pengukuran konstanta dielektrik pada minyak goreng …

95
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

Upload: others

Post on 20-Mar-2022

12 views

Category:

Documents


0 download

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

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

76

LAMPIRAN 6:

Gambar bahan yang digunakan dalam penelitian

Gambar 6.1 Minyak goreng Gambar 6.2 Minyak goreng bekas pakai

Gambar 6.3 Minyak trafo Gambar 6.4 Minyak trafo bekas pakai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI