Upload
cesar-fatriantama
View
37
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
rlab
Citation preview
1
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR 2
NAMA : CESARIO FATRIANTAMA
NPM : 1206238495
FAKULTAS/JURUSAN : TEKNIK / TEKNIK KIMIA
KELOMPOK : 4
PRAKTIKUM : LR01 – CHARGE DISCHARGE
MINGGU PRAKTIKUM : MINGGU KE-2
LABORATORIUM FISIKA DASAR
UPP IPD
UNIVERSITAS INDONESIA
2
CHARGE DISCHARGE
I. Tujuan Praktikum
Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan.
II. Peralatan
1. Kapasitor
2. Resistor
3. Amperemeter
4. Voltmeter
5. Variable power supply
6. Camcorder
7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. Landasan Teori
Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan berubah menjadi hambatan tak
hingga. Hanya pada saat rangkaian dibuka dan ditutup, arus akan mengalir melalui rangkaian.
Pada saat rangkaian ditutup, arus akan mengakibatkan kapasitor dimuati hingga sebesar sama
dengan tegangan yang diberikan (Vo). Sebaliknya, kapasitor akan melepaskan muatan melalui
resistor saat rangkaian dibuka. Karakteristik tegangan pada kapasitor dapat diterangkan dengan
fungsi eksponensial.
3
Pada saat kapasitor sudah terisi oleh sebagian atau penuh muatan listrik, maka kapasitor
tersebut dapat dikosongkan dengan cara menghubungkan saklar (S) pada ground. Akibatnya,
tegangan kapasitor dan arus akan berkurang secara eksponensial sampai nol.
Lamanya proses pengosongan kapasitor ini juga akan bergantung oleh nilai R-C yang dipakai
pada rangkaian. Berikut ini adalah rumus umum untuk pengosongan kapasitor.
Tegangan kapasitor saat dikosongkan selama t detik , Vc(t)
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡
𝜏
o Vs / V0 adalah tegangan kapasitor sebelum dikosongkan. Vs akan bernilai sama
dengan tegangan input pengisi kapasitor apabila kapasitor diisi sampai penuh “fully
charged”.
Apabila digambarkan ke dalam grafik, maka tegangan pada pengosongan kapasitor akan
membentuk grafik eksponensial sebagai berikut.
Pada saat pengisian kapasitor diperlukan sebuah sumber tegangan konstan (Vin) yang
digunakan untuk menyuplai muatan ke kapasitor dan sebuah resistor yang digunakan untuk
mengatur konstanta waktu pengisian (τ) serta membatasi arus pengisian.
4
Pada rangkaian pengisian kapasitor dibawah ini, saat saklar (S) ditutup maka akan ada arus
yang mengalir dari sumber tegangan (Vin) menuju ke kapasitor. Besarnya arus ini tidak tetap
karena adanya bahan dielektrik pada kapasitor. Arus pengisian akan menurun seiring dengan
meningkatnya jumlah muatan pada kapasitor, dimana
Vc ≈ Vin ........ ( saat i = 0 )
Secara umum, rumus pengisian kapasitor untuk tegangan dapat dinyatakan seperti berikut :
Tegangan kapasitor saat t detik
( apabila sebelum pengisian tidak terdapat adanya tegangan awal pada kapasitor, Vc
(0) = 0V , maka persamaan diatas akan menjadi :
Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor Vc(t) turun
secara asimtotik menjadi nol. Apabila digambarkan dalam grafik, maka tegangan pada
pengisian kapasitor akan membentuk grafik eksponensial sebagai berikut.
5
Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Dengan 𝜏 adalah
konstanta waktu [s].
Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh
menjadi yang ditentukan dari besar hambatan dan kapasitansi
𝜏 = R C
Pada kurva tersebut, 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.
Gbr. 2 Kurva pengisian dan pengosongan 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.
6
IV. Prosedur Percobaan
1. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model 1.
2. Menghidupkan Power Supply yang digunakan.
3. Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan kapasitor.
4. Mengulangi langkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2 , 3 dan 4.
V. Tugas dan Evaluasi
1. Buatlah grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengisian kapasitor untuk tiap
model rangkaian yang digunakan !
2. Buatlah grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengosongan kapasitor untuk tiap
model rangkaian yang digunakan!
3. Hitung besar konstanta waktu dari rangkaian kapasitor berdasarkan kurva yang dibuat dan
besar konstanta waktu yang dihitung dari nilai kompenen R dan C ! Bandingkan hasilnya!
