Nama
Nama
:
: Ahmad
Ahmad Qomaruddin
Qomaruddin Arsyadi
Arsyadi
N
N R
R P
P
:
: 3713100019
3713100019
Tgl.
Tgl. Prak.
Prak. :
: 18
18 November
November 2014
2014
Nama Asst. : Raden Aldi Kurnia Wijaya
Nama Asst. : Raden Aldi Kurnia Wijaya
KAPASITOR KAPASITOR
Ahmad Qomaruddin Arsyadi Ahmad Qomaruddin Arsyadi
3713100019 3713100019
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
ABSTRAK ABSTRAK
Telah dilakukan percobaan Kapasitor yang dilakukan dengan tujuan Telah dilakukan percobaan Kapasitor yang dilakukan dengan tujuan mengetahui bentuk dan jenis kapasitor, mengetahui cara membaca nilai mengetahui bentuk dan jenis kapasitor, mengetahui cara membaca nilai kapasitansi suatu kapasitor, dan memahami prinsip pengisian dan pengosongan kapasitansi suatu kapasitor, dan memahami prinsip pengisian dan pengosongan muatan listrik pada kapasitor. Percobaan ini menggunakan prinsip pengisian dan muatan listrik pada kapasitor. Percobaan ini menggunakan prinsip pengisian dan pengosongan
pengosongan kapasitor. kapasitor. Terdapat Terdapat dua dua variabel variabel yang yang diubah diubah dalam dalam percobaan percobaan iniini yaitu besarnya hambatan yang diberikan dan besar kapasitansi kapasitor. Hasil yaitu besarnya hambatan yang diberikan dan besar kapasitansi kapasitor. Hasil yang didapatkan yakni pengisian kapasitor 3300
yang didapatkan yakni pengisian kapasitor 3300 µF dengan resistor 33 KΩµF dengan resistor 33 KΩ sebesar 110 detik dengan tegangan 4 Volt, pengosongan kapasitor 3300 µF sebesar 110 detik dengan tegangan 4 Volt, pengosongan kapasitor 3300 µF dengan resistor 33 KΩ sebesar 170 detik dengan tegangan 0,8 Volt, pengisian dengan resistor 33 KΩ sebesar 170 detik dengan tegangan 0,8 Volt, pengisian \kapasitor 3300
\kapasitor 3300 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 135 detik dengan tegangan 4 135 detik dengan tegangan 4 Volt, pengosongan kapasitor 3300
Volt, pengosongan kapasitor 3300 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 160 detikµF dengan resistor 66 KΩ sebesar 160 detik dengan tegangan 1,9 Volt, pengisian kapasitor 2200
dengan tegangan 1,9 Volt, pengisian kapasitor 2200 µF dengan resistor 33 KΩµF dengan resistor 33 KΩ sebesar 40 detik dengan tegangan 3,2 Volt, pengosongan kapasitor 2200 µF sebesar 40 detik dengan tegangan 3,2 Volt, pengosongan kapasitor 2200 µF de
dengan resistor 33 KΩ sebesar 110 detik dengan tegangan 4 Volt, pengisianngan resistor 33 KΩ sebesar 110 detik dengan tegangan 4 Volt, pengisian kapasitor 2200
kapasitor 2200 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 105 detik dengan tegangan 3µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 105 detik dengan tegangan 3 Volt, pengisian kapasitor 2200
Volt, pengisian kapasitor 2200 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 90 detik denganµF dengan resistor 66 KΩ sebesar 90 detik dengan tegangan 1,4 Volt.
DAFTAR ISI Cover ... 1 Abstrak ... 2 Daftar Isi ... 3 BAB I PENDAHULUAN ... 4 1.1 Latar Belakang ... 4 1.2 Permasalahan ... 4 1.3 Tujuan ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1 Kapasitor ... 5
2.2 Rangkaian Kapasitor ... 7
2.2.1 Rangkaian Paralel ... 7
2.2.2 Rangkaian Seri ... 7
2.3 Pengisian Kapasitansi Kapasitor ... 8
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN ... 10
3.1 Peralatan dan Bahan ... 10
3.2 Skema Kerja ... 10
3.3 Cara Kerja ... 11
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 12
4.1 Data Pengamatan ... 12 4.2 Grafik ... 13 4.3 Pembahasan ... 16 BAB V KESIMPULAN ... 19 Daftar Pustaka ... 20 Lampiran ... 21
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kapasitor merupakan salah satu jenis dari komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua buah plat konduktif paralel yang masing-masing plat memiliki muatan yang berlawanan.
