pengukuran konstanta dielektrik pada minyak goreng …
TRANSCRIPT
PENGUKURAN KONSTANTA DIELEKTRIK PADA
MINYAK GORENG DAN MINYAK TRAFO
MENGGUNAKAN OSKILOSKOP DAN LOGGER PRO
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh :
Yustina Gradiana Sulu
NIM : 141424001
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
i
PENGUKURAN KONSTANTA DIELEKTRIK PADA
MINYAK GORENG DAN MINYAK TRAFO
MENGGUNAKAN OSKILOSKOP DAN LOGGER PRO
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh :
Yustina Gradiana Sulu
NIM : 141424001
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ilt
uu{ryrpuad nIull uEp uenm8a;4 s8]ln{ed
8I0Z IlnI60 '.e$e{eAEol
,s'tr{'qnriuBd esSLIelYluBH snusqlv :
IS'rni'llemullsou lueq€*3n51 mg :
S'tr tr'€so1ueg tpg'u31 'rg '
g'14tr'eso1ue5 rPg'uE1 'rg :
pd'S 'ollipnU,{puy snu{lasretr ( 'rC :
du4Eusl eureN
r[r8ua6 eplued ueunsns
eloE?uy
e1o83uy
eloEEuy
siJ€leqes
€nlelI
leJeds fifruoulaur rIBIo] u€{El€. utp ueg
gl0z 11nf 69 1e33ue1ePe6
lfn8ue6 eIlIIed rmdep ry uu{uegsgsdp qele;
T&O?INW: I^IIIInlns umlpur3 uullsn^
: qslo sIFlIp uep ueldetsredrq
o{d
{fr\,OT NYfl dOXSO'ID{SO NYXYNNSI5)Nf,I{I OCYUI XYANIIAI hIYO
CNf,UO3 XYANIIAI YTIYd XIUTXUTSIO YINYISNOX NYUNXOSNUd
,tl
sur-rcqc eleues ssllsJo,uufi
TSdTHXS
fl.:tl
IS'W''pd'S 'o,{osre14
f'd
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
Hasil karya dan perjuanganku, kupersembahkan untuk:
Orangtua tercinta:
Bapak (Alm) Damianus Pipa
Mama Maria Yasintha Mi
Kedua kakak tersayang:
Marianus Yuvensius Wika
Dominatrix Rosmini Dhalo
Sahabat terkasih:
Rosa Makin, Faustin Seda, Herlin Fa’o, Rosni, Chandra
Angell, Grace, Rypen, Salven, Ria, Arni, Cintia, Ria Cantik
Teman-teman Pendidikan Fisika angkatan 2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KBASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang sa)'a tulis ini tidak
memr-rat karya atau bagian karya orang iain, kecuali yang telah tlisebutkan dalarn
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 09 Juli 2018
Penulis,
Yustina Gradiana Sulu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK I(EPENTINGAN AKADBMIS
Yang berlanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata
Dhanna:
Nama : Yustina Gradiana Sulu
NIM :141424001
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berludul:
OOPENGUKURAN KONSTANTA DIELEKTRIK PADA MIN} AK GORENG
DAN MINYAK TRAFO MENGGUNAKAN OSKILOSKOP DAN LOGGER
PROU.
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata
Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan clalam bentuk media 1aLn, mengeiolanya
dalam bentuk par-rgkalan data. nTer-idistribusikannya secara terbatas dan
mempublikasikan di intemet atau media lain untuk kepentingan akatiemis tanpa perlu
meminta izin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap
mencantumkan saya sebagai penuiis.
Demikian pemyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal: 09 Juli 2018
Yang menyatakan,
' \ r rl,rii.'"'''
Yustina Gradiana Sulu
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
PENGUKURAN KONSTANTA DIELEKTRIK PADA MINYAK GORENG
DAN MINYAK TRAFO MENGGUNAKAN OSKILOSKOP DAN LOGGER
PRO
Konstanta dielektrik minyak telah diukur lewat proses pengisian kapasitor.
Sebuah kapasitor keping dengan medium udara dirangkai dengan tahanan. Sinyal
kotak dari audio frekuensi generator (AFG) diberikan pada rangkaian. Selama
pengisian kapasitor, tegangan pada tahanan akan turun secara eksponensial. Tegangan
pada tahanan diamati dan direkam dengan menggunakan oskiloskop Tektronix TBS
1052B. Data tegangan ini kemudian difit dengan persamaan tegangan pada tahanan
untuk menentukan nilai konstanta waktu. Dari nilai tahanan dan konstanta waktu
selanjutnya dapat dihitung nilai kapasitans kapasitor dengan medium udara.
Selanjutnya, kapasitor dimasukkan ke dalam minyak. Dengan cara yang sama dapat
diperoleh nilai kapasitans dari kapasitor dengan medium minyak. Nilai konstanta
dielektrik minyak dihitung dari ratio kedua nilai tersebut. Dari penelitian ini diperoleh
nilai konstanta dielektrik berbagai minyak yaitu minyak goreng sebesar k = 2,5 ± 0,1,
minyak goreng bekas pakai sebesar k = 2,8 ± 0,1, minyak trafo sebesar k = 3,1 ± 0,1,
dan minyak trafo bekas pakai sebesar k = 3,2 ± 0,1.
Kata kunci: kapasitor, konstanta waktu, kapasitans, konstanta dielektrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
MEASUREMENT OF THE DIELECTRIC CONSTANT ON COOKING OIL AND
TRAFO OIL USING OSCILLOSCOPE AND LOGGER PRO
Measurements of dielectric constant of various oil have been done that is
based on the process of charging the capacitor. A parallel plate capacitor was used
in a RC circuit with an audio frequency generator as a power supply. During
capacitor charging, the voltage at the resistance will decrease exponentially. The
voltage in the resistor was monitored using an oscilloscope (Tektronix TBS 1052B) to
obtain the time constant of the charging process. The same method was used to
measure the capacitance of the capacitor immersed in different oils. The dielectric
constant oil was calculated as the ratio of the capacitance of the capacitor in the oil
to the capacitance of the capacitor in the air. The dielectric constant of the edible oil,
the used edible oil, the transformer oil and the used transformer oil are 2,5 ± 0,1,
2,8 ± 0,1, 3,1 ± 0,1, and 3.2 ± 0.1, respectively.
Keywords: capacitor, time constant, capacitance, dielectric constant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat, rahmat dan
penyertaannya selama ini penulisan skripsi yang berjudul “PENGUKURAN
KONSTANTA DIELEKTRIK PADA MINYAK GORENG DAN MINYAK
TRAFO MENGGUNAKAN OSKILOSKOP DAN LOGGER PRO” dapat
diselesaikan dengan baik dan lancar. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat
untuk menyelesaikan studi di Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata
Dharma.
Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini tidak hanya hasil kerja keras
dari penulis saja melainkan bantuan dari berbagai pihak baik berupa waktu, tenaga,
bimbingan dan dukungan. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.S., selaku dosen pembimbing yang dengan
sabar dan tulus membimbing, mengarahkan, mendampingi, dan memberikan
dukungan serta motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan penyusunan
skripsi ini,
2. Bapak Petrus Ngadiono selaku laboran yang selalu membantu menyiapkan
alat dan ruangan serta membantu memperbaiki alat yang rusak saat
pengambilan data,
3. Bapak Drs. Aufridus Atmadi, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang
selalu memantau perkembangan penulisan skripsi mahasiswa-mahasisiwinya,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
4. Seluruh dosen Pendidikan Fisika yang telah membimbing dan memberikan
banyak ilmu dalam perkuliahan selama kurang lebih 4 tahun ini,
5. Orangtua saya yang tercinta, bapak (Alm) Damianus Pipa dan mama Maria
Yasintha Mi yang selalu mendoakan, memberikan semangat dan memantau
perkembangan penyusunan skripsi,
6. Kakak Yovin Wika dan Mini Dhalo yang juga selalu memberikan semangat
dan dukungan dalam menyelesaikan studi,
7. Sahabat-sahabatku tercinta, Angel, Ripen, Grace, Ria, Salven, Arni, Cintia,
Ria cantik, Rosa, Faustin dan Herlin Fa’o yang selalu memberikan semangat,
dukungan dan membantu penulis ketika mengalami kesulitan,
8. Kakak Yohanes Paulus Bala Baon yang dengan caranya memberikan
semangat dan dukungan kepada penulis
9. Teman-teman kos biru yang selalu memberikan semangat dan mengingatkan
penulis dalam menyelesaikan penyusunan skripsi,
10. Teman-teman seperjuangan Agatha, Mba Feli, Mba Sesi dan Mas Hendi
selaku rekan-rekan satu bimbingan yang selalu membantu dan saling
memberikan masukan maupun saran saat bimbingan,
11. Adik Triple Baon yang selalu meluangkan waktunya untuk mencari alat dan
bahan, serta membantu penulis dalam pembuatan alat untuk penelitian,
12. Chandra dan Rosni yang selalu memberikan semangat dan dukungan serta
memberikan masukan maupun saran ketika mengalami kesulitan dalam
penyusunan skripsi,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13. Teman-teman Pendidikan Fisika 2014 yang selama kurang lebih 4 tahun ini
mernberikan banyak kenangan indah, selalu saling rnendukung dan
memberikan semangat untuk menyelesaikan penfj sunan skripsi,
14. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu penulis selama menyelesaikan studi dan menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih belum sempurna. Oleh
karena itu, penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran l ang membangun
untuk penyelnpurnaan tulisan ini. Penr"rlis berharap skripsi ini bermanfaat bagi
pembaca dan memberikan sedikit sumbangan untuk Ilmu Pengetahuan.
Yogyakarta, 05 Juni 2018
Yustina Gradiana Sulu
XI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
JUDUL. ...........i
HALAMAN PERSETUJUAN PEN,IBIMBING. ...........ii
HALAMAN PENGESAHAN
XII
HALAMAN PERSEN{BAHAN
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAHLINTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........... vi
ABSTRAK
IV
vii
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN .........
B. Rumusan Masalah
C. Batasan Masa1ah.......
. xvi
xvii
I
7
7
1
8
8
9
I
D. Tujuan Penelitian.....
E. Manfaat Penelitian....
F. SistenratikaPenulisan....
BAB II DASAR TE,ORI
A. Kapasitans................._....
Kapasitor dengan Dielektrik....
1L
B.
C.
D. Proses Pengisian Muatan Kapasitor .........17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1. Hasil Pengukuran Nilai Konstanta Waktu Selarr.ra Proses Pengisian Kapasitor di
Udara.......... ......................... 33
Hasil Pengukuran Nilai Kapasitans Kapasitor di Udara...... ...............35
I-lasil Pengukuran Nilai Konstanta Waktu Selan.ra Proses Pengisian Kapasitor y,ang
dimasLrkkan ke dalarr Minyak Goreng........ .................. 36
Hasil Pengukuran Kapasitans Kapasitor vang Dirnasr-rkkan Ke Dalam MinyakGoreng ............ ,tHasil Pengr-rkuran Nilai Konstanta Dielektrik Minyak Goreng...............................39
Hasil Pengukuran Nilai Konstanta Dielektrik r-rntuk Masing-Masrng Minyak........40
2.
4.
5.
6.
xilt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kapasitor keping sejajar dan arah medan listriknya .......................... 13
Gambar 2.2 Rangkaian RC. Kapasitor C dirangkai dengan tahanan R dan catu
daya V0.. .......................................................................................... 18
Gambar 2.3 Grafik arus sebagai fungsi waktu untuk kapasitor yang diberi
muatan ............................................................................................. 21
Gambar 3.1 Skema rangkaian dalam penelitian. Kapasitor keping C yang
ditempatkan diudara dirangkai dengan tahanan R dan AFG.
Oskiloskop digunakan untuk mengukur tegangan pada tahanan. ....... 23
Gambar 3.2 Rangkaian real susunan alat dan bahan dalam penelitian .................. 24
Gambar 3.3 Tampilan awal Logger Pro ............................................................... 28
Gambar 3.4 Data dari Microsoft Excel dimasukkan ke kolom data set pada
Logger Pro ....................................................................................... 29
Gambar 3.5 Tampilan menu “Data” dan sub menu “New Manual Column” ......... 29
Gambar 3.6 Tampilan kotak dialog ”New Manual Column” ................................ 30
Gambar 3.8 Tampilan kotak dialog “curve fit” .................................................... 31
Gambar 4.1 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 180 KΩ terhadap waktu
selama proses pengisian kapasitor di udara (tanpa minyak) .............. 34
Gambar 4.2 Grafik hubungan konstanta waktu terhadap terhadap tahanan di
udara (tanpa minyak) ........................................................................ 35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 180 KΩ terhadap waktu
selama proses pengisian kapasitor yang dimasukkan ke dalam
minyak goreng ................................................................................. 37
Gambar 4.4 Grafik hubungan konstanta waktu terhadap tahanan yang
dimasukkan ke dalam minyak goreng ............................................... 38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konstanta Dielektrik untuk Beberapa Bahan ......................................... 17
Tabel 3.1. Nilai konstanta waktu untuk berbagai nilai tahanan ............................... 32
Tabel 4.1 Nilai tahanan dan konstanta waktu untuk pengukuran kapasitans
kapasitor di udara (tanpa minyak) ......................................................... 34
Tabel 4.2 Nilai tahanan dan konstanta waktu untuk pengukuran kapasitans
kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak goreng. ........................... 37
Tabel 4.3 Nilai Konstanta Dielektrik untuk setiap jenis minyak dengan
C0 = 32,4 ± 0,1 × 10 𝑝𝐹 ..................................................................... 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1: ....................................................................................................... 52
Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu Selama
Proses Pengisian Kapasitor di Udara (tanpa minyak) ...................................... 52
LAMPIRAN 2: ....................................................................................................... 55
Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu Selama
Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Goreng ........ 55
LAMPIRAN 3: ....................................................................................................... 58
a. Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak
Goreng Bekas Pakai ....................................................................................... 58
b. Tabel Nilai Tahanan dan Konstanta Waktu untuk Pengukuran Kapasitans
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Goreng Bekas Pakai ............... 61
c. Grafik Hubungan Konstanta Waktu terhadap Tahanan yang dimasukkan ke
dalam Minyak Goreng Bekas Pakai ............................................................... 62
d. Perhitungan Nilai Konstanta Dielektrik beserta Ketidakpastiannya ................ 62
LAMPIRAN 4: ....................................................................................................... 64
a. Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak
Trafo .............................................................................................................. 64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
b. Tabel Nilai Tahanan dan Konstanta Waktu untuk Pengukuran Kapasitans
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Trafo ...................................... 67
c. Grafik Hubungan Konstanta Waktu terhadap Tahanan yang dimasukkan ke
dalam Minyak Trafo ...................................................................................... 68
d. Perhitungan Nilai Konstanta Dielektrik beserta Ketidakpastiannya ................ 68
LAMPIRAN 5: ....................................................................................................... 70
a. Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak
Trafo Bekas Pakai .......................................................................................... 70
b. Tabel Nilai Tahanan dan Konstanta Waktu untuk Pengukuran Kapasitans
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Trafo Bekas Pakai .................. 73
c. Grafik Hubungan Konstanta Waktu terhadap Tahanan yang dimasukkan ke
dalam Minyak Trafo Bekas Pakai .................................................................. 74
d. Perhitungan Nilai Konstanta Dielektrik beserta Ketidakpastiannya ................ 74
LAMPIRAN 6: ....................................................................................................... 76
Gambar bahan yang digunakan dalam penelitian ..................................................... 76
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sifat dielektrik suatu bahan merupakan sifat yang menggambarkan
tingkat kemampuan suatu bahan untuk menyimpan muatan listrik pada beda
potensial yang tinggi. Secara praktis, sifat dielektrik sering dikaitkan dengan
kelistrikkan bahan isolator yang ditempatkan di antara dua keping kapasitor.
Apabila bahan isolator itu dikenai medan listrik yang dipasang di antara kedua
keping kapasitor, maka di dalam bahan tersebut dapat terbentuk dipol listrik,
sehingga pada permukaan bahan dapat terjadi muatan listrik induksi. Bahan
dengan sifat seperti ini disebut sebagai bahan dielektrik [Sutrisno dan Gie,
1982].
Bahan dielektrik adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus
yang sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada. Ketika bahan dielektrik ini
berada dalam medan listrik, muatan listrik yang terdapat di dalamnya tidak
mengalami pergerakan sehingga tidak akan timbul arus listrik seperti bahan
konduktor ataupun semikonduktor, melainkan hanya sedikit bergeser dari
posisi setimbangnya yang mengakibatkan adanya pengutuban dielektrik.
Pengutuban tersebut menyebabkan muatan positif bergerak menuju kutub
negatif sedangkan muatan negatif bergerak menuju kutub positif tetapi dengan
arah yang berlawanan. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
merupakan isolator yang baik [Serway dan Jewett, 2010; Sutrisno dan Gie,
1982].
Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk menentukan nilai
konstanta dielektrik dari suatu bahan dielektrik. Konstanta dielektrik lembaran
plastik telah diukur menggunakan capacitance meter dengan cara mengukur
kapasitans dari kapasitor keping sejajar dengan medium lembaran plastik.
Lembaran plastik disisipkan di antara dua keping. Kapasitor tersebut
kemudian dihubungkan secara langsung dengan capacitance meter dan
multimeter. Data hasil pengukurannya diolah menggunakan freeware
spreadsheet. Penelitian ini, pengukuran dilakukan dengan menggunakan
peralatan yang sangat sederhana serta pengambilan data yang mudah dan
cepat namun hasilnya dibatasi oleh ketelitian dari capacitance meter yang
digunakan [Lippi, 2013].
Pengukuran dengan bahan lainnya juga telah dilakukan yakni
pengukuran konstanta dielektrik Teflon. Teflon telah diukur konstanta
dielektriknya dengan menggunakan kapasitor keping dan multimeter digital
dengan cara mengukur kapasitans kapasitornya [Grove dkk, 2005]. Kapasitor
yang digunakan terbuat dari lembaran aluminium foil. Lembar aluminium foil
pertama ditempatkan pada potongan papan. Lembar tersebut digulung secara
datar dan apabila terdapat lipatan maka lembar tersebut diganti dengan
lembaran yang baru. Kemudian, sejumlah lembaran teflon diletakkan di atas
lembaran aluminium foil tersebut. Untuk masing-masing lembaran teflon
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
diukur ketebalannya menggunakan mikrometer. Selanjutnya, lembaran kedua
aluminum foil ditempatkan di atas teflon untuk keping pada bagian atas.
Untuk meratakan kapasitor tersebut, potongan papan lainnya ditempatkan di
atas aluminium foil dan lembaran teflon.
Dengan pengaturan semacam ini, luas kapasitornya ditentukan dari
lebar aluminium foil dan panjang dari papan yang digunakan. Pengukuran
kapasitansnya dilakukan dengan cara menghubungkan lembaran aluminium
foil dengan multimeter digital. Dengan memvariasikan jumlah lembaran
teflon maka dapat diamati perubahan kapasitansnya. Nilai konstanta
dielektriknya diperoleh dari kemiringan grafik hubungan antara kapasitans
kapasitor dengan invers tebal bahan dielektriknya. Masalah yang terdapat
dalam penelitian tersebut adalah penggunaan susunan lembaran aluminium
yang sulit dibuat rata selain itu juga diperlukan penggantian dan perlakuan
yang rumit.
Penelitian bahan lainnya juga dilakukan yaitu pengukuran konstanta
dielektrikum kertas menggunakan oskiloskop digital dan AFG. Pengukuran
tersebut dilakukan dengan cara mengukur konstanta waktu pada proses
pengisian kapasitor [Murwaningsih dan Santosa, 2015]. Kapasitor yang
digunakan dalam penelitian ini terdiri dari dua keping PCB yang biasa
digunakan untuk rangkaian elektronika. Agar permukaan keping tersebut
terjamin rata, setiap keping direkatkan pada kaca kemudian di antara kedua
keping tersebut disisipkan kertas. Kapasitor ini kemudian dirangkai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
tahanan dan AFG. Selain itu, dalam rangkaian juga dilengkapi dengan
oskiloskop yang berfungsi untuk mengukur tegangan pada tahanan.
Untuk satu kapasitor dengan luas dan tebal bahan dielektrikum
tertentu, dilakukan pengukuran selama terjadi proses pengisian kapasitor.
Tegangan pada tahanan yang tampil pada oskiloskop direkam menggunakan
fasilitas yang tersedia di oskiloskop. Selanjutnya, hasil pengukuran ini
ditransfer dan dianalisa menggunakan software Logger Pro. Untuk
mendapatkan nilai konstanta waktunya, data tegangan setiap saat difit dengan
membuat grafik hubungan tegangan terhadap waktu menggunakan persamaan
yang sesuai.
