LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR II RANGKAIAN RC (RESISTOR DENGAN KAPASITOR) TANGGAL PERCOBAAN : 12-03-2017 TANGGAL PENGUMPULAN : 17-03-2017 WAKTU PERCOBAAN : 11.30-13.30 WIB Nama Praktikan : Amrina Rosyada NIM : 11160163000057 Nama Anggota : 1. Ayu wahyuni (11160163000059) 2. Izzatut taqiyyah (11160163000060) Kelas : 2B (Pendidikan Fisika) LABORATURIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017 A. Judul Percobaan RANGKAIAN RC (RESISTOR DENGAN KAPASITOR) B. Tujuan Praktikum 1. Memahami karakteristik kapasitor 2. Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengisian dan pengosongan kapasitor. 3. Memahami cara merangkai pengisian dan pengosongan pada kapasitor.
C. Dasar teori Kondensator atau kapasitor adalah sistem konduktor yang mampu menyimpan rapat (to condense) muatan listrik sehingga memiliki daya tampung, yaitu kapasitas yang besar sehingga disebut kapasitas nya besar. Pada dasarnya kapasitas kondensator dihitung dengan merumuskan beda potensial antara kedua bagian kondesator oleh muatan listrik. diperoleh dari rumus. Agar mudah dirumuskan, dipilihlah bentuk-bentuk geometris yang sederhana bagi kedua konduktor kondensator itu, dan dikenallah tiga macam kondesator yakni apa yang dikenal sebagai kodesator-kondesator keping, bola, dan silinder, tergantung bentuk konduktor-konduktornya(soedojo, 2004 hal: 171). Kapasitor berkapasitansi awalnya tidak bermuatan. Untuk mengisi muatannya, kita tutup sakelar pada titik. Ini akan menghasilkan sebuah rangkaian seri yang terdiri dari kapasitor, baterai ideal dengan ggl, dan resistasi Kita tahu bahwa ketika rangkaian terbentuk, muatan mulai mengalir (ada arus) antara salah satu pelat kapasitor dan salah satu terminal baterai setiap sisi kapasitor. Arus ini meningkatkan muatan pada pelat-pelat dan beda potensial ( ) pada kapasitor. Ketika benda potensial itu sama dengan beda potensial pada baterai, arus akan nol. Disini kita ingin mengetahui proses pengisian muatan. Secara khusus, kita ingin tahu bagaimana muatan pada pelat kapasitor, beda potensial pada kapasitor, dan arus pada rangkaian berubah terhadap waktu selama proses pengisian muatan. Kita mulai dengan menerapkan aturan-aturan loop pada rangkaian, melintasinya searah jarum jam dari terminal negatif baterai (Haliday, 2010 hal: 179). Sifat-sifat kapasitor pada umumnya : Kapasitor terhadap tegangan dc merupakan hambatan yang sangat besar. Kapasitor terhadap tegangan ac mempunyai resistansi yang berubah-ubah sesuai dengan frequency kerja. Kapasitor terhadap tegangan ac akan menimbulkan pergeseran fasa, dimana arus 90 0 mendahului tegangannya. Resistansi dari sebuah kapasitor terhadap tegangan ac disebut reaktansi. Disimbolkan dengan Xc, besarnya reaktansi kapasitor ditulis dengan rumus : Xc = 1/2πfc Dimana : Xc = Reaktansi kapasitif (ohm) f = frekuensi kerja rangkain dalam satuan hertz c = kapasitansi (farad) Besarnya kapasitansi atau kapasitas total (Ct). Saat pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, lamanya pengisian dan pengosongan muatannya tergantung dari besarnya nilai resistansi dan kapasitansi yang digunakan pada rangkaian. Pada
saat saklar menghubungkan ketitik 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. Tegangan kapasitor menurun, arah arus berlawanan dari arah pengisian. Tegangan pada R menjadi negatif dan berangsur-angsur tegangannya menjadi 0 volt. Pengisian dan pengosongan masing-masing memerlukan 5 R.C (time constan). Faktor Faktor Yang Mempengaruhi nilai kapasitor : 1. Luas keping logam, makin luas keping logam yang digunakan makin besar kapasitansinya 2. Jarak antar keping ( besar keping di elektrik ), makin tebal bahan di elektrik makin kecil kapasitansinya 3. Jenis bahan di elektrik Resistor merupakan salah satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf R. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan OHM ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman. D. Alat dan bahan No. Alat dan bahan Gambar 1. Power supply 2. Saklar
3. Kabel penghubung 4. Capit buaya 5. Stopwatch 6. Project Board 7. Kapasitor 1000 8. Resistor 10000 9. Jumper
10. Multimeter E. Langkah kerja Percobaan I ( pengisian kapasitor) No. Langkah kerja 1. Sebelum merangkai kosong kan terlebih dahulu kapasitor. Agar tidak ada elemen yang masih terdapat pada kapasitor tersebut Gambar 2. Buatlah rangkaian RC. Gunakan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang telah disediakan. Perhatikan bahwa saklar S selalu dalam keadaan terbuka (off) dan kapasitor yang digunakan harus dalam keadaan kosong muatan. Kemudian rangkaian dibuat seri-paralel, agar dapat menentukan tegangan serta arus yang didapat dari sebuah kapasitor secara bersamaan. 3. Hidupkan power supply dengan sumber tegangan 6 Volt
4. Siapkan stopwatch 5. Tutup saklar S dan bersamaan dengan itu jalankan stopwatch 6. Catat tegangan dan arus yang di tunjukkan multimeter tiap selang waktu 5 sekon sampai tegangan pada multimeter menunjukan angka yang mendekati 6 volt Percobaan II (pengosongan kapasitor) No. Langkah kerja Gambar 1. Matikan sumber tegangan bersamaan dengan saklar 2. Tutup kembali saklar tanpa sumber tegangan, serentak dengan menjalankan stopwatch 3. Catat tegangan dan arus pada multimeter menunjukan angka 0.
F. Data Percobaan a. Percobaan I (pengisian ) C = 10-3 F R = 10000Ω RC = 10 No. Waktu (sekon) Vc (volt) I (mili ampere) 1. 5 1.39 0.40 2. 10 3.01 0.25 3. 15 4.67 0.13 4. 20 5.18 0.10 5. 25 5.55 0.07 6. 30 5.57 0.04 7. 35 5.92 0.03 b. Percobaan II (Pengosongan) C = 10-3 F R = 10000Ω RC = 10 No. Waktu (sekon) Vc (volt) I (mili ampere) 1. 5 4.17 0.33 2. 10 2.00 0.19 3. 15 2.25 0.12 4. 20 1.76 0.09 5. 25 1.41 0.06 6. 30 1.20 0.04 7. 35 1.03 0.03 8. 40 0.92 0.02 9. 45 0.84 0.01 10. 50 0.77 0.01 11. 55 0.73 0.01 G. Pengolahan Data a. Mencari muatan elektron sebanyak 1 Coulombs b. Menghitung Arus saat pengisian kapasitor V C ε e t RC
1. ( ) 2. ( ) 3. ( ) 4. ( ) 5. ( ) 6. ( ) c. Menghitung Tegangan saat pengisian kapasitor I I e t RC 1. 2. 3.
4. 5. 6. d. Menghitung Arus saat pengosongan kapasitor V C Q C e t RC 1. 2. 3. 4. 5.
6. 7. 8. 9. 10. e. Menghitung Tegangan saat pengosongan kapasitor I I e t RC 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9. 10. H. Pembahasan Pada praktikum diatas ternyata di dapat hasil data yang tidak valid, di karenakan kesalahan paralaks dan juga pada saat praktikum kurangnya persiapan, tetapi dari hal ini semua sudah sangat lumayan dan dapat di pahami makna dan cara penerapan dalam kehidupan sehari-hari dari apa yang sudah di praktikumkan. I. Tugas pasca praktikum 1. Sebutkan faktor yang mempengaruhi proses pengisian dan pengosongan kapasitor! Jawab: a. Luas keping logam, makin luas keping logam yang digunakan makin besar kapasitansinya
Arus (Ampere) Tegangan (Volt) b. Jarak antar keping ( besar keping di elektrik ), makin tebal bahan di elektrik makin kecil kapasitansinya c. Jenis bahan di elektrik 2. Buatlah grafik hubungan antara tegangan dan arus terhadap waktu menggunakan Ms.Excel dan jelaskan! Jawab: 7 6 5 4 3 2 1 0 Hubungan Antara Tegangan Terhadap Waktu 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 V Pengisian V Pengosongan Waktu (sekon) a. Pada saat pengisian samakin lama teganganya semakin meningkat namun selama proses kenaikan tegangan ini semakin lambat di karenakan muatan yang sudah ada pada kapasitor tersebut melawan pertambahan muatan yang akan masuk pada kapasitor tersebut. Kemudian pada saat pengosongan tegangan semakin menurun. Penurunan semakin lama semakin melambat karena muatan pada kapasitor melawan pengurangan muatan. Hubungan Antara Arus Terhadap Waktu 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 I Pengisian I Pengosongan Waktu (sekon) b. Pada saat pengisian kuat arus yang diperoleh semakin lama mengalami penurunan karena adanya hambatan oleh tegangan yang membesar. Pada saat pengosongan arus listrik diperoleh semakin mengalami kenaikan dari sebelumnya negatif menjadi angka 0. 3. Mengapa saat mengukur arus ampermeter dipasang seri, sedangkan saat mengukur tegangan voltmeter dipasang paralel? Jelaskan! Jawab:
Karena Amperemeter adalah alat ukur mengukur arus listrik di suatu titik. Dengan demikian, alat harus dirangkai secara seri karena besar arus pada rangkaian seri tetap sama. Jika dipasang paralel maka arus akan berbeda di setiap cabang dan arus listrik akan terbagi menjadi beberapa bagian. Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan. Alat ini digunakan untuk mengukur suatu tegangan dan suatu perbedaan antara satu titik dengan titik yang lain sehingga harus dipasang paralel. Jika pasang secara seri, maka tidak akan ada yang terukur karena tidak mendeteksi adanya perubahan suatu tegangan. J. Kesimpulan 1. Kapasitor merupakan komponen penyimpan muatan listrik yang di bentuk dari dua permukaan yang berhubungan tapi dipisahkan oleh satu penyekat. 2. Proses pengisian kapasitor terjadi pada rangkaian tertutup. 3. Pada proses pengisian kapasitor semakin lama waktu pengisian semakin meningkat tegangannya dan arus semakin lama semakin kecil. 4. Waktu yang diperlukan untuk pengisian atau pengosongan kapasitor bergantung pada besar RC yang di sebut konstanta waktu (time constant). K. Kritik dan saran 1. Hendaknya praktikan lebih memahami materi tentang rangkaian RC 2. Hendaknya praktikan lebih teliti dalam merangkai rangkaian RC L. Daftar pustaka Halliday, David, dkk. FISIKA DASAR JILID 2. JAKARTA:ERLANGGA.2002 Martawijaya, MA, dkk. Dasar-Dasar Elektronika Buku I. Makasar: Badan Penerbit UMM Makasar. 2008 Soedojo Peter. FISIKA DASAR.YOGYAKARTA: ANDI. 2004 Tipler, P.A. Fisika Sains dan Tekhnologi Jilid 2.Jakarta: Erlangga. 1991 Dikhson. Pengertian resistor dan jenis-jenis resistor. http://teknikelektronika.com/pengertian-resistor-jenis-jenis-resistor/. 2016. di akses pada tanggal 17 maret 2017 pukul 04.20 WIB
M. Lampiran