Diantara kedua plat konduktif itu ditempatkan sebuah bahan dielektrik yang membantu menyimpan muatan listrik antar plat. Penggunaan kapasitor dalam kehidupan sehari-hari sangatlah banyak. Salah satu bentuk aplikasi kapasitor ialah pada rangkaian sebuah radio penerima, kapasitor dapat berfungsi sebagai pemilih gelombang radio. Suatu nilai kapasitansi tertentu berhubungan dengan dengan panjang gelombang radio yang diterima radio. Nilai kapasitansi pada kapasitor
dalam rangkaian sebuah radio dapat diubah. kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi yang dapat diubah disebut kapasitor variabel.
Percobaan ini dilaksanakan untuk mengetahui jenis-jenis kapasitor serta mengetahui nilai dari kapasitor. Nilai dari kapasitor sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti geometri muatan, plat yang ada, tegangan, dan sebagainya.
1.2 Permasalahan
Permasalahan yang timbul dalam percobaan kali ini ialah bagaimana mengetahui bentuk dan jenis kapasitor, mengetahui cara membaca nilai kapasitansi suatu kapasitor, dan memahami prinsip pengisian dan pengosongan muatan listrik pada kapasitor.
1.3 Tujuan
Percobaan ini dilakukan dengan tujuan mengetahui bentuk dan jenis kapasitor, mengetahui cara membaca nilai kapasitansi suatu kapasitor, dan memahami prinsip pengisian dan pengosongan muatan listrik pada kapasitor.
BAB II DASAR TEORI
2.1. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang berfungsi seba gai penyimpan muatan serta penyimpan energi dalam. Kapasitor terdiri dari dua buah konduktor yang berada berdekatan. Komponen ini bila dihubungkan dengan sebuah untai yang di dalamnya terdapat sumber arus baik dari baterai maupun dari sumber yang lain, maka dalam waktu yang sangat singkat akan mengalirlah arus searah dan setelah setelah kapasitor terisi muatan dalam jumlah maksimum, maka arus pun akan berhenti.
Masalah utama dalam pembuatan kapasitor ialah untuk dapat membuat sebuah kapasitor dengan kapasitas yang besar, namun dimensi yang dimiliki kecil. Terkait dengan masalah itu maka dilakukanlah berbagai cara untuk mencapai tujuan yang diharapkan diantaranya dengan mendekatkan jarak antar kedua
konduktor, memberi dielektrik, ataupun mengubah bentuk geometri dari kapasit or itu sendiri.
Konfigurasi konduktor-konduktor berdekatan yang berperan sebagai penyimpan muatan atau kapasitor dilambangkan dengan
Gambar 2.1 Lambang Kapasitor
Apabila kedua konduktor dipisahkan oleh kapasitor (bisa berupa udara) dan antara kedua konduktor itu dihubungkan dengan sebuah kutub-kutub baterai, maka beda potensial yang muncul antara kedua kutub itu senilai dengan beda potensial antara kedua konduktor. Sebuah isolator yang ditempatkan diantara kedua konduktor disebut dengan dielektrik. Di antara kedua konduktor terdapat medan listrik sehingga di tempat itu pula terdapat simpanan tenaga potensial. Beda potensial antarkonduktor (V) berbanding lurus dengan muatan yang tersimpan (Q) pada kondukor dan tetapan kesebandingannya adalah C yang
bersatuan farad (Coloumb / volt). Kapasitor biasa digunakan sebagai komponen elektronika dalam barang elektronik seperti radio, kalkulator, dan ala listrik lainnya.
