arya gamma aditia 0906529615 lr01 charge discharge

14
Laporan Praktikum Nama : Arya Gamma Aditia NPM : 0906529615 Fakultas : MIPA Jurusan : Fisika Grup : 1 Nomor Percobaan : LR 01 Nama Percobaan : Pengisian dan Pelepasan Muatan di Kapasitor Laboratorium Fisika Dasar UPP IPD Universitas Indonesia

Upload: arya-gamma-aditia

Post on 19-Jun-2015

1.872 views

Category:

Documents


7 download

DESCRIPTION

Laporan PraktikumNama NPM Fakultas Jurusan Grup Nomor Percobaan Nama Percobaan : Arya Gamma Aditia : 0906529615 : MIPA : Fisika :1 : LR 01 : Pengisian dan Pelepasan Muatan di KapasitorLaboratorium Fisika Dasar UPP IPD Universitas IndonesiaV(t)Vc(3) Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor Vc(t) turun secara asimtotik menjadi nol. Kurva karakteristik ini dapat dilihat pada Gbr. 2 Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Ta

TRANSCRIPT

Page 1: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

Laporan Praktikum Nama : Arya Gamma Aditia

NPM : 0906529615

Fakultas : MIPA

Jurusan : Fisika

Grup : 1

Nomor Percobaan : LR 01

Nama Percobaan : Pengisian dan Pelepasan Muatan di Kapasitor

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

Page 2: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

V(t)

Vc

Page 3: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

(3)

Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor Vc(t) turun secara

asimtotik menjadi nol. Kurva karakteristik ini dapat dilihat pada Gbr. 2

Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Tarik garis tangensial dari kurva

pengisian pada titik t = 0 s dan tarik garis asimtot dari kurva pengisian. Buat garis yang tegak lurus dari

titik perpotongan antara tangensial dengan garis asimtot ke sumbu x . Titik yang diperoleh pada sumbu

adalah konstanta waktu.

Gbr. 2 Kurva pengisian dan pengosongan dari kapasitor serta penentuan konstanta waktu

Pada percobaan di R-Lab akan digunakan 4 buah model rangkaian , yaitu Model 1 , 2 , 3 dan 4. Untuk

Model 1 dan 3 mengunakan kapasitor dengan kapasitas yang sama, Untuk Model 2 dan 4 menggunakan

kapasitor dengan kapasitas yang sama.

Gambar 3.

Page 4: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

Prosedur Eksperimen

1. Mengaktifkan Web cam (dengan cara mengklik icon video pada halaman web r-Lab).

2. Memerhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan.

3. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model 1.

4. Menghidupkan Power Supply yang digunakan.

5. Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan kapasitor.

6. Mengulangi langkah 4 dan 6 untuk model rangkaian 2 , 3 dan 4.

Tugas dan evaluasi

1. Membuat grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengisian kapasitor untuk tiap model

rangkaian yang digunakan.

2. Membuat grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat pengosongan kapasitor untuk tiap model

rangkaian yang digunakan.

3. Menghitung besar konstanta waktu dari rangkaian kapasitor berdasarkan kurva yang dibuat dan

besar konstanta waktu yang dihitung dari nilai kompenen R dan C, lalu membandingkan hasilnya.

