PERCOBAAN L6

REAKTANSI KAPASITIF DAN INDUKTIF

I. MAKSUD

1. Memahami prinsip reaktansi induktif dan kapastif pada rangkaian arus bolak-balik.

2. Menentukan nilai reaktansi induktif dan kapasitif.

3. Mempelajari rangkaian seri dan paralel kapasitor.

4. Mempelajari rangkaian seri dan paralel induktor.

5. Memahami prinsip kapasitor pada arus bolak-balik dan searah.

6. Memahami prinsip induktor pada arus bolak-balik dan searah.

II. ALAT-ALAT

1. Catu daya

2. Induktor 150 lilitan

3. Induktor 500 lilitan

4. Induktor 1000 lilitan

5. Multimeter digital

6. Oscilloscope

7. Kabel penghubung (9 buah)

8. Kapasitor 5 µF

9. Kapasitor 10 µF

10. Pemegang baterai (6 buah)

III. TEORI

Gejala umum dari listrik mengalir baik arus searah maupun arus bolak balik tetap sama

sehingga hukum-hukum dasar yang berlaku pada arus searah tetap berlaku terhadap arus listrik

bolak balik seperti hukum Ohm, hukum Kirchoff dan lain-lain.

Arus bolak balik mengalir dengan arah yang berbalik secara periodik sedangkan arus searah

mengalir tetap arahnya. Pengertian hambatan dalam arus searah berbeda dengan hambatan

dalam arus bolak balik yang biasa disebut impedansi. Tidak saja resistor namun kapasitor dan

induktor pun memiliki sifat menghambat arus listrik. Sifat menghambat arus listrik dari

kapasitor dan induktor dalam arus bolak balik disebut reaktansi.

Apabila sebuah komponen listrik (misalnya lampu) diberi beda potensial, maka di dalamnya

akan dialiri arus listrik.

JEPRI NOVRIYANTO

Pada umumnya untuk suatu hambatan yang biasa, grafik

karakteristik I terhadap V adalah linier dan memenuhi hukum

Ohm:

V = I R...........................................(1)

dengan:

V = beda potensial antara ujung-ujung hambatan / komponen (Volt)

I = kuat arus yang melalui hambatan / komponen (Ampere)

R = besarnya hambatan di seluruh rangkaian (Ohm)

Gambar 1

Hubungan yang sama juga berlaku dalam rangkaian AC yang tersusun dari sebuah kapasitor

dengan kapasitansi C dan tegangan V. Hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk:

V = I XC................................................................................................(2)

dengan XC disebut reaktansi kapasitif.

Untuk kapasitor yang dirangkai seri, kapasitor total (CT ) dirumuskan sebagai berikut:

1CT

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

.................................................................................(3)

sedangkan untuk kapasitor yang dirangkai paralel, kapasitor total (CT ) dirumuskan sebagai

berikut:

CT=C1+C2+C3 ....................................................................................(4)

JEPRI NOVRIYANTO

Gambar 2

Serupa juga dalam rangkaian AC yang tersusun dari sebuah induktor dengan induktansi L dan

tegangan V. Hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk :

V = I XL................................................................................................(5)

dengan XL disebut reaktansi induktif.

Untuk induktor yang dirangkai seri, induktor total ( LT ) dirumuskan sebagai berikut:

LT=L1+L2+L3 .....................................................................................(6)

sedangkan untuk induktor yang dirangkai paralel, induktor total ( LT ) dirumuskan sebagai

berikut:

1LT

= 1L1

+ 1L2

+ 1L3

...................................................................................(7)

Nilai reaktansi berasal dari nilai hambatan yang ada pada kapasitor dan induktor. Beban

kapasitif menyatakan impedansi yang kapasitansinya lebih besar dari induktansinya. Demikian

sebaliknya, beban induktif menyatakan bahwa induktansi pada rangkaian itu lebih besar

dibandingkan dengan kapasitansinya.

JEPRI NOVRIYANTO

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Catat keadaan ruang sebelum percobaan!

2. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 1 dengan menggunakan sumber AC 6 V, serta

gunakan kapasitor 5 µF dan oscilloscope sebagai voltmeter!

