LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR RANGKAIAN RC

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR RANGKAIAN RC

Nama : Eva Nur’Azizah NPM : 22420019

Kelompok : K1/1K1

Dosen : Yusi S.S, S.Si., M.T.

POLITEKNIK STTT BANDUNG KIMIA TEKSTIL

2022

ABSTRAK

Rangkaian RC (Resistor-Kapasitor) adalah suatu rangkaian listrik yang memiliki kombinasi komponen resistor dan kapasitor dimana komponen tersebt biasanya dipasang secara seri atau sejajar. Pengujian ini dilakukan untuk menghitung nilai charged dan discharged pada dua kapasitor dengan kapasitansi yang berbeda dan satu resistor yang sama, selain itu pengujian ini bertujuan untuk membeandingkan hasil eksperimen dan teori dengan menggunakan sistem akuisi data. Pengujian secara eksperimen menggunakan arduino uno dan dilakukan pada tegangan maksimum 5 volt.

1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN

Rangkaian RC adalah suatu rangkaian lstrik yang memiliki kombinasi resistor dan kapasitor dimana komponen tersebut di pasang secara seri atau sejajar dan dihubungkan dengan sumber tegangan (Aji 2017). Di mana terdapat dua komponen, maka besar hambatan berasal dari kedua komponen tersebut. Ketika sumber tegangan diterapkan ke rangkain RC, kapasitor C mengisi melalui resistansi resistor R.

Semua rangkaian atau sistem kelistrikan elektronik mengalami beberapa bentuk “penundaan waktu” antara input dan outputnya. Penundaan waktu sering disebut juga dengan waktu konstan, yang artinya adalah respon waktu dari rangkaian ketika tegangan langkah atau sinyal diterapkan pertama kali. Konstanta waktu yang dihasilkan dari setiap rangkaian atau sistem elektronik akan tergantung pada komponen reaktif baik kapasitif atau induktif yang terhubung dengan nya ini merupakan pengukuran waktu respon dengan unit.

1.2 Tujuan praktikum

1. Memahami karakteristik kapasitor

2. Menentukan jumlah kapasitansi muatan pada kapasitor

3. Membandingkan kapasitansi muatan pada kapasitor secara eksperimen dan teori

4. Mendapatkan hasil R² pada pengujian charged dan discharged

2.1 Resistor

BAB II DASAR TEORI

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari ahan karbon. Dari hukum ohms diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol W (omega) (Sandha, R, 2015). Resistor dalam teori dan prakteknya di tulis dengan perlambangan huruf R. Dilihat dari ukuran fisik sebuah resistor yang satu dengan yang lainnya tidak berarti sama besar nilai hambatannya. Nilai hambatan resistor di sebut resistansi(Sandha, R, 2015).

Resistor dapat dikelompokan berdasarkan besar toleransinya:

 Pemakaian umum ±5% sampai ±20%.

 Presisi menengah ±1% sampai ±5%.

 Presisi ±0,2% sampai ±1.

 Ulra presisi ±0,002% sampai 1% Jenis-Jenis resistor :

1. Resistor tetap (Fixed resistor) : Resistor jenis ini mempunyai nilai resistansi yang tetap (tidak berubah).

2. Resistor Variabel (variable Resistor) : Resistor ini mempunyai nilai resistansi dapat berubah-ubah. Resissor non linier.

Kode Huruf Dan Warna Pada Resistor

Tidak semua nilai resistansi sebuah resistor dicantumkan dengan lambang bilangan melainkan dengan cincin kode warna. Banyaknya cincin kode warna pada setiap resistor berjumlah 4 dan ada juga yang berjumlah 5(Sandra, R.2015).

Resistansi yang mempunyai 5 cincin terdiri dari cincin 1, 2 dan 3 adalah cincin digit, cincin 4 sebagai pengali serta cincin adalah toleransi. Esistansi yang mempunyai 4

cincin terdiri dari cincin 1, 2 adalah sebagai digit, cincin 3 adalah penggali dan cincin 4 sebagai toleransi(Sandra, R< 2015).

Kode Huruf :

Gambar-1 Resistor dan kode warna Sumber :

https://images.app.goo.gl/WfeUmt4rHDNgu3nF 8

1) Huruf I menyatakan nilai resistor dan tanda koma desimal. Jika huruf I adalah :

 R artinya x 1(kali satu) ohm

 K artinya x 103(kali 1000) ohm

 M artinya x 106(kali 1000000) ohm

2) Huruf II menyatakan toleransi Jika huruf II adalah :

 J artinya toleransi ± 5 %

 K artinya toleransi ± 10 %

 M artinya toleransi ± 20 % (Sandha, R, 2015).

2.2 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.

Sturuktur sebuah kapasitor terdiri dari 2 buah plat metalyang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. 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 mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung etal yang satu

lagi. Muatan positiftidak dapat mengalir menuju ujung kutun negatif dan sebaliknya, karena terpisah oleh bahan dieletrik yang non konduktif. Muatan elektrik ini

“tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya.

Saat pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, lamanya pengisian dan pengosongan muatannya tergantung dari besarnya nilai resistansi dan kapasitansi yang digunakan pada rangkaian. Kapasitor yang sudah diisi (charged) adalah semacam reservoir energi. Dalam pengisian (charging) dibutuhkan suatu aliran arus dari sumber tegangan. Bila pelat – pelat kapasitor tersebut hubung singkat dengan suatu penghantar maka akan terjadi pengosongan (discharging) pada kapasitor yang akan menimbulkan panas pada penghantar tersebut. Pada saat saklar menghubungkan ke titik 1 arus listrik mengalir dari sumber-sumber tegangan melalui komponen R menuju komponen C. Tegangan pada kapasitor meningkat dari 0 volt sampai sebesar tegangan sumber, kemudian tak terjadi aliran, saklar dipindahkan posisinya ke titik 2 maka terjadi proses pengosongan.

Kapasitor sering juga disebut dengan kondensator. Kapasitor termasuk dalam elemen pasif atau elemen yang tidak menghasilkan energy. Elemen ini hanya bisa menerima energy dalam bentuk menyerap atau menyimpan energy. Kapasitor mempunyai fungsi untuk membatasi arus DC yang mengalir pada kapasitor tersebut, dan dapat menyimpan energy dalam bentuk medan listrik. Nilai suatu kapasitor tergantung dari nilai permitivitas bahan pembuat kapasitor, luas penampang kapasitor, dan jarak antara dua keping penyusun kapasitor tersebut. Secara sistematis :

�

∁= �

� … (1) Dimana :

� = Permitivitas bahan A = Luas penampang bahan d = Jarak dua keping

Kapasitor adalah komponen elektris umumnya yang secara fisis terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan bahan isolator atau dielektrikum. Kapasitansi adalah

ukuran kemampuan kapasitor menyimpan energi dalam medan listrik. Kapasitansi dinyatakan dalam farad. 1 farad adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik 1 coulomb apabila diberi tegangan 1 volt.

Fungsi penggunaan kapasitor dalam rangkaian adalah :

 Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan yang lain

 Sebagai filter pada rangkaian PS

 Sebagai pembangkit frekuensi pada rangkaian antena

 Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon

 Untuk menghindari loncatan api apabila dipasang pada saklar

Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan menjadi hambatan tak hingga. Hanya saat rangkaian dibuka dan ditutp, arus akan mengalir. Saat rangkaian tertutup, arus akan mengakibatkan kapasitor dimuati hingga saat dengan tegangan yang diberikan sebesar V0. Sebaliknya, kapasitor akan melepaskan muatan melalui resistor saat rangkaian dibuka. Karakteristik tegangan pada kapasitor dapat diterangkan dengan fungsi eksponensial.

Gbr 1. Rangkaian kapasitor dan resistor arus searah Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah

�(�) = �0 �^−�/� … (2)

Dengan � adalah konstanta waktu [�]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi

yang ditentukan dari besar hambatan dan kapasitas.

3.1 Alat dan bahan

BAB III

METODE EKSPERIMEN

Alat dan bahan yang dipakai pada eksperimen ini adalah : 1) 1 buah project board

2) Resistor 3) Kapasitor

4) 1 buah Komputer/Laptop 5) Kabel penghubung 6) Arduino Uno 7) Program Arduino 8) Program MATLAB 3.2 Cara Kerja

Prosedur kerja praktikum dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Siapkan resistor, kapasitor, kabel, dan breadboard 2. Pasanglah dengan rangkaian seri.