Page 5: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

Data Pengamatan

Model 1

Model 2

Waktu IC VC

Waktu IC VC

1 3,98 1,02

1 11,17 1,43

2 3,18 1,82

2 8,05 2,42

3 2,55 2,45

3 5,82 3,14

4 2,05 2,95

4 4,22 3,65

5 1,65 3,35

5 3,04 4,03

6 1,32 3,68

6 2,2 4,3

7 1,06 3,94

7 1,57 4,5

8 0,85 4,15

8 1,13 4,64

9 0,68 4,32

9 0,79 4,75

10 0,55 4,45

10 0,55 4,82

11 0,43 4,57

11 0,37 4,88

12 0,35 4,67

12 0,24 4,92

13 0,27 4,73

13 0,14 4,96

14 0,22 4,78

14 0,06 4,98

15 0,17 4,83

15 0 5

16 3,86 3,86

16 11,23 3,59

17 3,09 3,09

17 8,13 2,6

18 2,48 2,48

18 5,91 1,89

19 2 2

19 4,32 1,38

20 1,62 1,62

20 3,16 1,01

21 1,3 1,3

21 2,32 0,74

22 1,06 1,06

22 1,71 0,55

23 0,86 0,86

23 1,27 0,41

24 0,69 0,69

24 0,95 0,3

25 0,56 0,56

25 0,7 0,22

26 0,46 0,46

26 0,52 0,17

27 0,37 0,37

27 0,4 0,13

28 0,3 0,3

28 0,29 0,09

29 0,25 0,25

29 0,21 0,07

30 0,2 0,2

30 0,17 0,05

Page 6: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

Model 3

Model 4

Waktu IC VC

Waktu IC VC

1 2,79 2,21

1 6,86 2,81

2 1,67 3,33

2 3,27 3,95

3 1,01 3,99

3 1,57 4,5

4 0,61 4,39

4 0,73 4,77

5 0,37 4,63

5 0,31 4,9

6 0,22 4,78

6 0,09 4,47

7 0,12 4,88

7 0 5

8 0,06 4,94

8 0 5

9 0,02 4,98

9 0 5

10 0 5

10 0 5

11 0 5

11 0 5

12 0 5

12 0 5

13 0 5

13 0 5

14 0 5

14 0 5

15 0 5

15 0 5

16 2,92 2,92

16 7,13 2,28

17 1,77 1,77

17 3,48 1,11

18 1,09 1,09

18 1,76 0,56

19 0,67 0,67

19 0,92 0,29

20 0,43 0,43

20 0,49 0,16

21 0,27 0,27

21 0,26 0,08

22 0,18 0,18

22 0,15 0,05

23 0,11 0,11

23 0,09 0,03

24 0,07 0,07

24 0,05 0,01

25 0,05 0,05

25 0,03 0,01

26 0,03 0,03

26 0,02 0

27 0,02 0,02

27 0,02 0

28 0,01 0,01

28 0 0

29 0,01 0,01

29 0 0

30 0 0

30 0 0

Page 7: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

Grafik Tegangan V Terhadap Waktu (V vs t) Saat Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Untuk pengisian kapasitor selang waktunya adalah antara 1 sampai dengan 15 sekon, sedangkan untuk

pengosongan kapasitor selang waktunya antara 16 sampai dengan 30 sekon.

Dari persamaan yang kita ketahui dibawah ini, maka untuk mencari besar konstanta waktu dari

rangkaian model 1 kita tinggal memasukkan persamaan eksponensial yang kita dapat dari grafik Model 1

Charge ke persamaan dibawah ini.

���� � �����

y = 1,782e0,0829x

� = 0,0829x

Karena x adalah menunjukan variabel waktu t, maka kita bisa ganti x dengan t

� = 0,0829t

��

� = 0,0829

y = 1,782e0,0829x

R² = 0,7132

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20

Te

ga

ng

an

(V

)

Waktu (s)

Model 1 Charge

Series1

Expon. (Series1)

Page 8: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

� ���

������

� ������ s

���� � �����

y = 110,08e-0,211x

� = -0,211x

Karena x adalah menunjukan variabel waktu t, maka kita bisa ganti x dengan t

� = -0,211t

� = 0,211

� ��

�����

� ������

y = 110,08e-0,211x

R² = 0,9998

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 10 20 30 40

Te

ga

ng

an

(V

)

Waktu (s)

Model 1 Discharge

Series1

Linear (Series1)

Page 9: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

���� � �����

y = 2,4153e0,0622x

� = 0,0622x

Karena x adalah menunjukan variabel waktu t, maka kita bisa ganti x dengan t

� = 0,0622t

��

� = 0,0622

� ���

������

� ����� s

y = 2,4153e0,0622x

R² = 0,6348

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20

Te

ga

ng

an

(V

)

Waktu (s)

Model 2 Charge

Series1

Expon. (Series1)

Page 10: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

���� � �����

y = 434,89e-0,302x

� = -0,302x

Karena x adalah menunjukan variabel waktu t, maka kita bisa ganti x dengan t

� = -0,302t

� = 0,302

� ��

�����

� ���� s

y = 434,89e-0,302x

R² = 0,9996

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 10 20 30 40

Te

ga

ng

an

(V

)

Waktu (s)

Model 2 Discharge

Series1

Expon. (Series1)

Page 11: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

���� � �����

y = 3,1656e0,0462x

� = 0,0462x

Karena x adalah menunjukan variabel waktu t, maka kita bisa ganti x dengan t

� = 0,0462t

��

� = 0,0462

� ���

������

� ����� s

y = 3,1656e0,0462x

R² = 0,5745

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15

Te

ga

ng

an

(V

)

Waktu (s)

Model 3 Charge

Series1

Expon. (Series1)

Page 12: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

Untuk grafik Model 3 Charge tidak dapat saya cari konstanta waktunya, karena grafik ini tidak bisa

dirubah dari trendline linear ke exponential sehingga saya tidak bisa mendapatkan persamaannya.