Dengan mengetahui nilai konstanta waktu dan nilai tahanan, dapat
ditentukan nilai kapasitansnya. Selanjutnya, dari nilai kapasitans dibuat grafik
hubungan kapasitans terhadap luas keping maupun terhadap tebal bahan
dielektriknya. Dari nilai kapasitans ini, nilai konstanta dielektrik dapat
ditentukan.
Masalah yang ditimbulkan dari penelitian tersebut adalah pengukuran
tebal kertas menggunakan mikrometer sekrup yang mengakibatkan kertas
tersebut terjepit. Selain itu juga disebabkan karena pengubahan jarak antar
keping yang dilakukan dengan menambah jumlah lembaran kertas sehingga
masih ada kemungkinan adanya rongga atau lapisan udara.
Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan
metode yang berbeda-beda, hampir semua pengukuran yang dilakukan hanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
tertuju pada bahan dielektrik padat. Sedangkan bahan dielektrik dapat
berwujud zat padat, cair dan gas. Pengukuran dengan bahan dielektrik zat cair
juga telah dilakukan yaitu pengukuran konstanta dielektrik minyak goreng
menggunakan capacitance meter [Aguilar dan Maldonado, 2015].
Pengukuran tersebut dilakukan dengan cara mengukur kapasitans
kapasitor di udara dan mengukur kapasitans kapasitor minyak. Pengukuran
kapasitans kapasitor minyak dilakukan dengan menuangkan minyak ke dalam
beker glass dan meletakkan cell dan elektrodanya yang dihubungkan dengan
Stanford Research LCR meter model SR715 lalu membaca nilai yang tampil
pada alat tersebut. Sebelum menuangkan minyak ke dalam beker glass,
minyak tersebut dipanaskan dalam oven dengan waktu pemanasan 10-40 jam.
Cara yang sama juga dilakukan untuk pengukuran sampel minyak
yang lain namun wadah tempat meletakkan minyak dikeringkan terlebih
dahulu. Selanjutnya, dengan mendapatkan nilai kapasitans kapasitor di udara
dan nilai kapasitans kapasitor minyak maka nilai konstanta dielektriknya
dapat ditentukan dari perbandingan kedua nilai tersebut. Perbandingan
tersebut menunjukkan bahwa nilai konstanta dielektriknya berubah untuk
waktu pemanasan yang berbeda. Penelitian ini membutuhkan waktu yang
lama dalam proses memanaskan minyak di dalam oven. Selain itu, alat yang
digunakan terlalu mahal dan sulit didapatkan.
Dari beberapa penelitian yang telah dibahas, pengukuran konstanta
dielektrik suatu bahan dilakukan dengan menentukan nilai kapasitans
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
kapasitor keping. Pengukuran kapasitans dapat dilakukan secara langsung
maupun melalui proses pengisian dan pengosongan kapasitor.
Penelitian yang akan dilakukan ini bertujuan untuk menentukan nilai
konstanta dielektrik dari beberapa sampel minyak melalui proses pengisian
dan pengosongan kapasitor dengan mengukur nilai konstanta waktu pengisian
kapasitor. Penelitian ini menggunakan minyak goreng dan minyak trafo. Dari
kedua jenis minyak ini dibedakan lagi menjadi minyak yang baru dan minyak
yang bekas pakai. Alat yang digunakan dalam penelitian yaitu oskiloskop
digital (Tektronix TBS 1052B) dan audio frekuensi generator (AFG).
Penelitian ini diharapkan dapat berguna bagi dunia pendidikan
khususnya di jenjang SMA. Para guru diharapkan dapat menjadikan metode
yang digunakan dalam penelitian ini sebagai salah satu metode untuk
mendukung proses pembelajaran di kelas dan juga dijadikan sebagai referensi
dalam melaksanakan praktikum. Mengingat alat dan bahan yang digunakan
pada penelitian ini sederhana dan tersedia di laboratorium serta rangkaian alat
dan pengambilan datanya tidak memerlukan alat bantu khusus seperti sensor.
Dengan adanya praktikum ini juga dapat meningkatkan pemahaman
siswa pada materi kapasitor khususnya konstanta dielektrik. Hal ini
dikarenakan jarang dilakukan praktikum pada materi tersebut sehingga siswa
terkadang tidak terlalu memahami materi yang diajarkan. Para guru hanya
menjelaskan rumus-rumusnya saja. Metode pengukuran dalam penelitian ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
juga dapat digunakan untuk mendukung praktikum listrik magnet pada tingkat
perguruan tinggi.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan diatas, pokok
permasalahan yang diangkat dalam skripsi ini dapat dirumuskan sebagai
berikut:
1. Bagaimana metode untuk menentukan konstanta dielektrik dari minyak
goreng dan minyak trafo?
2. Berapa nilai konstanta dielektrik untuk sampel minyak yang digunakan?
C. Batasan Masalah
Pada penelitian ini masalah dibatasi pada:
1. Pengukuran konstanta dielektrik pada minyak goreng dan minyak trafo
2. Konstanta dielektrik minyak diperoleh dengan mengukur konstanta waktu
pengisian kapasitor
3. Software yang digunakan untuk menganalisa hasil pengukuran adalah
Logger Pro
4. Oskiloskop yang digunakan adalah oskiloskop digital Tektronix TBS
1052B
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
D. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui metode untuk menentukan konstanta dielektrik dari minyak
goreng dan minyak trafo
2. Mengetahui nilai konstanta dielektrik untuk sampel minyak yang
digunakan
E. Manfaat Penelitian
1. Bagi Peneliti
a. Mengetahui metode yang digunakan untuk menentukan konstanta
dielektrik dari sampel minyak
b. Mengembangkan kemampuan dalam menganalisa hasil eksperimen
dengan menggunakan software Logger Pro
c. Mampu memilih dan menggunakan alat yang tepat dan sesuai untuk
melakukan pengukuran konstanta dielektrik dari sampel minyak
2. Bagi Pembaca
a. Memberi informasi mengenai metode yang digunakan untuk
menentukan konstanta dielektrik dari minyak goreng dan minyak
trafo
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
b. Memberikan informasi tentang cara mengukur konstanta waktu
selama proses pengisian kapasitor
c. Mengetahui cara penggunaan software Logger Pro dalam
menganalisa hasil eksperimen
d. Memberikan informasi kepada masyarakat pengaruh lama pemanasan
minyak terhadap kualitas minyak
e. Menjadikan sebagai salah satu media pembelajaran di sekolah
maupun di perguruan tinggi untuk menarik perhatian belajar siswa
F. Sistematika Penulisan
1. BAB I Pendahuluan
Berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan
2. BAB II Kajian Pustaka
Berisi teori-teori mengenai kapasitans, kapasitor keping sejajar, kapasitor
dengan dielektrik dan proses pengisian muatan kapasitor.
3. BAB III Metode Penelitian
Berisi uraian alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian, prosedur
pengambilan data, dan cara pengolahan data
4. BAB IV Hasil dan Pembahasan
Berisi hasil pengolahan data dan pembahasan dari hasil penelitian yang
diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
5. BAB V Kesimpulan dan Saran
Berisi kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan dan saran
untuk penelitian lanjutan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
BAB II
DASAR TEORI
A. Kapasitans
Kapasitor adalah sebuah alat (piranti) yang berguna untuk menyimpan
muatan dan energi. Suatu kapasitor terdiri dari dua keping konduktor yang
berdekatan tetapi terisolasi satu sama lain dan membawa muatan yang sama
besar dan berlawanan [Tipler, 2001; Halliday, Resnick & Walker, 2010;
Serway & Jewett, 2010; Giancolli, 2001].
Ketika konduktor-konduktor tersebut dihubungkan pada ujung-ujung
suatu baterai, baterai memindahkan muatan dari satu konduktor ke konduktor
lainnya sampai perbedaan potensial antara ujung-ujung konduktor sama
dengan perbedaan potensial antara ujung-ujung baterai. Jumlah muatan Q
yang dipindahkan sebanding dengan perbedaan potensial V di antara kedua
keping konduktor tersebut sehingga dapat ditulis [Tipler, 2001]:
𝑄 = 𝐶 𝑉 (2.1)
𝐶 = 𝑄
𝑉 (2.2)
Konstanta pembanding C pada hubungan ini disebut kapasitans dari
kapasitor tersebut.
Dengan :
C : kapasitansi (farad)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Q : muatan elektron (coulomb)
V : beda potensial (volt)
Oleh karena itu, kapasitans dapat didefinisikan sebagai ukuran
kemampuan dari suatu kapasitor dalam menyimpan muatan untuk suatu beda
potensial [Serway & Jewett, 2010].
B. Kapasitor Keping Sejajar
Kapasitor yang biasa digunakan adalah kapasitor keping sejajar yang
menggunakan dua keping konduktor. Kepingan tersebut dapat berupa lapisan-
lapisan logam yang tipis, yang terpisah dan terisolasi satu sama lain. Ketika
kepingan tersebut terhubung pada piranti yang bermuatan misalnya baterai,
muatan dipindahkan dari satu konduktor ke konduktor lainnya sampai
perbedaan potensial antara konduktor-konduktor tersebut sama dengan beda
potensial antara ujung-ujung baterai [Tipler, 2001].
Benda yang bermuatan listrik, di sekitar benda tersebut terdapat kuat
medan listrik. Bila muatannya diperbesar, maka kuat medan listrik di sekitar
benda bermuatan listrik tersebut menjadi lebih besar dan sebaliknya. Bila
muatannya diperkecil maka kuat medan listriknya menjadi lebih kecil
[Halliday dan Resnick, 1984].
Untuk menghasilkan medan listrik E yang kuat dari suatu kapasitor
keping sejajar yang terdiri dari dua keping yang sama luasnya dan terpisah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
dengan jarak d, maka jarak d harus lebih kecil dibandingkan dengan panjang
dan lebar keping [Tipler, 2001].
Gambar 2.1 Kapasitor keping sejajar dan arah medan listriknya
Pada gambar 2.1 di atas terlihat bahwa dua keping logam yang sejajar
dengan luas permukaan yang sama A dan terpisah sejauh d. Keping yang satu
bermuatan +𝑄 dan keping yang lainnya bermuatan −𝑄. Karena keping-
keping ini berdekatan, medan listrik pada suatu titik di antara keping
mendekati besar medan listrik yang diakibatkan oleh dua bidang tak
berhingga yang sejajar tetapi muatannya berlawanan [Tipler, 2001; Serway
dan Jewett, 2010].
Garis-garis medan listrik antara keping-keping suatu kapasitor keping
sejajar yang terpisah pada jarak yang sama akan menunjukkan bahwa medan
listrik bersifat seragam. Medan listrik di sekitar keping yang bermuatan positif
sebesar:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
𝐸1= 𝜎
2𝜀₀ (2.3)
Keterangan:
E1 : medan listrik di sekitar keping yang bermuatan positif (N/C)
𝜎 : muatan per satuan luas pada tiap keping (C/m2)
𝜀₀ : permitivitas medium udara (F/m)
Apabila salah satu keping yang bermuatan negatif diletakkan sejajar
dengan keping yang bermuatan positif dengan arah medan listriknya keluar
dari keping positif menuju keping negatif, maka medan listrik di antara kedua
keping sebesar:
𝐸₀ =𝜎
𝜀₀ (2.4)
dengan E₀ adalah medan listrik di antara kedua keping dengan muatan per
satuan luas pada tiap keping 𝜎 dan permitivitas medium di antara kedua
keping 𝜀₀ yaitu udara, sehingga persamaan (2.4) dapat ditulis menjadi:
𝐸₀ =𝜎
𝜀₀=
𝑄
𝜀₀𝐴 (2.5)
Oleh karena medan listrik antara keping-keping kapasitor bersifat
seragam, besarnya beda potensial di antara kedua keping pada medium udara
(tanpa dielektrik) adalah:
𝑉0 = 𝐸0𝑑 =𝜎
𝜀₀𝑑 =
𝑄𝑑
𝜀₀𝐴 (2.6)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
dengan :
d : jarak antar keping (m)
A : luas keping yang berhadapan (m2)
Q : muatan (C)
Dengan mensubtitusikan persamaan (2.6) ke dalam persamaan (2.2), maka
besarnya kapasitans dari suatu kapasitor keping sejajar dengan medium udara
(tanpa dielektrik) mengikuti persamaan:
𝐶0 = 𝑄
𝑉0=
𝑄𝑄𝑑
𝜀₀𝐴⁄ (2.7)
𝐶0 = 𝜖₀ 𝐴
𝑑 (2.8)
Oleh karena itu, kapasitans kapasitor keping sejajar sebanding dengan
luas permukaan keping A dan berbanding terbalik dengan jarak pisah di antara
kedua keping d [Tipler, 2001].
C. Kapasitor dengan Dielektrik
Jika medium di antara kedua keping adalah dielektrik dengan
permitivitas 𝜀 dan muatan persatuan luas pada tiap keping 𝜎, medan listrik E
antara kedua keping dengan medium dielektrik adalah [Tipler, 2001]:
E = 𝜎
𝜀 (2.9)
dengan:
𝜀 = 𝜀₀ . 𝑘 (2.10)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
dimana k adalah konstanta dielektrik, sehingga persamaan (2.9) dapat ditulis
kembali menjadi:
E = 𝜎
𝜀₀ . 𝑘
E = 𝐸₀
𝑘 (2.11)
dengan E0 adalah medan listrik dengan medium udara (N/C)
Untuk suatu kapasitor keping sejajar dengan jarak pemisah d,
perbedaan potensial antara keping kapasitor dengan bahan dielektrik di
dalamnya adalah:
𝑉 = 𝐸𝑑 =𝐸₀𝑑
𝑘=
𝑉₀
𝑘 (2.12)
dimana 𝑉 adalah perbedaan potensial dengan dielektrik dan V0 = E0 d adalah
perbedaan potensial awal tanpa dielektrik. Dengan mensubtitusikan
persamaan (2.12) ke persamaan (2.2), besarnya kapasitans dengan dielektrik
adalah:
𝐶 =𝑄
𝑉=
𝑄𝑉₀
𝑘⁄= k
𝑄
𝑉₀ (2.13)
atau
𝐶 = k 𝐶₀ (2.14)
dimana C0 = 𝑄
𝑉₀ ⁄ adalah kapasitans awal. Kapasitans dari suatu kapasitor
keping sejajar yang berisi bahan dielektrik dengan konstanta k adalah:
𝐶 =𝑘 𝜖₀ 𝐴
𝑑 (2.15)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Dari persamaan (2.14) di atas, besarnya konstanta dielektrik k
diperoleh dari perbandingan antara kapasitans kapasitor dengan dielektrik C
dan kapasitans kapasitor di udara C0 mengikuti persamaan:
𝑘 =𝐶
𝐶₀ (2.16)
Berikut adalah tabel nilai kosntanta dielektrik untuk beberapa bahan.
Tabel 2.1 Konstanta Dielektrik untuk Beberapa Bahan
No Bahan Konstanta Dielektrik
1 Udara 1,0054
2 Polistiren 2,6
3 Kertas 3,5
4 Porselen 7
5 Mica 5,4
6 Kaca (pyrex) 5,6
7 Air (200C) 80
8 Minyak trafo 2,24
9 Etanol 25
Bagi ruang hampa k = 1
Konstanta dielektrik untuk ruang hampa sama dengan satu sedangkan
untuk udara karena ruang kosong maka konstanta dielektriknya terukur hanya
sedikit lebih besar dari satu [Tipler, 2001; Halliday, Resnick & Walker,
2010].
D. Proses Pengisian Muatan Kapasitor
Rangkaian RC terdiri dari resistor dan kapasitor. Dalam rangkaian RC,
pada proses pengisian kapasitor diasumsikan mula-mula tak bermuatan. Pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
saat t = 0, tegangannya nol . Muatan mulai mengalir melalui keping kapasitor
dan menuju resistor. Ketika muatan melalui keping kapasitor akibatnya
kapasitor mulai terisi dan memberikan beda potensial seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Rangkaian RC. Kapasitor C dirangkai dengan tahanan R
dan catu daya V0.
Pada gambar di atas, berlaku hubungan antara tegangan pada kapasitor
VC, tegangan pada tahanan VR, dan tegangan pada catu daya V0 mengikuti
aturan simpal Kirchoff yaitu [Tipler, 2001; Ishaq, 2007; Murwaningsih &
Santosa, 2015]:
V0 – VR – VC = 0
V0 = VR + VC (2.17)
Nilai tegangan pada kapasitor dan tahanan mengikuti persamaan (2.18)
dan (2.19) yaitu:
VC = 𝑄
𝐶 (2.18)
VR = R 𝑑𝑄
𝑑𝑡 (2.19)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Dengan mensubtitusikan persamaan (2.18) dan (2.19) ke dalam
persamaan (2.17), maka tegangan pada catu daya V0 dapat ditulis kembali
menjadi:
V0 = VR + VC
V0 = R 𝑑𝑄
𝑑𝑡 +
𝑄
𝐶 (2.20)
V0 - 𝑄
𝐶 = R
𝑑𝑄
𝑑𝑡 (2.21)
dengan R nilai tahanan, C kapasitans kapasitor, Q muatan yang tersimpan
dalam kapasitor dan 𝑑𝑄
𝑑𝑡 menyatakan arus yang mengalir melalui tahanan.
Setiap ruas dari persamaan (2.21) dikalikan dengan C sehingga diperoleh
persamaan [Tipler, 2001; Ishaq, 2007]:
CV0 - 𝑄 = RC 𝑑𝑄
𝑑𝑡 (2.22)
𝑑𝑡
𝑅𝐶 (C V0 – Q) = RC
𝑑𝑡
𝑅𝐶 (
𝑑𝑄
𝑑𝑡)
𝑑𝑡
𝑅𝐶 (C V0 – Q) = 𝑑𝑄
𝑑𝑡
𝑅𝐶 =
𝑑𝑄
(𝐶 𝑉0 – 𝑄)
∫𝑑𝑡
𝑅𝐶 =∫
𝑑𝑄
(𝐶 𝑉0 – 𝑄)
𝑡
𝑅𝐶 + 𝐵 = − ln (𝐶 𝑉0 − 𝑄) (2.23)
dimana B adalah konstanta sembarang, maka persamaan (2.23) dapat
ditulis kembali menjadi:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
C V0 - 𝑄 = 𝑒 − 𝐵 𝑒− 𝑡
𝑅𝐶 = 𝐷 𝑒− 𝑡
𝑅𝐶
atau
𝑄 = 𝐶 𝑉0 − 𝐷 𝑒− 𝑡
𝑅𝐶 (2.24)
dimana D = 𝑒−𝐵 . Nilai D ditentukan oleh kondisi awal Q = 0 pada t = 0.
Dengan membuat t = 0 dan Q = 0 pada persamaan (2.24), maka didapatkan:
0 = 𝐶 𝑉0 − 𝐷
𝐷 = 𝐶 𝑉0
Dengan mensubstitusikan nilai 𝐷 = 𝐶 𝑉0 ke dalam persamaan (2.24),
diperoleh besarnya muatan sebagai fungsi waktu untuk kapasitor yang
sedang diberi muatan yaitu:
𝑄 = 𝐶 𝑉0 − 𝐶 𝑉0 𝑒− 𝑡
𝑅𝐶
𝑄 = 𝐶 𝑉0 (1 − 𝑒− 𝑡
𝜏) (2.25)
dengan konstanta waktu sebesar:
τ = R C (2.26)
Oleh karena itu, arus yang mengalir setiap saat untuk kapasitor yang
diberi muatan diperoleh dengan menurunkan persamaan (2.25) terhadap
waktu yaitu :
𝐼 =𝑉0
𝑅𝑒−
𝑡
𝜏 (2.27)
𝐼 = 𝐼₀ 𝑒− 𝑡
𝜏 (2.28)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
dengan I₀ adalah arus mula-mula.
Gambar 2.3 Grafik arus sebagai fungsi waktu untuk kapasitor yang
diberi muatan
Gambar 2.3 menunjukkan grafik arus sebagai fungsi waktu untuk
kapasitor yang diberi muatan. Gambar tersebut tampak bahwa pada saat
t = 0 arus mula-mulanya I₀ dan berkurang secara eksponensial hingga
mencapai nol saat kapasitor terisi penuh.
Dari persamaan (2.27) dapat diperoleh tegangan pada tahanan R
menjadi:
𝑉𝑅 = 𝐼 × 𝑅
𝑉𝑅 =𝑉0
𝑅 𝑒−
𝑡
𝜏 × 𝑅
𝑉𝑅 = 𝑉₀ 𝑒− 𝑡
𝜏 (2.29)
Pada penelitian ini, konstanta dielektrik dari bahan dielektrik zat cair
diperoleh dengan cara mengukur konstanta waktu selama proses pengisian
kapasitor. Dengan membuat grafik hubungan tegangan terhadap waktu,
data tegangan dan waktu yang teramati difit dengan persamaan (2.29 )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
untuk menentukan nilai konstanta waktunya. Selanjutnya nilai konstanta
waktu yang didapat dari masing-masing nilai tahanan digunakan untuk
menentukan nilai kapasitans kapasitor dengan membuat grafik hubungan
konstanta waktu terhadap tahanan mengikuti persamaan (2.26). Gradien
grafik yang diperoleh menyatakan nilai kapasitans kapasitor, yang
selanjutnya digunakan untuk menentukan nilai konstanta dielektrik dengan
menggunakan metode perbandingan yang sesuai dengan persamaan (2.16).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai konstanta dielektrik pada
minyak goreng dan minyak trafo menggunakan kapasitor keping sejajar. Penelitian
ini dilakukan dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah persiapan alat dan bahan yang
digunakan, tahap kedua adalah pengambilan data dan tahap ketiga adalah analisis
data.
A. Persiapan Alat dan Bahan
Rangkaian yang digunakan dalam penelitian ini mengikuti rangkaian proses
pengisian kapasitor seperti pada gambar 2.2 sehingga skema dan rangkaian
realnya dapat dilihat pada gambar 3.1 dan 3.2 dibawah ini.
Gambar 3.1 Skema rangkaian dalam penelitian. Kapasitor keping C
yang ditempatkan di udara dirangkai dengan tahanan R
dan AFG. Oskiloskop digunakan untuk mengukur
tegangan pada tahanan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Gambar 3.2 Rangkaian real susunan alat dan bahan dalam penelitian
Keterangan :
1. Aquarium
Aquarium yang digunakan berfungsi sebagai wadah untuk meletakkan
kapasitor dan juga minyak.
2. Kapasitor
Kapasitor yang digunakan tersusun dari keping seng sejajar dan tidak saling
menyentuh. Agar antar keping tidak saling menyentuh dan posisi kapasitor
tetap sama, setiap ujung keping seng dibor dan diberi pemisah dari bahan
isolator. Bagian luar keping juga diberi penjepit dari bahan isolator. Antar
kepingnya dihubungkan dengan kawat berukuran kecil.
3. Audio Frekuensi Generator (AFG)
Audio Frekuensi Generator (AFG) digunakan sebagai catu daya. Keluaran
dari AFG berupa sinyal kotak yang terbaca pada tampilan layar oskiloskop.
AFG juga berfungsi untuk mengatur frekuensi yang diberikan pada rangkaian.
3
5 2
4 1
6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Penggunaan sinyal kotak frekuensi rendah dimaksudkan untuk mengamati
proses pengisian kapasitor secara terus menerus.
4. Oskiloskop
Oskiloskop yang digunakan adalah oskiloskop Tektronix TBS 1052B.
Oskiloskop ini digunakan untuk mengukur tegangan pada tahanan selama
proses pengisian kapasitor.
5. Resistor
Nilai resistor yang digunakan antara 180 KΩ – 1,2 MΩ.
6. Minyak
Minyak yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak goreng dan
minyak trafo. Kedua jenis minyak ini dibedakan lagi menjadi minyak baru dan
minyak bekas pakai.
Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian selain yang tertera pada
gambar 3.3 yaitu:
1. Multimeter
Multimeter yang digunakan adalah multimeter analog. Multimeter ini
digunakan untuk memastikan keping-keping tersebut terpisah dengan cara
mengukur hambatannya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
2. Laptop
Laptop digunakan untuk menyimpan, menampilkan dan mengolah data hasil
pengukuran. Hasil pengukuran kemudian dianalisis menggunakan software
Logger Pro yang telah terinstall di laptop.
B. Pengambilan Data
Pengukuran kapasitans kapasitor dilakukan dengan dua cara yaitu pengukuran
kapasitans kapasitor di udara (tanpa minyak) dan pengukuran kapasitans
kapasitor yang dimasukkan kedalam minyak.
Data yang dicari adalah data tegangan pada tahanan setiap saat selama terjadi
proses pengisian kapasitor. Data ini digunakan untuk menentukan nilai konstanta
waktu dengan membuat grafik hubungan tegangan pada tahanan terhadap waktu
sesuai dengan persamaan (2.29). Untuk mendapatkan nilai tersebut, data
tegangan pada tahanan setiap saat direkam dengan menggunakan fasilitas yang
tersedia di oskiloskop.
Langkah-langkah pengambilan data sebagai berikut:
1. Merangkai alat seperti pada gambar 3.2 dengan tahanan yang digunakan
adalah 180 KΩ
2. Mengatur frekuensi pada 25 Hz dengan range yang digunakan 100
3. Mengatur sinyal keluaran pada AFG dengan menekan tombol bentuk
gelombang kotak
4. Menghidupkan AFG dan oskiloskop dengan menekan tombol power
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
5. Mengamati bentuk gelombang eksponensial yang muncul di layar oskiloskop
dan menempatkan pada posisi yang tepat dengan menggeser bentuk
gelombang tersebut menggunakan tombol horizontal position atau vertical
position
6. Menekan tombol stop pada oskiloskop untuk menghentikan gerak gelombang.
Kemudian menyimpan data dengan menekan tombol save recall pilih save all
pada menu action dan pilih save all to files pada menu print button.
Selanjutnya tekan tombol printer pada oskiloskop untuk menyimpan data
7. Mengulangi pengukuran sebanyak 10 kali untuk mendapatkan data yang lebih
baik
8. Mengulangi langkah 5 sampai langkah 8 untuk berbagai nilai tahanan.
Dengan cara yang sama, pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan
bahan dielektriknya. Untuk mengganti sampel minyak dengan sampel minyak
yang lain, wadah tempat meletakkan kapasitor dan minyak dikeringkan terlebih
dahulu. Selain itu, kapasitor yang digunakan juga dikeringkan kurang lebih
selama 30-60 menit dengan cara memiringkan kapasitor dan diberi pengganjal.
Jika minyak pada kapasitor mulai kering, gunakan kipas untuk mempercepat
proses pengeringan. Selanjutnya, dilakukan proses pengecekan kapasitor
menggunakan multimeter untuk memastikan keping-keping kapasitor tersebut
terpisah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
C. Analisis Data
1. Menentukan Nilai Konstanta Waktu
Data yang didapatkan dari hasil rekaman menggunakan fasilitas yang
tersedia di oskiloskop ditransfer dan dianalisa menggunakan software Logger
Pro. Dari data tersebut dibuat grafik hubungan tegangan terhadap waktu untuk
menentukan nilai konstanta waktunya mengikuti persamaan (2.29) yaitu:
VR = [ V₀ exp (- t/τ) ]
Untuk menentukan nilai konstanta waktu, maka langkah-langkah yang
harus dilakukan adalah sebagai berikut:
a. Membuka tampilan awal Logger Pro seperti yang ditunjukkan pada
gambar 3.3
Gambar 3.3 Tampilan awal Logger Pro
b. Membuka file data lalu pilih file yang disimpan dalam bentuk Microsoft
Excel pada media penyimpanan komputer
c. Copy data dari Microsoft Excel, lalu masukkan data tersebut pada kolom
data set yang dilingkari pada Logger Pro seperti pada gambar 3.4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 3.4 Data dari Microsoft Excel dimasukkan ke kolom data
set pada Logger Pro
d. Memilih sub menu “New Manual Column” yang dilingkari biru pada
menu ”Data” (Gambar 3.5), kemudian memberi keterangan sumbu X dan
sumbu Y pada kotak dialog “New Manual Column” (Gambar 3.6)
Gambar 3.5 Tampilan menu “Data” dan sub menu “New
Manual Column”
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 3.6 Tampilan kotak dialog ”New Manual Column”
Setelah diperoleh grafik tegangan terhadap waktu, maka untuk
menunjukkan bahwa tegangan pada tahanan menurun secara eksponensial saat
terjadi proses pengisian kapasitor data tegangan setiap saat dicocokkan
dengan persamaan yang sesuai untuk mendapatkan nilai konstanta waktu.
Cara mencocokkannya adalah dengan melakukan fitting data.
Langkah-langkah memfitting data adalah:
a) Pilih menu “Analyze” kemudian pilih sub menu curve fit” yang dilingkari
seperti pada gambar 3.7
Gambar 3.7 Tampilan menu “Analyze” dan sub menu “curve
fit” untuk memfit grafik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
b) Kemudian akan muncul kotak dialog seperti pada gambar 3.8. Persamaan
(2.29) terdapat langsung pada pilihan persamaan di kotak dialog curve fit.
Oleh karena itu, klik pada persamaan tersebut lalu pilih try fit yang terlihat
pada lingkaran biru
Gambar 3.8 Tampilan kotak dialog “curve fit”
c) Tunggu beberapa saat untuk melihat hasil fitting grafik. Setelah itu, pilih
tombol “OK” maka akan muncul hasil fitting.
d) Apabila tampilan hasil fitting terlalu besar maka perlu menggeser batas
grafik ke bagian grafik yang memenuhi persamaan.
Dari fit grafik tegangan pada tahanan terhadap waktu akan didapatkan
nilai konstanta waktu (τ). Cara yang sama juga dilakukan untuk nilai tahanan
yang lain. Kemudian data yang didapat dimasukkan ke dalam tabel 3.1 untuk
masing-masing percobaan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Tabel 3.1. Nilai konstanta waktu untuk berbagai nilai tahanan
2. Menentukan Nilai Kapasitans
Data nilai konstanta waktu dan tahanan setiap percobaan selanjutnya
digunakan untuk menentukan nilai kapasitans kapasitor dengan membuat grafik
konstanta waktu terhadap tahanan mengikuti persamaan (2.26) yaitu:
𝜏 = RC
Gradien grafik yang diperoleh menyatakan nilai kapasitans kapasitornya.
3. Menentukan Nilai Konstanta Dielektrik
Hasil pengukuran kapasitans kapasitor dengan medium dan pengukuran
kapasitans kapasitor di udara (tanpa minyak) digunakan untuk menentukan nilai
konstanta dielektrik. Nilai kapasitans kapasitor di udara dijadikan sebagai
pembanding untuk nilai kapasitans kapasitor dengan medium.
