lr01 charge discharge - hendriawankurniadi

8/8/2019 LR01 Charge Discharge - HendriawanKurniadi

1/18

LAPORAN R-LAB

Charge Discharge

Nama : Hendriawan Kurniadi

NPM : 0906630292

Fakultas : TeknikDepartemen : Teknik Sipil

Kode Praktikum : LR01

Tanggal Praktikum : 8 November2010

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas IndonesiaDepok


2/18

Charge Discharge

I. TujuanMelihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan

pelepasan muatan

II. Alat Kapasitor Resistor Amperemeter Voltmeter Variable power supply Camcorder Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. TeoriPada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akanmenjadi hambatan tak hingga. Hanya saat rangkaian dibuka danditutp, arus akan mengalir. Saat rangkaian tertutup, arus akanmengakibatkan kapasitor dimuati hingga sama dengan teganganyang diberikan sebesar V0. Sebaliknya, kapasitor akan melepaskanmuatan melalui resistor saat rangkaian dibuka. Karakteristiktegangan pada kapasitor dapat diterangkan dengan fungsieksponensial.

Gbr.1. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah

Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah

(1)

Dengan adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktuparuh adalah waktu yang dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi

yang ditentukan dari besar hambatan dan kapasitansi.


3/18

(2)

Hal yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah

( ) (3)

Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu.Tegangan kapasitor Vc(t) turun secara asimtotik menjadi nol. Kurvakarakteristik ini dapat dilihat pada Gbr. 2

Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisiankapasitor. Tarik garis tangensial dari kurva pengisian pada titik t = 0s dan tarik garis asimtot dari kurva pengisian. Buat garis yang tegaklurus 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 konstantawaktu

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

menggunakan kapasitor dengan kapasitas yang sama.


4/18

IV. Prosedur Percobaan Mengaktifkan Web cam (mengklik icon video pada halaman web

r-Lab).

Memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model

1. Menghidupkan Power Supply yang digunakan. Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus

pengisian / pelepasan kapasitor.

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

Waktu IC VC

1 3,97 1,03

2 3,18 1,82

3 2,55 2,45

4 2,04 2,96

5 1,63 3,37

6 1,31 3,69

7 1,05 3,95

8 0,84 4,16

9 0,67 4,33

10 0,53 4,47

11 0,42 4,5812 0,33 4,67

13 0,25 4,75

14 0,2 4,8

15 0,15 4,85

16 3,86 3,86

17 3,1 3,1

18 2,49 2,49

19 2,01 2,01

20 1,62 1,62

21 1,31 1,3122 1,06 1,06

23 0,86 0,86

24 0,7 0,7

25 0,57 0,57

26 0,46 0,46

27 0,38 0,38

28 0,31 0,31

29 0,25 0,25

30 0,21 0,211 11,17 1,43


5/18

2 8,02 2,43

3 5,79 3,15

4 4,17 3,67

5 2,99 4,04

6 2,15 4,317 1,53 4,51

8 1,07 4,66

9 0,73 4,77

10 0,49 4,84

11 0,31 4,9

12 0,17 4,95

13 0,06 4,98

14 0 5

15 0 5

16 11,27 3,6117 8,17 2,61

18 5,94 1,9

19 4,34 1,39

20 3,18 1,02

21 2,34 0,75

22 1,73 0,55

23 1,28 0,41

24 0,93 0,3

25 0,7 0,22

26 0,52 0,17

27 0,4 0,13

28 0,29 0,09

29 0,21 0,07

30 0,17 0,05

1 2,79 2,21

2 1,66 3,34

3 1 4

4 0,6 4,4

5 0,35 4,656 0,2 4,8

7 0,1 4,9

8 0,04 4,96

9 0 5

10 0 5

11 0 5

12 0 5

13 0 5

14 0 5

15 0 5


6/18

16 2,92 2,92

17 1,76 1,76

18 1,09 1,09

19 0,67 0,67

20 0,43 0,4321 0,27 0,27

22 0,18 0,18

23 0,12 0,12

24 0,07 0,07

25 0,05 0,05

26 0,03 0,03

27 0,02 0,02

28 0,01 0,01

29 0,01 0,01

30 0 01 6,77 2,83

2 3,19 3,98

3 1,5 4,52

4 0,67 4,78

5 0,24 4,92

6 0,03 4,99

7 0 5

8 0 5

9 0 5

10 0 5

11 0 5

12 0 5

13 0 5

14 0 5

15 0 5

16 7,12 2,28

17 3,47 1,11

18 1,76 0,56

19 0,92 0,2920 0,5 0,16

21 0,27 0,09

22 0,15 0,05

23 0,09 0,03

24 0,06 0,02

25 0,03 0,01

26 0,02 0

27 0,02 0

28 0 0

29 0 0


7/18

30 0 0

VI. Tugas dan Evaluasi1. Buatlah grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saat

pengisian kapasitor untuk tiap model rangkaian yang digunakan!

2. Buatlah grafik tegangan V terhadap waktu (V vs t) saatpengosongan kapasitor untuk tiap model rangkaian yangdigunakan!

3. Hitung besar konstanta waktu dari rangkaian kapasitorberdasarkan kurva yang dibuat dan besar konstanta waktu yangdihitung dari nilai kompenen R dan C ! Bandingkan hasilnya !


8/18

Jawab:1. Grafik V vs T saat pengisian pada

Model 1Waktu IC VC

1 3,97 1,03

2 3,18 1,82

3 2,55 2,45

4 2,04 2,96

5 1,63 3,37

6 1,31 3,69

7 1,05 3,95

8 0,84 4,16

9 0,67 4,33

10 0,53 4,47

11 0,42 4,5812 0,33 4,67

13 0,25 4,75

14 0,2 4,8

15 0,15 4,85

y = 1,7885e0,0828xR = 0,7151

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tegangan

(V)

Waktu (s)

Grafik V vs t Charge untuk Model 1


9/18

Model 2Waktu IC VC

1 11,17 1,43

2 8,02 2,433 5,79 3,15

4 4,17 3,67

5 2,99 4,04

6 2,15 4,31

7 1,53 4,51

8 1,07 4,66

9 0,73 4,77

10 0,49 4,84

11 0,31 4,9

12 0,17 4,9513 0,06 4,98

14 0 5

15 0 5

y = 2,4224e0,0623x

R = 0,6335

0

1

2

3

4

56

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tegangan

(V)

Waktu (s)



10/18

Model 3Waktu IC VC

1 2,79 2,21

2 1,66 3,34

3 1 44 0,6 4,4

5 0,35 4,65

6 0,2 4,8

7 0,1 4,9

8 0,04 4,96

9 0 5

10 0 5

11 0 5

12 0 5

13 0 514 0 5

15 0 5

y = 3,3441e0,036x

R = 0,5132

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tegangan

(V)

Waktu (s)



11/18

Model 4Waktu IC VC

1 6,77 2,83

2 3,19 3,98

3 1,5 4,524 0,67 4,78

5 0,24 4,92

6 0,03 4,99

7 0 5

8 0 5

9 0 5

10 0 5

11 0 5

12 0 5

13 0 514 0 5

15 0 5

y = 3,9406e0,0218x

R = 0,4053

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tegangan

(V)

Waktu (s)



12/18

2. Grafik V vs T saat pengosongan pada: Model 1

Waktu IC VC

16 3,86 3,86

17 3,1 3,118 2,49 2,49

19 2,01 2,01

20 1,62 1,62

21 1,31 1,31

22 1,06 1,06

23 0,86 0,86

24 0,7 0,7

25 0,57 0,57

26 0,46 0,46

27 0,38 0,3828 0,31 0,31

29 0,25 0,25

30 0,21 0,21

y = 4,6364e-0,209x

R = 0,9997

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tegangan

(V)

Waktu (s)

Grafik V vs t Discharge untuk Model 1


13/18

Model 2Waktu IC VC

16 11,27 3,61

17 8,17 2,61

18 5,94 1,919 4,34 1,39

20 3,18 1,02

21 2,34 0,75

22 1,73 0,55

23 1,28 0,41

24 0,93 0,3

25 0,7 0,22

26 0,52 0,17

27 0,4 0,13

28 0,29 0,0929 0,21 0,07

30 0,17 0,05

y = 4,7018e-0,303x

R = 0,9997

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tegangan

(V)

Waktu (s)



14/18

Model 3Waktu IC VC

16 2,92 2,92

17 1,76 1,76

18 1,09 1,0919 0,67 0,67

20 0,43 0,43

21 0,27 0,27

22 0,18 0,18

23 0,12 0,12

24 0,07 0,07

25 0,05 0,05

26 0,03 0,03

27 0,02 0,02

28 0,01 0,0129 0,01 0,01

30 0 0

y = 0,0263x2 - 0,5665x + 2,8645

R = 0,9049

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tegangan

(V)