3. Hubungkan rangkaian ke sumber tegangan setelah disetujui asisten!

4. Nyalakan catu daya catat nilai tegangan yang ditampilkan pada oscilloscope!

5. Catat nilai kuat arus yang terukur! Lakukan pengamatan berulang sebanyak 3 kali!

6. Ulangi langkah V.4 dan V.5 dengan menggunakan kapasitor 10 µF, dua buah kapasitor

dipasang seri, dan dua buah kapasitor dipasang paralel!

7. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 2 dengan menggunakan induktor 150 lilitan!

8. Nyalakan catu daya catat nilai tegangan yang ditampilkan pada oscilloscope!

9. Catat nilai kuat arus yang terukur! Lakukan pengamatan berulang sebanyak 3 kali!

10. Ulangi langkah V.8 dan V.9 dengan menggunakan induktor 500 lilitan, induktor 1.000

lilitan, tiga buah induktor dipasang seri, dan tiga buah induktor dipasang paralel!

11. Ulangi langkah V.2 s.d V.10 untuk sumber DC 6 V!

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

V. DATA PENGAMATAN

5.1. Data Ruang

Awal AkhirSuhu (oC) (2.6 ± 0.1)10 (2.6 ± 0.1)10

Kelembaban (%) (7.00 ± 0.05)10 (6.70 ± 0.05)10Tekanan (mmHg) (7.080 ± 0.005)102 (7.080 ± 0.005)102

5.2. Data Percobaan

KapasitorTeg Catu

DayaVp-p+ Vp-p- I+ (mA) I- (mA)

5 µF

2 6 6 2.7 2.74 11 11 5.9 5.96 17 17 9.1 9.48 22.5 23 12.7 12.610 29 29 15.9 15.912 35 35 18.8 18.8

10 µF

2 5 6 5.3 5.54 11 11 11.9 12.16 17 17 18.4 18.38 24 23 25 24.710 30 30 31.3 31.412 35 35 37.3 37.3

Rangkaian seri

2 5 5 1.7 1.64 11 11 3.9 3.96 17 17 6 6.18 23 23 8.2 8.310 29 29 10.5 10.512 35 35 12.4 12.4

Rangkaian paralel

2 5 5 8.2 8.34 11 11 17.3 17.56 17 17 27.2 27.28 23 23 36.4 36.510 29 30 46 46.512 35 35 55 55

JEPRI NOVRIYANTO

Induktor eg Catu Daya

Vp-p+ Vp-p- I m(A)+ I (mA)

JEPRI NOVRIYANTO

500 lilitan

2 5 5 0.28 0.294 10 10 0.65 0.636 15 16 1.02 0.988 20 21 1.4 1.3310 26 27 1.81 1.6812 31 32 2.12 2.12

1000 lilitan

2 6 6 0.11 0.114 12 12 0.26 0.266 17 17 0.42 0.428 23 23 0.56 0.5610 29 29 0.71 0.7112 34 34 0.84 0.84

Rangkaian seri

2 6 6 0.08 0.084 12 12 0.18 0.196 17 17 0.30 0.308 23 23 0.41 0.4110 28 29 0.52 0.5212 34 34 0.62 0.62

Rangkaian paralel

2 6 6 0.37 0.394 12 12 0.88 0.856 17 17 1.41 11.328 23 23 1.91 1.7710 29 29 2.37 2.2312 35 35 2.75 2.66

VI. PENGOLAHAN DATAKapasitor

JEPRI NOVRIYANTO

Kapasitor Teg Catu Daya

Vp-p+ Vp-p- Veff+ Veff- V V rata2 I (mA) + I (mA) - I (mA)I rata2 (mA)

Xc C (µF)