3. Pasang sejajar antara kapasitor dan resistor juga disambungkan dengan tiga kabel di breadboard.

4. Sambungkan kabel asal breadboard ke kutub positif dan kutub negatif. Kabel hitam untuk negatif dan kabel merah untuk positif.

5. Ada kabel hijau yaitu Arduino. Arduino dipasang sejajar dengan resistor dan kapasitor.

6. Kabel terakhir (kabel ketiga) untuk pengisian dan pengosongan.

Disambungkan ke positif untuk pengisian dan ke negatif untuk pengosongan.

7. Pertama lakukan pengisian dengan menghubungkan breadboard ke computer dengan kabel yang telah disediakan.

8. Buka aplikasi khusus yaitu Arduino.

9. lalu print data yang di hasilkan oleh Arduino 10. lalu buat grafik di excel

4.1 Pengesian kapasitor

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1.1 Data penyelesaian pengisisan kapasitor

Veks t b Vteori

(Vteori- Veks)^2

(Vavg- Veks)^2

0 0

0,10468

6 0 0

13,4998229 9

0,67 2

0,94453

3 0,075368559 0,4489

1,35 4 1,71063

8 0,130059801 1,8225

2,02 6 2,33202 0,097356766 4,0804

2,56 8 2,83602 0,076186813 6,5536

3,06 10 3,24481 0,034154707 9,3636

3,38 12

3,57637

7 0,038563939 11,4244

3,98 14

3,84530

9 0,018141691 15,8404

4,32 16 4,06343

8 0,065824185 18,6624

4,43 18 4,24036

1 0,035963098 19,6249

4,58 20

4,38386

2 0,038470289 20,9764

4,67 22

4,50025

4 0,02881363 21,8089

4,88 24 4,59466 0,081419184 23,8144

4,95 26 4,67123

1 0,077712129 24,5025

4,99 28 4,73333

8 0,065875539 24,9001

4,98 30

4,78371

2 0,038528985 24,8004

4,99 32 4,82457 0,027367008 24,9001

5 34 4,85771 0,02024642 25

5 36 4,88459 0,013319561 25

4.1.2 Grafik proses charged

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 1 2 3 4 5 6

Menentukan nilai R² pengisian (charged) R² = 1−(Vteori−Veks)²

(Vavg−Veks)² R² = 1- 0,963372304

317,023723 = 0,9969612 4.1.3 Perhitungan Pengisian Kapasitor

Reistor yang digunakan (putih-jingga-coklat-emas) C=10000�F

Puth Jingga Coklat Emas

9 3 10¹ ±5%

R = 930 Ω

1) Toleransi = 5⁄100 × 930 = 46,5� Rmax = 930 + 46,5� = 976,5 Rmin = 930 – 46,5� = 883,5 2) Charged

C = 10000�� = 0,01F 3) Menghitung Bteori

Bteori = 1⁄𝑅�

= 1⁄930 × 0,01

= 0,107526 4) Menghitung Eksperimen

Bsolver =0104686

Ceksperimen = 1/R . Bsolver

= 1⁄930 × 0,104686

= 0,0102714

5) Perbandingan Cteori dengan Ceksperimen Cteori : Ceksperimen = 0,01 : 0,0102714

4.2 Pengurangan Kapasitor

4.2.1 Data penyelesaian pengurangan kapasitor

Veks t b Vteori

(vteori- veks)^2

(vavg- veks)^2

5 0

0,08946

5 5 0

13,1458040 8

4,21 2 4,18082

3 0,00085132 17,7241

3,78 4 3,49585

6 0,08073808

1 14,2884

3,28 6 2,92311

0,12737021

4 10,7584

2,76 8

2,44420 1

0,09972889

8 7,6176

2,31 10

2,04375 4

0,07088677

1 5,3361

1,98 12

1,70891 5

0,07348716

5 3,9204

1,55 14

1,42893 4

0,01465698

7 2,4025

1,15 16 1,19482

4 0,00200918 1,3225

0,88 18 0,99906

9 0,01417750

6 0,7744

0,65 20

0,83538 6

0,03436809

2 0,4225

0,43 22 0,69852

0,07210321

1 0,1849

0,3 24

0,58407 8

0,08070030

1 0,09

0,21 26

0,48838 5

0,07749836

8 0,0441

0,13 28 0,40837

0,07749010

7 0,0169

0,09 30 0,34146

5 0,06323458

7 0,0081

0,07 32 0,28552

1 0,04644922

3 0,0049

0,04 34

0,23874 2

0,03949853

3 0,0016

0,03 36 0,19962 0,02877362 0,0009

8 7

0,01 38

0,16692 2

0,02462444

3 0,0001

0 40

0,13957 4

0,01948091

9 0

4.2.3 Grafik Discharged

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 1 2 3 4 5 6

Menentukan nilai R² pengosongnan (discharged) R² = 1−(Vteori−Veks)²

(Vavg−Veks)² R² =1- 1,048127535

78,06420408 = 0,986574

Reistor yang digunakan (putih-jingga-coklat-emas) C=10000��

Putih Jingga Coklat Emas

9 3 10¹ ±5%

R = 930 Ω

6) Toleransi = 5⁄100 × 930 = 46,5� Rmax = 930 + 46,5� = 976,5 Rmin = 930 – 46,5� = 883,5 Charged

C = 10000�� = 0,01F 7) Menghitung Bteori 8)

Menghitung

Eksperimen Bsolver = 0,089465 Ceksperimen = 1⁄𝑅 ∙ 𝐵𝑠𝑜𝑙𝑣��

= 1⁄930 × 0,089465 = 0,0120189

9) Perbandingan Cteori dengan Ceksperimen Cteori : Ceksperimen = 0,01 : 0,0120189

Bteori = 1⁄𝑅�

= 1⁄930 × 0,01

= 0,107526

4.3 Pembahasan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan yaitu rangkaian RC dapat diketahui bahwa suatu rangkaian listrik yang memiliki kombinasi komponen resistor dan kapasitor yang dirangkai secara seri pada eksperimen ini. Dengan eksperimen pengisian dan pengosongan kapasitor praktikum dapat mengukur tegangan dan arus saat pengisian dan pengosongan. Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik tegangan kapasitor. Percobaan dan penghitungan dalam praktikum kali ini, tentunya tetap mengacu pada prinsip dasar kapasitor. Berdasarkan teori yang ada, prinsip dasar kerja kasitor adalah pada saat kapasitor dialiri arus listrik maka kapasitor akan menyimpan muatan dan selama kapasitor belum terisi penuh maka proses penyimpanan akan terus berjalan sampai penuh dan kapasitor akan berhenti menyimpan. Proses pelepasan terjadi apabila kedua kaki kapasitor mendapatkan potensial listrik yang terbalik dari pada saat pengisian.

BAB V KESIMPUL

AN

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan yaitu rangkaian RC, dapat diketahui bahwa rangkaian RC adalah suatu rangkaian listrik yang memiliki kombinasi komponen resistor dan kapasitor yang dirangkai secara seri pada

percobaan ini. Dengan percobaan melakukan pengisian dan pengosongan kapasitor praktikum dapat mengukur tegangan dan arus pada saat pengisian dan pengosongan.

Lalu didapatkan hasil R2 pada pengujian charged dan discharged yaitu sebesar :

− Pengisian kapasitor (charged) R2 = 0,9969612 C eksperimen = 0,0102714

− Pengisian kapasitor (Discharged) R2 = 0,986574

C eksperimen = 0,0120189

DAFTAR PUSTAKA

1. Halliday, D., Resnick, R., Walker, Fundamenthal of Physics-Extended, 5th, John Wiley & Sons, New York, 1997.

2. Putra, VGV., Ngadiono, & Purnomosari, E.. Pengantar Listrik Magnet dan Terapannya. Yogyakarta: CV. Mulia Jaya, 2016.

3.https://gokakoelektro.blogspot.com/2016/01/tabel-kode-warna-resistor.html

LAMPIRAN

 Pengisian kapasitor (Charged)

 Pengosongan kapasitor (Discharged)