lr01 - yoza kurniawan - 1006660301

Upload: yoza-kurniawan

Post on 07-Apr-2018

250 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    1/18

    Charge Discharge

    Nama : Yoza Kurniawan

    NPM : 1006660301

    Fakultas : Teknik

    Departemen : Teknik Metalurgi dan Material

    Kode Praktikum : LR01

    Tanggal Praktikum : 30 September 2011

    Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

    (UPP-IPD)

    Universitas Indonesia

    Depok

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    2/18

    Pengisian dan Pelepasan Muatan di Kapasitor

    Tujuan

    - Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan

    Peralatan

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

    Prinsip Dasar

    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 saa 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 kapaitor dan resisitor arus searah

    Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah

    (1)

    V(t)

    Vc

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    3/18

    Dengan adalah konstanta waktu [s]. Konstanta waktu atau waktu paruh adalah waktu yang

    dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi yang ditentukan dari besar hambatan dan

    kapasitans

    (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. 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

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    4/18

    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 4menggunakan kapasitor dengan kapasitas yang sama.

    Prosedur Eksperimen

    Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman

    ini.

    1.

    Aktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !

    2. Perhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan!3. Atur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model 1!.4. Hidupkan Power Supply.yang digunakan5. Ukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan

    kapasitor

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

    3

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    5/18

    Data Pengamatan

    Model 1Waktu IC VC

    1 3.98 1.02

    2 3.18 1.82

    3 2.54 2.46

    4 2.03 2.97

    5 1.63 3.37

    6 1.30 3.70

    7 1.05 3.95

    8 0.83 4.17

    9 0.66 4.34

    10 0.53 4.47

    11 0.42 4.58

    12 0.32 4.68

    13 0.25 4.75

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    6/18

    14 0.19 4.81

    15 0.14 4.86

    16 3.88 3.88

    17 3.11 3.11

    18 2.50 2.50

    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 0.70 0.70

    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 0.21

    Model 2Waktu IC VC

    1 11.15 1.43

    2 8.02 2.43

    3 5.77 3.15

    4 4.15 3.67

    5 2.98 4.05

    6 2.14 4.32

    7 1.51 4.52

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    7/18

    8 1.05 4.66

    9 0.72 4.77

    10 0.47 4.85

    11 0.29 4.91

    12 0.15 4.95

    13 0.06 4.98

    14 0.00 5.00

    15 0.00 5.00

    16 11.29 3.61

    17 8.19 2.62

    18 5.96 1.91

    19 4.35 1.39

    20 3.19 1.02

    21 2.34 0.75

    22 1.73 0.55

    23 1.28 0.41

    24 0.95 0.30

    25 0.70 0.22

    26 0.52 0.17

    27 0.40 0.13

    28 0.29 0.09

    29 0.23 0.07

    30 0.17 0.05

    Model 3Waktu IC VC

    1 2.76 2.24

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    8/18

    2 1.64 3.36

    3 0.98 4.02

    4 0.59 4.41

    5 0.35 4.65

    6 0.20 4.80

    7 0.10 4.90

    8 0.04 4.96

    9 0.00 5.00

    10 0.00 5.00

    11 0.00 5.00

    12 0.00 5.00

    13 0.00 5.00

    14 0.00 5.00

    15 0.00 5.00

    16 2.90 2.90

    17 1.75 1.75

    18 1.08 1.08

    19 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 0.08 0.08

    25 0.05 0.05

    26 0.04 0.04

    27 0.02 0.02

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    9/18

    28 0.02 0.02

    29 0.01 0.01

    30 0.01 0.01

    Model 4Waktu IC VC

    1 6.69 2.86

    2 3.13 4.00

    3 1.48 4.53

    4 0.66 4.79

    5 0.24 4.92

    6 0.03 4.99

    7 0.00 5.00

    8 0.00 5.00

    9 0.00 5.00

    10 0.00 5.00

    11 0.00 5.00

    12 0.00 5.00

    13 0.00 5.00

    14 0.00 5.00

    15 0.00 5.00

    16 7.06 2.26

    17 3.44 1.10

    18 1.74 0.56

    19 0.93 0.30

    20 0.50 0.16

    21 0.29 0.09

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    10/18

    22 0.17 0.05

    23 0.11 0.03

    24 0.06 0.02

    25 0.05 0.01

    26 0.03 0.01

    27 0.02 0.00

    28 0.02 0.00

    29 0.00 0.00

    30 0.00 0.00

    Pengolahan Data

    Model 1 Pengisian Muatan

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    11/18

    s

    Pelepasan Muatan

    s

    Model 2 Pengisian Muatan

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    12/18

    s

    Pelepasan Muatan

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    13/18

    s

    Model 3 Pengisian Muatan

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    14/18

    s

    Pelepasan Muatan

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    15/18

    s

    Model 4 Pengisian Muatan

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    16/18

    s

    Pelepasan Muatan

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    17/18

    Tidak dapat dicari, karena tidak dapat dibuat trendline untuk persamaan eksponensialnya.

    Analisa Data

    Percobaan kali ini dilakukan dari jarak jauh menggunakkan jaringan internet untuk mengakses

    peralatan yang berada di UPP-IPD, dengan interface web. Pada interface web tersebut, dapatdilakukan pengendalian peralatan percobaan dan pemonitoran percobaan dengan adanya kamera.

    Percobaan kali ini bertujuan untuk melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian

    dan pelepasan muatan. Percobaan dilakukan dengan 4 buah model rangkaian yang berbeda. Tiap

    model rangkaian diuji selama 30 detik. Berdasarkan data yang didapatkan, pengisian kapasitor

    dilakukan pada t=0 sampai t=15, sedangkan pengosongan kapasitor dilakukan pada t=16 sampai

    t=30. Setiap interval 1 detik diukur kuat arus dan juga tegangannya.

    Untuk menentukan konstanta waktu saya menggunakan persamaan yang telah didapat pada

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

    Pada praktikum kali ini tidak diketahui berapa nilai dari kapasitas kapasitor yang digunakan,

    sehingga nilai dari konstanta waktu tidka dapat dicari dengan menggunakan perhitungan.

    Kapasitas kapasitor yang digunakan diperlukan untuk mencari nilai konstanta waktu, sesuai

    dengan rumus:

  • 8/3/2019 LR01 - Yoza Kurniawan - 1006660301

    18/18

    Dari grafik yang telah didapat, dapat terlihat bahwa tegangan pada kapasitor akan naik pada

    proses pengisian, lalu berhenti pada saat tegangan pada kapasitor sama dengan tegangan pada

    sumber GGl. Sebaliknya pada saat proses pengosongan kapasitor, tegangan akan turun hingga

    nol. Dari bentuk kurva yang ada dapat pula ditarik kesimpulan bahwa grafik tersebut adalah

    grafik eksponensial.

    Persamaan grafik dapat dicari dengan feature Trendline di Microsoft Office. Setelahdidapatkan persamaan eksponensial dari grafik, dapat dicari nilai dari konstanta waktu tiap

    grafik. Pada grafik discharge untuk model 4 tidak dapat dicari nilai konstanta waktunya, kerena

    tidak dapat ditemukan persamaan eksponensial untuk grafiknya.

    Kesimpulan

    Pada proses pengisian kapasitor, tegangan pada kapasitor akan naik hingga sama dengantegangan sumber GGl.

    Pada proses pengosongan kapasitor, tegangan pada kapasitor akan turun hingga samadengan nol.

    Grafik V vs t pada proses pengisian dan pengosongan adalah grafik eksponensial. Konstanta waktu mempengaruhi bentuk grafik eksponensial V vs t.

    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.