[Type the document title] Charge Discharge Nama : Dina
IsholawatiNPM : 1106139203 Fakultas : TeknikJurusan : Teknik
KimiaGrup : A12 Nomor Percobaan : LR 01Nama Percobaan : CHARGE
DISCHARGE Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar[Type the
document title] Nama : Dina Isholawati Jurusan : Teknik Kimia Nomor
Percobaan : LR 01 Nama Percobaan : CHARGE DISCHARGE Unit Pelaksana
Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPPUniversitas Indonesia Depok
Page 1 (UPP-IPD) [Type the document title] Charge DischargePage 2
CHARGE DISCHARGE I.Tujuan -Melihat karakteristik tegangan kapasitor
pada saat pengisian dan pelepasan muatan II.Peralatan -Kapasitor
-Resistor -Amperemeter -Voltmeter -Variable power
supply-Camcorder-Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali
otomatis III.LANDASAN TEORI
Kapasitor(Kondensator)yangdalamrangkaianelektronikadilambangkandengan
huruf"C"adalahsuatualatyangdapatmenyimpanenergi/muatanlistrikdidalammedan
listrik, dengancara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari
muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday
(1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x
1011cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.
Struktursebuahkapasitorterbuatdari2buahplatmetalyangdipisahkanolehsuatu
bahandielektrik. 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
mengumpulpada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada
saatyang sama muatan muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang
satu lagi. Muatan positif tidak dapat
mengalirmenujuujungkutubnegatifdansebaliknyamuatannegatiftidakbisamenujuke
ujungkutubpositif,karenaterpisaholehbahandielektrikyangnon-konduktif.Muatan
elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung
kakinya. [Type the document title] Charge DischargePage 3 Gbr 1.
Prinsip Kerja Kapasitor Kapasitoradalah komponen listrikyang
digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana
terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat
(bahan
dielektrik).Ataudengankatalain,kapasitorterbentukdariduakonduktorsembarangyang
dipisahkan oleh sebuah isolator (atau ruang hampa). Suatu kapasitor
memiliki lambang berikut ini: Gbr.2 Lambang Kapasitor Dalam
rangkaian listrik, kapasitor dapat digunakan sebagai : 1. Pencari
gelombang radio (tuning) 2. Salah satu komponen pengapian 3.
Penyimpan energi dalam rangkaian penyala elektronik 4. Filter dalam
catu daya
Kapasitansididefinisikansebagaikemampuandarisuatukapasitoruntukdapat
menampungmuatanelektron.Kemampuankapasitordalammenyimpanmuatanlistrik
dinyatakanolehbesarankapasitasataukapasitansi(yangdinotasikandenganC),dan
didefinisikansebagaiperbandinganantaramuatanlistrikQyangtersimpandalamkapasitor
dan beda potensial V antara kedua keping. Dimana: Q = muatan
elektron, satuan C (coulomb) C = nilai kapasitansi, satuan F
(farad) V = besar tegangan, satuan V (volt) [Type the document
title] Charge DischargePage 4 Pada rangkaian arus searah seperti
pada Gbr.3, kapasitor akan menjadi hambatan tak hingga. Hanya saat
rangkaian dibuka dan ditutp, arus akan mengalir. Saat rangkaian
tertutup,
arusakanmengakibatkankapasitordimuatihinggasamadenganteganganyangdiberikan
sebesarV0.Sebaliknya,kapasitorakanmelepaskanmuatanmelaluiresistorsaatrangkaian
dibuka. Karakteristik tegangan pada kapasitor dapat diterangkan
dengan fungsi eksponensial. Gbr.3. Rangkaian kapaitor dan resisitor
arus searah Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah () = 0-t :
/(1) Dengan adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu
paruh adalah waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi
1c0 yang ditentukan dari besar hambatan dan kapasitansi. = (2) Hal
yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah () = 0( -
-t : /)(3) Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu.
Tegangan kapasitor Vc(t) turun secara asimtotik menjadi nol. Kurva
karakteristik ini dapat dilihat pada Gbr. 4 Konstanta waktu dapat
dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Tarik garis
tangensial dari kurva pengisian pada titik t = 0 s dan tarik garis
asimtot dari kurva pengisian. Buat garis yang tegak lurus dari
titik perpotongan antara tangensial dengan garis asimtot ke sumbu x
. Titik yang diperoleh pada sumbu adalah konstanta waktu. V(t) Vc
[Type the document title] Charge DischargePage 5 Gbr. 4Kurva charge
discharge dari kapasitor serta penentuan konstanta waktu Pada
percobaan di R-Lab akan digunakan 4 buah model rangkaian ,yaitu
Model 1 , 2 , 3 dan 4. Untuk Model 1 dan 3 mengunakan kapasitor
dengan kapasitas yang sama, Untuk Model 2 dan 4 menggunakan
kapasitor dengan kapasitas yang sama. IV.Prosedur Eksperimen [Type
the document title] Charge DischargePage 6 1.Mengaktifkan Web cam .
(mengklik icon video pada halaman web r-Lab) . 2.Memperhatikan
tampilan video dariperalatan yang digunakan. 3.Mengatur model
rangkaian yang akan digunakan ,yaitu model 1. 4.Menghidupkan Power
Supply yang digunakan. 5.Mengukur beda potensial di kaki-kaki
kapasitor dan arus pengisian / pelepasan kapasitor 6.Mengulangi
langkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2 , 3 dan 4 V.Tugas dan
Evaluasi
1.BuatlahgrafikteganganVterhadapwaktu(Vvst)saatpengisiankapasitoruntuktiap
model rangkaian yang digunakan !
2.BuatlahgrafikteganganVterhadapwaktu(Vvst)saatpengosongankapasitoruntuk
tiap model rangkaian yang digunakan! 3.Hitung besar konstanta waktu
dari rangkaian kapasitor berdasarkan kurva yang dibuat dan
besarkonstantawaktuyangdihitungdarinilaikompenenRdanC!Bandingkan
hasilnya! VI.Data hasil percobaan Tabel model 1WaktuICVC 13.981.02
23.181.82 32.552.45 42.042.96 51.643.36 61.313.69 71.053.95
80.844.16 90.674.33 100.534.47 110.424.58 120.334.67 130.254.75
140.194.81 150.154.85 [Type the document title] Charge
DischargePage 7 163.883.88 173.113.11 182.512.51 192.022.02
201.631.63 211.321.32 221.071.07 230.870.87 240.700.70 250.570.57
260.460.46 270.380.38 280.310.31 290.250.25 300.210.21 Pada saat
pengisian kapasitor (charge), data praktikum yang diambil yaitu
pada saat t waktu 1 hingga 15 sekon. Kurvat (waktu) vs V ( Tegangan
) Dari grafik discharge diatas, kita mendapatkan persamaan
eksponensial, yaitu y = 4.674 e-0.20x
Dari persamaan yang kita ketahui, Maka, kita dapat menghitung
besar konstanta waktu dari rangkaian model 1, sebagai berikut. V
(t) = V0 . e t/ y = 1,783 e-0,083x y = 1.7826e0.0832xR =
0.8611024680 5 10 15 20V Kapasitor ( V )t ( s )ChargeChargeExpon.
(Charge)Expon. (Charge)V (t) = V0 . e t/ [Type the document title]
Charge DischargePage 8 -t: = - 0, 083 ( x menunjukkan variabel
waktu t) 1:=0,083 = 10,083 = 12,048 ( s ) Pada Discharge kapasitor
berlaku : Dari literatur didapat hubungan : = (1 0,632 ). 12,048
sekon = 4, 434 sekon Pada saat pengosongan kapasitor (discharge),
data praktikum yang diambil yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30
sekon. V (t) = V0 . e t/ y = 107,8 e-0,20x -t: = - 0, 20 ( x
menunjukkan variabel waktu t) Untuk mendapatkan nilai tetapan waktu
R-C, maka x bisa dimisalkan sebagai t, sehingga: y =
107.82e-0.209xR = 0.99980123450 10 20 30 40V Kapasitor ( V )t ( s
)DischargeDischargeExpon. (Discharge)Expon. (Discharge)V (t) = V0 .
( 1- e t/) [Type the document title] Charge DischargePage 9 1:=0,20
= 10,20 = 5 ( s )
Apabilatetapanwaktutersebutdibandingkanmakadiperolehperbedaanwaktuyang
tidakterlalusignifikankarenapadadasarnyakonstantawaktucharge=konstantawaktu
discharge : - = 5 4,434 sekon - = 0,566 sekon Tabel Model 2
WaktuICVC 111.171.43 28.032.43 35.803.14 44.183.66 53.014.04
62.154.31 71.534.51 81.074.66 90.734.77 100.494.84 110.294.91
120.174.95 130.064.98 140.005.00 150.005.00 1611.293.61 178.202.62
185.971.91 194.371.40 203.211.03 212.350.75 221.740.56 231.280.41
240.960.31 250.720.23 [Type the document title] Charge
DischargePage 10 260.530.17 270.400.13 280.290.09 290.230.07
300.170.05 Pada saat pengisian kapasitor (charge), data praktikum
yang diambil yaitu pada saat t waktu 1 hingga 15 sekon. Kurvat
(waktu)vs V( Tegangan ) V (t) = V0 . e t/ y = 2, 419 e 0,062x -t: =
- 0, 062 ( x menunjukkan variabel waktu t) 1:=0,062 = 10,062 =
16,129 ( s ) Pada Discharge kapasitor berlaku : y = 2.4195e0.0624xR
= 0.6349012345670 5 10 15 20V Kapasitor ( V )t ( s
)ChargeChargeExpon. (Charge)Expon. (Charge)V (t) = V0 . ( 1- e t/)
[Type the document title] Charge DischargePage 11 Dari literatur
didapat hubungan : = (1 0,632 ). 16,129 sekon = 5,935 sekon Pada
saat pengosongan kapasitor (discharge), data praktikum yang diambil
yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30 sekon. V (t) = V0 . e t/ y =
446,1 e-0,30x -t: = - 0, 30 ( x menunjukkan variabel waktu t) Untuk
mendapatkan nilai tetapan waktu R-C, maka x bisa dimisalkan sebagai
t, sehingga: 1:=0,30 = 10,30 = 3,334 ( s ) Apabila tetapan waktu
tersebut dibandingkan maka terdapat perbedaan waktu yang signifikan
karena walaupun seharusnya besarnya konstanta waktu charge =
konstanta waktu discharge. Hal ini dapat dijelaskan karena nilai
korelasi charge R = 0,634 yang berarti relasi data tersebut tidak
terlalu akurat. y = 446.18e-0.303xR = 0.9998012340 10 20 30 40V
Kapasitor ( V )t ( s )DischargeDischargeExpon. (Discharge)Expon.
(Discharge)[Type the document title] Charge DischargePage 12 - =
5,935 3,334 sekon - = 2,601 sekon Tabel model 3 WaktuICVC 12.772.23
21.643.36 30.984.02 40.594.41 50.344.66 60.204.80 70.104.90
80.044.96 90.005.00 100.005.00 110.005.00 120.005.00 130.005.00
140.005.00 150.005.00 162.922.92 171.761.76 181.081.08 190.670.67
200.430.43 210.270.27 220.180.18 230.120.12 240.080.08 250.050.05
260.030.03 270.020.02 280.010.01 290.010.01 300.010.01 [Type the
document title] Charge DischargePage 13 Pada saat pengisian
kapasitor (charge), data praktikum yang diambil yaitu pada saat t
waktu 1 hingga 15 sekon. Kurvat(waktu)vs V ( Tegangan ) V (t) = V0
. e t/ y = 3, 362 e 0,035x -t: = 0,035 ( x menunjukkan variabel
waktu t) 1:=0,035 = 10,035 = 28,57 ( s ) Pada Discharge kapasitor
berlaku : Dari literatur didapat hubungan : = (1 0,632 ). 28,57
sekon y = 3.3629e0.0355xR = 0.5114012345670 5 10 15 20V Kapasitor (
V )t ( s )ChargeChargeExpon. (Charge)V (t) = V0 . ( 1- e t/) [Type
the document title] Charge DischargePage 14 = 10,514 sekon Pada
saat pengosongan kapasitor (discharge), data praktikum yang diambil
yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30 sekon. V (t) = V0 . e t/ y =
2425 e-0,43x -t: = - 0, 43 ( x menunjukkan variabel waktu t) Untuk
mendapatkan nilai tetapan waktu R-C, maka x bisa dimisalkan sebagai
t, sehingga: 1:=0,43 = 10,43 = 2,326 ( s ) Apabila tetapan waktu
tersebut dibandingkan maka terdapat perbedaan waktu yang signifikan
karena walaupun seharusnya besarnya konstanta waktu charge =
konstanta waktu discharge. Hal ini dapat dijelaskan karena nilai
korelasi charge R = 0,511 yang berarti relasi data tersebut tidak
terlalu akurat. - = 10,514 2,326 sekon - = 8,19 sekon y =
2425.2e-0.43xR = 0.991300.511.522.533.50 10 20 30
40DischargeDischargeExpon. (Discharge)[Type the document title]
Charge DischargePage 15 Tabel model 4 Waktu ICVC 16.742.84
23.163.99 31.484.53 40.664.79 50.244.92 60.034.99 70.005.00
80.005.00 90.005.00 100.005.00 110.005.00 120.005.00 130.005.00
140.005.00 150.005.00 167.122.28 173.451.10 181.760.56 190.920.29
200.500.16 210.270.09 220.170.05 230.090.03 240.060.02 250.030.01
260.020.00 270.020.00 280.000.00 290.000.00 300.000.00 [Type the
document title] Charge DischargePage 16 Pada saat pengisian
kapasitor (charge), data praktikum yang diambil yaitu pada saat t
waktu 1 hingga 15 sekon. Kurvat (waktu) vs V ( Tegangan ) V (t) =
V0 . e t/ y = 3, 95 e 0,021x -t: = 0,021 ( x menunjukkan variabel
waktu t) 1:=0,021 = 10,021 = 47,619 ( s ) Pada Discharge kapasitor
berlaku : Dari literatur didapat hubungan : = (1 0,632 ). 47,619
sekon = 17,52 sekon y = 3.95e0.0215xR = 0.402901234560 5 10 15 20V
Kapasitor ( V )t ( s )ChargeChargeExpon. (Charge)Expon. (Charge)V
(t) = V0 . ( 1- e t/) [Type the document title] Charge
DischargePage 17 Pada saat pengosongan kapasitor (discharge), data
praktikum yang diambil yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30 sekon V
(t) = V0 . e t/ y = 23984 e-0,59x -t: = - 0, 59 ( x menunjukkan
variabel waktu t) Untuk mendapatkan nilai tetapan waktu R-C, maka x
bisa dimisalkan sebagai t, sehingga: 1:=0,59 = 10,59 = 1,695 ( s )
Apabila tetapan waktu tersebut dibandingkan maka terdapat perbedaan
waktu yang signifikan karena walaupun seharusnya besarnya konstanta
waktu charge = konstanta waktu discharge. Hal ini dapat dijelaskan
karena nilai korelasi charge R = 0,402 yang berarti relasi data
tersebut tidak terlalu akurat. - = 17,52 1,695 sekon - = 15,825
sekon y = 23984e-0.59xR = 0.996100.511.522.50 10 20 30 40V
Kapasitas ( V )t ( s )DischargeDischargeExpon. (Discharge)[Type the
document title] Charge DischargePage 18 VII.ANALISIS DATA
PraktikumChargeDischargemerupakanpercobaanyangdilakukandengan
menggunakanremotelaboratory(Rlab)sehinggapraktikandapatmelakukanpraktikum
melaluisitusyangsudahdisediakanolehsitrampil.Meskipunpraktikantidakmelakukan
percobaandilaboratorium(dilakukansecaraonline),praktikuminipadadasarnyadapat
memvisualisasikankeadaanyangsebenarnyadalamlabsehinggapraktikantetapmerasakan
keadaan praktikum melalui fasilitas yang sudah disediakan (web
cam). Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik
tegangan kapasitor pada saat
pengisiandanpelepasanmuatan.Dalampraktikumrlab,praktikanhanyatinggalmengklik
tombolpowersuppyuntukmengalirkanenergidanmenekantombolsettinguntuk
mempersiapkan prosedur percobaan serta tombolukuryang menghasilkan
data pengamatan.
Adapunspesifikasidatapercobaanyangsudahdisediakan(setelanawalyangterterapada
peralatan)saatmelakukanpercobaanrlabberupategangandankuatarusrangkaian.Pada
percobaanini,teganganyangterterapadavoltmeteradalah1,78Vdankuataruspada
amperemeter sebesar 1,14 mA.
Daridatapengamatanyangdihasilkandenganmengikutiprosedur,didapatempat
buahmodeldatayangterdiridaridatawaktu,tegangan,dankuatarus.Daridatayang
dihasilkandandisajikandalambentukgrafik,praktikandapatmelihatuntuk15detikawal
merupakanwaktupengisiankapasitor,sedangkandetikberikutnya(sampaidetikke30),
mengalamipelepasankapasitor.Daridatayangdiperolehpraktikandapatmendapatkan
tetapan waktu rangkaian RC dengan pada saat pengisian kapasitor
dengan hubungan: Sedangkan untuk pelepasan kapasitor tetapan waktu
rangkaian R-C dapat dicari dengan hubungan:
Lebihlanjutlagidaripengolahanmenggunakangrafikdidapatdatayangberbentuk
eksponensialsehinggapraktikandapatmensubstitusikanpersamaangrafikeksponensial
dengan rumus di atas dan mendapatkan nilai tetapan waktu rangkaian
R-C. V (t) = V0 . e t/ V (t) = V0 . ( 1- e t/) [Type the document
title] Charge DischargePage 19 Faktor-faktor yang menyebabkan
keberhasilan praktikum ini adalah: 1. Pengambilan data dilakukan
secara otomatis (dari rlab) sehingga kesalahan pengambilan data
oleh praktikan dapat diminimalisir semaksimal mungkin. 2.
Pengambilan pengamatan data yang banyak menyebabkan peningkatan
akurasi dalam pengolahan data.
3.PerhitungandibantudenganperalatandansoftwaresepertikalkulatordanMs.Word
maupun excel.
4.Meskipunterdapatbanyakdata,datagrafikterdistribusimembentuksuatupola
eksponensial sehingga tetap mudah dibaca.
5.Jenisdatadanrumusyangdipakaitidakterlalubanyaksehinggakesalahanmemasukkan
variabel ke dalam rumus dapat diminimalisir.
Adapunkesulitanyangdialamiselamapengolahandataadalahcaramenentukan
tetapanwakturangkaianR-Cmodel4padasaatkondisidischarge.Padaawalnyamembuat
grafik dengan fungsi eksponensial tidak keluar persamaan , pada
akhirnya menggunakan cara lain yang ada di Ms Excel ,tidak lama
kemudian keluar nilai eksponensialnya. Disamping itu, kendala yang
dihadapi dalam percobaan pengisian dan pelepasan muatan di
kapasitor seperti
banyaknyapengamatandatayangdiperolehdapatdiatasidenganperhitungandengan
software seperti Ms word dan excel. Sedangkan kesulitan pembacaan
data pada grafik dapat diatasi dengan memperhatikan pola
eksponensial yang ada.
Padaakhirnya,apabilapraktikanmembandingkandatatetapanwakturangkaianR-C
padasaatpengisianmaupunpelepasanmuatandikapasitordarihasilpercobaan,maka
didapat hasil yang hampir sama pada korelasi R2 yang tinggi. Adapun
perbedaan yang terjadi
mungkinakibatadanyafaktor-faktorkesalahanpembuatangrafiksehinggamenghasilkan
perbedaan dengan hasil teoritis yang seharusnya terjadi. Akan
tetapi, secara umum pengisian
danpelepasanmuatandikapasitortetapdapatmenggambarkanbagaimanapolapengisian
danpelepasan(ChargeDischarge)kapasitorterjadi.Olehkarenaitu,percobaanyang
dilakukan oleh praktikan dapat dikatakan berhasil karena tujuan
untuk mempelajari pengisian dan pelepasan muatan di kapasitor dapat
dicapai. [Type the document title] Charge DischargePage 20
VIII.KESIMPULANSetelah melakukan praktikum R-Lab maka praktikan
dapat menyimpulkan : 1. Karateristik tegangan kapasitor pada saat
pengisian dan pelepasan muatan dapat dipelajari melaui praktikum
Charge Discharge. 2. Grafik tegangan pada saat pengisian dan
pengeluaran kapasitor berbentuk eksponensial. 3. Nilai konstanta
waktu rangkaian R-C untuk pengisian dan pengeluaran kapasitor
relatif sama (secara teori harusnya sama). 4. Konstanta waktu dapat
dicari dengan mensubtitusikan persamaan tengangan pada rangkaian
R-C. IX . DAFTAR PUSTAKA Charge Discharge .(n.d.). Diambil pada
tanggal 21 Oktober 2011, dari
http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory/kuliah/view_experiment.php
Giancoli, D.C.2000; Physics for Scientists & Engeeners, Third
Edition, Prentice Hall, NJ. Halliday, Resnick,2005. Walker;
Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, JohnWiley
& Sons, Inc., NJ. Prinsip dan Cara Kerja Kapasitor. (2011).
Diambil pada tanggal 22 November 2011, dari
http://www.smkmuh3ku.sch.id/
