r lab charge discharge

13
Laporan Praktikum Nama : Aditia Aulia NPM : 1106052455 Fakultas : Teknik Jurusan : Teknik Mesin Grup : A12 Nomor Percobaan : LR01 Nama Percobaan : Charge Discharge Laboratorium Fisika Dasar UPP IPD Universitas Indonesia

Upload: aditia-aulia

Post on 12-Aug-2015

53 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

laporan r lab

TRANSCRIPT

Page 1: r Lab Charge Discharge

Laporan Praktikum Nama : Aditia Aulia

NPM : 1106052455

Fakultas : Teknik

Jurusan : Teknik Mesin

Grup : A12

Nomor Percobaan : LR01

Nama Percobaan : Charge Discharge

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

Page 2: r Lab Charge Discharge

Pengisian dan Pelepasan Muatan di Kapasitor

Tujuan

- Melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan

Peralatan

- Kapasitor

- Resistor

- Amperemeter

- Voltmeter

- Variable power supply

- Camcorder

- Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

Prinsip Dasar

Pada rangkaian arus searah seperti pada Gbr.1, kapasitor akan menjadi hambatan tak hingga. Hanya

saat rangkaian dibuka dan ditutp, arus akan mengalir. Saat rangkaian tertutup, arus akan

mengakibatkan kapasitor dimuati hingga sama dengan tegangan yang diberikan sebesar V0.

Sebaliknya, kapasitor akan melepaskan muatan melalui resistor saat rangkaian dibuka. Karakteristik

tegangan pada kapasitor dapat diterangkan dengan fungsi eksponensial.

Gbr.1. Rangkaian kapaitor dan resisitor arus searah

Besar tegangan saat rangkaian terbuka adalah

(1)

V(t)

Vc

Page 3: r Lab Charge Discharge

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

dibutuhkan hingga tegangan jatuh menjadi

yang ditentukan dari besar hambatan dan kapasitans

(2)

Hal yang sama, besar tegangan saat rangkaian tertutup adalah

(3)

Penurunan tegangan akan melambat sebanding dengan waktu. Tegangan kapasitor Vc(t) turun

secara asimtotik menjadi nol. Kurva karakteristik ini dapat dilihat pada Gbr. 2

Konstanta waktu dapat dihitung berdasarkan kurva pengisian kapasitor. Tarik garis tangensial dari

kurva pengisian pada titik t = 0 s dan tarik garis asimtot dari kurva pengisian. Buat garis yang tegak

lurus dari titik perpotongan antara tangensial dengan garis asimtot ke sumbu x . Titik yang diperoleh

pada sumbu adalah konstanta waktu.

Gbr. 1 Kurva pengisian dan pengosongan dari kapasitor serta penentuan konstanta waktu

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

Model 1 dan 3 mengunakan kapasitor dengan kapasitas yang sama, Untuk Model 2 dan 4

menggunakan kapasitor dengan kapasitas yang sama.

Page 4: r Lab Charge Discharge

Prosedur Eksperimen

1. Mengaktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !

2. Memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan!

3. Mengatur model rangkaian yang akan digunakan , yaitu model 1!.

4. Menghidupkan Power Supply.yang digunakan

5. Mengukur beda potensial di kaki-kaki kapasitor dan arus pengisian / pelepasan

kapasitor

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

Data Percobaan

Model 1

Waktu IC VC

1 3.97 1.03

2 3.17 1.83

3 2.54 2.46

4 2.03 2.97

5 1.62 3.38

6 1.30 3.70

7 1.04 3.96

8 0.83 4.17

9 0.65 4.35

10 0.52 4.48

11 0.41 4.59

12 0.32 4.68

13 0.24 4.76

Page 5: r Lab Charge Discharge

14 0.19 4.81

15 0.14 4.86

16 3.89 3.89

17 3.12 3.12

18 2.51 2.51

19 2.02 2.02

20 1.63 1.63

21 1.32 1.32

22 1.07 1.07

23 0.87 0.87

24 0.70 0.70

25 0.57 0.57

26 0.46 0.46

27 0.38 0.38

28 0.31 0.31

29 0.25 0.25

30 0.21 0.21

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengisian Kapasitor

y = 1,7771e0,0833x

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Expon. (VC)

Page 6: r Lab Charge Discharge

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengosongan kapasitor

Model 2

Waktu IC VC

1 11.13 1.44

2 7.99 2.44

3 5.74 3.16

4 4.14 3.68

5 2.95 4.06

6 2.11 4.33

7 1.48 4.53

8 1.04 4.67

9 0.70 4.78

10 0.44 4.86

y = 107,61e-0,209x 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Expon. (VC)

Page 7: r Lab Charge Discharge

11 0.27 4.91

12 0.14 4.96

13 0.03 4.99

14 0.00 5.00

15 0.00 5.00

16 11.30 3.62

17 8.19 2.62

18 5.96 1.91

19 4.35 1.39

20 3.19 1.02

21 2.34 0.75

22 1.73 0.55

23 1.28 0.41

24 0.95 0.30

25 0.70 0.22

26 0.53 0.17

27 0.40 0.13

28 0.29 0.09

29 0.23 0.07

30 0.17 0.05

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengisian Kapasitor

\

y = 2,4115e0,0627x

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Expon. (VC)

Expon. (VC)