VI. Data Pengamatan
Pengambilan data melalui rLab diperoleh data sebagai berikut :
1. Rangkaian Model 1
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 3.98 1.02 2 3.18 1.82 3 2.55 2.45 4 2.04 2.96 5 1.64 3.36 6 1.31 3.69 7 1.05 3.95 8 0.84 4.16 9 0.66 4.34
10 0.53 4.47 11 0.42 4.58 12 0.32 4.68 13 0.25 4.75 14 0.19 4.81 15 0.14 4.86 16 3.88 3.88 17 3.12 3.12 18 2.51 2.51 19 2.02 2.02
7
20 1.64 1.64 21 1.32 1.32 22 1.07 1.07 23 0.87 0.87 24 0.7 0.7 25 0.57 0.57 26 0.46 0.46 27 0.38 0.38 28 0.31 0.31 29 0.25 0.25 30 0.21 0.21
2. Rangkaian Model 2
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 11.17 1.43 2 8.03 2.43 3 5.79 3.15 4 4.17 3.67 5 2.99 4.04 6 2.14 4.32 7 1.51 4.52 8 1.05 4.66 9 0.72 4.77
10 0.44 4.86 11 0.27 4.91 12 0.15 4.95 13 0.05 4.99 14 0 5 15 0 5 16 11.32 3.62 17 8.22 2.63 18 6 1.92 19 4.38 1.4 20 3.22 1.03 21 2.37 0.76 22 1.76 0.56 23 1.3 0.42 24 0.96 0.31 25 0.72 0.23 26 0.53 0.17 27 0.4 0.13 28 0.31 0.1 29 0.23 0.07 30 0.17 0.05
8
3. Rangkaian Model 3
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 2.75 2.25 2 1.62 3.38 3 0.96 4.04 4 0.58 4.42 5 0.34 4.66 6 0.19 4.81 7 0.1 4.9 8 0.04 4.96 9 0 5
10 0 5 11 0 5 12 0 5 13 0 5 14 0 5 15 0 5 16 2.88 2.88 17 1.73 1.73 18 1.06 1.06 19 0.66 0.66 20 0.43 0.43 21 0.27 0.27 22 0.18 0.18 23 0.12 0.12 24 0.08 0.08 25 0.06 0.06 26 0.04 0.04 27 0.03 0.03 28 0.02 0.02 29 0.01 0.01 30 0.01 0.01
4. Rangkaian Model 4
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 6.63 2.88 2 3.09 4.01 3 1.44 4.54 4 0.64 4.79 5 0.23 4.93 6 0.03 4.99 7 0 5 8 0 5
9
9 0 5 10 0 5 11 0 5 12 0 5 13 0 5 14 0 5 15 0 5 16 7.01 2.24 17 3.39 1.09 18 1.73 0.55 19 0.92 0.29 20 0.5 0.16 21 0.29 0.09 22 0.18 0.06 23 0.11 0.03 24 0.08 0.02 25 0.05 0.01 26 0.03 0.01 27 0.02 0 28 0.02 0 29 0 0 30 0 0
VII. Pengolahan Data
1. Rangkaian Model 1
Pada saat pengisian kapasitor terjadi proses “charge” data praktikum yang diambil yaitu
pada saat t waktu 1 hingga 15 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 3.98 1.02 2 3.18 1.82 3 2.55 2.45 4 2.04 2.96 5 1.64 3.36 6 1.31 3.69 7 1.05 3.95 8 0.84 4.16 9 0.66 4.34
10 0.53 4.47 11 0.42 4.58 12 0.32 4.68 13 0.25 4.75 14 0.19 4.81 15 0.14 4.86
10
Kurva Waktu vs Tegangan
Pada saat pengosongan kapasitor terjadi proses “discharge” data praktikum yang diambil
yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
16 3.88 3.88 17 3.12 3.12 18 2.51 2.51 19 2.02 2.02 20 1.64 1.64 21 1.32 1.32 22 1.07 1.07 23 0.87 0.87 24 0.7 0.7 25 0.57 0.57 26 0.46 0.46 27 0.38 0.38 28 0.31 0.31 29 0.25 0.25 30 0.21 0.21
y = 1.7821e0.0832x
R² = 0.7145
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Charge
11
Kurva Waktu vs Tegangan
Dari grafik discharge diatas, kita mendapatkan persamaan eksponensial, yaitu y = 108,22e-
0,209x . Dari persamaan yang kita ketahui, yaitu :
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡𝜏
−𝑡
𝜏= −0,209𝑥 (𝑥 𝑚𝑒𝑛𝑢𝑛𝑗𝑢𝑘𝑘𝑎𝑛 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑡)
𝑡
𝜏= 0,209
1
𝜏= 0,209
𝜏 = 4,785 𝑠
Dari persamaan y = 108,22e-0,209x , kita dapat menghitung besar tegangan kapasitor pada saat
t = 0, yaitu sebagai berikut.
y = 108,22e-0,209x
y = 108,22e-0,209 (0)
y = 108,22 (1)
y = 108,22 V
Besarnya tegangan kapasitor pada saat t = 0, yaitu V (0) = 108,22 Volt
Untuk menghitung besar hambatan yang digunakan pada rangkaian, dapat menggunakan
rumus
y = 108.22e-0.209x
R² = 0.9998
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 5 10 15 20 25 30 35
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Discharge
12
𝜏 = R C
Diketahui bahwa kapasitor yang digunakan pada model 1 yaitu kapasitor dengan 10000 𝜇F.
Sehingga besar R hambatan yang digunakan yaitu sebagai berikut.
𝜏 = R C
𝑅 =𝜏
𝐶
𝑅 =4,785 𝑠
10.000 𝑥 10−6 𝐹
𝑅 = 476 Ω
Jadi, didapatkan besar hambatan yang digunakan pada rangkaian model 1 yaitu sebesar 476
Ohm.
2. Rangkaian Model 2
Pada saat pengisian kapasitor terjadi proses “charge” data praktikum yang diambil yaitu
pada saat t waktu 1 hingga 15 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 11.17 1.43 2 8.03 2.43 3 5.79 3.15 4 4.17 3.67 5 2.99 4.04 6 2.14 4.32 7 1.51 4.52 8 1.05 4.66 9 0.72 4.77
10 0.44 4.86 11 0.27 4.91 12 0.15 4.95 13 0.05 4.99 14 0 5 15 0 5
13
Kurva Waktu vs Tegangan
Pada saat pengosongan kapasitor terjadi proses “discharge” data praktikum yang diambil
yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
16 11.32 3.62 17 8.22 2.63 18 6 1.92 19 4.38 1.4 20 3.22 1.03 21 2.37 0.76 22 1.76 0.56 23 1.3 0.42 24 0.96 0.31 25 0.72 0.23 26 0.53 0.17 27 0.4 0.13 28 0.31 0.1 29 0.23 0.07 30 0.17 0.05
y = 2.4232e0.0624x
R² = 0.6332
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Charge
14
Kurva Waktu vs Tegangan
Dari grafik discharge diatas, kita mendapatkan persamaan eksponensial, yaitu y = 435,08e-
0,301x . Dari persamaan yang kita ketahui, yaitu :
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡𝜏
−𝑡
𝜏= −0,301𝑥 (𝑥 𝑚𝑒𝑛𝑢𝑛𝑗𝑢𝑘𝑘𝑎𝑛 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑡)
𝑡
𝜏= 0,301
1
𝜏= 0,301
𝜏 = 3,322 𝑠
Dari persamaan y = 435,08e-0,301x , kita dapat menghitung besar tegangan kapasitor pada saat
t = 0, yaitu sebagai berikut.
y = 435,08e-0,301x
y = 435,08e-0,301(0)
y = 435,08 (1)
y = 435,08 V
Besarnya tegangan kapasitor pada saat t = 0, yaitu V (0) = 435,08 Volt
Untuk menghitung besar hambatan yang digunakan pada rangkaian, dapat menggunakan
rumus
y = 435.08e-0.301x
R² = 0.9997
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 5 10 15 20 25 30 35
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Discharge
15
𝜏 = R C
Diketahui bahwa kapasitor yang digunakan pada model 2 yaitu kapasitor dengan 4700 𝜇F.
Sehingga besar R hambatan yang digunakan yaitu sebagai berikut.
𝜏 = R C
𝑅 =𝜏
𝐶
𝑅 =3,322 𝑠
4700 𝑥 10−6 𝐹
𝑅 = 706,86 Ω
Jadi, didapatkan besar hambatan yang digunakan pada rangkaian model 2 yaitu sebesar
706,86 Ohm.
3. Rangkaian Model 3
Pada saat pengisian kapasitor terjadi proses “charge” data praktikum yang diambil yaitu
pada saat t waktu 1 hingga 15 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 2.75 2.25 2 1.62 3.38 3 0.96 4.04 4 0.58 4.42 5 0.34 4.66 6 0.19 4.81 7 0.1 4.9 8 0.04 4.96 9 0 5
10 0 5 11 0 5 12 0 5 13 0 5 14 0 5 15 0 5
16
Kurva Waktu vs Tegangan
Pada saat pengosongan kapasitor terjadi proses “discharge” data praktikum yang diambil
yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
16 2.88 2.88 17 1.73 1.73 18 1.06 1.06 19 0.66 0.66 20 0.43 0.43 21 0.27 0.27 22 0.18 0.18 23 0.12 0.12 24 0.08 0.08 25 0.06 0.06 26 0.04 0.04 27 0.03 0.03 28 0.02 0.02 29 0.01 0.01 30 0.01 0.01
y = 3.3815e0.035x
R² = 0.5097
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Charge
17
Kurva Waktu vs Tegangan
Dari grafik discharge diatas, kita mendapatkan persamaan eksponensial, yaitu y = 1550,2e-
0,406x . Dari persamaan yang kita ketahui, yaitu :
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡𝜏
−𝑡
𝜏= −0,406𝑥 (𝑥 𝑚𝑒𝑛𝑢𝑛𝑗𝑢𝑘𝑘𝑎𝑛 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑡)
𝑡
𝜏= 0,406
1
𝜏= 0,406
𝜏 = 2,463 𝑠
Dari persamaan y = 1550,2e-0,406x , kita dapat menghitung besar tegangan kapasitor pada saat
t = 0, yaitu sebagai berikut.
y = 1550,2e-0,406x
y = 1550,2e-0,406(0)
y = 1550,2 (1)
y = 1550,2 V
Besarnya tegangan kapasitor pada saat t = 0, yaitu V (0) = 1550,2 Volt
Untuk menghitung besar hambatan yang digunakan pada rangkaian, dapat menggunakan
rumus
y = 1550.2e-0.406x
R² = 0.9949
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 5 10 15 20 25 30 35
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Discharge
18
𝜏 = R C
Diketahui bahwa kapasitor yang digunakan pada model 3 yaitu kapasitor dengan 10000 𝜇F.
Sehingga besar R hambatan yang digunakan yaitu sebagai berikut.
𝜏 = R C
𝑅 =𝜏
𝐶
𝑅 =2,463 𝑠
10000 𝑥 10−6 𝐹
𝑅 = 246,3 Ω
Jadi, didapatkan besar hambatan yang digunakan pada rangkaian model 3 yaitu sebesar
246,3 Ohm.
4. Rangkaian Model 4
Pada saat pengisian kapasitor terjadi proses “charge” data praktikum yang diambil yaitu
pada saat t waktu 1 hingga 15 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
1 6.63 2.88 2 3.09 4.01 3 1.44 4.54 4 0.64 4.79 5 0.23 4.93 6 0.03 4.99 7 0 5 8 0 5 9 0 5
10 0 5 11 0 5 12 0 5 13 0 5 14 0 5 15 0 5
19
Kurva Waktu vs Tegangan
Pada saat pengosongan kapasitor terjadi proses “discharge” data praktikum yang diambil
yaitu pada saat t waktu 16 hingga 30 sekon.
Waktu (t) Arus (i) Tegangan (V)
16 7.01 2.24 17 3.39 1.09 18 1.73 0.55 19 0.92 0.29 20 0.5 0.16 21 0.29 0.09 22 0.18 0.06 23 0.11 0.03 24 0.08 0.02 25 0.05 0.01 26 0.03 0.01 27 0.02 0 28 0.02 0 29 0 0 30 0 0
y = 3.9726e0.021x
R² = 0.4031
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Charge
20
Kurva Waktu vs Tegangan
Dari grafik discharge diatas, kita mendapatkan persamaan eksponensial, yaitu. Dari y =
12849e-0,557x persamaan yang kita ketahui, yaitu :
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡𝜏
−𝑡
𝜏= −0,557𝑥 (𝑥 𝑚𝑒𝑛𝑢𝑛𝑗𝑢𝑘𝑘𝑎𝑛 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑒𝑙 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑡)
𝑡
𝜏= 0,557
1
𝜏= 0,557
𝜏 = 1,795 𝑠
Dari persamaan y = 12849e-0,557x, kita dapat menghitung besar tegangan kapasitor pada saat t
= 0, yaitu sebagai berikut.
y = 12849e-0,557x
y = 12849e-0,557(0)
y = 12849 (1)
y = 12849 V
Besarnya tegangan kapasitor pada saat t = 0, yaitu V (0) = 12849 Volt
Untuk menghitung besar hambatan yang digunakan pada rangkaian, dapat menggunakan
rumus
y = 12849e-0.557x
R² = 0.9896
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 5 10 15 20 25 30
Tega
nga
n (
V)
Waktu (t)
Discharge
21
𝜏 = R C
Diketahui bahwa kapasitor yang digunakan pada model 4 yaitu kapasitor dengan 4700 𝜇F.
Sehingga besar R hambatan yang digunakan yaitu sebagai berikut.
𝜏 = R C
𝑅 =𝜏
𝐶
𝑅 =1,795 𝑠
4700 𝑥 10−6 𝐹
𝑅 = 382 Ω
Jadi, didapatkan besar hambatan yang digunakan pada rangkaian model 4 yaitu sebesar
382 Ohm.
Perbandingan model-model rangkaian RC
Rangkaian Kapasitor Konstanta waktu Hambatan
MODEL 1 10000 𝜇𝐹 4,785 s 476 Ω
MODEL 2 4700 𝜇𝐹 3,322 s 706,86 Ω
MODEL 3 10000 𝜇𝐹 2,463 s 246,3 Ω
MODEL 4 4700 𝜇𝐹 1,795 s 382 Ω
22
VIII. Analisa
1. Analisa Percobaan
Percobaan minggu ini berjudul Charge Discharge yang menggunakan rLab.
Percobaan kali ini bertujuan untuk melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat
pengisian dan pelepasan muatan. Pada praktikum kali ini, digunakan 4 buah model
rangkaian RC (Rangkaian Resistor-Capacitor) sebagai perbandingan. Pada model pertama
dan ketiga, digunakan kapasitor dengan besar kapasitans 10.000 𝜇𝐹, sedangkan pada model
kedua dan keempat digunakan kapasitor dengan besar kapasitans 4700 𝜇𝐹.
Pada awal melakukan percobaan, praktikan terlebih dahulu diharuskan untuk
mengaktifkan web cam yang akan memantau nilai dari tegangan awal kapasitor, yang
diinginkan agar sedekat mungkin dengan 0. Percobaan ini dilakukan dengan memberikan
arus yang akan mengalir melalui rangkaian RC tersebut menuju kapasitor, lalu mengukur
beda potensial yang terdapat pada kaki-kaki kapasitor. Hal ini dilakukan agar diperoleh
data yang bervariasi sehingga hasil perhitungan menjadi lebih akurat.
Kekurangan yang terjadi pada praktikum kali ini yaitu tidak berfungsinya fasilitas
webcam yang memantau keadaan rangkaian RC tersebut. Sehingga, pada praktikum kali
ini terdapat beberapa data praktikum yang terlewat, yang tidak dapat digunakan dalam
perhitungan. Hal tersebut dikarenakan praktikan tidak dapat memantau keadaan tegangan
awal rangkaian dimana diharuskan untuk mendekati 0.
2. Analisa Hasil
Dari praktikum ini, didapatkan 3 buah jenis data, yaitu data waktu (t) baik pada saat
proses pengisian (charge) dan pengosongan (discharge) dari masing-masing model
kapasitor, beda potensial (V0) kaki-kaki kapasitor, dan arus pengisian dan/atau
pengosongan kapasitor. Untuk masing-masing model, didapatkan masing-masing 30 buah
data. Untuk data t = 1 sampai data t = 15 terjadi proses pengisian (charge) muatan pada
kapasitor. Sedangkan untuk data t = 16 sampai t = 30 merupakan proses pengosongan
(discharge) muatan pada kapasitor.
Untuk mencari besar dari konstanta waktu tiap-tiap model rangkaian, digunakan
persamaan eksponensial dari grafik pengosongan muatan kapasitor, karena persamaan
eksponensial itu yang paling mendekati nilai kebenaran. Untuk menghitung besar
23
konstanta waktu, digunakan persamaan eksponensial yang didapatkan dari grafik
discharge, yaitu pada saat pengosongan. Seperti pada contoh rangkaian model pertama
didapatkan persamaan eksponensial y = 108,22e-0,209x . Pada rangkaian model kedua
didapatkan persamaan eksponensial y = 435,08e-0,301x. . Pada rangkaian model ketiga
didapatkan persamaan eksponensial y = 1550,2e-0,406x . Pada persamaan model keempat
didapatkan persamaan eksponensial y = 12849e-0,557x. Namun, pada persamaan keempat,
data yang dimasukkan hanya sampai data ke-28. Hal ini dikarenakan data ke-29 dan ke-30
komponen pada sumbu-x dan sumbu-y bernilai 0. Sehingga bentuk dari grafik eksponensial
tidak terbentuk melainkan hanya grafik linier biasa dengan persamaan y = mx ± b. Pangkat
pada persamaan tersebut merupakan hasil dari –t/τ. Sehingga dapat dimisalkan dengan
merubah persamaan tersebut.
Dari tabel perbandingan diatas, kita dapat memperoleh beberapa karakteristik
kapasitor pada saat pengisian dan pengosongan muatan. Hasil perhitungan di atas
menggunakan persamaan eksponensial yang didapatkan pada grafik pengosongan
kapasitor. Ketika kapasitansi semakin besar, maka besar hambatan yang timbul pada
rangkaian akan kecil. Maka, hambatan (R) berbanding terbalik dengan kapasitansi (C)
kapasitor.
Dari tabel perbandingan diatas dapat diperoleh informasi bahwa besar konstanta
waktu tidak bergantung pada besaran lainnya. Hal ini juga didukung pada perhitungan
mencari 𝜏 itu sendiri sebagaimana yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya. Dengan
kata lain, 𝜏 berdiri sendiri.
3. Analisa Grafik
Berdasarkan pengolahan data waktu (t) dengan beda potensial (V) menjadi sebuah
grafik, akan didapatkan suatu hasil bahwa pada saat t = 1 hingga t = 15 terjadi proses
pengisian (charge) muatan pada kapasitor. Sedangkan pada saat t = 16 hingga t = 30 terjadi
proses pengosongan (discharge) muatan pada kapasitor. Hasil ini didapatkan dengan
membandingkan model kurva yang didapatkan dengan model kurva, baik saat pengisian
atau pengosongan kapasitor, yang terdapat pada literatur.
24
Untuk model pertama, diperoleh grafik eksponensial keatas untuk t = 1 sampai t =
15. Dan grafik eksponensial menurun dari t = 16 sampai t = 30. Grafik yang dihasilkan
berbentuk seperti yang terdapat pada literatur.
Untuk model kedua dan ketiga sudah mengikuti bentuk eksponensial dari grafik
yang sudah dientukan seperti pada model pertama. Namun, untuk model keempat,
ditemukan grafik yang sedikit melenceng dari grafik eksponensial yang sseharusnya. Hal
ini dikarenakan terdapat beberapa data yang memiliki nilai 0 yang tidak terlalu
berpengaruh terhadap perhitungan data namun dapat mempengaruhi bentuk dari grafik
tersebut. Grafik berubah menjadi grafik linier biasa yang nantinya tidak dapat digunakan
untuk perhitungan nilai eksponensial yang ingin diperoleh dari informasi grafik tersebut.
Grafik yang digunakan dalam perhitungan adalah grafik pengosongan (discharge).
Hal ini dikarenakan ketika proses pengisian (charge) belum terdapat informasi yang ingin
kita peroleh dari data yang telah tersedia. Sedangkan pada kondisi pengosongan
(discharge) sudah terdapat komponen nilai yang nantinya akan kita dapatkan untuk
melakukan perhitungan selanjutnya.
IX. Kesimpulan
1. Proses pengisian atau pengosongan kapasitor dapat dibedakan berdasarkan bentuk
grafiknya yang spesifik.
2. Persamaan eksponensial pada proses pengosongan (discharging) kapasitor digunakan
untuk mendapatkan besar dari konstanta waktu (𝜏).
3. Nilai konstanta waktu tidak bergantung pada besaran lainnya.
4. Hambatan (R) pada rangkaian berbanding terbalik dengan kapasitansi (C) kapasitor.
25
Daftar Pustaka
Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John
Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid II (terjemahan), Jakarta : Penebit
Erlangga