Waktu (s)



15/18

Model 4Waktu IC VC

16 7,12 2,28

17 3,47 1,11

18 1,76 0,5619 0,92 0,29

20 0,5 0,16

21 0,27 0,09

22 0,15 0,05

23 0,09 0,03

24 0,06 0,02

25 0,03 0,01

26 0,02 0

27 0,02 0

28 0 029 0 0

30 0 0

y = 0,0209x2 - 0,4323x + 2,0343

R = 0,8176

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Tegangan

(V)

Waktu (s)



16/18

3. Charge pada: Model 1

V(t) = Vo et/

Y = 1,7885e0,0828x

-t/ = 0,0828t

= 12,07 s Model 2

V(t) = Vo et/Y = 2,4224e0,0623x

-t/ = 0,0623t = 16,05 s

Model 3V(t) = Vo et/Y = 3,3441e0,036x

-t/ = 0,036t = 27,78 s

Model 4V(t) = Vo et/

Y = 3,9406e0,0218x

-t/ = 0,0218t

= 45,87 s

Discharge pada: Model 1

V(t) = Vo et/

Y = 4,6364e-0,209x

-t/ = -0,209t

= 4,78 s

Model 2V(t) = Vo et/Y = 4,7018e-0,303x

-t/ = -0,303t

= 3,30 s

Model 3Tidak dapat dicari, karena tidak dapat dibuat trendlineuntuk persamaan eksponensialnya.

Model 4Tidak dapat dicari, karena tidak dapat dibuat trendlineuntuk persamaan eksponensialnya.

Tidak dapat dilakukan perbandingan antara yang didapat dari grafikdengan yang didapat dengan cara perhitungan, karena tidakdapat dicari dengan cara perhitungan. Hal ini desebabkan oleh tidakdiketahuinya kapasitas kapasitor yang digunakan.


17/18

VII. AnalisisPercobaan kali ini dilakukan dari jarak jauh menggunakkan jaringaninternet untuk mengakses peralatan yang berada di UPP-IPD, denganinterface web. Pada interface web tersebut, dapat dilakukan

pengendalian peralatan percobaan dan pemonitoran percobaandengan adanya kamera.

Percobaan kali ini bertujuan untuk melihat karakteristik tegangankapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan. Percobaandilakukan dengan 4 buah model rangkaian yang berbeda. Tiap modelrangkaian diuji selama 30 detik. Berdasarkan data yang didapatkan,pengisian kapasitor dilakukan pada t=0 sampai t=15, sedangkanpengosongan kapasitor dilakukan pada t=16 sampai t=30. Setiapinterval 1 detik diukur kuat arus dan juga tegangannya.

Pada praktikum kali ini tidak diketahui berapa nilai dari kapasitaskapasitor yang digunakan, sehingga nilai dari konstanta waktu tidkadapat dicari dengan menggunakan perhitungan. Kapasitas kapasitoryang digunakan diperlukan untuk mencari nilai konstanta waktu,sesuai dengan rumus:

= R C

Dari grafik yang telah didapat, dapat terlihat bahwa tegangan pada

kapasitor akan naik pada proses pengisian, lalu berhenti pada saattegangan pada kapasitor sama dengan tegangan pada sumber GGl.Sebaliknya pada saat proses pengosongan kapasitor, tegangan akanturun hingga nol. Dari bentuk kurva yang ada dapat pula ditarikkesimpulan bahwa grafik tersebut adalah grafik eksponensial.

Persamaan grafik dapat dicari dengan feature Trendline di MicrosoftOffice. Setelah didapatkan persamaan eksponensial dari grafik, dapatdicari nilai dari konstanta waktu tiap grafik. Pada grafik dischargeuntuk model 3 dan 4 tidak dapat dicari nilai konstanta waktunya,

kerena tidak dapat ditemukan persamaan eksponensial untukgrafiknya.

VIII. Kesimpulan Pada proses pengisian kapasitor, tegangan pada kapasitor akan

naik hingga sama dengan tegangan sumber GGl.

Pada proses pengosongan kapasitor, tegangan pada kapasitorakan turun hingga sama dengan nol.

Grafik V vs t pada proses pengisian dan pengosongan adalahgrafik eksponensial.

Konstanta waktu mempengaruhi bentuk grafik eksponensial V vst.


18/18

IX. 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.

lr01 charge discharge - hendriawankurniadi

Documents