika.com/pengertian-baterai-jenis-jenis-baterai/ https://id.wikipedia.org/wiki/Resistor 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. http://www.aisi555.com/2011/07/mengenal-project-board-atau-bread-board.html http://basejob.blogspot.co.id/2012/04/rangkaian-dasar-kapasitor_12.html
24
BAB VIII LEMBAR PENGESAHAN Laporan ini dibuat untuk memenuhi salah satu syarat mata pelajaran Fisika Judul
: Menganalisis Prinsip Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
Disusun Oleh : Kelompok 1 Kelas
: XII MIPA 2
Mengetahui, Guru Pembinbing
Kepala SMA Patra Mandiri 01
Yohana Sarkol,S.Si
Drs. Suhaimi Maheran
25
BAB IX LAMPIRAN GAMBAR
KETERANGAN
26
MULTIMETER
alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi)
PROJECT BOARD
dasar konstruksi sebuah sirkuit elektronik dan merupakan prototipe dari suatu rangkaian elektronik SAKLAR saklar pada dasarnya adalah alat
penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat, saklar berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen elektronika arus lemah.
KAPASITOR
Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad
27
BATERAI
sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.
KABEL
sebuah alat yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal dari satu tempat ke tempat lain.
LAMPU LED
produk diode pancaran cahaya (LED) yang disusun menjadi sebuah lampu.
RESIPTOR
komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik 28
Kegiatan pengisian muatan
Kegiatan menyatukan lampu LED ke kapasitor
Kegiatan pengisian muatan yang dihitung menggunakan stopwatch
Meletakan kapasitor,lampu LED,resiptor pada project board
29
Saat melakukan pengukuran besar tegangan pada kapasitor
Saat membuuat rangkaian listik
Saat mencoba percobaan mengidupkan lampu LED dari
Saat hasil percobaan berhasil
30