Kapasitansi (C) sebuah kapasitor didefinisikan sebagai perbandingan nilai muatan yang tersimpan (Q) pada salah satu konduktor terhadap nilai beda potensial (V) antara konduktor tersebut. Sehingga dapat diambil sebuah pengertian singkat bahwa kapasitansi ialah besarnya nilai muatan yang harus dihasilkan untuk mengetahui nilai beda potensial diantara kedua plat konduktor. Hal ini diinyatakan dalam persamaan
Persamaan 2.1 tidak boleh dimaknai bahwa C tergantung pada Q dan V, tetapi harus dimaknai bahwa C hanyalah tetapan kesebandingan antara Q dengan V. Nilai C sebuah kapasitor harus diperbesar dengan cara memperkecil V pada nilai Q yang tetap. Hal ini dapat dilakukan dengan cara meletakkan sebuah isolator atau dielektrik diantara kedua konduktor itu. Sehingga nilai C sebuah kapasitor bergantung pada hal-hal antara lain geometri konduktor, jenis dielektrik, dimensi kapasitor, dan jarak antara kedua konduktor. (Jati, 2010)
Satuan dari kapasitansi kapasitor adalah farad. Farad merupakan salah satu satuan yang nilainya sangat besar, oleh karena itu penggunaan satuan pada kapasitor umumnya berkisaran antara mikrofarad sampai piko farad. Nilai dari kapasitansi kapasitor tidak pernah negatif karena nilai muatan yang tersimpan dan tegangan selalu bernilai positif. (Serway, 2010)
Kapasitansi juga bisa didefinisikan berdasarkan hubungan tegangan-arus:
... (2.2) dimana V dan I mengikuti konvensi yang digunakan untuk elemen rangkaian pasif. Nilai-nilai V dan I adalah fungsi dari waktu; sehingga jika memeang diperlukan, penekanan dapat diberikan dengan menuliskan kedua besaran tersebut sebagai V(t) dan I(t). Dari persamaan 2.4 tersebut, satuan kapasitansi dapat ditentukan sebagai ampere-detik per volt (Hayt, 2005).2.2. Rangkaian Kapasitor
Dalam sebuah rangkaian listrik, kapasitor seringkali dipergunakan dan dirangkai dalam berbagai bentuk yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel, ataupun kombinasi dari keduanya. Berikut ini akan diberikan tentang rangkaian kapasitor
2.2.1. Rangkaian Paralel
Gambar 2.2 Susunan Paralel Kapasitor
Gambar 2.2 memperlihatkan susunan kapasitor paralel. Apabila sumber tegangan sudah diberikan, beda potensial antara kapasitor satu dengan kapasitor yang lain adalah sama
V1= V2 = V3 ... (2.3)
Muatan listrik dalam rangkaian kapasitor paralel ini adalah jumlah seluruh muatan yang ada dalam rangkaian, dengan kata lain muatan yang ada menyebar ke segala kapasitor
Qt = Q1 + Q2 + Q3... (2.4)
Sehingga besarnya nilai kapasitas kapasitor ekuivalennya adalah sebagai berikut
Ct = C1 + C2 + C3...(2.5)
∑
(Tipler, 1991)
2.2.2. Rangkaian Seri
Gambar 2.3 memperlihatkan susunan rangkaian seri dari kapasitor. Ketika sumber tegangan sudah diberikan, maka kapasitor C1 pada plat bagian kiri akan
bermuatan +Q dan bagian kanan kapasitor akan bermuatan – Q. Demikian pula pada kapasitor C2 yang mendapatkan imbas dari kapasitor pertama dan seterusnya
sampai kapasitor terakhir.
Kedua plat konduktor di kapasitor C1 memiliki beda potensial V1,
sedangkan pada kapasitor C2 memiliki beda potensial V2 dan seterusnya hingga
kapasitor terakhir. Sistem itu dapat dipandang sebagai sebuah kapasitor dengan kapasitas ekuivalensinya Ct oleh beda potensial keseluruhan dari sumber tegangan.
Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus: Pada potensial pada kapasitor pertama :
=
=
………….………..(2.7)Demikian pula pada potensial pada kapasitor kedua :
=
=
………….………..(2.8)Beda potensial di seberang dua kapasitor seri adalah jumlah dari beda potensial V =
= (
) + (
) ………..(2.9) = (
) =
+
……….(2.10) V =
+
………...(2.12) V = (
+
)Q .………...……… (2.12)
=
………...…….(2.13)Sehingga didapatkan persamaan sebagai berikut
(Tipler ,1991)
2.3. Pengisian Kapasitansi Kapasitor
Menyambungkan ke dalam suatu rangkaian listrik yang memiliki tegangan dan arus yang mengalir adalah salah satu cara untuk membangkitkan dan mengisi
kembali kapasitas dari kapasitor. Karena pada plat kapasitor yang belum dirangkaikan dengan suatu sumber tegangan, maka tegangan plat tersebut adalah nol.
Ketika kapasitor sudah dirangkaikan dengan sumber tegangan, maka akan tercipta medan listrik antar kedua plat yang disebabkan oleh adanya beda potensial pada kedua plat. Muatan dalam rangkaian akan mengalir dan bergerak
sesuai dengan gaya listrik yang terjadi dan berdasarkan jenis muatannya. Sehingga apabila dibiarkan untuk beberapa waktu maka lambat laun kedua plat akan terisi dengan muatan yang besarnya sama antar kedua plat. Yang membedakan hanyalah tanda. Tanda yang menunjukkan bahwa diantara muatan itu terdapat muatan positif dan muatan negatif. Besar antar muatan positif dan negatif pun sama.
Ketika kapasitor sudah penuh, maka beda potensial pada rangkaian besarnya sama dengan polaritasnya yang berlawanan. Sehingga terciptanya kesetimbangan dan tak mungkin bisa ada arus yang mengalir. Pada keadaan ini hambatan kapasitor menjadi tak hingga. (Serway, 2010)
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Bahan
Pada percobaan kapasitor ini, peralatan dan bahan yang digunakan antara lain AVOmeter, 2 kapasitor masing-masing 2200 µF dan 3300 µF, 3 resistor ukuran 33 KΩ, 1 baterai 9V, 4 saklar, kabel, timah, solder dan PCB.
3.2 Skema Kerja
3.3 Cara Kerja
Percobaan dibagi menjadi 2 tahap. Tahap 1 tentang pengisian muatan listrik pada kapasitor dan tahap 2 tentang pengosongan muatan pada kapasitor. Dan variasi pada percobaan kali ini yakni kapasitor 3300 µF dengan resistor 33 KΩ, 3300 µF dengan resistor 66 KΩ, 2200 µF dengan resistor 33 KΩ, 2200 µF dengan resistor 66 KΩ.
Tahap pertama dilakukan pengisian kapasitor. Peralatan disusun seperti gambar 3.1 bagian pengisian. Kemudian ditentukan variasi yang akan diukur, lalu saklar ditutup dan dicatat besar tegangan pada Voltmeter setiap 5 detik sampai besar tegangan yang terukur konstan. Dicatat nilai waktu yang diperlukan untuk mencapai tegangan pada kapasitor maksimum. Langkah – langkah tersebut diulangi untuk variasi yang berbeda.
Tahap kedua dilakukan pengosongan kapasitor. Peralatan disusun seperti gambar 3.1 bagian pengosongan. Kemudian ditentukan variasi yang akan diukur, lalu saklar ditutup dan dicatat besar tegangan pada Voltmeter setiap 5 detik sampai besar tegangan yang terukur konstan. Dicatat nilai waktu yang diperlukan untuk mencapai tegangan pada kapasitor minimum. Langkah – langkah tersebut diulangi untuk variasi yang berbeda.
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Pengamatan Kapasitor 3300 µF Resistor 33 KΩ Kapasitor 3300 µF Resistor 66 KΩ t (s) V pengisian (Volt) V pengosongan (Volt) t (s) V pengisian (Volt) V pengosongan (Volt) 5 1,4 3,7 5 0,8 3,8 10 1,7 3,5 10 1,0 3,7 15 2,0 3,4 15 1,2 3,6 20 2,3 3,2 20 1,3 3,5 25 2,5 3,1 25 1,5 3,4 30 2,8 2,9 30 1,6 3,4 35 2,9 2,8 35 1,8 3,3 40 3,0 2,7 40 1,9 3,2 45 3,1 2,5 45 2,1 3,1 50 3,1 2,4 50 2,2 3,1 55 3,2 2,3 55 2,3 3,0 60 3,3 2,2 60 2,5 2,9 65 3,4 2,1 65 2,6 2,8 70 3,5 2,0 70 2,7 2,8 75 3,6 1,9 75 2,8 2,7 80 3,7 1,8 80 3,0 2,7 85 3,7 1,8 85 3,1 2,6 90 3,8 1,7 90 3,2 2,5 95 3,9 1,6 95 3,2 2,5 100 4,0 1,5 100 3,4 2,4 105 4,0 1,5 105 3,5 2,4 110 4,0 1,4 110 3,6 2,3 115 1,3 115 3,7 2,3 120 1,3 120 3,8 2,2 125 1,2 125 3,9 2,2 130 1,2 130 3,9 2,1 135 1,1 135 4,0 2,1 140 1,1 140 2,0 145 1,0 145 2,0 150 1,0 150 1,9 155 0,9 155 1,9 160 0,8 160 1,9 165 0,8 165 170 0,8 170
Kapasitor 2200 µF Resistor 33 KΩ Kapasitor 2200 µF Resistor 66 KΩ t (s) V pengisian (Volt) V pengosongan (Volt) t (s) V pengisian (Volt) V pengosongan (Volt) 5 2.4 2,5 5 0,3 2,5 10 2,6 2,2 10 0,5 2,4 15 2,9 2,0 15 0,7 2,3 20 3,0 1,9 20 0,9 2,2 25 3,1 1,8 25 1,1 2,1 30 3,2 1,7 30 1,3 2,0 35 3,2 1,6 35 1,5 2,0 40 3,2 1,5 40 1,6 1,9 45 1,4 45 1,8 1,8 50 1,3 50 2,0 1,8 55 1,2 55 2,1 1,7 60 1,2 60 2,3 1,6 65 1,1 65 2,4 1,6 70 1,0 70 2,6 1,5 75 1,0 75 2,7 1,5 80 0,9 80 2,8 1,4 85 0,9 85 2,9 1,4 90 0,8 90 2,9 1,4 95 0,8 95 3,0 100 0,7 100 3,0 105 0,7 105 3,0 110 0,7 110 4.2 Grafik
Grafik 4.1 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengisian Kapasitor 3300 µF dengan Resistor 33 KΩ y = 0.0223x + 1.8494 R² = 0.9171 0 1 2 3 4 5 0 20 40 60 80 100 120 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)
Pengisian Kapasitor 3300 µF dengan
Resistor 33 KΩ
Tegangan
Grafik 4.2 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengisian Kapasitor 3300 µF dengan Resistor 66 KΩ
Grafik 4.3 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengosongan Kapasitor 3300 µF dengan Resistor 33 KΩ
Grafik 4.4 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengosongan Kapasitor 3300 µF dengan Resistor 66 KΩ y = 0.0245x + 0.8977 R² = 0.989 0 2 4 6 0 50 100 150 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)
Pengisian Kapasitor 3300 µF dengan
Resistor 66 KΩ
Tegangan Linear (Tegangan) y = -0.017x + 3.3802 R² = 0.9598 0 1 2 3 4 0 50 100 150 200 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)Pengosongan Kapasitor 3300 µF dengan
Resistor 33 KΩ
Tegangan Linear (Tegangan) y = -0.0123x + 3.7097 R² = 0.9855 0 1 2 3 4 0 50 100 150 200 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)Pengosongan Kapasitor 3300 µF dengan
Resistor 66 KΩ
Tegangan
Grafik 4.5 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengisian Kapasitor 2200 µF dengan Resistor 33 KΩ
Grafik 4.6 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengisian Kapasitor 2200 µF dengan Resistor 66 KΩ
Grafik 4.7 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengosongan Kapasitor 2200 µF dengan Resistor 33 KΩ y = 0.0229x + 2.4357 R² = 0.8571 0 1 2 3 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)
Pengisian Kapasitor 2200 µF dengan
Resistor 33 KΩ
Tegangan Linear (Tegangan) y = 0.0284x + 0.4071 R² = 0.9646 0 1 2 3 4 0 20 40 60 80 100 120 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)Pengisian Kapasitor 2200 µF dengan
Resistor 66 KΩ
Tegangan Linear (Tegangan) y = -0.0157x + 2.2169 R² = 0.9441 0 1 2 3 0 20 40 60 80 100 120 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)Pengosongan Kapasitor 2200 µF dengan
Resistor 33 KΩ
Tegangan
Grafik 4.8 Hubungan tegangan terhadap waktu pada Pengosongan Kapasitor 2200 µF dengan Resistor 66 KΩ
4.3 Pembahasan
Percobaan yang berjudul Kapasitor ini dilakukan dengan tujuan mengetahui bentuk dan jenis kapasitor, mengetahui cara membaca nilai kapasitansi suatu
kapasitor, dan memahami prinsip pengisian dan pengosongan muatan listrik pada kapasitor. Prinsip yang digunakan dalam percobaan ini yakni prinsip pengisian dan pengosongan kapasitor.
