pengukuran kapasitan dengan metode jemba

(1)

Abstrak-Rangkaian listrik terdiri atas rangkaian jembatan wheatstone salah satunya. Rangkaian ini digunakan untuk mencari nilai suatu beban listrik yang belum diketahui dengan membandingkannya dengan beban yang telah diketahui nialinya.tujuan dari percobaan ini yakni menera kapasitans dari berbagai kapasitor pada jembatan wheatstone dengan kapasitor pembanding. Percobaan ini dilakukan dengan cara 2 kapasitor dan 2 resistor dirangkai jembatan wheatstone, lalu dihubungkan dengan sumber tegangan AC, dalam hal ini yang dicari yakni nilai kapasitans dari dari 2 varian kapasitor dan diperoleh dari pembandingan dengan kapasitor pembanding yang telah diketahui, setelah itu atur resistor variable sehingga nilai tegangan dititik ab menjadi nol, lalu catat resistansi, dengan rumusan jembatan wheatstone maka bisa dicari nilai kapasitans.hasil dari percobaan ini yakni kapasitans variasi 1 (C1 a) = 0,175.10-7 _{farad. Dan}

variasi 2 (C1 b) = 0,167. 10-7_farad

Kata kunci – jembatan wheatstone, kapasitor pembanding, resistor, kapasitans

I. PENDAHULUAN

angkaian listrik memiliki berbagai macam bentuk sesuai dengan kegunaan masing –masing salah satunya adalah berbentuk model jembatan wheatstone. Dalam kehidupan sehari-hari jembatan wheatstone

digunakan untuk mencari nilai suatu hambatan , atau kapasitor yang belum diketahui nilainya dengan penggunaan hambatan pembanding atau kapasitor pembanding untuk mencari nilai tersebut[1].

R

Misal untuk mencari nilai hambatan dari rangkain seperti berikut ini

Gambar 1. Jembatan Wheatstone [2].

Dari gambar tersebut dapat digunakan untuk mencari nilai hambatan misal di X, dengan syarat Vb = Vc sehingga tak ada beda potensial. Sehingga

N P M X

R



(1)

Apabila digunakan kapasitor pada titik P dan N misalnya maka persamaan nya sama seperti persamaan

(1) namun diganti dengan nilai kapasitan dan dengan syarat dihu

bungkan dengan Arus AC sehingga kapasitor bisa menghantarkan arus sehingga dapat diukur komponen kapasitor yang lain pada jembatan wheatstone tersebut[3].

Tujuan dari percobaan ini yakni menera kapasitans dari berbagai kapasitor pada jembatan wheatstone dengan kapasitor pembanding .

II. METODE

Langkah awal dalam percobaan ini yakni disiapkan peralatan dan bahan di antaranya resistor variable 10 k dan 50 k (R1, R2), kapasitor pembanding C2 (563J), kapasitor yang akan ditera C1 ( 2 varian , C1a, C1b), multitester, Transformator 500 mA. Setelah itu komponen di rangkai menjadi rangkaian seperti berikut.

Gambar 2. Rangkaian Alat

Lalu dihubungkan primer transformator 500 mA dengan jalan-jala (PLN) dan sekunder 12 V dengan rangkaian. Lalu di letakkan multitester pada titik A dan B, lalu di atur resistor variable R2 dengan variasi (600,800,900 ohm). Lalu di atur resistor variabel (R1) hingga penunjukkan voltmeter mendekati 0 volt, lalu dikur R1 dengan multitester untuk dicatat nilai hambatannya. Lalu diulangi langkah diatas untuk kapasitor C1 b, lakukan 3 kali pengukuran hambatan di R1 untuk setiap variasi R2. Pada setiap pengambilan data variasi upayakan dikembalian posisi sebelum nol jarum tegangan pada multitester, lalu di nolkan lagi untuk dicari nilai pengulangan.

Pengukuran Kapasitans dengan Metode Jembatan (E5)

Aris Widodo, Su’udi, lyla yuwana

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

(2)

Setelah diketahui nilai R1 maka bisa di cari nilai C1 dengan rumusan

1 2 2 1

R

C



(2)

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari percobaan ini didapat data R1 untuk variasi C1a dan C1b yakni sebagai berikut.

Tabel 1. Data R1 ketika C1a

perulang

an R1 R2 C2

1 3810 ₆₀₇ 0,000000₀₅₆

2 3380 ₆₀₇ 0,000000₀₅₆

3 3780 ₆₀₇ 0,000000₀₅₆

1 4700 ₈₀₇ 0,000000₀₅₆

2 5400 ₈₀₇ 0,000000₀₅₆

3 5000 ₈₀₇ 0,000000₀₅₆

1 1600 ₉₉₀ 0,000000₀₅₆

2 1610 ₉₉₀ 0,000000₀₅₆

3 1670 ₉₉₀ 0,000000₀₅₆

Tabel 2. Data R1 ketika C1b

perulang

an R1 R2 C2

1 4000 607 0,0000000₅₆

2 4690 607 0,0000000₅₆

3 4010 607 0,0000000₅₆

1 4600 807 0,0000000₅₆

2 5200 807 0,0000000₅₆

3 5700 807 0,0000000₅₆

1 1760 990 0,0000000₅₆

2 1750 990 0,0000000₅₆

3 1530 990 0,0000000₅₆

Sehingga untuk mencari nilai kapasitans di C1 disetiap variasi digunakan persamaan (2) dan didapat data sebagai berikut.