���� � �����

y = 3,8655e0,023x

� = 0,023

Karena x adalah menunjukan variabel waktu t, maka kita bisa ganti x dengan t

� = 0,023t

y = -0,1455x + 3,856

R² = 0,6097

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 10 20 30 40

Te

ga

ng

an

(V

)

Waktu (s)

Model 3 Discharge

Series1

Linear (Series1)

y = 3,8655e0,023x

R² = 0,4449

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20

Te

ga

ng

an

(V

)

Waktu (s)

Model 4 Charge

Series1

Expon. (Series1)

Page 13: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

��

� = 0,023

� ���

�����

� ����� s

Grafik ini sama seperti kasus pada grafik Modul 3 Discharge,grafik ini tidak bisa diubah dari trendline

linear ke exponential sehingga saya tidak bisa mendapatkan persamaan dari grafik ini.

Analisis

Pada percobaan kali ini saya melakukan percobaan R-Lab, yaitu dimana praktikan tidak perlu

datang langsung ke laboratorium untuk melakukan eksperimen. Praktikan tetap melakukan eksperimen

dengan alat yang sebenarnya, tetapi dari jarak jauh dan alatnya ditampilkan menggunakan webcam

yang dipasang mengarah ke alat. Praktikan dapat melakukan praktikum dimana saja asal tehubung

dengan jaringan internet dan dapat mengakses ke situs R-Lab.

Percobaan bernama pengisian dan pelepasan muatan di kapasitor (charge discharge) ini

bertujuan untuk melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan.

Praktikum ini menggunakan 4 model rangkaian yang berbeda. Percobaan ini dilakukan dengan

memberikan arus yang mengalir melalui rangkaian menuju ke kapasitor, lalu mengukur tegangan yang

terdapat pada kapasitor. Waktu pengukuran untuk tiap model adalah 30 detik. Dan pada setiap

detiknya saya mendapatkan besaran arus dan tegangan yang berbeda-beda. Hanya saja ada kekurangan

yang membuat saya tidak dapat bekerja secara maksimal untuk melakukan praktikum ini.

Kekurangannya adalah ketika adanya gangguan pada webcam, sehingga saya tidak dapat memantau

secara langsung yang terjadi pada alat yang saya gunakan.

y = -0,0973x + 2,5429

R² = 0,4849

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 10 20 30 40

Te

ng

an

ga

n (

V)

Waktu (s)

Model 4 Discharge

Series1

Linear (Series1)

Page 14: Arya Gamma Aditia 0906529615 LR01 Charge Discharge

Berdasarkan informasi yang saya dapat, waktu pengisian muatan di kapasitor berlangsung di

selang waktu antara 1 hingga 15 detik, sedangkan untuk pengosongan muatan di kapasitor berlangsung

antara 16 hingga 30 detik. Untuk grafik pengisian muatan kapsitor disemua model cenderung sama,

begiu juga dengan grafik pengosongan kapasitor yang cenderung sama pada semua model yaitu

menurun.

Untuk menentukan konstanta waktu saya menggunakan persamaan yang telah didapat pada

grafik eksponensial, lalu memasukkannya ke persamaan yang telah didapat pada literatur yaitu �

���� � �����

Pada literatur dijelaskan bahwa untuk menentukan konstanta waktu dilihat dari kurva pengisian

muatan kapasitor. Tetapi saya menghitung semua grafik, pengisian muatan maupun pengosongan

muatan kapasitor untuk perbandingan. Dan ada dua grafik yang tidak dapat saya ubah ke grafik

eksponensial, antara lain grafik pengosongan kapasitor untuk model 3 dan model 4. Saya tidak

menemukan penyebab mengapa grafik tersebut tidak dapat saya ubah menjadi grafik eksponensial.

Setelah mendapat konstanta waktu dari grafik, seharusnya saya dapat mencari nilai hambatan

dengan rumus � ���

�. Tetapi saya tidak dapat mencarinya karena saya tidak mengetahui berapa nilai

kapasitansi kapasitor yang digunakan pada tiap model.

Kesimpulan

• Grafik pengisian muatan kapasitor dengan pengosongan muatan kapasitor berbeda

• Dari persamaan grafik eksponensial dapat mencari konstanta waktu.

Referensi

• Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.

• Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley &

Sons, Inc., NJ, 2005.

• Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid II (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga