pengisian dan pengosongan kapasitor

Praktikum Rangkaian Listrik 2

Unit 3 IDHAM AKBAR(4211411028)Pengisian dan Pengosongan kapasitorTujuan1. Mahasiswa mengetahui bagaimana karakteristik pengisian dan pengosongan kapasitor2. Mahasiswa dapat menggambar dan menjelaskan kurva pengisian dan pengosongan kapasitor.Alat dan Bahan1. Komponen Saklar SPDT1 Buah Capasitor 470/ 50 dan 1000/50 1 Buah Resistor 68 dan 100 1 Buah2. Instrumen Sumber tegangan DC (Power supply)1 Buah Multimeter 1 Buah Galvanometer 1 Buah Stop watch1 Buah Osiloscop1 Buah

Dasar TeoriKapasitor merupakan elemen pasif yang di desain untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Kapasitor banyak digunakan sebagai komponen pada rangkaian elektronik, komunikasi, komputer dan sistem tenaga listrik. Apabila suatu rangkaian diubah dari satu kondisi ke kondisi yang lain, maka akan ada periode transisi dimana dalam periode ini arus-arus cabang dan tegangan-tegangan elemen berubah dari nilai awalnya menjadi nilai yang baru. Periode ini dinamakan transien. Setelah keadaan transien dilampaui, rangkaian dikatakan berada dalam keadaan tunak (steady state). Jika sebuah kapasitor memiliki beda tegangan diantara plat-platnya diberi suatu lintasan konduksi , maka muatan pada kapasitor akan bergerak pada lintasan konduksi dan menimbulkan arus , sehingga:(2.1)(2.2)Dengan mengeliminasi dalam kedua persamaan dihasilkan:(2.3)Jika diketahui , maka dan adalah:(2.4)(2.5)Tegangan dan arus dari kapasitor adalah eksponensial dengan nilai awal masing-masing adalah dan . Seiring bertambahnya waktu, tegangan dan arus akan turun menjadi nol dengan konstanta waktu sebesar(2.6)

Gambar 2.1 Rangkaian RC pengosonganSedangkan pada pengisian kapasitor, untuk ,KVL pada loop memberikan dimana setelah mensubstitusikan akan menjadi:(2.7)Dengan kondisi awal(2.8)(2.9)

Gambar 2.2 Rangkaian RC pengisianLangkah Percobaan1. Rangkai komponen berdasarkan gambar topografi rangkaian dibawah, 2. Periksa rangkaian anda kepada dosen pembimbing. Apabila telah disetujui hubungkan powersupply dengan sumber tegangan 220 V, hidupkan power dan atur output tegangan DC sebesar 12 Vdc.

Gambar 2.1 Rangkaian percobaan pengisian kapasitor3. Secara bersamaan tutup Switch dan tekan tombol stopwatch, amati penunjukan pada amperemeter dengan interval waktu seperti yang tertera pada Tabel 2.1 dan masukkan hasilnya pada tabel pengisian.4. Apabila telah selesai, matikan stopwatch, buka Switch.5. Tanpa merubah rangkaian, secara bersamaan pindahkan sakelar spdt pada posisi seperti pada gambar 2.2 dan tekan tombol stopwatch, amati perubahan amperemeter dengan interval waktu seperti yang tertera pada Tabel 1.1, masukkan hasil pengukuran tersebut kedalam tabel pengosongan.

Gambar 2.2 Rangkaian percobaan pengosongan kapasitor6. Bila telah selesai matikan stopwatch, kembalikan stopwatch pada posisi nol.7. Ulangi proses pengisian dan pengosongan kapasitor diatas, dengan harga resistor 68 dan kapasitor 1000 , masukkan hasil pengukuran kedalam Tabel 2.2Hasil Pengukuran: 470 : 100 Tabel 2.1 Hasil pengukuran pengisian dan pengosongan kapasitorWaktu (s)PengisianPengosongan

TeganganArus Tegangan Arus

00,1 v0,12 mA11,99 v119 A

153,17 v87,45 A8.70 V86,75 A

305,6 v63,91 A6,31 V63,07 A

457,25 v46,23 A4,59V48,93 A

607,6 v33,71 A3,44V34,43 A

759,45 v24,53 A2,42V24,22 A

9010,2 v17,83 A1,77V17,66 A

12011,01 v9,30 A961,63mV9,62 A

15011,05 v5,04 A493,32mV4,93 A

18011,73 v2,70 A260,33mV2,61 A

21011,85 v1,47 A137,02mV1,37A

24011,92 v814 nA72,42mV724 nA

27011,95 v471 nA38,35mV383 nA

30011,97 v289 nA20,09 mv201 nA

: 1000 : 68 Gambar 2.2 Hasil pengukuran pengisian dan pengosongan kapasitorWaktu (s)PengisianPengosongan


00 v176,48 A11,99168,40 A

152,34 v140,76 A9,53v140,15 A

304,35 v112,54 A7,68v112,91 A

455,59 v94,21 A6,16v90,65 A

606,90 v74,94 A4,95v72,79 A

757,88 v60,62 A3,97v58,45 A

908,72 v49,19 A3,19v46,95 A

1209,87 v31,28 A2,02v29,56 A

15010,63 v20,20 A1,32v19,37 A

18011,12 v13,01 A846,13mv12,44 A

21011,43 v8,42 A543,40mv7,99 A

24011,63 v5,45 A350,09mv5,15 A

27011,76 v3,53 A225,27mv3,31 A

30011,85 v2,28 A145,26mv2,14 A

Pertanyaan1. Berapakah tetapan waktu dari masing-masing percobaan!Jawab : : 470 : 100

100 470

: 1000 : 68

68 1000

2. Buat tabel hasil perhitungan berdasarkan kapasitansi kapasitor yang digunakan.Hasil Perhitungan: 470 : 100 Tabel Hasil perhitungan pengisian dan pengosongan kapasitor

Waktu (s)PengisianPengosongan


00v0,12mA12v0,12mA

153,12v0,088 mA8,88v0,088mA

304,08v0,065 mA6,58v0,065 mA

454,64v0,046 mA4,64v0,046 mA

608,64v0,033 mA3,36v0,033 mA

759,55v0,024 mA2,44v0,024 mA

9010,32v0,017 mA1,77v0,017 mA

12011,05v0,009 mA0,93v0,009 mA

15011,52v0,004 mA0,49v0,004 mA

18011,76v0,002 mA0,26v0,002 mA

21011,88v0,001 mA0,14v0,001 mA

24011,92v0,0007 mA0,073v0,0007 mA

27011,96v0,0004 mA0,038v0,0003 mA

30011,98v0,0002 mA0,020v0,0002 mA

RUMUS PENGISIANRUMUS PENGOSONGAN

Hasil Perhitungan: 1000 : 68 Tabel Hasil perhitungan pengisian dan pengosongan kapasitorWaktu (s)PengisianPengosongan


00v0,17 mA11,98v0,17 mA

152,4v0,136 mA9,6v0,136 mA

304,32v0,1088 mA7,68v0,1088 mA

455,88v0,0867 mA6,12v0,0867 mA

607,08v0,0697 mA4,92v0,0697 mA

758,04v0,0561 mA3,96v0,0561 mA

908,88v0,0442 mA3,12v0,0442 mA

1209,96v0,0289 mA2,04v0,0289 mA

15010,68v0,0187 mA1,32vv0,0187 mA

18011,14v0,0120 mA0,852v0,0120 mA

21011,46v0,0076 mA0,54v0,0076 mA

24011,65v0,0049 mA0,348v0,0049 mA

27011,77v0,0031 mA0,2256v0,0031 mA

30011,85v0,0020 mA0,144v0,0020 mA

RUMUS PENGISIANRUMUS PENGosongan

3. Bandingkan hasil pengukuran dan perhitungan, analisa hasil tersebut.Jawab :Dari hasil analisa pengukuran dan perhitungan terlihat sedikit perbedaan yang tidak terlalu jauh. Ini disebabkan oleh toleransi dari R dan C dan perubahan angka pada multimeter yang sangat cepat.

4. Gambarlah grafik dari :a. , pada pengisian maupun pengosongan kapasitorb. , pada pengisian maupun pengosongan kapasitorAnalisis grafik tersebut.1. GRAFIK (Vc) Terhadap (t) saat PENGISIAN DAN PENGOSONGAN KAPASITOR: 470 : 100

3. GRAFIK (Vc) Terhadap (t) saat PENGISIAN DAN PENGOSONGAN: 1000 : 68

KesimpulanProses pengisian pada kapasitor terjadi ketika kapasitor diisi atau dilewati arus yang menyebabkan timbulnya muatan atau beda potensial antar keping kapasitor.Dimana semakin terisi kapasitor oleh muatan maka waktu yang dibutuhkan untuk mengisi muatan hingga mencapai penuh semakin lama,sehingga menyebabkan bentuk grafik pengisian berupa grafik eksponensial.Begitu juga pada proses pengosongan yaitu ketika muatan telah terisi penuh kemudian sumber tegangan diputus maka akan terjadi proses pengosongan, Dimana semakin sedikit isi kapasitor oleh hilangnya muatan maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai keadaan muatan nol semakin lama,sehingga menyebabkan bentuk grafik pengisian berupa grafik eksponensial.DCiRC vt=0RC v

pengisian dan pengosongan kapasitor

Documents