2 6 6 2.12132 2.12132 2.12132 2.7 2.7 2.74 11 11 3.889087 3.889087 3.889087 5.9 5.9 5.96 17 17 6.010408 6.010408 6.010408 9.1 9.4 9.258 22.5 23 7.954951 8.131728 8.04334 12.7 12.6 12.6510 29 29 10.25305 10.25305 10.25305 15.9 15.9 15.912 35 35 12.37437 12.37437 12.37437 18.8 18.8 18.82 5 6 1.767767 2.12132 1.944544 5.3 5.5 5.44 11 11 3.889087 3.889087 3.889087 11.9 12.1 126 17 17 6.010408 6.010408 6.010408 18.4 18.3 18.358 24 23 8.485281 8.131728 8.308505 25 24.7 24.8510 30 30 10.6066 10.6066 10.6066 31.3 31.4 31.3512 35 35 12.37437 12.37437 12.37437 37.3 37.3 37.32 5 5 1.767767 1.767767 1.767767 1.7 1.6 1.654 11 11 3.889087 3.889087 3.889087 3.9 3.9 3.96 17 17 6.010408 6.010408 6.010408 6 6.1 6.058 23 23 8.131728 8.131728 8.131728 8.2 8.3 8.2510 29 29 10.25305 10.25305 10.25305 10.5 10.5 10.512 35 35 12.37437 12.37437 12.37437 12.4 12.4 12.42 5 5 1.767767 1.767767 1.767767 8.2 8.3 8.254 11 11 3.889087 3.889087 3.889087 17.3 17.5 17.46 17 17 6.010408 6.010408 6.010408 27.2 27.2 27.28 23 23 8.131728 8.131728 8.131728 36.4 36.5 36.4510 29 30 10.25305 10.6066 10.42983 46 46.5 46.2512 35 35 12.37437 12.37437 12.37437 55 55 55

7.115262

7.188919

7.071068

7.100531

5 µF

10 µF

Rangkaian seri

Rangkaian paralel

4.864E-06

9.543E-06

3.209E-06

1.424E-05

10.86667

21.54167

7.125

31.75833

0.654779

0.333722

0.992431

0.22358

Induktor

JEPRI NOVRIYANTO

Induktor Teg Catu Daya

Vp-p+ Vp-p- Veff+ Veff- V V rata2 I (mA) + I (mA) - I (mA)I rata2 (mA)

XL (x 10^3)

L (mH)

2 5 5 1.767767 1.767767 1.767767 0.28 0.29 0.2854 10 10 3.535534 3.535534 3.535534 0.65 0.63 0.646 15 16 5.303301 5.656854 5.480078 1.02 0.98 18 20 21 7.071068 7.424621 7.247845 1.4 1.33 1.365

10 26 27 9.192388 9.545942 9.369165 1.81 1.68 1.74512 31 32 10.96016 11.31371 11.13693 2.12 2.12 2.12

2 6 6 2.12132 2.12132 2.12132 0.11 0.11 0.114 12 12 4.242641 4.242641 4.242641 0.26 0.26 0.266 17 17 6.010408 6.010408 6.010408 0.42 0.42 0.428 23 23 8.131728 8.131728 8.131728 0.56 0.56 0.56

10 29 29 10.25305 10.25305 10.25305 0.71 0.71 0.7112 34 34 12.02082 12.02082 12.02082 0.84 0.84 0.84

2 6 6 2.12132 2.12132 2.12132 0.08 0.08 0.084 12 12 4.242641 4.242641 4.242641 0.18 0.19 0.1856 17 17 6.010408 6.010408 6.010408 0.3 0.3 0.38 23 23 8.131728 8.131728 8.131728 0.41 0.41 0.41

10 28 29 9.899495 10.25305 10.07627 0.52 0.52 0.5212 34 34 12.02082 12.02082 12.02082 0.62 0.62 0.62

2 6 6 2.12132 2.12132 2.12132 0.37 0.39 0.384 12 12 4.242641 4.242641 4.242641 0.88 0.85 0.8656 17 17 6.010408 6.010408 6.010408 1.41 11.32 6.3658 23 23 8.131728 8.131728 8.131728 1.91 1.77 1.84

10 29 29 10.25305 10.25305 10.25305 2.37 2.23 2.312 35 35 12.37437 12.37437 12.37437 2.75 2.66 2.705

1.71530828

46.97996815

64.15079618

9.503140127

1000 Lilitan

Rangkaian seri

Rangkaian paralel

500 Lilitan 6.422887

7.129993

7.100531

7.188919

1.1925

0.483333

0.3525

2.409167

5.386068

14.75171

20.14335

2.983986

JEPRI NOVRIYANTO

VII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Gambarkan rangkaian percobaan disertai dengan kutub positif dan negatifnya!

