PERCOBAAN 3
PENGUKURAN KAPASITOR PELAT SEJAJAR HUBUNGAN SERI
4.1 Tujuan
Mempelajari hubungan antara nilai kapasitansi dari kapasitor pelat sejajar dengan variasi isi ruangan di antara pelat. Dengan menempatkan dielektrik tertentu yang disusun secara seri diantara pelat, maka dapat ditentukan nilai kapasitansi kapasitor pelat sejajar hubungan seri.
4.2 Dasar Teori
Kapasitor atau yang disebut juga kondensator adalah komponen yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Banyak sekali macam dari kapasitor ini yaitu kapasitor elektrolit, mika, kertas, dan keramik. Namun, pada bagian ini hanya akan mempelajari kapasitor keping sejajar. Kapasitor keping sejajar tersusun atas dua keping berbeda muatan yang dletakan berdekatan tetapi tidak bersentuhan.
Kapasitor mempunyai kemampuan untuk menyimpan energi. Kemapuan ini disebut dengan kapasitas kapasitor. Menurut Suharyanto (96) menyebutkan bahwa besarnya kapasitas kapasitor adalah “perbandingan antara banyaknya muatan listrik yang tersimpan dalam kapasitor dengan beda potensial yang timbul pada ujung-ujung kapasitor.” Pernyataan di atas dapat ditulis dengan persamaan:
Pada kapasitor keping sejajar yang mempunyai luas penampang besarnya kapasitas kapasitor dapat dituliskan dengan persamaan:
Jika di antara keping sejajar disisipkan suatu bahan isolator (bahan dielektrik), besarnya kapasitas kapasitor dapat dirumuskan sebagai berikut:
Dimana adalah adalah permitivitas relative bahan yang disisipkan pada kapasitor keping sejajar. Kapasitor dapat disusun secara seri yaitu dengan cara menghubungkan kaki-kaki kapasitor (elektroda). Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan pada rangkaian seri ini:
a. Muatan pada setiap kapasitor adalah sama dengan muatan pengganti dalam rangkaian seri.
4.3 Rangkaian Percobaan
Gambar 15. Koneksi Rangkaian Percobaan
Gambar 16 Rangkaian Simulasi Percobaan
V dielektrik dielektrik A -Q coulomb +Q d2 d1 d a a a b b -Q +Q -Q +Q Ccb Cac Cac --- --- --- --- ++ ++ ++ ++ ++ ++ Vab Vab
Gambar 3. Foto Rangkaian Percobaan 4.4 Peralatan yang Digunakan
1. Kapasitor pelat sejajar
2. Plat alumunium dengan tebal 2mm
3. Pelat hard vinyl chloride dengan tebal 2mm dan 1 mm 4. Pelat kaca dengan tebal 2 mm
5. Capacity meter
4.5 Langkah Percobaan dan Tugas
1. Susunlah kapasitor pelat sejajar dengan jarak pelat, d = 2mm. kosongkan ruang diantara kedu apelat (ruang diantara kedua pelat berisi udara), kemudian dengan menggunakan capacity meter ukurlah nilai kapasitansi, dan catat pada tabel.
2. Dengan jarak antar pelat tetap (d = 2mm), isilah ruang diantara kedua pelat tersebut dengan pelat kaca tebal 2 mm, kemudian ukurlah nilai kapasitansi dan catat pada tabel.
3. Ulangi langkah 2, gantilah pelat kaca dengan pelat hard vinyl chloride, tebal yang sama.
4. Susunlah kapasitor pelat sejajar dengan jarak antar pelat, d = 4mm. isilah ruang diantara kedu apelat tersebut dengan pelat kaca tebal 2 mm (ruang diantar kedua pelat berisi kaca setebal 2 mm) . kemudian ukurlah nilai kapasitansi dan catat pada tabel. 5. Ulangi langkah 4, gantilah pelat kaca dengan pelat hard vinyl chloride, tebal yang
sama.
6. Dengan jarak antar pelat, d = 4mm, isilah ruang diantar kedu apelat tersebut dengan pelat kaca tebal 2 mm dan pelat hard vinyl chloride tebal 2 mm, kemudian ukurlah nilai kapasitansi dan catat pada tabel.
7. Dengan persamaan persamaan dan data data yang ada, hitunglah nilai kapasitansi untuk langkah 1 sampai dengan 3, kemudian catat pada tabel.
8. Kapasitor yang dihasilkan pada langkah 4, merupakan hubungan seri dari kapasitor pada langkah 1 dan 2. Dari hasil perhitungan pada langkah 1 dan 2, dan dengan persamaan hubungan seri untuk kapasitor, hitung nilai kpasitansi totalnya dan catat pada tabel.
9. Kapasitor yang dihasilkan pada langkah 5, merupakan hubungan seri dari kapasitor pada langkah 1 dan 3. Dari hasil perhitungan pada langkah 1 dan 3, dan dengan persamaan hubungan seri untuk kapasitor, hitung nilai kpasitansi totalnya dan catat pada tabel.
10. Kapasitor yang dihasilkan pada langkah 6, merupakan hubungan seri dari kapasitor pada langkah 2 dan 3. Dari hasil perhitungan pada langkah 2 dan 3, dan dengan persamaan hubungan seri untuk kapasitor, hitung nilai kpasitansi totalnya dan catat pada tabel.
11. Bandingkan hasil perhitungan dan pengukuran pada tabel percobaan, dan beri kesimpulan. 4.6 Hasil Percobaan N O Langkah Percobaan Hasil Perhitunga n kapasitansi, C (µf) Hasil Pengukuran Kapasitansi , C (µf) % Error 1. Udara 2 mm 3,98 x 10-4 4,3 x 10-4 8 % 2. Kaca 2 mm 9 x 10-4 9 x 10-4 0 % 3. Vinyl Chloride 2 mm 9 x 10-4 9 x 10-4 0 %
4. Kaca dan Udara 2,8 x 10-4 5,9 x 10-4 110,7 %
5. Vinyl Chloride + Udara 2,8 x 10-4 5,2 x 10-4 86 % 6 Vinyl Chloride + Kaca 4,5 x 10-4 5,8 x 10-4 28,9 % 4.7 Perhitungan C = 8,86 x 10-4( r x Ɛ A d ) %Error = Cteori−Cprak Cteori x 100 %
1 Cseri = 1 C1 + 1 C2 1. Udara 2 mm Cteori = 8,86 x 10-4(1,0006 x 0,3x0,3 2x10−3 ) = 3,98 x 10-4 µf Cpengukuran = 4,3 x 10-4 µf %Error = 3,98x103,98−4x−104,3−4x10−4 x 100 % = 8 % 2. Kaca 2 mm Cteori = 8,86 x 10-4(2,2889 x 0,3x0,3 2x10−3 ) = 9 x 10-4 µf Cpengukuran = 9 x 10-4 µf %Error = 9x10−9x410−9−x410−4 x 100 % = 0 % 3. Vinyl Chloride 2 mm Cteori = 8,86 x 10-4(2,3 x 0,3x0,3 2x10−3 ) = 9 x 10-4 µf Cpengukuran = 9 x 10-4 µf %Error = 9x10−9x410−9−x410−4 x 100 % = 0 % 4. Kaca dan Udara 2 mm
1 Cseri = 1 9x10−4 + 1 3,98x10−4 Cteori = 2,8 x 10-4 µf Cpengukuran = 5,9 x 10-4 µf %Error = 2,8x102,8−4x−105,9−4x10−4 x 100 % = 110,7 % 5. Vinyl Chloride dan Udara 2 mm
1 Cseri = 1 9x10−4 + 1 3,98x10−4 Cteori = 2,8 x 10-4 µf Cpengukuran = 5,2 x 10-4 µf
%Error = 2,8x102,8−4x−105,2−4x10−4 x 100 % = 86 % 6. Vinyl Chloride dan Kaca
1 Cseri = 1 9x10−4 + 1 9x10−4 Cteori = 4,5 x 10-4 µf Cpengukuran = 5,8 x 10-4 µf %Error = 4,5x104,5−4x−105, 8−4x10−4 x 100 % = 28,9 % 4.8 Analisa
Pada percobaan yang ketiga yaitu tentang pengukuran kapasitor plat sejajar hubungan seri, diperoleh beberapa data mengenai nilai kapasitansi suatu bahan dielektrik yang hanya terdiri dari satu bahan dan dua bahan yang terhubung secara seri. Setelah diketahui data tersebut melalui pengukuran maka selanjutnya harus dibandingkan dengan hsail perhitungannya, untuk yang hanya terdiri dari satu bahan dielektrik saja maka menggunakan
rumus kapasitansi seperti yang biasanya yaitu C = 8,86 x 10-4( r x Ɛ A
d ). Sedangkan yang terdiri dair 2 bahan dielektrik yang terhubung secara seri maka dapat dihitung dengan rumus
1
Cseri =
1
C1 + 1
C2 . Setelah itu kedua nilai tersebut dibandingkan dengan cara
menghitung errornya sehingga dapat diketahui tingkat kesalahan saat melakukan pengukuran. Dari keenam data yang kami peroleh, ada dua data yang errornya sangat besar bahakan ada yang lebih dari seratus persen, hal itu disebabkan adanya kesalahan saat melakukan pengukuran sedangkan perhitungannya sudah benar. Pada data nomer 2 dan 3 nilainya sama sebab angka dalam perhitungannya yang sangat beda tipis, seharusnya yang point 3 itu nilainya lebih besar dari pada yang point 2, itu jika idlihat dari segi perhitungannya. Tetapi saat pengukuran data yang diperoleh juga sama, hal itu disebabkan kurang akuratnya kami saat membaca data dalam percobaan, selain itu usia ddari alat ukur itu juga sangat mempengaruhi.
4.9 Kesimpulan
Berdsarkan data data yang kami peroleh dari percobaan ini, serta analissa yang di atas maka dapat ditarik kesimpulan bahwa untuk menghitung nilai kapasitansi yang di pasang
secara seri dapat dilakukand engan menggunakan rumus Cseri1 = C11 + C12 . Ketika melakukan percobaan ini harus memperhatikan keakuratan praktikan dalam membaca data pada alat ukur kemudian ketelitian saat melakukan perhitungan serta baik tidaknya alat ukur yang digunakan.
4.10 Grafik 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 praktik teori 4.11 Daftar Pustaka http://pembelajaranfisikauny.blogspot.co.id/2013/07/kapasitor.html