Pada proses pengisian kapasitor, kapasitor dirangkaikan dengan sumber tegangan atau baterai serta voltmeter. Pemasangan sumber tegangan berfungsi untuk memberikan sumber tegangan yang mengalirkan sumber arus DC sehingga bisa membuat kapasitor terisi. Sementara itu, pemasangan voltmeter secara paralel
dengan kapasitor ditujukan untuk mengukur tegangan keluar dari power supply sehingga dapat diketahui besarnya tegangan yang masuk ke dalam kapasitor. Pemasangan voltmeter secara paralel pada kapasitor dikarenakan pada rangkaian paralel, besarnya tegangan dalam rangkaian tersebut adalah sama. Sehingga nilai tegangan yang muncul pada voltmeter merupakan nilai tegangan yang besarnya sama ketika masuk ke dalam kapasitor. Proses pengisian dilakukan hingga didapatkan kondisi kapasitor penuh atau tiga kali nilai stabil tiap 5 detik. Dengan
y = -0.0132x + 2.4654 R² = 0.9742 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 20 40 60 80 100 T e g a n g a n ( V ) Waktu (s)
Pengosongan Kapasitor 2200 µF dengan
Resistor 66 KΩ
Tegangan
demikian, arus akan menurun sehingga pada suatu saat tegangan sumber akan sama dengan perbedaan potensial pada kapasitor. Arus akan menurun sehingga pada saat tegangan sumber sama dengan perbedaan potensial pada kapasitor, arus
akan berhenti mengalir (I = 0).
Setelah waktu yang ditentukan selesai, pengisian pun dihentikan dengan mencabut kabel dari baterai. Kemudian rangkaian dihubungkan kembali tanpa adanya sumber tegangan. Muatan-muatan yang sebelumnya telah terakumulasi dalam proses pengisian akan mengalami proses pengosongan. Arus yang mengalir sekarang adalah berlawanan arah (negatif) terhadap arus pada saat pengisisan, sehingga besarnya tegangan pada R (VR ) juga negatif. Kapasitor akan
mengembalikan kembali energi listrik yang disimpannya dan kemudian disimpan ketahanan R. Pada saat terjadi proses pengosongan kapasitor, tegangan kapasitor akan menurun sehingga arus yang melalui tahanan R akan menurun. Pada saat kapasitor sudah membuang seluruh muatannya (Vc = 0) maka aliran arus pun berhenti (I = 0).
Hasil yang didapatkan yakni pengisian kapasitor 3300 µF dengan resistor 33 KΩ sebesar 100 detik dengan tegangan 4 Volt, pe ngosongan kapasitor 3300 µF dengan resistor 33 KΩ sebesar 170 detik dengan tegangan 0,8 Volt, pengisian kapasitor 3300 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 135 detik dengan tegangan 4 Volt, pengosongan kapasitor 3300 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 160 detik dengan tegangan 1,9 Volt, pengisian kapasitor 2200 µF dengan resistor 33 KΩ sebesar 40 detik dengan tegangan 3,2 Volt, pengosongan kapasitor 2200 µF dengan resistor 33 KΩ sebesar 110 detik dengan tegangan 4 Volt, pengisian kapasitor 2200 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 105 detik dengan tegangan 3 Volt, pengisian kapasitor 2200 µF dengan resistor 66 KΩ sebesar 90 detik dengan tegangan 1,4 Volt.
Berdasarkan hasil tersebut dapat dilihat ada perbedaan dari variasi yang diberikan. Hal itu menunjukkan ada pengaruh dari besar resistor dalam variasi dan besar kapasitansi pada kapasitor yang dipakai. Bila melihat rumus
,
dan
maka dapat diketahui bahwa proses pengisian dan pengosongan kapasitor dipengaruhi oleh resistor dan besarnya kapasitansi.Semakin besar resistor maka semakin kecil arus yang mengalir dalam rangkaian. Bila arus yang mengalir dalam rangkaian kecil, maka untuk mengisi kapasitansi dengan mengalirkan muatan membutuhkan waktu yang semakin lama. Bila resistor kecil, maka dengan tegangan yang sama, arus yang mengalir besar sehingga untuk pengisian kapasitansi dengan mengalirkan muatan membutuhkan waktu yang lebih cepat.
Semakin besar kapasitansi dari kapasitor yang akan diisi, maka akan semakin lama waktu pengisiannya. Hal itu dikarenakan muatan yang dapat tersimpan semakin banyak dalam tegangan yang sama. Semakin banyak muatan yang bisa disimpan dalam kapasitor, semakin banyak waktu yang diperlukan untuk melakukan pengisian.
BAB V KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa :
Waktu pengisian kapasitor 3300 µF dengan resistor 33 KΩ, kapasitor 3300 µF dengan resistor 66 KΩ, kapasitor 2200 µF dengan resistor 33 KΩ,
kapasitor 2200 µF dengan resistor 66 KΩ, masing-masing sebesar 110, 135, 40, 105 detik
Waktu pengosongan kapasitor 3300 µF dengan resistor 33 KΩ, kapasitor 3300 µF dengan resistor 66 KΩ, kapasitor 2200 µF dengan resistor 33 KΩ, kapasitor 2200 µF dengan resistor 66 KΩ, masing-masing sebesar 170, 160, 110, 90 detik
Lama pengisian dan pengosongan kapasitansi kapasitor berbanding lurus dengan hambatan dalam rangkaian. Semakin besar hambatan semakin lama pengisian kapasitansinya begitu pula sebaliknya.
Lama pengisian dan pengosongan kapasitansi kapasitor berbanding lurus dengan besarnya kapasitansi kapasitor. Semakin besar kapasitansi dari kapasitor, semakin lama waktu untuk melakukan pengisian kapasitansi dan begitu pula sebaliknya.
Daftar Pustaka
Fishbane, Paul M, Stephen G. Gaiorowics, and.Stephen T. Thornton. 2005. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics Third Edition. United States of America : Pearson Prentice Hall
Hayt, William Hart. Jack Ellsworth Kemmerly. Steven M Durbin. 2005. Rangkaian Listrik Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Jati, Bambang Murdaka Eka dan Tri Kuncoro Priyambodo. 2010. FISIKA DASAR. Yogyakarta : Penerbit Andi
Serway and Jewett. 2010. Physics for scientist and engineers with Modern Physics. Canada: Nelson Education.
Pada saat kapasitor diberikan tegangan, akan ada arus listrik yang mengalir. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi menuju potensial rendah (dari terminal positif ke terminal negatif) baterai. Sehingga, plat kapasitor yang terhubung dengan terminal positif akan terisi dengan muatan positif dan plat yang terhubung dengan terminal negatif baterai akan terisi dengan muatan negatif.
Gambar di samping merupakan proses yang terjadi ketika kapasitor diberikan sumber tegangan. Selain itu juga gambar tentang bagaimana kerja bahan dielektrik. Saat kapasitor belum dialirkan ke sumber tegangan, dipol-dipol listrik bahan dielektrik belum terpolarisasi. Setelah dialiri arus listrik, dipol-dipol tersebut terpolarisasi dan mulai menempel ke plat kapasitor. Kutub negatif dipol menempel ke plat positif kapasitor dan kutub positif dipol menempel ke plat negatif kapasitor.
Karena muatan-muatan tersebut tidak bisa melewati bahan dielektrik, maka muatan tersebut akan terakumulasi pada plat kapasitor. Semakin banyak muatan yang tersimpan pada kedua plat, potensial antara kedua plat akan semakin besar pula. Jika potensial tersebut telah sama dengan nilai potensial pada baterai, maka tidak akan ada lagi arus yang mengalir. Dengan kata lain, kapasitor telah terisi penuh.
1. Jelaskan maksud dari kapasistansi kapasitor dan jelaskan 1 Farad itu apa?
Kapasistansi kapasitor merupakan kapasitas dari sebuah kapasitor untuk menyimpan energi dalam bentuk muatan. Jadi kapasitansi kapasitor adalah banyaknya muatan yang dapat disimpan oleh kapasitor pada tegangan tertentu yang diberikan. Kapasitansi kapasitor diukur dalam satuan Farad. Misal, terdapat kapasitor dengan kapasitan 1 Farad. Maksudnya adalah jika kapasitor tersebut dihubungkan dengan arus atau sumber tegangan (searah), maka jumlah muatan yang tersimpan adalah sebanyak satu coulomb setiap satu volt. Dengan kata lain, jumlah maksimal muatan yang dapat disimpan kapasitor pada saat tegangan yang diberikan 1 volt
adalah sebesar 1 coulomb. Sehingga, jika kapasitor dengan kapasitan 1 Farad dihubungkan dengan tegangan 5 volt, maka kapasitor tersebut bisa menyimpan muatan sebanyak 5 coulomb. 1 Farad =
2. Apa saja yang mempengaruhi kapasistansi kapasitor?
Kapasitansi kapasitor dipengaruhi beberapa faktor, yaitu luas plat, jarak antarplat, dan jenis bahan dielektrik, sesuai dengan persamaan berikut: C =
Berdasarkan persamaan tersebut, nilai permitivitassemakin banyak muatan yang dapat tersimpan dalam plat kapasitor saat tidak bisa melewati bahan dielektrik yang berada di antara kedua plat.
Selain itu, permitivitas bahan dielektrik yang ada di antara kedua kapasitor juga mempengaruhi kapasitansi kapasitor. Saat kapasitor belum dialirkan ke sumber tegangan, dipol-dipol listrik bahan belum terpolarisasi. Setelah dialiri arus listrik, dipol-dipol tersebut terpolarisasi dan mulai menempel ke plat kapasitor. Kutub negatif dipol menempel ke plat positif kapasitor dan kutub positif dipol menempel ke plat negatif kapasitor. Permitivitas bahan dielektrik tersebut mempengaruhi banyaknya dipol yang menempel, sehingga jika jumlah dipol yang menempel semakin banyak, maka semakin banyak pula muatan yang akan tertempel ke plat. kutub dipol tersebut dapat menarik muatan-muatan, tetapi tidak dapat melewatkan muatan. Sehingga, semakin besar permitivitas bahan, semakin besar pula kapasitansi kapasitor.
Jarak antara kedua plat juga mempengaruhi kapasitansi kapasitor. semakin kecil jarak plat, semakin besar kapasitansi kapasitor. Hal itu dikarenakan jika jarak plat dekat, bahan dielektrik yang nantinya terpolarisasi akan akan lebih banyak yang menempel pada plat, sehingga banyak pula muatan yang akan tertarik dan terakumulasi pada plat. Dan sebaliknya, jika jarak plat semakin besar, dipol yang terpolarisasi akan sedikit yang akan menempel pada plat sehingga sedikit pula muatan yang tertarik dan terakumulasi pada plat.
Ketiga faktor tersebut merupakan faktor intrinsik kapasitor yang dapat mempengaruhi kapasitan. Sedangkan, faktor ekstrinsik seperti tegangan yang diberikan tidak mempengaruhi kapasitansi kapasitor.
3. Apakah tegangan berpengaruh pada kapasistansi kapasitor? Mengapa?
Tegangan tidak mempengaruhi kapasitansi kapasitor karena tegangan merupakan faktor ekstrinsik yang tidak berasal dari dalam kapasitor. Tegangan hanya mempengaruhi jumlah muatan yang tersimpan dalam plat kapasitor. Jika tegangan semakin besar, muatan yang tersimpan juga semakin banyak, tetapi perbandingan jumlah muatan yang tersimpan dan besarnya tegangan yang diberikan tetap. Bisa
dituliskan dalam bentuk persamaan C=
4. Jelaskan prinsip pengisian dan pengosongan kapasitor?
Pada saat kapasitor diisi, arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah (dari terminal positif ke terminal negatif) baterai. Sehingga, plat kapasitor yang terhubung dengan terminal positif
akan terisi dengan muatan positif dan plat yang terhubung dengan terminal negatif baterai akan terisi dengan muatan negatif. Karena muatan-muatan tersebut tidak bisa melewati bahan dielektrik, maka muatan tersebut akan terakumulasi pada plat kapasitor. Semakin banyak muatan yang tersimpan pada kedua plat, beda potensial antara kedua plat akan semakin besar pula. Jika beda potensial tersebut mencapai nilai beda potensial baterai, maka tidak akan ada lagi arus yang mengalir. Dengan kata lain, kapasitor telah terisi penuh.
Jika kapasitor telah terisi dan dihubungkan ke perangkat lain dengan melalui konduktor, maka muatan-muatan yang telah tersimpan tadi mengalir melalui kawat konduktor tersebut menuju perangkat tersebut. Proses inilah yang disebut pengosongan kapasitor. semua muatan yang tersimpan di plat