Gambar VII.A Rangkain Kapasitor

Gambar VII. B Rangkain Paralel Kapasitor

Gambar VII. C Rangkain Seri Kapasitor

JEPRI NOVRIYANTO

Gambar VII. D Rangkain Induktor

Gambar VII. E Rangkain Paralel Kapasitor

Gambar VII. F Rangkain Seri Kapasitor

JEPRI NOVRIYANTO

2. Apa perbedaan reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif?

Jawaban:

Reaktansi induktif adalah hambatan yang timbul akibat adanya GGL induksi karena

dipasangnya lilitan apabila dialiri arus ac. Dc short

Reaktansi kapasitif adalah hambatan aliran elektron ketika melewati kapasitor pada rangkaian

AC. Sedangkan untuk pakai dc hanya satu keping

3. Sebutkan reaktansi yang dihasilkan pada tiap-tiap rangkaian!

Jawaban :

Kapasitor :

5 micro F : 4.86 mF

10 micro F : 9.54 mF

Seri : 3.209 mF

Paralel : 14.24 mF

Induktor :

500 lilitan : 1.715 mH

1000 lilitan : 46.979 mH

Seri : 64.15 mH

Paralel : 12.26 mH

Nilainya jauh mendekati karena adanya sisa induksi, seharus ada resistensi untuk meredam.

4. Apa pengaruh reaktansi induktif terhadap rangkaian?

Jawaban : menimbulkan GGL induksi apabila dialiri arus AC

5. Apa pengaruh reaktansi kapasitif terhadap rangkaian?

Jawaban :

Reaktansi induktif adalah hambatan semu pada induktor jika dihubungkan dengan arus bolak-

balik XL = ωL, dan pengaruhnya akan menyimpan muatan apabila dialiri arus AC

JEPRI NOVRIYANTO

6. Bagaimana nilai arus dan tegangan pada semua rangkaian percobaan yang menggunakan sumber

tegangan DC? Jelaskan!

Jawaban :

7. Apa pengaruhnya dengan arus jika induktor dirangkai:

a. Rangkain Induktor Seri : tegangannya besar tetapi kuat arus yang mengalir pada rangkaian

kecil

b. Rangkain Induktor Paralel : tegangannya kecil tetapi kuat arus yang mengalir pada

rangkaian besar

8. Apa pengaruhnya dengan arus jika kapasitor dirangkai:

a. Rangkain Kapasitor Seri : tegangannya kecil tetapi kuat arus yang mengalir pada rangkaian

besar

b. Rangkain Kapasitor Paralel : tegangannya besar tetapi kuat arus yang mengalir pada

rangkaian kecil

JEPRI NOVRIYANTO

VIII. ANALISIS

Berdasarkan hasil praktikum ada beberapa yang perlu dianalisa diantaranya:

a. Nilai Induktor

500 lilitan : 1.715 mH

1000 lilitan : 46.979 mH

Seri : 64.15 mH

Paralel : 12.26 mH

Sedangkan hasil pengukuran dengan multimeter didapat

500 lilitan : 4.875 mH

1000 lilitan : 20.76 mH

Seri : mH

Paralel : mH

Hasil pengukuran dengan percobaan sangat berbeda

Penyebabnya adalah:

induktor akan terjadi induksi apabila dilakukan pengukuran berulang-ulang,

sehingga nilai yang didapat bukan nilai yang sebenarnya ada pengaruh dari

induksi tersebut.

Solusi untuk mendapatkan nilai yang sebenarnya pengukuran dilakukan sekali

dan harus ditambahkan R sebagai penghambat induksi

Faktor kualitas atau "Q"

Sebuah induktor ideal tidak menimbulkan kerugian terhadap arus yang

melewati lilitan. Tetapi, induktor pada umumnya memiliki resistansi lilitan dari

kawat yang digunakan untuk lilitan. Karena resistansi lilitan terlihat berderet

dengan induktor, ini sering disebut resistansi deret. Resistansi deret induktor

mengubah arus listrik menjad bahang, yang menyebabkan pengurangan

kualitas induktif. Faktor kualitas atau "Q" dari sebuah induktor adalah

perbandingan reaktansi induktif dan resistansi deret pada frekuensi tertentu,

dan ini merupakan efisiensi induktor. Semakin tinggi faktor Q dari induktor,

induktor tersebut semakin mendekati induktor ideal tanpa kerugian.

JEPRI NOVRIYANTO

Faktor Q dari sebuah induktor dapat diketahui dari rumus berikut,

dimana R merupakan resistansi internal dan   adalah resistansi

kapasitif atau induktif pada resonansi:

Dengan menggunakan inti feromagnetik, induktansi dapat ditingkatkan untuk

jumlah tembaga yang sama, sehingga meningkatkan faktor Q. Inti juga

memberikan kerugian pada frekuensi tinggi. Bahan inti khusus dipilih untuk

hasil terbaik untuk jalur frekuensi tersebut. Pada VHF atau frekuensi yang

lebih tinggi, inti udara sebaiknya digunakan.

Lilitan induktor pada inti feromagnetik mungkin jenuh pada arus tinggi,

menyebabkan pengurangan induktansi dan faktor Q yang sangat signifikan.

Hal ini dapat dihindari dengan menggunakan induktor inti udara. Sebuah

induktor inti udara yang didesain dengan baik dapat memiliki faktor Q hingga

beberapa ratus.

Sebuah kondensator nyaris ideal (faktor Q mendekati tak terhingga) dapat

dibuat dengan membuat lilitan dari kawat superkonduktor pada helium atau

nitrogen cair. Ini membuat resistansi kawat menjadi nol. Karena induktor

superkonduktor hampir tanpa kerugian, ini dapat menyimpan sejumlah besar

energi listrik dalam lilitannya

Q=ω/R

b. Kapasitor

Toleransi nilai sumber tegangan

Sisa muatan

JEPRI NOVRIYANTO

IX. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum dan hasil yang didapat kami dapat menyimpulkan diantaranya:

a. Reaktansi kapasitif adalah hambatan semu pada kapasitor jika dihubungkan dengan arus

bolak-balik

XC = 1/ωC

b. Reaktansi induktif adalah hambatan semu/sesaat pada induktor jika dihubungkan dengan

arus bolak-balik

XL = ωL

c. Kita dapat memahami prinsip reaktansi induktif dan kapastif pada rangkaian arus bolak-

balik.

d. Tugas akhir dari nomor 6 dan 7 dan nilai-nilai dengan pelaporannya

X. PUSTAKA

Andar Soeprapto, Drs., Ridwan. M, ST., MT., 2011. Buku Petunjuk Praktikum Fisika

Dasar. Bandung: ITENAS.

JEPRI NOVRIYANTO

LAMPIRAN

1. H

2. Arus dan tegangan bolak-balik (AC) yaitu arus dan tegangan yang besar dan

arahnya berubah terhadap waktu secara periodik.

a. Nilai Efektif, Nilai Maksimum dan Nilai Rata-rata

Nilai efektif adalah nilai yang ditunjukkan oleh voltmeter/amperemeter.

Sedangkan Nilai maksimum adakah nilai yang ditunjukkan oleh osiloskop.

hubungan ketiga jenis nilai tersebut sebagai berikut :

JEPRI NOVRIYANTO

Keterangan :

Vm = tegangan maksimal (V)

Vef = tegangan efektif (V)

Im  = arus maksimal (A)

Ief  = arus efektif (A)

Vr  = tegangan rata-rata (V)

Ir   = arus rata-rata (A)

b. Rangkaian Resesif, Induktif dan Kapasitif Murni

Rangkaian Resesif Murni (R)Pada rangkaian resesif murni arus dan tegangan sefase, artinya dalam waktu yang sama besar sudut fasenya sama

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO

http://gaungzelina.wordpress.com/2013/03/08/arus-dan-tegangan-listrik-

bolak-balik/#respond

JEPRI NOVRIYANTO

JEPRI NOVRIYANTO