Tabel 3. Nilai C1a

Peng

. R1 R2 C2 C1

1 381₀ ₆₀₇ 0,00000005₆ 0,000000008₉

2 338₀ ₆₀₇ 0,00000005₆ 0,000000010₁

3 378₀ ₆₀₇ 0,00000005₆ 0,000000009₀

1 470₀ ₈₀₇ 0,00000005₆ 0,000000009₆

2 540₀ ₈₀₇ 0,00000005₆ 0,000000008₄

3 500₀ ₈₀₇ 0,00000005₆ 0,000000009₀

1 160₀ ₉₉₀ 0,00000005₆ 0,000000034₇

2 161₀ ₉₉₀ 0,00000005₆ 0,000000034₄

3 167₀ ₉₉₀ 0,00000005₆ 0,000000033₂

Tabel 4. Nilai C1b

Pen

g R1 R2 C2 C1

1 400₀ 60₇ 0,000000₀₅₆ 0,00000000₈₅

2 469₀ 60₇ 0,000000₀₅₆ 0,00000000₇₂

3 401₀ 60₇ 0,000000₀₅₆ 0,00000000₈₅

1 460₀ 80₇ 0,000000₀₅₆ 0,00000000₉₈

2 520₀ 80₇ 0,000000₀₅₆ 0,00000000₈₇

3 570₀ 80₇ 0,000000₀₅₆ 0,00000000₇₉

1 176₀ 99₀ 0,000000₀₅₆ 0,00000003₁₅

2 175₀ 99₀ 0,000000₀₅₆ 0,00000003₁₇

3 153₀ 99₀ 0,000000₀₅₆ 0,00000003₆₂

Sehingga rata-rata nilai C1 setiap variasi hambatan didapatkan.

Tabel 5. Nilai rata-rata C1a

R1 R2 C2 C1

(3)

5033,33 807

0,0000000 56

0,0000000 090

1626,67 990 0,000000056 0,0000000341

Tabel 6. Nilai rata-rata C1b

R1 R2 C2 C1

4233,3 607,0 0,000000056 0,000000008

5166,7

807, 0

0,0000000 56

0,000000 009

1680,0

990, 0

0,0000000 56

0,000000 033

Sehingga nilai kapasitans C1 untuk setiap variasi C1 didapatkan setelah rata-rata yakni sebagai berikut. C1a = 0,175.10-7 _{farad. C1 b = 0,167. 10}-7_farad.

dari hasil data dan perhitungan di atsa dapat diketahui bahwa data C1 pada tabel (3) dan (4), menunjukkan bahwa nilai dari kapsitans C1 bergantung pada nilai kedua resitor yakni resitor 1 dan resitor 2, apabila R1 kecil maka nilai kapasitans semakin besar dan sebaliknya jila R1 besar maka nilai kapsitans kecil dan hal ini terjadi pula pada tabel (5) dan tabel (6) menunjukkan hal demikian , hal ini dikarenakan sifat dari kapasitor itu sendiri pada tegangan AC yakni melewatkan arus sehingga nilai kapsitans bergantung pada nilai reaktansi kapasitif pada rangkaian tersebut , semakin besar nilai reaktasni kapasitansi kapasitifnya maka nilai kapasitans semakin kecil dan sebaliknya jika nilai reaktansi kapasitif nya semakiin kecil maka nilai kapsitansnya semakin besar hal ini dikarenakan pada tegangan AC , reaktansi kapasitif berbadning terbalik dengan nilai kapasitansnya, dan jika di analisa secara fisis bahwa ketika hambatannya besar semakin kapasitor menghambat maka banyak diperlukan kemampuan daya tampung untuk menampung muatan yang dihambat, karena besar hambatan sebanding dengan besar arus sehingga ketika muatan dengan skala besar menuju kapitor namun kemampuan itu tidak terpenuhi sehingga yang di tampung sedikit , analoginya yakni misal kita menampung air dengan timba namun air itu mengalir dengan sangat deras maka akan ada yang bocor keluar, namun ketika arus air keci maka yang diperoleh di timba akan maximum karena tidak ada yang muncrat , hal itu berlaku juga ketika arusnya kecil maka yang ditampung oleh kapasitor banyak sehingga nilai kapasitansnya besar, sehingga harga kapasitans pada rangkain ini merupakan fungsi kemampuan menampung bukan merupakan harga maximum menanmpung ( kapsitans) seperti yang ditera pada tiap kode kapasitor.

IV. KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan pengukuran kapasitans dengan metode jembatan yakni nilai kapasitans variasi 1

(C1 a) = 0,175.10-7 _{farad. Dan variasi 2 (C1 b) = 0,167.}

10-7_farad

V. DAFTAR PUSTAKA

[1] R.C. Robertson,Fundamental Electrical and Electronic Principles 3rd Edition.USA:Elsevier Ltd,2008.

[2] Sears,University of Physics with Modern Physics 12th Edition.New york:Adison wesley,2007.