Page 8: r Lab Charge Discharge

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengosongan kapasitor

Model 3

Waktu IC VC

1 2.71 2.29

2 1.60 3.40

3 0.96 4.04

y = 448,35e-0,303x 0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Expon. (VC)

Page 9: r Lab Charge Discharge

4 0.57 4.43

5 0.34 4.66

6 0.19 4.81

7 0.10 4.90

8 0.04 4.96

9 0.00 5.00

10 0.00 5.00

11 0.00 5.00

12 0.00 5.00

13 0.00 5.00

14 0.00 5.00

15 0.00 5.00

16 2.87 2.87

17 1.73 1.73

18 1.06 1.06

19 0.66 0.66

20 0.43 0.43

21 0.27 0.27

22 0.18 0.18

23 0.12 0.12

24 0.08 0.08

25 0.06 0.06

26 0.04 0.04

27 0.03 0.03

28 0.02 0.02

29 0.01 0.01

30 0.01 0.01

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengisian Kapasitor

Page 10: r Lab Charge Discharge

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengosongan kapasitor

y = 3,3417e0,0361x

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Expon. (VC)

y = 0,0266x2 - 1,3696x + 17,449

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Poly. (VC)

Page 11: r Lab Charge Discharge

Model 4

Waktu IC VC

1 6.55 2.90

2 3.05 4.02

3 1.44 4.54

4 0.64 4.79

5 0.23 4.93

6 0.02 5.00

7 0.00 5.00

8 0.00 5.00

9 0.00 5.00

10 0.00 5.00

11 0.00 5.00

12 0.00 5.00

13 0.00 5.00

14 0.00 5.00

15 0.00 5.00

16 6.96 2.23

17 3.39 1.09

18 1.73 0.55

19 0.93 0.30

20 0.52 0.17

21 0.31 0.10

22 0.18 0.06

23 0.12 0.04

24 0.08 0.02

25 0.05 0.01

26 0.03 0.01

27 0.03 0.01

28 0.02 0.00

29 0.02 0.00

30 0.00 0.00

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengisian Kapasitor

Page 12: r Lab Charge Discharge

Grafik Tegangan V vs t Saat Pengosongan kapasitor

y = 3,9285e0,022x

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Expon. (VC)

y = 0,0212x2 - 1,0733x + 13,382

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20 25 30 35

VC

t

VC

VC

Poly. (VC)

Page 13: r Lab Charge Discharge

Analisis Data

Pada percobaan R lab pertama inin kelompok A12 mendapat kan percobaan bernama

pengisian dan pelepasan muatan di kapasitor (charge discharge). Percobaan ini bertujuan untuk

melihat karakteristik tegangan kapasitor pada saat pengisian dan pelepasan muatan. Pada

percobaan ini praktikan menggunakan empat model rangkaian yang berbeda. Percobaan ini

dilakukan dengan memberikan arus yang mengalir melalui rangkaian menuju ke kapasitor, lalu

mengukur tegangan yang terdapat pada kapasitor. Waktu pengukuran yang diberikan untuk tiap

model adalah 30 detik. Kemudian pada setiap detiknya praktikan mendapatkan besaran arus dan

tegangan yang berbeda-beda. Hanya saja ada kekurangan yang membuat saya tidak dapat bekerja

secara maksimal untuk melakukan praktikum ini, yaitu ketika adanya gangguan pada webcam,

sehingga saya tidak dapat memantau secara langsung yang terjadi pada alat yang digunakan.

Menurut sumber informasi yang saya dapatkan waktu pengisian muatan pada kapasitor

berlangsung pada selang waktu 1 sampai 15 detik dan untuk pengosongan muatan berlangsung pada

selang waktu 16 sampai 30 detik. Dapat dilihat pada grafik pengisian muatan model 1 samapi model

4 memiliki bentuk yang cenderung sama, begitu pula pada grafik pengosongan kapasitor.

Berdasarkan literatur dijelaskan bahwa untuk menentukan konstanta waktu dilihat dari kurva

pengisian muatan kapasitor. Tetapi saya menghitung semua grafik, pengisian muatan maupun

pengosongan muatan kapasitor untuk perbandingan. Lalu ada dua grafik yang tidak dapat saya ubah

ke grafik eksponensial, antara lain grafik pengosongan kapasitor untuk model 3 dan model 4. Saya

tidak menemukan penyebab mengapa grafik tersebut tidak dapat saya ubah menjadi grafik

eksponensial.

Setelah mendapat konstanta waktu dari grafik, seharusnya saya dapat mencari nilai

hambatan dengan. Tetapi saya tidak dapat mencarinya karena saya tidak mengetahui berapa nilai

kapasitansi kapasitor yang digunakan pada tiap model.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil yg didapat kan terlihat bahwa grafik pengisian kapasitor dengan

pelepasan muatan kapasitor berbeda. Bisa dilihat perbedaannya pada koefisien waktu pada setiap

grafik. Koefisien waktu pada saat pengisian kapasitor cenderung lebih besar dibandingkan dengan

pada saat pelepasan muatan kapasitor. Arus listrik pada saat pengisian kapasitor akan turun hingga

awal dari pelepasan muatan kapasitor. Pada awal dari pelepasan muatan kapasitor arus akan naik

kembali dan pada saat berlangsungnya pelepasan muatan kapasitor tersebut arus akan turun

kembali.

Referensi

- Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

- Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid II (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga