Praktikum Rangkaian Listrik 2
Pengisian dan Pengosongan kapasitor Tujuan
1.
Mahasiswa mengetahui bagaimana karakteristik pengisian dan pengosongan kapasitor
2.
Mahasiswa
dapat
menggambar
dan
menjelaskan
kurva
pengisian
dan
pengosongan kapasitor. Alat dan Bahan
1.
2.
Komponen •
Saklar SPDT
•
Capasitor 470!" / 50! dan 1000!" /50
•
Resistor 68
!! dan
1 Buah
100
1 Buah
!
1 Buah
!!
Instrumen •
Sumber tegangan DC (Power supply)
1 Buah
•
Multimeter
1 Buah
•
Galvanometer
1 Buah
•
Stop watch
1 Buah
•
Osiloscop
1 Buah
Dasar Teori
Kapasitor merupakan elemen pasif yang di desain untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Kapasitor banyak digunakan sebagai komponen pada rangkaian elektronik, komunikasi, komputer dan sistem tenaga listrik. Apabila suatu rangkaian diubah dari satu kondisi ke kondisi yang lain, maka akanada periode transisi dimana dalam periode ini arus-arus cabang dan tegangan-tegangan elemen berubah dari nilai awalnya menjadi nilai yang baru. Periode ini dinamakan
transien .
Setelah keadaan transien dilampaui, rangkaian dikatakan berada dalam keadaan tunak ( (steady
). Jika sebuah kapasitor memiliki beda tegangan state ).
!! diantara
plat-
Praktikum Rangkaian Listrik 2
platnya diberi suatu lintasan konduksi
!,
maka muatan pada kapasitor akan bergerak
pada lintasan konduksi dan menimbulkan arus !, sehingga: !! !
!
!
.............................................................................................. (2.1)
!
!
!"
!!
.................................................................................... (2.2)
!"
Dengan mengeliminasi ! dalam kedua persamaan dihasilkan: !" !"
!
!
!
Jika diketahui !!
!
! !!
!!
!
!! !"
!!
!
!!
!" !
! ............................................................................. (2.3)
!
!"
!
!
!"
!
!
! !
!" ! !
!
!
! !
!
!!
!
!! ,
maka !!!! dan !!!! adalah:
..................................................................... (2.4)
! ! .................................................................. (2.5)
Tegangan dan arus dari kapasitor adalah eksponensial dengan nilai awal masing-masing adalah
! dan !
!
. Seiring bertambahnya waktu, tegangan dan arus
akan turun menjadi nol dengan konstanta waktu sebesar !
!
!"
.............................................................................................. (2.6) !"#
$
%
'
Gambar 2.1 Rangkaian RC pengosongan Sedangkan memberikan
pada
!" !
!
!
pengosongan !!
kapasitor,
untuk
,KVL
! ! !
dimana setelah mensubstitusikan
!
!
pada
! !!"
!"
loop
! akan
menjadi: !" !"
!
!
!
!"
!
!
!"
!! ! ! ! .......................................................................... (2.7)
Dengan kondisi awal !!
!
!!
!
!! ! ! !! !
!
!!
!!
!"
!"
..................................................................................... (2.8)
...................................................................................... (2.9)
Praktikum Rangkaian Listrik 2
i
!
DC
"
!! ! !! !
$
Gambar 2.2 Rangkaian RC pengisian Langkah Percobaan
1.
Rangkai komponen berdasarkan gambar topografi rangkaian dibawah,
2.
Periksa rangkaian anda kepada dosen pembimbing. Apabila telah disetujui hubungkan powersupply dengan sumber tegangan 220 V, hidupkan power dan atur output tegangan DC sebesar 12 Vdc. spdt
Amperemeter -
+
Switch
0.000
Key = A
Key = Space
R1
A
100k! DC 1e-009Ohm
C1 470"F
Vdc 12 V
+
0.000 -
V
Voltmeter DC 10MOhm
Gambar 2.1 Rangkaian percobaan pengisian kapasitor 3.
Secara bersamaan tutup Switch dan tekan tombol stopwatch, amati penunjukan pada amperemeter dengan interval waktu seperti yang tertera pada Tabel 2.1 dan masukkan hasilnya pada tabel pengisian.
4. Apabila telah selesai, matikan stopwatch, buka Switch. 5.
Tanpa merubah rangkaian, secara bersamaan pindahkan sakelar spdt pada posisi seperti pada gambar 2.2 dan tekan tombol stopwatch, amati perubahan amperemeter dengan interval waktu seperti yang tertera pada Tabel 1.1, masukkan hasil pengukuran tersebut kedalam tabel pengosongan.
Praktikum Rangkaian Listrik 2
spdt
Amperemeter
Switch
0.000
Key = A
Key = Space
R1
-
+
A
100k! DC 1e-009Ohm
C1 470"F
Vdc 12 V
+
0.000
V
-
Voltmeter DC 10MOhm
Gambar 2.2 Rangkaian percobaan pengosongan kapasitor 6.
Bila telah selesai matikan stopwatch, kembalikan stopwatch pada posisi nol.
7.
Ulangi proses pengisian dan pengosongan kapasitor diatas, dengan harga resistor 68
!! dan
kapasitor 1000 !" , masukkan hasil pengukuran kedalam
Tabel 2.2 Hasil Pengukuran !
: 470 !"
!
: 100
!!
Tabel 2.1 Hasil pengukuran pengisian dan pengosongan kapasitor Waktu (s)
0 15 30 45 60 75 90 120 150 180 210 240 270 300
Pengisian Tegangan Arus
Pengosongan Tegangan Arus
Praktikum Rangkaian Listrik 2
!
: 1000 !"
!
: 68
!!
Gambar 2.2 Hasil pengukuran pengisian dan pengosongan kapasitor Waktu (s)
Pengisian Tegangan Arus
Pengosongan Tegangan Arus
0 15 30 45 60 75 90 120 150 180 210 240 270 300
Pertanyaan
1.
Berapakah tetapan waktu dari masing-masing percobaan!
2.
Buat tabel hasil perhitungan berdasarkan kapasitansi kapasitor yang digunakan.
3.
Bandingkan hasil pengukuran dan perhitungan, analisa hasil tersebut.
4.
Gambarlah grafik dari : a.
!
b.
!
!
!
! !!!, pada pengisian maupun pengosongan kapasitor
!!!!, pada pengisian maupun pengosongan kapasitor
Analisis grafik tersebut.
Kesimpulan