Nilai konstanta dielektrik dihitung dengan metode perbandingan yang
berdasar pada persamaan (2.16) yaitu:
k = 𝐶
𝐶₀
No R (KΩ) τ ± ∆τ (s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai konstanta dielektrik
dari beberapa sampel minyak. Berikut adalah hasil pengukuran yang
dilakukan pada saat penelitian:
1. Hasil Pengukuran Nilai Konstanta Waktu Selama Proses Pengisian
Kapasitor di Udara
Eksperimen dilakukan dengan rangkaian seperti pada gambar 3.2.
Nilai konstanta waktu diamati dengan mengukur tegangan pada tahanan
selama terjadi proses pengisian kapasitor. Nilai tahanan yang digunakan
antara 180 KΩ – 1,2 MΩ
Untuk kapasitor di udara hasil pengukuran tegangan pada tahanan
180 KΩ selama proses pengisian kapasitor disajikan pada gambar 4.1. Data
tegangan dan waktu yang teramati difit dengan persamaan (2.29)
menggunakan aplikasi Logger Pro untuk mendapatkan nilai konstanta
waktunya.
Nilai konstanta waktu untuk tahanan 180 KΩ yang didapat adalah
(1354 ± 8) × 10-7 sekon.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 4.1 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 180 KΩ terhadap
waktu selama proses pengisian kapasitor di udara (tanpa
minyak)
Dengan cara yang sama, juga dilakukan untuk pengukuran tegangan
selama proses pengisian kapasitor pada nilai tahanan yang berbeda
sehingga didapatkan nilai konstanta waktu untuk masing-masing nilai
tahanan seperti yang disajikan pada tabel 4.1. Grafik tegangan terhadap
waktu untuk nilai tahanan yang lain secara lengkap dapat dilihat pada
lampiran 1.
Tabel 4.1 Nilai tahanan dan konstanta waktu untuk pengukuran
kapasitans kapasitor di udara (tanpa minyak)
No. R ( KΩ) (J ± ∆𝐽 ) × 10² (𝜏 ± ∆𝜏) × 10−7s
1 180 73,8 ± 0,5 1354 ± 8
2 220 65,6 ± 0,4 1524 ± 8
3 470 38,7 ± 0,8 2586 ± 53
4 680 32,6 ± 0,3 3072 ± 28
5 820 28,4 ± 0,4 3519 ± 45
6 1000 24 ± 1 4110 ± 196
7 1200 21 ± 2 4690 ± 383
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
2. Hasil Pengukuran Nilai Kapasitans Kapasitor di Udara
Nilai kapasitans kapasitor di udara dapat dihitung menggunakan
metode grafik yang berdasar pada persamaan (2.26). Dari tabel 4.1 di atas
dibuat grafik hubungan konstanta waktu terhadap tahanan dengan aplikasi
Logger Pro yang ditunjukkan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik hubungan konstanta waktu terhadap terhadap
tahanan di udara (tanpa minyak)
Dengan persamaan grafik pada gambar 4.2 dan berdasar pada
persamaan (2.26), maka diperoleh nilai kapasitans kapasitor di udara. Nilai
kapasitans kapasitor di udara di peroleh dari nilai gradien grafik yaitu
sebesar (32,4 ± 0,1) × 10 pF. Nilai ini dijadikan sebagai pembanding
untuk nilai kapasitans kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
3. Hasil Pengukuran Nilai Konstanta Waktu Selama Proses Pengisian
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Goreng
Ekperimen ini juga dirangkai seperti pada gambar 3.2 dengan
kapasitor yang digunakan dimasukkan ke dalam wadah yang berisi minyak
goreng. Kapasitor yang dimasukkan ke dalam wadah diusahakan agar
tercelup semua dan tidak ada gelembung udara.
Konstanta waktu diamati dengan mengukur tegangan pada tahanan
selama proses pengisian kapasitor. Nilai tahanan yang digunakan sama
seperti pada pengukuran konstanta waktu di udara. Data tegangan dan
waktu yang teramati dianalisis menggunakan aplikasi Logger Pro dan difit
dengan persamaan yang sesuai untuk menentukan nilai konstanta
waktunya.
Untuk kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak goreng, hasil
pengukuran tegangan pada tahanan 180 KΩ disajikan pada gambar 4.3.
Nilai konstanta waktu untuk tahanan 180 KΩ yang didapat dari persamaan
grafik pada gambar 4.3 sebesar (2779 ± 91) × 10-7 sekon.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 180 KΩ
terhadap waktu selama proses pengisian kapasitor
yang dimasukkan ke dalam minyak goreng
Dengan cara yang sama, juga dilakukan pengukuran tegangan selama
proses pengisian kapasitor pada nilai tahanan yang lain sehingga
didapatkan nilai konstanta waktu untuk masing-masing nilai tahanan
seperti yang disajikan pada tabel 4.2. Grafik tegangan terhadap waktu
untuk nilai tahanan yang lain secara lengkap dapat dilihat pada lampiran 2.
Tabel 4.2 Nilai tahanan dan konstanta waktu untuk pengukuran
kapasitans kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak
goreng.
No R ( KΩ) (J ± ∆J ) × 10² (𝜏 ± ∆𝜏) × 10−7 s
1 180 36 ± 1 2779 ± 91
2 220 34 ± 1 2904 ± 77
3 470 19 ± 1 5065 ± 334
4 680 16 ± 2 6422 ± 758
5 820 12 ± 2 8097 ± 1411
6 1000 10 ± 3 9832 ± 2530
7 1200 9 ± 4 10645 ± 4183
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
4. Hasil Pengukuran Kapasitans Kapasitor yang Dimasukkan Ke Dalam
Minyak Goreng
Nilai kapasitans kapasitor dapat dihitung menggunakan metode grafik
yang berdasar pada persamaan (2.26). Tabel 4.2 diatas digunakan untuk
membuat grafik konstanta waktu terhadap tahanan dengan menggunakan
aplikasi Logger Pro seperti yang terlihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Grafik hubungan konstanta waktu terhadap tahanan yang
dimasukkan ke dalam minyak goreng
Dari persamaan grafik yang diperoleh pada gambar diatas dan berdasar
pada persamaan (2.26), nilai gradien grafik yang diperoleh yaitu sebesar
(81,4 ± 0,3) × 10 pF. Nilai ini menyatakan nilai kapasitans kapasitor yang
dimasukkan ke dalam minyak goreng.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
5. Hasil Pengukuran Nilai Konstanta Dielektrik Minyak Goreng
Berdasarkan persamaan (2.16), konstanta dielektrik suatu bahan
ditentukan dari perbandingan nilai kapasitans kapasitor di medium dan
nilai kapasitans kapasitor di udara.
Dengan mendapatkan nilai kapasitans kapasitor di udara sebesar
(32,4 ± 0,1) × 10 𝑝𝐹 dan nilai kapasitans kapasitor minyak goreng
sebesar (81,4 ± 0,3) × 10 𝑝𝐹, nilai konstanta dielektrik minyak goreng
dapat dihitung mengikuti persamaan (2.16) yaitu:
𝑘 = 𝐶
𝐶0
𝑘 = (81,4 ) × 10 𝑝𝐹
(32,4 ) × 10 𝑝𝐹
𝑘 = 2,5
Menghitung ketidakpastiannya:
∆𝑘
𝑘 = √(
∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘)
2
∆𝑘 = √(∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑔𝑜𝑟𝑒𝑛𝑔
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑔𝑜𝑟𝑒𝑛𝑔 )
2
× k
∆𝑘 = √(1
324)
2+ (
3
814)
2 × 2,5
∆𝑘 = 0,1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Jadi, nilai konstanta dielektrik minyak goreng beserta ketidakpastiannya
adalah 𝑘 = 2,5 ± 0,1.
Untuk percobaan selanjutnya, dengan cara yang sama juga dilakukan
pengukuran kapasitans kapasitor dengan memvariasikan sampel minyak.
Hasil pengukuran konstanta waktu dan kapasitans kapasitor untuk masing-
masing sampel minyak dapat dilihat pada lampiran 3 sampai dengan
lampiran 5.
6. Hasil Pengukuran Nilai Konstanta Dielektrik untuk Masing-Masing
Minyak
Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, didapatkan hasil
pengukuran nilai kapasitans dan nilai konstanta dielektrik untuk setiap
sampel minyak yang digunakan seperti yang disajikan pada tabel 4.3.
Tabel 4.3 Nilai konstanta dielektrik untuk setiap jenis minyak dengan
C0 = (32,4 ± 0,1) × 10 𝑝𝐹
No Jenis Minyak C × 10 (pF) k
1 Minyak goreng (81,4 ± 0,3) 2,5 ± 0,1
2 Minyak goreng bekas pakai (91,7 ± 0,4) 2,8 ± 0,1
3 Minyak trafo (100,0 ± 0,2) 3,1 ± 0,1
4 Minyak trafo bekas pakai (103,8 ± 0,6) 3,2 ± 0,1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
B. Pembahasan
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai konstanta dielektrik
minyak. Konstanta dielektrik ditentukan dari perbandingan nilai kapasitans
kapasitor pada bahan dielektrik dengan nilai kapasitans kapasitor di ruang
hampa. Bahan dielektrik yang digunakan adalah bahan dielektrik dari zat cair
yaitu minyak goreng dan minyak trafo, sedangkan kapasitor yang digunakan
tersusun dari keping seng sejajar yang setiap ujung kepingnya diberi pemisah
dari bahan isolator berupa plastik yang memiliki ketebalan yang sama.
Pemisah ini digunakan sebagai penyekat dan pengatur jarak supaya jarak antar
kepingnya tetap.
Eksperimen pendahuluan dilakukan untuk melihat hal-hal yang
mungkin terjadi dalam proses pengambilan data sehingga input-input
pengganggu yang mungkin terjadi dapat diminimalisir. Selama pengambilan
data saat eksperimen pendahuluan, terdapat beberapa input pengganggu
seperti jarak antar keping saat dimasukkan ke dalam wadah yang berisi
minyak tidak sama tiap permukaan kepingnya karena bentuk keping seng
yang mudah melengkung dan wadah yang digunakan terlalu besar sehingga
membutuhkan minyak yang banyak. Selain itu, luas keping yang digunakan
tidak sama satu dengan yang lain dan juga nilai tahanan yang digunakan
terlalu besar sehingga mempengaruhi nilai konstanta dielektriknya. Nilai
konstanta dielektrik yang diperoleh sangat besar yaitu 245,67 dan sangat jauh
berbeda dengan acuan yang digunakan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Dari permasalahan-permasalahan yang didapat selama eksperimen
tersebut, solusi yang diambil adalah menggunakan nilai tahanan yang lebih
kecil, wadah tempat meletakkan kapasitor dan minyak disesuaikan dengan
ukuran kapasitornya serta menggunakan perbandingan kapasitans kapasitor
untuk menentukan nilai konstanta dielektriknya sehingga pengukuran jarak
antar keping dan luas keping tidak perlu dilakukan.
Nilai konstanta dielektrik secara ideal ditentukan dari perbandingan
nilai kapasitans kapasitor dengan medium dan nilai kapasitans kapasitor di
ruang hampa. Namun, dalam penelitian ini digunakan medium udara sebagai
pendekatan medium ruang hampa dikarenakan nilai konstanta dielektrik udara
mendekati nilai konstanta dielektrik ruang hampa. Pengukuran konstanta
dielektrik minyak ini dilakukan dengan cara mengukur konstanta waktu
selama proses pengisian kapasitor. Pengukuran ini dilakukan dengan dua cara
yaitu pengukuran nilai kapasitans kapasitor dengan medium dan pengukuran
nilai kapasitans kapasitor di udara.
Pengukuran pertama yaitu pengukuran kapasitans kapasitor di udara.
Kapasitor dirangkai seperti pada gambar 3.2. Konstanta waktunya diamati
dengan mengukur tegangan pada tahanan selama terjadi proses pengisian
kapasitor. Nilai tahanan yang digunakan antara 180 KΩ - 1,2 MΩ. Tegangan
pada tahanan yang tampil di oskiloskop direkam menggunakan fasilitas yang
tersedia di oskilosop. Selanjutnya, hasil pengukuran ini ditransfer dan
dianalisa menggunakan aplikasi Logger Pro. Hasil pengukuran nilai konstanta
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
waktu seperti yang terlihat pada tabel 4.1 selanjutnya digunakan untuk
menghitung nilai kapasitans kapasitor di udara. Nilai kapasitans kapasitor ini
dijadikan sebagai pembanding untuk nilai kapasitans kapasitor yang
dimasukkan ke dalam minyak.
Berdasarkan grafik tegangan pada tahanan terhadap waktu tampak
bahwa tegangan pada tahanan menurun secara eksponensial selama terjadi
proses pengisian kapasitor sesuai dengan persamaan (2.29). Dari grafik
tersebut juga tampak bahwa untuk medium yang sama dengan besar tahanan
yang berbeda mempengaruhi waktu pengisian kapasitor. Semakin besar nilai
tahanan yang digunakan semakin lama waktu pengisian kapasitornya.
Selain itu, dari grafik konstanta waktu terhadap tahanan terlihat bahwa
grafik yang diperoleh adalah grafik bentuk linier. Hal ini sesuai dengan
persamaan (2.26) yang menyatakan bahwa nilai konstanta waktu berbanding
lurus dengan nilai tahanan dan nilai kapasitans kapasitor. Oleh karena itu,
nilai kapasitans kapasitor dapat ditentukan dari grafik tersebut. Nilai gradien
grafik yang diperoleh dinyatakan sebagai nilai kapasitans kapasitor.
Pengukuran kedua yaitu pengukuran kapasitans kapasitor yang
dimasukkan ke dalam sampel minyak. Minyak yang digunakan terdiri dari
minyak goreng dan minyak trafo. Kedua jenis minyak ini dibedakan lagi
menjadi minyak yang baru dan minyak yang bekas pakai.
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam wadah yang berisi minyak juga
diukur konstanta waktu dan kapasitans kapasitornya. Namun, hal yang perlu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
diperhatikan adalah ketika mengganti sampel minyak yang lain, kapasitor
yang digunakan dikeringkan terlebih dahulu selama kurang lebih 30-60 menit.
Selain itu, wadah tempat meletakkan kapasitor juga dikeringkan. Hal ini
dimaksudkan agar tidak ada minyak yang tersisa pada kapasitor maupun
wadah sehingga pada saat memasukkan sampel minyak yang lain, hasil
pengukuran yang didapatkan hanya berasal dari sampel minyak tersebut tanpa
ada campuran dari sampel minyak lain.
Hal lain yang juga perlu diperhatikan adalah memastikan keping-
keping kapasitor tersebut terpisah dengan cara mengukur hambatannya
menggunakan multimeter. Selain itu, apabila di dalam wadah terdapat
gelembung udara maka salah satu sisi wadah sedikit dimiringkan dan
digerakkan secara perlahan. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan
gelembung udara yang terdapat dalam kapasitor.
Dengan mendapatkan nilai kapasitans kapasitor yang dimasukkan ke
dalam sampel minyak dan nilai kapasitans kapasitor di udara, nilai konstanta
dielektrik untuk masing-masing minyak dapat ditentukan sesuai dengan
persamaan (2.16). Hasil yang didapatkan untuk setiap jenis minyak berbeda-
beda yaitu konstanta dielektrik minyak goreng sebesar 2,5 ± 0,1, konstanta
dielektrik minyak bekas pakai sebesar 2,8 ± 0,1, konstanta dielektrik minyak
trafo sebesar 3,1 ± 0,1, dan konstanta dielektrik minyak trafo bekas pakai
sebesar 3,2 ± 0,1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Hasil pengukuran nilai konstanta dielektrik dalam penelitian ini tidak
jauh berbeda dengan hasil pengukuran pada penelitian sebelumnya yaitu
berkisar 2,6 untuk minyak goreng. Selain itu, nilai konstanta dielektrik untuk
minyak baru lebih kecil dibandingkan dengan nilai konstanta dielektrik untuk
minyak yang bekas pakai. Perbedaan nilai dengan acuan terjadi karena
perbedaan jenis minyak yang digunakan. Penelitian sebelumnya menjelaskan
bahwa dengan waktu pemanasan yang berbeda nilai konstanta dielektriknya
semakin besar (Aguilar dan Maldonado, 2015).
Penelitian ini juga menjelaskan bahwa untuk medium yang berbeda
dengan nilai tahanan yang sama, nilai konstanta waktu yang diperoleh juga
berbeda sehingga akan mempengaruhi nilai kapasitans kapasitor untuk
masing-masing sampel. Nilai konstanta dielektrik yang didapatkan dalam
penelitian ini juga menjelaskan bahwa dengan menggunakan berbagai sampel
minyak dapat mengetahui pengaruh waktu pemanasan minyak terhadap nilai
konstanta dielektriknya.
Ketidakpastian pada penelitian ini berasal dari fitting data untuk
pengukuran konstanta waktunya. Selain itu, ketidakpastian juga berasal dari
kapasitornya dimana pada saat mengeringkan kapasitornya kemungkinan
kapasitornya berubah. Dengan menggunakan metode ini, pengukuran luas
keping dan jarak antar keping tidak dilakukan. Hal ini dikarenakan yang
paling penting pada penelitian ini, nilai konstanta dielektriknya ditentukan
dari perbandingan nilai kapasitans kapasitor minyak dan nilai kapasitans
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kapasitor di udara dengan syarat ukuran kapasitornya tetap. Selain itu, saat
pengukuran kapasitans kapasitor pada sampel minyak kapasitor yang
dimasukkan ke dalam wadah yang berisi minyak harus tercelup semua dan
tidak ada gelembung udara.
Penelitian ini menggunakan alat dan bahan yang sederhana, murah,
mudah didapatkan dan tersedia di laboratorium serta pengambilan datanya
tidak membutuhkan waktu yang lama. Dalam penelitian ini juga tidak
memerlukan alat bantu khusus seperti sensor untuk membantu pengamatan
atau untuk mengolah data.
Untuk mengolah data cukup menggunakan aplikasi Logger Pro.
Penggunaan aplikasi ini memudahkan dan mempercepat proses pengolahan
data dibandingkan dengan software yang lain seperti Microsoft Excel. Selain
itu, Logger Pro juga menyediakan berbagai fitur yang memudahkan dalam
pengolahan data dan menyediakan berbagai bentuk persamaan sehingga data
yang didapat difit dengan persamaan yang sesuai. Oleh karena itu, aplikasi
Logger Pro dapat digunakan sebagai salah satu cara pengolahan data oleh
para siswa dan juga mahasiswa-mahasiswi untuk perkuliahan dan menambah
pengetahuan mengenai program software dalam proses pembelajaran Fisika.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini dapat dijadikan sebagai
referensi bagi guru-guru dalam proses pembelajaran di sekolah khususnya
untuk mendukung praktikum di sekolah mengingat jarang sekali atau bahkan
tidak ada praktikum terkait materi tentang konstanta dielektrik. Hal ini juga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
didukung dari peralatan yang digunakan sederhana dan dapat diperoleh di
laboratorium. Selain untuk mendukung kegiatan praktikum, penelitian ini juga
dapat digunakan dalam memahami materi kapasitor khususnya konstanta
dielektrik.
Metode penelitian ini juga dapat digunakan untuk mendukung proses
pembelajaran di perguruan tinggi khususnya pada matakuliah listrik magnet
yaitu membahas tentang konstanta dielektrik dan proses pengisian kapasitor
serta dapat digunakan untuk mendukung praktikum listrik magnet.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
BAB V
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan
bahwa:
1. Metode pengukuran konstanta dielektrik untuk sampel minyak yang
berbeda-beda dapat dilakukan dengan cara mengukur konstanta waktu
melalui pengamatan tegangan pada tahanan selama proses pengisian
kapasitor. Hasil pengamatan dianalisis menggunakan software Logger
Pro.
2. Nilai konstanta dielektrik untuk sampel minyak yang berbeda-beda yaitu
konstanta dielektrik minyak goreng sebesar k = 2,5 ± 0,1, minyak goreng
bekas pakai sebesar k = 2,8 ± 0,1, minyak trafo sebesar k = 3,1 ± 0,1,
dan minyak trafo bekas pakai sebesar k = 3,2 ± 0,1,
B. SARAN
Beberapa hal yang perlu diperbaiki untuk kepentingan penelitian
selanjutnya sehingga dapat semakin meningkatkan kualitas penelitian ini.
Penulis menyarankan kepada pembaca yang ingin melanjutkan penelitian
selanjutnya untuk:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
1. Kapasitor yang digunakan diusahakan agar posisinya tidak berubah
dengan memberikan bahan penyekat dari bahan isolator yang dapat
mengencangkan kapasitor supaya kapasitornya tetap
2. Penggunaan metode penelitian ini juga dapat dilakukan pada praktikum di
perguruan tinggi, mengingat alat dan bahan yang digunakan mudah
didapatkan dan tersedia di laboratorium.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
DAFTAR PUSTAKA
Aguilar, Horacio Mungula dan Rigoberto Franco Maldonado. 2015. Capacitive Cells
for Dielectric Constant Measurement. Phys.Education. pp. 662-666
Giancolli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2 Edisi Kelima. Diterjemahkan oleh: Yuhilza
Hanum. Jakarta: Erlangga
Grove, T.T., dkk. 2005. Determining Dielectric Constants Using a Parallel Plate
Capacitor. Am.J. Phys. Vol.73 no 1. pp. 52-56
Halliday, David dan Robert Resnick. 1984. Fisika Jilid 2 Edisi Ketiga.
Diterjemahkan oleh: Pantur Silaban dan Erwin Sucipto. Jakarta: Erlangga
Halliday, David., dkk. 2010. Fisika Dasar Edisi 7Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Ishaq, Mohammad. 2007. Fisika Dasar Elektisitas dan Magnetisme. Yogyakarta:
Graha Ilmu
Lippi, G.L. 2013. A Simple Experiment Highlighting Data Treatment Techniques:
The Determination of the Relative Dielectric Constant of a Material. Eur.
J. Phys. Vol.34. pp. 45-57
Murwaningsih, A.Susi dan Ign. Edi Santosa. 2015. Pengukuran Konstanta
Dielektrikum Kertas. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVII HFI Jateng-DIY.
Yogyakarta: USD
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Serway, A Raymond dan John W. Jewett. 2010. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi
6. Diterjemahkan oleh: Chriswan Sungkono. Jakarta: Salemba Teknika
Sutrisno dan Tan Ik Gie, 1982. Fisika Dasar: listrik, magnet, dan termofisika.
Bandung: ITB.
Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jilid 2 Edisi Ketiga.
Diterjemahkan oleh: Bambang Soegijono. Jakarta: Erlangga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
LAMPIRAN
LAMPIRAN 1:
Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor di Udara (tanpa minyak)
Gambar 1.1 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 220 KΩ terhadap waktu
Gambar 1.2 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 470 KΩ terhadap
waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Gambar 1.3 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 680 KΩ terhadap
waktu
Gambar 1.4 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 820 KΩ terhadap
waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Gambar 1.5 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1000 KΩ terhadap
waktu
Gambar 1.6 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1200 KΩ terhadap
waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
LAMPIRAN 2:
Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Goreng
Gambar 2.1 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 220 KΩ terhadap waktu
Gambar 2.2 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 470 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 2.3 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 680 KΩ terhadap waktu
Gambar 2.4 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 820 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 2.5 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1000 KΩ terhadap
waktu
Gambar 2.6 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1200 KΩ terhadap
waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
LAMPIRAN 3:
a. Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak
Goreng Bekas Pakai
Gambar 3.1 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 180 KΩ terhadap waktu
Gambar 3.2 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 220 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 3.3 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 470 KΩ terhadap waktu
Gambar 3.4 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 680 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Gambar 3.5 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 820 KΩ terhadap waktu
Gambar 3.6 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1000 KΩ terhadap
waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Gambar 3.7 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1200 KΩ terhadap
waktu
b. Tabel Nilai Tahanan dan Konstanta Waktu untuk Pengukuran Kapasitans
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Goreng Bekas Pakai
Tabel 4.3 Nilai tahanan dan konstanta waktu untuk pengukuran kapasitans
kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak goreng bekas pakai
No R (KΩ) (J ± ∆𝐽 ) × 10² (𝜏 ± ∆𝜏) × 10−7s
1 180 28,9 ± 0,3 3461 ± 33
2 220 23,9 ± 0,3 4189 ± 58
3 470 14,6 ± 0,6 6872 ± 288
4 680 11,9 ± 0,7 8438 ± 528
5 820 9,68 ± 0,08 10326 ± 835
6 1000 9,05 ± 0,09 11047 ± 1046
7 1200 7 ± 1 13156 ± 2011
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
c. Grafik Hubungan Konstanta Waktu terhadap Tahanan yang dimasukkan
ke dalam Minyak Goreng Bekas Pakai
Gambar 3.8 Grafik hubungan konstanta waktu terhadap tahanan yang
dimasukkan ke dalam minyak goreng bekas pakai
d. Perhitungan Nilai Konstanta Dielektrik beserta Ketidakpastiannya
Dengan nilai kapasitans kapasitor di udara sebesar (32,4 ± 0,1) ×
10 𝑝𝐹 dan nilai kapasitans kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak goreng
bekas pakai sebesar (91,7 ± 0,4) × 10 𝑝𝐹, konstanta dielektrik minyak goreng
bekas pakai dapat dihitung menggunakan persamaan (2.16):
𝑘 = 𝐶
𝐶0
𝑘 = (91,7 ) × 10 𝑝𝐹
(32,4 ) × 10 𝑝𝐹
𝑘 = 2,8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Menghitung ketidakpastiannya:
∆𝑘
𝑘 = √(
∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘)
2
∆𝑘 = √(∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑔𝑜𝑟𝑒𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑘𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑔𝑜𝑟𝑒𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑘𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖 )
2
× k
∆𝑘 = √(1
324)
2+ (
4
917,2)
2 × 2,8
∆𝑘 = 0,1
Jadi, nilai konstanta dielektrik minyak goreng bekas pakai beserta
ketidakpastiannya sebesar 𝑘 = 2,8 ± 0,1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
LAMPIRAN 4:
a. Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak
Trafo
Gambar 4.1 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 180 KΩ terhadap waktu
Gambar 4.2 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 220 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 470 KΩ terhadap waktu
Gambar 4.4 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 680 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Gambar 4.5 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 820 KΩ terhadap waktu
Gambar 4.6 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1000 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Gambar 4.7 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1200 KΩ terhadap waktu
b. Tabel Nilai Tahanan dan Konstanta Waktu untuk Pengukuran Kapasitans
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Trafo
Tabel 4.4 Nilai Tahanan dan Konstanta Waktu untuk Pengukuran Kapasitans
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Trafo
No R (KΩ) (J ± ∆J) × 10 (𝜏 ± ∆𝜏) × 10−7s
1 180 387 ± 2 2583 ± 15
2 220 327 ± 3 3059 ± 23
3 470 173 ± 5 5783 ± 150
4 680 136 ± 5 7347 ± 287
5 820 108 ± 6 9267 ± 525
6 1000 93 ± 7 10705 ± 754
7 1200 77 ± 7 12946 ± 1241
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
c. Grafik Hubungan Konstanta Waktu terhadap Tahanan yang dimasukkan ke
dalam Minyak Trafo
Gambar 4.8 Grafik hubungan konstanta waktu terhadap tahanan selama
proses pengisian kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak
trafo.
d. Perhitungan Nilai Konstanta Dielektrik beserta Ketidakpastiannya
Dengan nilai kapasitans kapasitor di udara sebesar (32,4 ± 0,1) × 10 𝑝𝐹 dan
nilai kapasitans kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak trafo sebesar
(100,0 ± 0,2) × 10 𝑝𝐹, konstanta dielektrik minyak trafo dapat dihitung
menggunakan persamaan (2.16):
𝑘 = 𝐶
𝐶0
𝑘 = (100,0 ) × 10 𝑝𝐹
(32,4 ) × 10 𝑝𝐹
𝑘 = 3,1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Menghitung ketidakpastiannya:
∆𝑘
𝑘 = √(
∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘)
2
∆𝑘 = √(∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 )
2
× k
∆𝑘 = √(1
324)
2+ (
2
1000)
2 × 3,1
∆𝑘 = 0,1
Jadi, nilai konstanta dielektrik minyak trafo beserta ketidakpastiannya
sebesar 𝑘 = 3,1 ± 0,1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
LAMPIRAN 5:
a. Grafik Hubungan Tegangan pada Berbagai Nilai Tahanan terhadap Waktu
Selama Proses Pengisian Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak
Trafo Bekas Pakai
Gambar 5.1 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 180 KΩ terhadap waktu
Gambar 5.2 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 220 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 5.3 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 470 KΩ terhadap waktu
Gambar 5.4 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 680 KΩ terhadap waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Gambar 5.5 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 820 KΩ terhadap waktu
Gambar 5.6 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1000 KΩ terhadap
Waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Gambar 5.7 Grafik hubungan tegangan pada tahanan 1200 KΩ terhadap
Waktu
b. Tabel Nilai Tahanan dan Konstanta Waktu untuk Pengukuran Kapasitans
Kapasitor yang dimasukkan ke dalam Minyak Trafo Bekas Pakai
Tabel 4.5 Nilai tahanan dan konstanta waktu untuk pengukuran kapasitans
kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak trafo bekas pakai
No R (KΩ) (J ± ∆J) × 10 (𝜏 ± ∆𝜏) × 10−7s
1 180 387 ± 2 2582 ± 15
2 220 328 ± 2 3046 ± 22
3 470 177 ± 4 5640 ± 130
4 680 128 ± 5 7824 ± 330
5 820 109 ± 6 9149 ± 496
6 1000 89 ± 7 11130 ± 870
7 1200 76 ± 7 13227 ± 1228
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
c. Grafik Hubungan Konstanta Waktu terhadap Tahanan yang dimasukkan ke
dalam Minyak Trafo Bekas Pakai
Gambar 5.8 Grafik hubungan konstanta waktu terhadap tahanan yang
dimasukkan ke dalam minyak trafo bekas pakai
d. Perhitungan Nilai Konstanta Dielektrik beserta Ketidakpastiannya
Dengan nilai kapasitans kapasitor di udara sebesar (32,4 ± 0,1) × 10 𝑝𝐹 dan
nilai kapasitans kapasitor yang dimasukkan ke dalam minyak trafo bekas pakai
sebesar (103,8 ± 0,6) × 10 pF, konstanta dielektrik minyak trafo bekas pakai dapat
dihitung menggunakan persamaan (2.16):
𝑘 = 𝐶
𝐶0
𝑘 = (103,8 ) × 10 𝑝𝐹
(32,4 ) × 10 𝑝𝐹
𝑘 = 3,2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Menghitung ketidakpastiannya:
∆𝑘
𝑘 = √(
∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘)
2
∆𝑘 = √(∆𝐶₀
𝐶0)
2+ (
∆𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 𝑏𝑒𝑘𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖
𝐶𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 𝑏𝑒𝑘𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖 )
2
× k
∆𝑘 = √(1
324)
2+ (
6
1038)
2 × 3,2
∆𝑘 = 0,1
Jadi, nilai konstanta dielektrik minyak trafo bekas pakai beserta ketidakpastiannya
adalah 𝑘 = 3,2 ± 0,1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI